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《电子科技大学》 2012年
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轨道无人机三维视景仿真技术研究

丁颖浩  
【摘要】:轨道空间是近年来各个军事大国争夺的焦点,为了实现真正意义上的空天战场一体化,能够以最短的时间获取最全的战场信息,都争先恐后的启动相关研究项目来对轨道空间进行探索和占领。由于轨道空间环境恶劣,培养专门的宇航飞行员成本十分高昂。随着无人机相关技术的迅猛发展,无人机逐步成为了称霸轨道空间的最佳选择。 三维视景仿真系统实现了对无人机飞行场景的可视化,能够实时的显示无人机的飞行姿态以及周围空间的地理环境,可为飞行器飞行姿态仿真、航迹规划等提供一种直观、便捷的仿真分析手段。三维视景仿真系统在无人机研制阶段、定型阶段、服役阶段都起着不可替代的重要作用。本论文选题基于我国某型号空间轨道无人机重大项目研究的需要,开发一套全新的专门应用于轨道无人飞行器的三维视景仿真系统。 本论文主要描述了一个基于DirectX接口开发的轨道无人飞行器三维视景仿真引擎的完整设计过程及其详细实现步骤。本三维视景仿真引擎使用C++语言从底层开始进行编码,先后实现了向量矩阵数学库、静态相交检测库、线程控制库、键盘鼠标输入系统、场景管理系统、图形资源管理系统、模型资源管理系统、二维文字渲染系统以及三维图形渲染系统,为了提高视景仿真的包围感,还加入了三维环绕立体声音效处理系统。本三维视景仿真系统支持加载OBJ格式的三维模型文件,并通过在三维场景中叠加显示二维文字符号,配合鼠标对三维场景物体的点选拾取技术,实现了快速场景数据查询以及实时信息显示功能。利用Direct3D9.0级别GPU的可编程顶点着色技术以及可编程像素着色技术实现了实时光照阴影、动态环境反射、运动模糊、HDR与Bloom等渲染特效。 经过仿真测试,本轨道无人机三维视景仿真系统可以很方便和快速地加载轨道无人机模型、空间轨道模型以及太阳系天体模型到视景仿真系统中进行实时动画渲染。专门针对空间轨道飞行环境设计的八叉树场景优化剪裁算法有效地提高了三维场景的渲染速度,大幅降低了对仿真硬件的配置需求。多种三维特效的叠加渲染明显地提高了视景仿真画面的真实感。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:V279

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【参考文献】
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