塔台模拟机仿真计算和投影矫正研究

论文摘要

用于训练机场塔台管制员的塔台模拟机系统是一个实时仿真系统,由于其涉及的对象数量大,行为动作复杂,实时技术较高,这就要求软件体系结构的维护性好、可扩充性好。本文在简要叙述塔台模拟机系统结构的基础上,介绍了仿真计算核心的基于面向对象的分层结构设计及工作流程。在详细分析飞机、车辆的运动规律和机场模型的基础上,重点阐述了在仿真模拟计算中若干的创新性算法: 1. 提出基于Hermite 样条的路径拟合算法。在分析飞机和车辆运动路径的不规则性和机场实际路径设置,该算法利用Hermite 样条易于通过改变切矢来控制曲线形状的特点,更能逼近实际情况的运动物体路径,仿真度更高; 2. 提出基于A*算法的车辆路径搜索算法。据机场模型中存在动、静态障碍物具体情况,此算法采用基于可视点和分段搜索的办法绕避静态障碍物和动态障碍物,实现节点选择优化,优化了路径搜索。3. 提出采用插值“逆变形”软件方法,在对塔台模拟机视景投影系统中图像在屏幕间过渡时的变形现象的仔细观察、类比和分析的基础上,借鉴柱面投影矫正的方法,通过细致的探讨和反复的实验后,形成的解决方案。

论文目录

• 1 引言
• 1.1 面向对象技术
• 1.2 多层综合建模思想
• 1.3 塔台管制技术
• 1.4 塔台模拟机简介
• 1.5 作者所做的工作
• 2 塔台模拟机的仿真计算
• 2.1 命令预处理层
• 2.1.1 调度命令
• 2.1.2 控制命令的构成
• 2.2 命令解释层
• 2.2.1 指令解释器
• 2.2.2 状态解析
• 2.3 运动规律层
• 2.3.1 地面运动
• 2.3.2 空中运动
• 2.4 状态执行层
• 2.4.1 状态切换
• 2.4.2 状态处理
• 2.5 样条插值层
• 3 仿真算法研究
• 3.1 基于Hermite 塔台模拟机物体运动路径拟合算法
• 3.1.1 Hermite 样条（Ferguson 参数三次曲线）
• 3.1.2 飞机运动路径拟合
• 3.1.3 结果及性能分析
• 3.2 路径搜索算法
• 3.2.1 机场地图分析
• 3.2.2 常见最短路径搜索算法
• 3.2.3 A*算法简介
• 3.2.4 A*算法在机场车辆路径搜索的应用
• 小结
• 4 多屏幕拼接投影矫正
• 4.1 二维的全光函数描述全景图像
• 4.2 屏幕间图像过渡变形矫正
• 4.2.1 屏幕间图像过渡变形的产生
• 4.2.2 屏幕间图像过渡变形矫正
• 4.3 塔台模拟机视景投影的边缘融合
• 4.3.1 边缘融合问题的产生
• 4.3.2 软件边缘融合方法
• 5 今后的研究
• 参考文献
• 声明
• 致谢