六自由度刚体外弹道可视化视景仿真研究

发布时间：2020-07-31 14:07

【摘要】：在现在战争中,火炮作为最具杀伤力的常规武器一直是战场上的主力军。在战争年代,为了提高火炮弹丸的射程和打击精度,各国专家提出和实施了很多设计思路和研究方案。但弹丸的飞行速度非常快,射程基本在20公里以上,要想观察弹丸的飞行姿态和飞行轨迹是不可能的。随着计算机图形技术的发展及虚拟现实技术的出现,可以使用不同的计算机仿真软件进行联合开发,来解决弹丸外弹道研究中存在的瞬时、高危险、不可逆等一系列难题。为实现外弹道六自由度弹丸运动可视化,使用MATLAB数值仿真软件与Unity虚拟现实引擎跨平台开发。基于地面坐标系、弹道坐标系和第一弹轴坐标系,以某型号105mm杀爆弹为例,建立弹丸六自由度刚体外弹道方程的数学模型,通过四阶龙格库塔算法将该数学模型编制为MATLAB解算程序,得到了弹丸飞行轨迹和姿态变化曲线图。使用MATLAB工具将弹丸六自由度刚体外弹道方程的解算程序转化成C/C++源码,并封装成C/C++dll动态库,再用C#封装成Unity3D的第三方动态库,并将解算的弹丸六自由度刚体外弹道参数传递出来,驱动弹丸三维模型运动,得到弹丸三维模型的飞行轨迹和飞行姿态,在Unity环境下搭建场景,建立一个弹丸六自由度外弹道可视化的虚拟现实系统,为火炮和炮弹的研究者们提供了一个三维可视化交互系统。最后,对本系统实现方法进行总结,分析了系统存在的不足,提出改进方案。并且对本系统未来的发展提出大胆假设,为未来的研究提供了方向。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410
【图文】：

虚拟现实技术

又拓展到末敏弹弹道、子母弹弹道、，在研究这些新型弹丸的时候，引用虚拟现实态或运动轨迹，将对这些新型弹丸的研究起的研究家们提出一种新的计算机仿真思想“有声形本雏形，是虚拟现实技术发展的开端。时间萌芽期，有越来越多的计算机和软件工程师进入第二阶段。在 1973 年至 1989 年间，随机图形技术的进步，逐步形成了虚拟现实技实技术进入第三阶段。发展至 2004 年，虚拟域得到应用[11]。经过半个世纪的发展至今，已经成为综合多]。如图 1.1 所示。

虚拟现实技术,图像技术,桌面,虚拟现实

ig.2.1 Virtual Reality Technology Classificat技术，采用 3D 图像技术，在计算机屏幕标键盘与设备上的虚拟物体进行交互。技术，是虚拟现实与网络技术相结合的产个虚拟现实场景中，共同实现对虚拟现技术，使用虚拟现实设备，例如虚拟现实全沉浸在虚拟现实世界里。技术，将真实世界中的事物叠加到虚拟到真实世界中。式虚拟现实技术，与 MATLAB 数值仿结果封装成外部第三方动态库，嵌入到 U数据赋到弹丸的三维模型上，使弹丸在虚

平动坐标系,坐标系,第一,理想弹道

z 轴平行且方向一致。标系（O-xiyizi），该坐标系用来确定理想弹道方系原点为弹丸质心，xi轴与理想弹道曲线切线平向，yi轴与 xi轴垂直向上，zi轴由右手定则确定（O-xtytzt），该坐标系是由弹丸平动坐标系经过与弹丸的质心重合。第一次旋转是将平动坐标系过渡坐标系 O-xt’ ytzd，第二次旋转是过渡坐标系角度，得到弹道坐标系 O-xtytzt，θα为弹丸速度高图 3.1 所示。

【参考文献】