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无人机飞行场景及数据的可视化仿真与实现

易姝姝  
【摘要】: 随着无人机及相关技术的不断发展,无人机已经成为航空领域的一个重要发展方向,并且在军事和民用领域有着广阔的用途及前景。通过飞行仿真对无人机的飞行进行模拟及研究,可以更熟悉其飞行性能,有利于无人机的飞行控制及任务规划的更好实现,是军事训练和无人机研究的一个重要辅助手段。 论文以无人机飞行场景及数据的可视化为研究对象,展开了对无人机的飞行运动、三维地形场景的建立、无人机数据可视化技术、可视化视景的驱动等相关技术的研究,并结合软件Vega Prime2.0和Microsoft Visual Studio.NET进行综合开发,实现了无人机飞行场景及数据的可视化仿真。 无人机飞行运动的研究对无人机飞行中涉及到的坐标系、各项参数以及飞行速度和高度一一介绍,讨论了无人机的运动模型并给出运动方程的解算方法。 文中飞行场景的表现形式为三维地形,它的实现主要是依靠数字高程模型搭建地形框架,以处理过的遥感图像作为地表纹理,进行纹理映射。完成后的三维地形地表具有一定的真实感,并以MetaFlight文件格式保存,用于系统仿真。飞行数据的可视化形式设计为两种方式,一种是视点在无人机外,可以在观看飞行姿态的同时看到无人机的实时飞行位置和姿态信息。无人机机体模型以软件Creator进行开发。由于不少操作人员反映现有的无人机数据显示界面不够合理,采用座舱式的界面操作会更便利,座舱式视景的飞行数据显示方式可能成为未来的一个发展方向。因此文中的另一种数据显示形式则是以座舱式的环境,用平视显示器和几个基本的虚拟仪表相结合来显示无人机飞行的相关数据信息。平视显示器和虚拟仪表分别借助OpenGL图形库和软件GL Studio进行开发。 本文在完成相关理论研究的基础上,实现了无人机飞行场景和数据可视化的系统仿真。这样的可视化仿真形式比传统的飞行仿真更生动、直观而高效,具有一定的实用价值,但系统各方面的工作还可以进一步改进完善。


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