某型直升机飞行训练模拟器视景仿真设计

论文摘要

随着直升机技术的发展,直升机在军事领域和非军事领域都得到了广泛应用。我院以往以实装进行训练,飞行员培养周期长、淘汰率高,面临着场地狭小、实装短缺、机型落后、安全性差、维护困难、费用高昂、可飞行天气少等实际问题。以解决这些问题为目的,我们设计开发了某型号直升机飞行训练模拟视景仿真系统。主要进行的工作:一是针对直升机低空特点,提出了航线区域模型。在增加少量航拍工作量的情况下,实现飞行训练课目全航线实景仿真。可使飞行学员在院校就熟知各训练团的机场地形、飞行线路、训练科目,缩短实装训练适应时间。二是结合经典直升机空气动力学方程,参考某型直升机研制和生产厂家提供的资料,设计了具有校正功能的数学模型,模拟直升机的机械、动力系统飞行性能,使得视景实时显示效果贴近实际飞行。三是开发可以实时反馈飞行参数的虚拟仪表,帮助参训人员熟悉装备性能。在以上工作的基础上,本文运用Presagis Creator、Vega Prime、Terra Vista软件环境进行设计,经过场景重构、信息收集、纹理处理、模型实现、实时大场景处理、场景驱动、模型调度处理、柱幕投影和虚拟仪表建模等一系列工作,实现了某型直升机飞行训练模拟视景仿真的开发。与其它同类系统相比,本系统具有较小的存储开销和计算量,视景显示流畅、景深感强,数学模型贴近实际、仪表实时显示飞行各参数,能够按4个训练机场实际航线景观进行多种科目的模拟训练,从而很好的满足我院飞行训练需求和教学管理需求。该系统目前已投入使用,系统各模块工作正常,教学实践表明可以节省近60%的实装教学时间,缩短了学员放单飞时间,提高了培训效率,节省了人力、资源成本,达到了预期的设计目标。本文的研究成果为将来我院实施异地教学、多地分布仿真训练等教学手段奠定了技术和理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.2 直升机飞行模拟器
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 发展与应用
• 1.3 视景仿真技术的发展与应用
• 1.4 研究的内容
• 1.5 章节安排
• 第二章 直升机飞行模拟器总体方案设计
• 2.1 总体设计
• 2.1.1 设计目的
• 2.1.2 设计思路
• 2.1.3 设计功能
• 2.1.4 系统组成
• 2.2 分系统设计
• 2.2.1 驾驶舱系统
• 2.2.2 操纵系统
• 2.2.3 三维图形遮屏式仪表系统
• 2.2.4 视景系统
• 2.2.5 电子驱动及机内通话系统
• 2.2.5.1 电子驱动
• 2.2.5.2 机内通话
• 2.2.6 数字音响系统
• 2.2.7 计算机通讯系统
• 2.2.8 计算机控制及教学管理系统
• 2.2.9 整机电源系统
• 2.3 本章小结
• 第三章 视景系统设计
• 3.1 设计目的
• 3.2 需求分析
• 3.3 设计思路
• 3.4 主要功能
• 3.5 技术指标
• 3.6 开发软件平台
• 3.7 本章小结
• 第四章 视景系统关键技术与实现
• 4.1 视景建模的关键技术与实现
• 4.1.1 建模思路
• 4.1.1.1 主要问题
• 4.1.1.2 主要思路
• 4.1.1.3 主要工作
• 4.1.2 地形建模技术与实现
• 4.1.2.1 Terra Vista软件介绍
• 4.1.2.2 地形模型的实现
• 4.1.3 机场及航线区域建模技术与实现
• 4.1.3.1 Presagis Creator三维建模工具介绍
• 4.1.3.2 机场区域建模实现
• 4.1.3.3 航线区域建模实现
• 4.1.4 实体模型技术
• 4.1.5 视景建模中其他关键技术
• 4.1.5.1 模块化设计
• 4.1.5.2 区域化设计
• 4.1.5.3 实景再现技术
• 4.2 视景仿真驱动及关键技术实现
• 4.2.1 仿真驱动的设计思路
• 4.2.1.1 场景模型驱动的需求
• 4.2.1.2 实现思路
• 4.2.1.3 主要工作
• 4.2.2 场景驱动的实现
• 4.2.2.1 场景驱动开发环境
• 4.2.2.2 场景驱动实现流程
• 4.2.3 仿真驱动实现的关键技术
• 4.2.3.1 特效技术
• 4.2.3.2 数学模型可校正技术
• 4.3 视景显示分系统及仪表仿真
• 4.3.1 120度柱幕机械系统
• 4.3.2 仪表输出仿真
• 4.3.2.1 VEMD仿真
• 4.3.2.2 虚拟仪表建模
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 工作总结
• 5.2 创新点
• 5.3 下一步展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简历