飞行实时仿真关键技术的研究与实现

发布时间：2017-10-08 02:31

  本文关键词：飞行实时仿真关键技术的研究与实现

  更多相关文章： 计算机仿真 飞行控制模型 航线规划 导弹运动轨迹 导弹特效

【摘要】：随着系统仿真技术的研究和发展,其方法和理论被应用到了飞行实时仿真关键技术的研究与实现中,特别在军事态势仿真,模拟演习,战机研制,导弹制导和民航领域飞行仿真训练,航线规划等方面发挥了巨大的作用。飞行实时仿真将其关键技术进行数学模型的推导,利用仿真技术对模型实现,可以节省研发成本,缩短开发周期。在对飞行仿真技术的日益增长需求中,飞行仿真技术要满足实时性,逼真性和经济性等方面的需求。为了达到对飞行实时仿真技术的应用需求,本文将使用计算机仿真的方法,对飞行实时仿真涉及到的关键技术进行研究和分析,提出了飞行控制模型关键技术,航线规划设计关键技术和导弹运动轨迹和特效模拟关键技术,由这些关键技术构成了飞行实时仿真技术的核心。主要研究内容为如下几个方面:(1)飞行仿真的研究主体为飞机,本文在传统六自由度飞行建模方法的基础上引入飞机的运动原理,提出了一种基于飞行动力学的六自由度模型。对飞机在飞行中的受力进行分析建立数学模型,计算出飞机的飞行参数,再在飞机的最大承受力的作用下对飞机的速度和加速度进行平滑,最后根据平滑后的参数计算飞机的位置和六自由度姿态,达到了平稳,逼真的飞机飞行控制效果。(2)考虑飞机的飞行运动是由航线进行走向的规划,同时要飞行不同的场景中满足实时性,经济性和安全性等不同需求。本文中针对以上问题,设计和实现了等角航线,大圆航线和混合航线。等角航线设计中使用微分三角形计算航向角,在大圆航线中提出了一种基于旋转向量的规划方法,最后通过线段逼近的方法对航线进行绘制。(3)针对在飞行仿真技术中对导弹的分析较少,在本文中对空对空导弹和空对地导弹的运动轨迹和特效进行了研究与实现。采用运动学对导弹的运动轨迹进行建模,利用帧动画对导弹的运动进行模拟。导弹的特效包括尾焰和爆炸,本文提出了一种正弦函数的粒子系统混合模型对尾焰进行建模,使用插件的方法完成爆炸效果,极大的提高了系统信息效率。(4)针对本文中对关键技术的要求,将飞行仿真的关键技术进行了独立实现与仿真。再结合工程应用的实际情况,将飞机仿真关键技术进行整合成一个完整的天空模块,在基于数字地球的虚拟场景下,采用剧本推演的方式进行系统实验,最后从渲染帧数,三角形面片数量等数据分析实验结果。
【关键词】：计算机仿真 飞行控制模型 航线规划 导弹运动轨迹 导弹特效
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究工作的背景与意义11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究历史与现状13
• 1.3 本文研究内容与创新13-15
• 1.4 本论文的结构安排15-17
• 第二章 飞行控制模型设计17-35
• 2.1 飞行动力学基本理论17-22
• 2.1.1 飞行参考坐标系介绍17-20
• 2.1.2 飞行姿态介绍20-21
• 2.1.3 飞行特性参数介绍21-22
• 2.2 基于飞行动力学的六自由度建模22-24
• 2.2.1 三自由度模型22-23
• 2.2.2 六自由度模型23-24
• 2.3 飞机控制模型结构24-26
• 2.4 飞机飞行参数计算26-31
• 2.4.1 地球曲率因素26
• 2.4.2 计算飞机操作力26-27
• 2.4.3 计算飞机加速度27-28
• 2.4.4 计算飞机速度28
• 2.4.5 计算平滑因子28
• 2.4.6 平滑加速度28
• 2.4.7 平滑速度28-29
• 2.4.8 设置飞机位置29
• 2.4.9 设置飞机姿态29-31
• 2.5 实验与仿真31-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 飞行航线设计35-50
• 3.1 航线设计要求35-38
• 3.1.1 航线分类35-36
• 3.1.2 航线标准36
• 3.1.3 航线结构36-38
• 3.2 等角航线设计38-41
• 3.2.1 等角航线计算方式38-40
• 3.2.2 等角航线的绘制40-41
• 3.3 大圆航线设计41-44
• 3.3.1 大圆航线计算方式42-44
• 3.3.2 大圆航线绘制44
• 3.4 混合型航线44-47
• 3.4.1 直线型混合航线45
• 3.4.2 等纬线型混合航线45-47
• 3.5 实验与仿真47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第四章 导弹运动模型与特效设计50-63
• 4.1 导弹运动基本理论50-52
• 4.1.1 导弹受力分析51
• 4.1.2 导弹的分类51-52
• 4.1.3 导弹的结构与仿真52
• 4.2 飞机机载导弹模拟52-55
• 4.2.1 空对地模拟53-54
• 4.2.2 空对空模拟54-55
• 4.3 导弹尾焰模拟55-58
• 4.3.1 粒子系统介绍55
• 4.3.2 基于正弦函数的粒子导弹系统尾焰模拟55-58
• 4.4 导弹爆炸模拟58-59
• 4.5 实验与仿真59-61
• 4.6 本章小结61-63
• 第五章 飞行实时仿真的实现与结果分析63-79
• 5.1 开发技术基础63-65
• 5.1.1 面向对象程序设计63-64
• 5.1.2 Visual Studio平台下OGRE开发64-65
• 5.2 基于数字地球的飞行仿真系统65-66
• 5.3 天空模块飞行仿真系统实现66-74
• 5.3.1 飞行控制模块67-69
• 5.3.2 航线模块69-72
• 5.3.3 导弹模块72-74
• 5.4 实验结果与分析74-78
• 5.5 本章总结78-79
• 第六章 总结与展望79-82
• 6.1 本文总结79-80
• 6.2 工作展望80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间取得的成果86-87

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张秋葵;罗立民;杨武;;软组织形变实时仿真的非线性模型[J];应用科学学报;2007年03期

2 王宏;外界干扰存在时的MRAC研究[J];控制理论与应用;1986年03期

3 唐丽玉,彭国均,舒娱琴;Mip-map技术在三维实时仿真中的应用[J];福州大学学报(自然科学版);2004年01期

4 刘炳荣;;有关DPS的若干问题研究[J];广东科技;2008年03期

5 范乃梅;张志锋;李丹明;;三维随机海浪的实时仿真[J];科技通报;2013年08期

6 罗林开,兰维瑶,陈亚陵,魏有才;挠性卫星H_∞控制的计算机三维可视化实时仿真[J];厦门大学学报(自然科学版);2001年S1期

7 陈秀明;;基于OpenGL和STL的CAD系统实现[J];青海科技;2008年01期

8 张鹰;高志国;庄春生;张伟;刘春梅;;SPH方法与Height Field方法相结合实现的水体的实时仿真[J];河南科学;2011年09期

9 范国清;王威;郗晓宁;;高精度GPS观测数据的实时仿真研究[J];国防科技大学学报;2009年03期

10 张秋葵;罗立民;;一种抗单元逆转的软组织有限元模型[J];计算物理;2009年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 廖良才;陈英武;;实时仿真器设计与实现[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年

2 刘永文;;分布式实时仿真环境的系统结构设计[A];2000年上海市系统仿真学会学术年会论文专辑[C];2000年

3 洪淑月;施晓钟;;耦合双回路中点故障的数字实时仿真[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

4 李新洪;张育林;曾国强;;航天器编队协同控制实时仿真[A];第25届中国控制会议论文集（中册）[C];2006年

5 鲍春波;王博亮;;生物膜组织交互实时仿真研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年

6 邵捷;王坚;马云龙;;城市高架道路交通实时仿真及预测[A];先进制造技术高层论坛暨第六届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2007年

7 黄超超;吴晓迪;杨星;杨华;;基于支持向量回归机的红外热像实时仿真[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年

8 高振兴;顾宏斌;李鹏;;大型飞机飞行实时仿真系统建模研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年

9 肖民;姚寿广;甘霏斐;;船用主机动态过程实时仿真模型研究[A];第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会论文集[C];2004年

10 王彦恺;高立娥;张金涛;;基于UDP通信协议的实时仿真网络数据传输[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集（下册）[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 通讯员续丰收特约记者王握文;成功用于航天运载火箭仿真试验[N];科技日报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 丁承第;基于FPGA的有源配电网实时仿真方法研究[D];天津大学;2014年

2 杨子辉;大规模辐射场景三维实时仿真关键技术研究[D];中国科学技术大学;2016年

3 潘玉林;多层次并行与分布实时仿真平台关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年

4 余枫;海上搜救模拟器中近海溢油的实时仿真与可视化研究[D];大连海事大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郝盛锋;基于XPE船舶动力电力系统建模与实时仿真[D];大连海事大学;2015年

2 董建政;基于RT-LAB的风电场无功电压控制仿真分析[D];上海交通大学;2015年

3 史高建;导弹弹道设计及其3D实时仿真[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 夏丽;核动力装置化学与容积控制系统动态特性仿真研究[D];浙江大学;2015年

5 何思武;基于PCS-C型实验装置的先进控制策略实时仿真研究[D];河北科技大学;2015年

6 杨旭;基于Modelica实时仿真关键技术研究[D];北京理工大学;2015年

7 马鑫延;舰船浮态调整实时仿真计算技术研究[D];大连海事大学;2016年

8 赵敏敏;四轮驱动混合动力汽车建模与仿真研究[D];北京交通大学;2016年

9 陈燕;基于OpenGL的任意衣物和人体的3D试穿实时仿真[D];南京大学;2014年

10 邓廷芝;地铁牵引主电路实时仿真实现[D];西南交通大学;2016年

，

本文编号：991514