[发明专利]典型飞行器视景仿真系统

摘要

本发明涉及计算机仿真技术领域。为设计一个适用于典型飞行器（高超声速飞行器、无人机、卫星三类飞行器）的视景仿真系统，研究人员对飞行数据的分析是通过虚拟飞行器的姿态变化将纯数字信息转化为人类更容易理解的三维图像化信息；无论高超声速飞行器、无人机、卫星均可以进行视景仿真，达到多个飞行器模型共享同一系统的目标；可以进行单机仿真或多机群控仿真；解决视景系统重复开发问题。本发明采取的技术方案是，典型飞行器视景仿真系统，包括：飞行器模型库模块、飞行场景库模块、网络通信模块、视景显示与驱动模块、数据库接口模块、数据可视化模块、二维态势模块、模型解析模块、人机交互接口模块。本发明主要应用于计算机飞行仿真。

主权项

一种典型飞行器视景仿真系统，其特征是，包括：飞行器模型库模块、飞行场景库模块、网络通信模块、视景显示与驱动模块、数据库接口模块、数据可视化模块、二维态势模块、模型解析模块、人机交互接口模块； 飞行器模型库模块：该模块中以3ds文件的形式存储有各类飞行器模型，包括高超声速飞行器模型、卫星模型、无人机模型；该模块属于可扩展模块，任何3ds格式的模型均可以人工放置到此模型库模块中； 飞行场景库模块：该模块存储有高超声速飞行器、无人机和卫星需要的不同飞行场景；各种场景基于OpenGL技术独立开发，并以子模块方式存在；模块中包括比较全面的飞行场景，包括近空间模型、地球模型、海洋模型、山地模型、机场模型、城市建筑模型、天空模型，如果不满足需求，可以对该模块进行二次开发，添加不同种类模型； 网络通信模块：作为实时仿真，采用UDP通讯，基于套接字编程(Socket)实现局域网环境中和上位机的通讯；同时，基于数据缓冲建立差错重建功能，防止UDP通信过程中的掉包事故；当飞行回放模式开启时，该模块自动关闭； 视景显示与驱动模块：基于OpenGL双缓存技术初始化飞行器模型和场景模型，使两者拥有合适的空间位置和显示效果；基于计时重绘技术驱动飞行器模型在飞行场景中飞行； 数据库接口模块：为实现回放飞行模式开设的接口，实现视景仿真系统和MySQL数据库的交互操作；为避免数据库和系统之间的交互延时，在两者之间建立缓冲环节，基于集合类对象方式暂存飞行器飞行数据信息；可以分为数据存储接口和数据读取接口；数据存储接口在开启数据存储功能时打开，实现暂存飞行数据信息并将其转存至外部数据库的功能；数据读取接口在开启飞行回放模式时打开，实现暂存读取的数据库信息并转发给飞行器类对象的功能； 数据可视化模块：添加数据显示模块，使研究者对飞行数据有更准确的认识；基于编辑框控件实现对飞行器不同属性的实时可视化效果； 二维态势模块：描绘飞行器的飞行轨迹，使研究人员对飞行器的飞行过程，空域位置等信息有准确的了解；二维地图不是孤立存在的，它和各种飞行场景绑定存在，只要选定了飞行场景，系统会自动指定二维地图；该模块属于可选模块，当模块功能选中时，可以显示在窗口左下角，不影响主视角观察效果； 模型解析模块：解析外部飞行器模型，即解析以3ds格式存储的飞行器模型，并基于OpenGL三角形近似方式建立重绘显示列表，方便视景显示与驱动模块调用；在此环节基于包围盒原理确定加载的飞行器模型大小和最优模型(其大小在整个视景显示窗口中有最优效果)的大小比例，方便以后对飞行器进行大小放缩，使其在视景系统中不会过大或过小； 人机交互接口模块：利用MFC平台技术特点开发的应用程序和用户交互的接口，包括系统初始化时的人机交互和后期运行过程中的人机交互。系统初始化时实现飞行器模型选择、飞行场景选择、数据存储功能选择的人机交互；后期运行时实现飞行模式选择、仿真启停控制、观察视角选择、二维态势选择的人机交互。 上述所有模块的连接关系如下所述： 点选人机交互接口模块的模型选择选项，选择飞行器模型库中的模型，利用模型解析模块解析出模型中的信息，随后利用视景显示与驱动模块将解析出的信息重绘在视景显示窗口中； 点选人机交互接口模块的场景选择选项，选择飞行场景库中的飞行场景，视景显示与驱动模块依据选择结果绘制飞行场景，同时二维态势模块根据选择结果自动关联二维地图； 点选人机交互接口模块的数据存储功能选项，开启数据存储功能，通过数据库接口模块暂时存储飞行数据，在程序运行结束后，再次利用数据库接口模块将暂存的飞行数据存储至外部数据库； 点选人机交互接口模块的实时飞行选项，实现在线视景仿真功能，当选择了该功能后，利用网络通信模块实时接收上位机发送来的实时数据，并将其传送给视景显示与驱动模块； 点选人机交互接口模块的飞行回放选项，实现离线飞行回放功能，当选择了该功能后，摒弃网络通信模块，转而利用数据库接口模块读取外部数据库中存储的飞行数据，并将其传送给视景显示与驱动模块； 点选人机交互接口模块的二维态势按钮，实现对二维态势模块的剪裁操作，依据自己的喜好，选择是否启用二维态势功能，使其显示在窗口左下角； 点选人机交互接口模块的视角选择按钮，更改视景显示与驱动模块的相关参数值，切换观察视点； 在模块化结构中，视景显示与驱动模块为核心模块，在实时仿真模式下，网络通信模块将飞行数据传送给视景显示与驱动模块，随后视景显示与驱动模块将这些数据以广播方式传送给数据可视化模块、二维态势模块、数据库接口模块；在飞行回放模式下，视景显示与驱动模块仍负责接收与广播数据，不同之处在于，数据来源于数据库接口模块。