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初级教练机飞行模拟器设计

作　者: 吕明
导　师: 张美金
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 飞行模拟器 视景仿真 CAN总线 CTS
分类号: V216.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


飞行模拟器是一种在地面模拟飞机在空中飞行的仿真设备,是一种典型的有人回路的含硬件仿真系统。随着计算机仿真技术的快速发展,飞行模拟器的仿真程度越来越高,在飞行员的教学和训练中发挥着重要的作用。本文以某型初级教练机飞行模拟器的研制为背景,重点介绍了飞行模拟器的视景仿真、模拟座舱的关键技术。视景仿真的实现是将3D模型、地形特征映射要素矢量图、遥感影像和地形高程数据导入CTS软件,从而生成具有地表文化特征的大面积地形。利用视景驱动软件Vega Prime中的大地景管理模块管理和调度制作好的地形,利用VC++6.0的MFC调用Vega Prime的API来驱动视景,利用软件方式的图像校正、融合技术,实现了三通道柱幕投影视景仿真。初级教练机飞行模拟器的模拟座舱主要由模拟仪表、虚拟仪表、杆力模拟系统以及座舱抖振系统组成,采用基于CAN总线的仪表仿真技术、基于OpenGL技术的虚拟仪表技术、力矩电机控制杆力技术,来实现对座舱的模拟操纵。某型初级教练机飞行模拟器的研制成功,缓解初教机学员培养与模拟训练器材短缺的矛盾,有利于保障飞行安全和提高教学训练质量,具有较高的军事和经济效益。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 飞行模拟器概述  10-12
  1.2 飞行模拟器回顾  12-13
  1.3 国外飞行模拟器发展现状  13
  1.4 国内飞行模拟器发展现状  13-14
  1.5 飞行模拟器发展趋势  14-15
  1.6 本文研究的主要内容  15
  1.7 本章小结  15-16
2 地形场景的建立  16-42
  2.1 地景制作软件  16-18
  2.2 地景设计基本流程  18
  2.3 数据资料的采集与选择  18-20
  2.4 3ds Max 建模  20-23
  2.5 Creator 建模  23-31
    2.5.1 Openflight 模型的层级结构及节点属性  23-26
    2.5.2 Creator 建模时使用的关键技术  26-30
    2.5.3 建模中应该遵循的原则  30
    2.5.4 建模中防抖防闪烁技术  30-31
  2.6 制图要素  31-32
  2.7 CTS 制作地景  32-41
    2.7.1 CTS 流程图  32
    2.7.2 虚拟纹理的生成  32-36
    2.7.3 地形的生成  36-39
    2.7.4 制图要素映射  39-40
    2.7.5 发布MFT (MetaFlight)文件  40-41
  2.8 本章小结  41-42
3 视景驱动及显示系统  42-48
  3.1 视景仿真系统的组成  42-43
  3.2 视景仿真系统的性能指标  43
  3.3 Vega Prime  43-45
    3.3.1 Vega Prime 简介  43-44
    3.3.2 视景驱动程序  44-45
  3.4 图像融合技术  45-46
  3.5 视景效果  46-47
  3.6 本章小结  47-48
4 飞行动力学模型的建立  48-61
  4.1 坐标轴系的定义  48-49
  4.2 坐标系转换的方法  49-52
    4.2.1 欧拉法  49-51
    4.2.2 四元数法  51-52
  4.3 作用在飞机上的力和力矩的计算  52-54
    4.3.1 气动力表达式  53
    4.3.2 气动力矩表达式  53-54
  4.4 质心的平移动力学方程  54-55
  4.5 质心转动动力学方程  55-57
  4.6 四阶经典Runge-Kutta 法解算  57-59
  4.7 四元数法解算飞机姿态角  59-60
  4.8 本章小结  60-61
5 模拟座舱系统  61-81
  5.1 模拟座舱系统组成  61
  5.2 基于CAN 总线的现场总线  61-71
    5.2.1 串行通讯接口方式  62
    5.2.2 飞机上常用的总线  62-63
    5.2.3 控制器局域网总线——CAN  63-64
    5.2.4 CAN 总线通信控制器——SJA1000  64-67
    5.2.5 CAN 节点结构设计  67-68
    5.2.6 CAN 总线节点软件设计  68-70
    5.2.7 上位机软件设计  70-71
  5.3 操纵系统和操纵负荷系统设计  71-74
    5.3.1 操纵系统  71-72
    5.3.2 操纵负荷系统  72-74
  5.4 仪表系统和指示系统设计  74-80
    5.4.1 实装仪表模拟  74-75
    5.4.2 图形仪表  75-80
  5.5 本章小结  80-81
结论  81-83
参考文献  83-85
作者简历  85-87
学位论文数据集  87-88

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 基础理论及试验 > 航空器地面试验 > 各种试验设备和仪器
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