基于Google Earth的航线动态漫游设计与实现

复杂地形条件下的航路飞行体验对航空安全飞行训练有重要意义,尤其在开辟新高原航线或灾害应急救援飞行时,飞行员很难事先获得真实的地形地貌。本文从航线场景的三维可视化技术入手,使用Google Earth为呈现平台,利用优化的线性插值相关算法让用户可以在指定的航线上实时动态漫游,为飞行模拟训练提供了一种新的实现思路。     

基于Google Earth的航线动态漫游设计与实现

复杂地形条件下的航路飞行体验对航空安全飞行训练有重要意义,尤其在开辟新高原航线或灾害应急救援飞行时,飞行员很难事先获得真实的地形地貌。本文从航线场景的三维可视化技术入手,使用Google Earth为呈现平台,利用优化的线性插值相关算法让用户可以在指定的航线上实时动态漫游,为飞行模拟训练提供了一种新的实现思路。     

一种基于Web的三维实时显示飞行仿真的实现方法

提出了使用ActiveX控件技术实现基于Web的三维实时显示飞行仿真的实现方法。以无人机的三维实时仿真为例 ,分析了基于Web的三维实时显示飞行仿真软件的开发过程中三维模型的建立、网络通信、虚拟场景漫游等环节的关键技术 ,并给出相应的解决方法。通过实验 ,证明了这种方法是可行的     

无人机倾斜摄影测量构建悬索桥三维模型与病害检测——以邵阳市桂花大桥为例

为解决大型桥梁病害检测工作存在检测难度大、效率低的问题。以邵阳市桂花悬索大桥为实验对象,利用无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)搭载单镜头相机,按照“井字飞行”和“环绕飞行”两种航线飞行模式进行倾斜摄影测量构建悬索桥三维实景模型。利用三维模型测绘软件EPS测量悬索桥特征点几何要素,进行悬索桥构件几何参数和病害的检测。实验结果表明：利用无人机倾斜摄影测量构建的三维实景模型纹理清晰,外观效果较好,还原了桥梁的真实形态。利用全站仪实测数据进行精度验证,“井字飞行”和“环绕飞行”两种模式构建的三维模型均具有较高的几何精度。“环绕飞行”模式相对于“井字飞行”模式在作业效率、影像数据量等方面具有明显优势。基于无人机倾斜摄影测量构建的桥梁三维实景模型能发现和定位显著的病害,可为其他工程应用提供借鉴和参考。     

基于Vega的飞行视景仿真系统设计

在飞行视景仿真的仪表建模中,专用仪表设计软件或Vega的仪表工具存在开发成本、显示效果及系统扩展性等不足。鉴于此,研究了基于Multigen Creator/Vega的复杂飞行仪表模型的建模方法,介绍了飞行视景仿真系统的模块化结构及开发该系统所用到的关键技术。在所给出的关键技术中,详细介绍了如何设计及驱动Creator软件建立的仪表实体模型以及开发基于Vega的视景驱动程序,并给出了相关的程序代码。阐述了在三维场景中,如何实现飞行模型的运动及仪表模型各模块的精确显示。该系统可以比较真实的模拟交互式的飞行过程,提供了一个通用的仿真平台。     

导弹飞行过程的虚拟现实

基于Vrmlpad软件平台,应用VRML开发导弹飞行过程仿真,通过交互界面的设计、三维对象的建模、模型的数据驱动以及视点的变化,建立了导弹的三维模型,制作了地形、天空等三维仿真场景,该系统能够实现导弹飞行的可视化仿真,可通过视景仿真终端从任意角度和距离观察导弹的飞行过程。     

直线离场保护区三维模型算法研究

在飞行程序设计中,人工画图、手动计算限制了飞行程序设计工作向计算机化和三维呈现方向的发展.起飞离场是整个飞行过程中非常重要的环节之一,它的保护区与机场周边障碍物的高度、导航台的位置等都息息相关,是实现整个飞行程序计算机化和三维呈现的重要节点.本文就标准仪表离场程序SID这一特定程序结构展开研究,将空间表达方法、三维空间内的建模技术与离场保护区绘制规则相结合,提出了基于粒子群算法的直线离场保护区三维模型,为离场保护区的三维呈现打下基础.     

基于飞行小时的航空碳核查方法

碳核查为航空碳排放监测体系的重要环节,为核查上报碳排放数据合理性,针对核查方法的适用性和准确性,提出一种基于飞行小时的航线碳核查方法.首先通过分析航段内各个飞行阶段的飞行小时与油耗特征,建立飞机油耗量区间估计模型.而后根据航线飞行小时特征,运用行程可靠性与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)畅通滑行时间定义确定地面滑行时间阈值,结合航线飞行小时的季节性特征,提出基于航线的碳排放核查方法,实现航线年度上报数据的核查.最后分别对北京—上海航线1月、7月的航班进行了算例分析,为核查航班碳排放合理性提供了参考.     

基于无人机的大场景序列图像自动采集和三维建模

提出并实现了一种基于无人机的大场景序列图像自动采集和三维重建方法,实现了大范围场景全自动图像数据采集和三维建模。首先设计实现无人机自动控制地面站和基于Cortex-A17的无人机控制模块,其次在地面站人工点选设计航线和拍摄位置,并自动控制飞行和拍摄过程,实时将序列图像回传地面站,最后地面站应用SFM方法实时自动重建大场景三维模型。实验结果表明,相对于人工控制方法,文中方法能够实现无人机飞行和拍摄过程自动控制,同时提高拍摄稳定性,降低基于无人机的大场景三维建模难度,提高建模效果。     

Lingo在飞行管理中的应用

本文利用非线性规划给出航线调整的最优角度,并通过系统仿真检验结果可行性。在求解过程中由于飞行过程的时间连续性,我们预先使用MATLAB将飞行时间离散化,得到有效时间值并应用到最优化的模型求解中,运用Lingo软件编程求解得出相应飞机的最优调整角度。     

基于OpenGL的空战三维可视化仿真系统

研究了一种基于OpenGL实现空战三维可视化仿真系统的方法．利用3DSMAX软件构建战斗机的三维模型，并将其转换成OpenGL程序，从而降低了直接利用OpenGL构建复杂模型的难度，减小了建模的工作量．在实现三维动画驱动的同时，还可进行人机交互控制，然后利用OpenGL建立飞行场景的三维模型，最终以三维动画仿真的方式从各个不同的角度来实现飞机起飞、向敌机发射导弹和爆炸的三维视景．结果表明，该三维仿真系统符合虚拟现实的要求，具有较高的应用价值．     

微型扑翼飞行器虚拟设计与飞行仿真系统开发

介绍微型扑翼飞行器虚拟设计与仿真系统的总体结构和各功能模块的实现.根据拟合的仿生公式进行微扑翼飞行器的仿生学初步设计,进而建立了飞行器的三维结构模型,并根据飞行器的结构与扑翼运动规律进行了运动仿真.由飞行器的几种典型任务确定飞行模式,在建立飞行器动力学模型的基础上进行飞行姿态控制.采用随机分形技术生成具有真实感的地形,由此讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法.     

基于Google Earth的最后进近航段三维演示

基于Google earth(GE)平台,对最后进近航段实现了三维演示。通过机场三维场景还原,利用KML代码实现三维航线的生成,并首次实现直线程序三维保护区的生成,最终基于GE实现多角度三维航行演示,且数据精度满足要求,实现飞行程序设计的三维可视化,为飞行程序设计工作及教学提供了良好的方法。     

利用改进蚁群算法的可规避威胁源最优航线规划

针对复杂环境中飞行器航线规划问题,在基本蚁群算法的基础上,提出一种可规避威胁源的航线规划方法。通过综合分析飞行器飞行环境中的地形信息和威胁信息,考虑航线距离、时耗、能耗、全程费用和威胁规避等因素,重构航线规划目标函数,加强了对飞行器实际飞行环境的描述,从而提高了航线规划的有效性;通过增加目标节点对下一节点的影响来改进状态转移概率,促使蚂蚁向目标方向前进,以节省计算时间,提高优化效率。仿真结果显示,与基本蚁群算法相比,改进算法可以节省10%的优化时间且缩短10多次迭代次数。     

论OpenGL在卫星在轨飞行仿真中的应用研究

在VC＋＋6.0环境中运用OpenGL开发并实现了具有交互功能的卫星实时在轨运行及轨道参数的三维显示。介绍了实现可视化过程所需的几个关键技术,论述了三维可视化仿真场景的建立和可视化实现方法,给出了卫星在轨飞行过程的仿真场景效果图。     

无人机飞行模拟仿真平台设计

为提高飞行控制算法的研发效率,降低研发成本,基于数字孪生技术设计一个无人机硬件在环飞行模拟仿真平台。从几何、物理和行为三方面研究无人机数字模型构建方法,将物理实体以数字化方式呈现。设计一种多元融合场景建模法,依据属性相似归一原则进行建筑物划分,编制建模规则,研究曲面数量优化方法,在UE4（Unreal Engine 4）中整合建筑物模型和高程图,创建真实地形地貌的三维可视化飞行场景。以四旋翼无人机F450为例,与飞行试验的对比结果表明,该平台满足了飞行模拟的实时性和稳定性要求,跟踪曲线误差小于2%,对后续控制算法优化和复杂应用场景试飞具有重要的应用价值。     

台式飞行仿真模拟器的设计与实现

为提高培养飞行员的效率和质量,节约训练成本,从整体上设计并实现了一种实时、面向网络的台式飞行仿真模拟器。该模拟器采用数据驱动方式并通过使用稳定系数方法单独设计了一种适用的空气动力数学模型,采用面向对象的程序设计方法实现仪表、三维场景、飞行方程和教员台仿真的系统仿真功能。采用仿真驾驶杆、油门杆、方向舵和基于光传感的六自由度头部跟踪系统,由单台计算机实现飞行动力学模型计算、图形图像处理、实时数据传递和飞行条件设置。实践证明,该多功能台式飞行仿真模拟器具有良好的人机交互功能,在通用性、实时性以及仿真度等方面基本符合要求,在实行飞行训练中,降低了人力、物力等保障的投入,减少了燃料等物质的开销。有效地节约训练成本,提高了训练的效率和质量。     

基于飞行计划集中处理的多航空器无冲突航迹规划

为增大空域容量,提高飞行安全,降低管制员的工作负荷,4D航迹预测与规划是国内新一代空管自动化系统中最为重要地一项核心技术。首先在预战术流量管理阶段,通过飞行计划集中处理得到的航空器飞行计划信息,将航线划分成若干航段。然后利用航空器在不同航段间的离散型模型和单个航段中运动的连续型模型建立混杂模型,通过全飞行剖面混杂模型进行航迹预测;在相对运动法中采用调整速度来规避航路交叉点冲突以实现冲突解脱。最后提出航迹规划方法并对航空器进行无冲突航迹规划。仿真算例表明：在飞行计划集中处理与混杂模型下预测的水平航迹与垂直航迹能够准确地反映航空器飞行状态变化;调速法或调整时刻能有效地规避飞行冲突,所以提出的无冲突4D航迹规划方法是切实可行的。     

基于人工势场法设计的飞机防撞算法

随着航空运输业的高速发展,飞行航线上飞机的密度越来越大。原有的仅能够上下避让飞机的TCAS II系统将无法满足实际需要,研发不仅能够上下避让而且能够左右避让的TCAS III系统势在必行。为了解决这个问题,本文对飞机防撞系统算法进行了研究。将人工势场法应用于飞机防撞系统算法设计中。通过仿真验证了当两架飞机出现在同一航线时和当两架飞机的航线出现交叉以至影响正常飞行时,用人工势场法作为防撞算法的有效性。证明了人工势场法可以作为一种飞机防撞系统算法。     

违反飞机纵向间隔概率模型的研究

从统计学的角度给出计算违反飞机纵向间隔的概率模型．从该模型可以看出,违反飞机纵向间隔的概率与飞机的几何尺寸,飞行器纵向间隔,航线长度,飞行流量,管制员“管制时间差”等密切相关．最后给出目视飞行条件下的一个实例并对此模型进行了详细的分析．此模型为航线规划、改进与完善以及飞行流量管制提供了理论依据．