高温超导磁悬浮发射装置的视景仿真系统设计

论文摘要

传统的系统仿真技术主要用于科学计算。因为复杂系统仿真应用需求的不断增加,使这种以数学模型为中心的仿真系统,无论是对建模过程的描述,还是对仿真结果的分析,都十分复杂,而且很难得到整体、形象、直观的仿真结果,无法及时判断与决策,甚至可能会丢失大量有用的信息。随着计算机技术的飞速发展,计算机进入了虚拟现实领域,可以利用现代科技手段构造出能被人们观察、交互、控制并可沉浸其中的三维图形虚拟空间。虚拟现实仿真技术把虚拟现实与系统仿真有机结合起来,使之形成一种可视化的仿真系统,将两类系统的特点结合为一个有机体。虚拟现实仿真系统是对一般系统仿真的发展,实现了质的飞跃,具有广阔的应用前景。本文研究开发了高温超导磁悬浮发射装置的视景仿真系统。首先研究了视景系统的结构,确立了多视图模型,在此基础上使用3DS MAX三维建模工具对场景进行了搭建。然后对高温超导磁悬浮发射装置的运行和发射过程进行了分析,创建了数学物理模型,并将物理模型与几何模型进行结合,使用Java3D编程接口实现了可视化仿真。最后用Java Swing组件编写了交互式的人机界面,完成仿真系统的设计。演示结果表明,利用本文所述的视景建模和方法所生成的三维视景基本能满足视觉需求,达到一定程度的逼真度,视景仿真系统在运行中可以较好地模拟高温超导磁悬浮发射装置的运行和发射,用户可以从不同角度观察发射器。论文所有软件在WindowsXP SP2平台上开发,运行并调试成功。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外目前的研究现状
• 1.3.1 虚拟现实与系统仿真技术发展现状
• 1.3.2 高温超导磁悬浮发射的研究现状
• 1.4 论文所做的工作
• 第2章 Java3D技术概述
• 2.1 场景的组成结构
• 2.2 动画生成技术
• 2.2.1 Alpha对象概述
• 2.2.2 插值器的使用方法
• 2.3 材质及贴图技术
• 2.3.1 材质
• 2.3.2 透明度
• 2.3.3 纹理贴图
• 2.4 本章小结
• 第3章 虚拟场景的设计与实现
• 3.1 三维视景系统的设计
• 3.1.1 多视图模型结构
• 3.1.2 单个视点功能的确立
• 3.1.3 视点间的切换
• 3.2 三维场景的建立
• 3.2.1 场景的设计
• 3.2.2 三维场景几何建模
• 3.2.3 场景文件的导入以及对象的读取
• 3.3 本章小结
• 第4章 仿真系统的设计与实现
• 4.1 设计目标
• 4.2 发射器车体运动过程仿真
• 4.2.1 车体运动的物理模型
• 4.2.2 车体运动控制
• 4.2.3 车轮运动控制
• 4.3 发射过程仿真
• 4.3.1 发射过程的物理建模
• 4.3.2 液压升顶过程仿真的实现
• 4.3.3 发射台运动过程仿真的实现
• 4.3.4 导弹运动过程仿真的实现
• 4.3.5 发射台与导弹的同步控制
• 4.3.6 导弹运行的碰撞检测
• 4.3.7 空中点火及爆炸效果仿真的实现
• 4.3.8 发射数据曲线图的绘制
• 4.4 本章小结
• 第5章 人机交互的制定
• 5.1 界面的布局
• 5.1.1 Java的布局管理器
• 5.1.2 视图面板的布局
• 5.1.3 控制面板的布局
• 5.2 人机交互的实现
• 5.2.1 视图控制的实现
• 5.2.2 仿真控制的实现
• 5.3 本章小结
• 第6章 系统运行效果
• 6.1 仿真系统运行的必要软件
• 6.2 系统运行的两种方式
• 6.3 视景仿真系统运行效果
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果