基于Multigen Creator/Vega Prime无人机三维视景仿真系统的设计与实现

论文摘要

本文在现有无人机飞行控制系统半物理实时仿真环境的基础上,针对目前该仿真环境的仿真结果以数据和曲线方式显示的现状,借助可视化技术的相关理论,综合运用模型构造、系统运行、模型驱动和数据传输的一系列技术,设计并实现基于Vega Prime环境的无人机视景仿真系统,实现了动态再现无人机飞行运动全过程,为研究无人机飞行运动规律提供直观的事实根据。本文阐述了Creator建模方法,并为无人机视景仿真系统构造了无人机模型、地形模型、座舱模型等。本文采用真实的无人机飞行数据驱动虚拟场景中的无人机三维实体模型飞行,通过Vega Prime的交互函数完成了无人机飞行的视景仿真,达到了很好的仿真效果,有真实感。本文利用MFC和Tilcon的开发环境为无人机的视景仿真开发了界面部分,并提供按钮对虚拟场景进行控制,同时为视景仿真部分添加了辅助模块的功能,完善了整个的视景仿真系统。本文分析了脱离Vega Prime环境和Visual C++6.0环境的三个过程,并给出了详细的解决方案。最后进行了半物理实时的仿真验证,验证了无人机视景仿真系统的功能,结果表明无人机视景仿真系统基本满足了设计需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无人机仿真环境
• 1.2.1 无人机集成化半物理仿真系统
• 1.2.2 无人机集成化半物理仿真系统的不足
• 1.3 无人机视景仿真
• 1.3.1 视景仿真
• 1.3.2 视景仿真软件的两种实现方法
• 1.3.3 几种常见视景仿真开发平台比较
• 1.4 本文的开发环境
• 1.4.1 技术路线
• 1.4.2 Creator 建模环境
• 1.4.3 Vega Prime 视景仿真环境
• 1.5 研究背景和拟解决问题
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 拟解决问题
• 1.6 本文的篇幅结构
• 第二章 无人机三维视景仿真软件总体设计
• 2.1 Vega Prime 开发过程
• 2.2 系统设计要求
• 2.3 无人机三维视景仿真系统模块结构设计
• 2.3.1 模型构造模块设计
• 2.3.2 界面模块设计
• 2.3.3 仿真数据来源模块设计
• 2.3.4 飞行仿真场景模块设计
• 2.3.5 辅助模块设计
• 2.4 无人机三维视景仿真系统目录结构设计
• 2.5 小结
• 第三章 无人机三维视景仿真建模技术
• 3.1 OpenFlight（*.flt）数据库格式
• 3.2 建模过程中用到的若干技术
• 3.2.1 LOD 技术
• 3.2.2 DOF 技术
• 3.2.3 包围盒技术
• 3.3 无人机本体建模
• 3.3.1 建模的两种方式
• 3.3.2 无人机模型生成
• 3.4 无人机座舱建模
• 3.4.1 平显建模
• 3.4.2 其它仪表建模
• 3.5 地形建模
• 3.5.1 地形建模概述
• 3.5.2 地形数据源
• 3.5.3 地形生成过程中的一些关键技术
• 3.5.4 三维地形的生成
• 3.6 模型打包和纹理
• 3.7 小结
• 第四章 无人机三维视景仿真系统的实现
• 4.1 Vega Prime 应用程序
• 4.1.1 配置Vega Prime 应用程序
• 4.1.2 基于Vega Prime 的应用程序结构
• 4.2 系统的初始化配置
• 4.3 视景场景的生成
• 4.3.1 无人机飞行驱动模块
• 4.3.2 视点模块
• 4.3.3 平显模块
• 4.3.4 信息文字显示模块
• 4.3.5 碰撞检测模块
• 4.3.6 仿真气象模块
• 4.3.7 仪表舵面模块
• 4.4 小结
• 第五章 无人机三维视景仿真软件界面研究
• 5.1 Vega Prime 对界面需求研究
• 5.2 MFC 与Vega Prime 结合研究
• 5.2.1 MFC 下的Vega Prime 程序
• 5.2.2 MFC 下的系统界面设计
• 5.2.3 MFC 下的系统启动界面设计
• 5.3 Tilcon 下的Vega Prime 程序
• 5.3.1 Tilcon 开发环境
• 5.3.2 Tilcon 下的Vega Prime 程序
• 5.3.3 Tilcon 界面设计
• 5.4 MFC 与Tilcon 比较
• 5.5 小结
• 第六章 无人机三维视景仿真辅助功能的实现
• 6.1 录像模块
• 6.1.1 VFW
• 6.1.2 录像模块的实现
• 6.2 无人机三维视景仿真系统的发布
• 6.2.1 脱离Vega Prime 运行
• 6.2.2 脱离Vega Prime 编译
• 6.2.3 脱离VC 环境运行
• 6.3 无人机三维视景仿真系统的文件结构
• 6.4 小结
• 第七章 无人机三维视景仿真系统试验验证
• 7.1 系统准备
• 7.2 系统模块试验验证
• 7.3 小结
• 第八章 展望与小结
• 8.1 本文研究工作总结
• 8.2 后续工作建议
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文