乘员舱大角度飞行时间相机的设计与验证

针对汽车乘员舱飞行时间(TOF)相机可视角度小、无法兼顾前排所有成员等问题,提出一种TOF相机设计方案,通过热设计仿真的方式解决了TOF相机的散热问题,并通过对TOF相机镜头的光学设计与仿真,有效扩大了相机的视场角(FOV),同时进行了完整的设计验证试验,结果表明,该系统完整实现了TOF相机的功能,并可以大角度视场覆盖车内前排乘员,且满足车规级性能要求。

“飞行操纵系统”虚拟仿真实验建设及应用研究

“飞行操纵系统”是中国民航大学飞机系统课程群教学内容中的重要知识模块,面向飞行器制造工程及飞行器动力工程专业飞机系统类课程大纲中对飞机飞行操纵系统虚拟仿真实验的要求,从元件级、系统级和飞机级三个层面出发,提出了虚拟仿真实验项目建设的总体思路。探讨了“飞行操纵系统”虚拟仿真实验教学模式,借助虚拟现实环境中的精细化系统模型还原及多视角互动操作,构建虚拟仿真实验平台,有效地提升了新工科背景下学生的工程实践能力与学习效果。

用于中小型飞行模拟器的球带幕投影镜头的光学设计

针对现有沉浸式飞行模拟器进一步小型化和低成本化的需求,设计了一款应用于中小型飞行模拟器的球带幕投影镜头。论文确定了投影方案中各部件(球带幕、投影机、投影物镜)的关键参数,设计的球带幕投影镜头具有172°的视场角和6∶1的反远比,将一台装有该镜头的投影机置于银幕上沿就可以将画面投满整个球带幕。文中给出了大视场、大反远比光学系统的构造方法,对大视场非相似成像系统中的畸变、场曲和相对照度进行了分析和讨论,并给出了改善照度均匀性的有效途径。该镜头以8片透镜的低成本结构满足了4 k分辨率的高质量投影需求,在奈奎斯特频率185 lp/mm处全部视场的MTF值均达到了0.4以上,且具有良好的工艺性。

飞行仿真视景中的地形快速生成算法

在航空器飞行仿真中,地面大规模场景制约着仿真速度。为了快速生成地形场景,分析了航空器的视域特点,提出了飞行仿真的视域裁剪方法,确定了地面场景的视野范围,在保证显示质量的同时大范围降低了渲染数据;采用视点相关的LOD技术对场景进行有效简化,实现了大规模地形的实时显示;提出了视野区内背对观察者场景剔除方法和相关的节点评价算法。通过试验证实了该算法的可行性和有效性。

飞行模拟器视景系统中实时地形的研究与实现

对飞行模拟器视景系统中地形的生成算法进行了研究。为兼顾地形的渲染逼真度与渲染效率,采用LOD(Level Of De-tail)算法分割地形网格,同时通过添加修补三角形的方法解决了创建渲染三角形过程中产生的地面撕裂现象。地面的类型和陆地的高度信息使用256色位图来存储,并为地面贴上相应的纹理增加地形的真实性。为进一步提高渲染效率,将地形分块,实时渲染视野范围内的地形块,得到了比较满意的效果。

基于VegaPrime战斗机飞行视景仿真系统研究

为实现对战斗机真实飞行过程的飞行视景仿真,深入研究了操纵杆、Multi Gen Creator、Vega Prime、Visual C++及MATLAB/SIMULINK之间的数据接口技术,通过Multi Gen Creator和Vega Prime建立战斗机三维动态场景,由MATLAB/SIMULINK建立战斗机数学模型进行飞行参数解算,设计了战斗机飞行视景仿真系统。视景仿真结果表明:该战斗机飞行视景仿真系统摆脱了过去应用各类传统视景仿真软件无法模拟战斗机真实运动规律的局限性,实现了战斗机飞行参数与三维视景的无缝衔接,能够真实地模拟战斗机飞行过程。该系统对飞行模拟器的研究及飞行员训练具有一定的参考价值。

ARC/INFO动态视点分析并行处理研究

RC/INFO动态视点分析是动态观察分析地形图上某条路线的地形特点 ,该路线是以用户所选取的临界点为基础形成的 .分析了飞行路线的特征 ,并通过一定的算法模拟了与所选路线相似的曲线 .根据并行处理的需要在曲线中插入新的临界点 ,以临界点为基础进行任务分配 。

视景仿真中快速渲染方法研究概述

概述了目前视景仿真中几种快速渲染方法:可见性判断和消隐技术、细节层次技术、纹理映射技术、模型分割技术和光照模型,分析了这几种方法各自的优缺点。在此基础上,给出了相关方法在飞行视景仿真系统中的应用情况。

桂林市三维地形立体显示与分析系统

“桂林市三维地形立体显示与分析系统”利用了GIS和RS技术开发研制。它以数字化的地形图为核心数据源 ,建立数字高程模型 ,以卫星遥感数字图像为三维景观的表层粘模。具有二维平面—三维立体图对照显示、地形数据与专业图像数据迭合显示和任意调整观察 (飞行 )参数等功能 ,并可以按预设的路线模拟飞行观察。还具有绘制剖面、分析地形坡度、求算面积和土石方量(或水库库容 )、综合背景查询和工程适宜性评价等功能 ,有较高的实用价值。

基于模型的飞机系统架构多视图表达方法

飞机系统架构设计呈现典型的多层级、多系统集成、多接口形式、多专业合作等复杂特征,传统的基于文档和离散二维制图的架构设计方法已经不能满足要求。对此,提出一种基于系统建模语言(systems modeling language,SysML)模型的飞机复杂系统架构多视图设计表达方法,对各项复杂特征进行了解耦,将复杂的系统架构设计分解到多张有机关联的视图上;在开展多视图相对独立的设计和建模工作中,本质上就已经逐步完成了多层级的飞机系统架构集成设计;以机轮刹车系统为例,给出了基于模型的多视图架构设计方法的应用。实践结果表明,基于模型的多视图架构设计方法可以有效应对各种复杂性,并充分提升多系统集成架构设计的效率和质量。

桂林市电子沙盘设计及其功能

桂林市电子沙盘的开发采用了 3S技术、多媒体技术和数字化技术 ,它以数字化的地形图为基础数据源 ,建立数字高程模型 ;以卫星遥感数字图像为三维景观的表层粘模。电子沙盘具有二维平面—三维立体图对照显示 ,任意调整观察的位置、高度、方位、视角等功能 ,并可以按预设的路线在空中模拟飞行观察 ,给人亲临其境的感觉。同时 ,它具有绘制剖面、求算任意区域地表面积和土石方量 (水库库容 )等功能 ,突破传统沙盘的概念。

直升机半滚倒转机动飞行控制算法研究

对直升机半滚倒转机动动作开展机理分析,将机动动作进行分段设计。在半滚段设计滚转角速度保持,根据滚转角调整总距输入量;在俯冲拉起段设计俯仰角速度保持,根据俯仰角调整总距输入量,并在阻尼回路引入自抗扰控制算法,以提高控制系统的扰动抑制能力。针对有风/无风2种飞行环境,通过视景仿真技术对UH-60直升机开展仿真,结果表明,直升机可以在4.5 s内完成半滚倒转机动飞行,验证了该设计控制策略是合理的,飞行控制律具有良好的抗扰性能。

基于迭代寻址的试飞FC数据快视分析技术

航空总线光纤通道FC成为新一代航电系统的构架协议;FC总线测试单次试验数据激增,试飞工程师对总线数据的即时处理提出了要求;对试飞试验总线数据的快速浏览、快速分析一直是数据分析的难题;针对试验FC总线数据的特点,设计了基于迭代寻址的海量FC试验数据帧分析技术,实现了对试飞FC总线数据快进、后退、实时拖动等操作,并实时将关心的参数、时间等关键信息以图表动态显示,实现了FC总线数据的动态快视,解决了海量试验FC总线数据快视处理难题,满足了现代飞行试验FC总线数据即时处理需求。

近界视景导航中森林场景加速绘制

作为近界视景导航中典型地物,三维几何树模型能提高虚拟场景视觉精度,增强场景真实感,但会导致大规模森林场景绘制效率降低,从而降低视景导航精度。为提高绘制效率以确保视景导航精度,并提高场景真实感,采用布告板云算法构建了基于视距的多分辨率树模型,针对算法在近界视景导航应用中存在的问题进行了改进。为进一步提高近界特别是贴地飞行时高动态视点下视景导航精度,根据有限视域、威胁区域以及视觉冗余等特点,提出了一种基于高动态视点的加速绘制算法。通过实验对比分析,算法大幅提高了场景绘制效率,增强了场景视觉质量,提高了虚拟场景导航精度。

基于虚拟现实技术的飞行教学系统设计和应用研究

为了弥补飞行理论教学不直观的缺陷,提高飞行教学的效果,提出了一种快速构建多机种虚拟现实飞行视景的设计方法。该视景是以飞行员第一视角位置,拍摄并构建各种飞行动作的真实飞行视景。通过虚拟现实视景可以指导各种飞行动作,提高飞行心理训练水平,客观评价飞行学员和飞行员的飞行水平,有效提高飞行员培养效率和质量。

多机协同构型实时显示系统研究

为服务指挥决策,解决多种机型、多架飞机在协同飞行中存在同理论构型偏差显示不全面、指挥缺支撑的难题,文中设计一套辅助指挥的多机协同构型实时显示系统。该系统以测控设备传输至指控大厅的飞机实时位置数据为基础,结合任务中多机协同构型的实时显示需求,分析了系统功能结构,对系统的坐标转换等数据分析处理、基于GIS的三维场景构建、基于自定义图表控件的三视图显示设计等关键技术进行了介绍,并给出了系统运行效果。结果表明,文中系统能够有效显示多机实时构型,可为指挥决策提供依据。

自动化新技术在民航领域的应用——飞行图形仿真系统

飞行模拟机中的视景系统是飞行图形仿真的一种应用。视景系统只模拟从驾驶员角度所能看见的景物,而飞行数据记录器中的飞行图形仿真系统还要模拟其他视角所看见的景物,比如:地面,飞机尾追方向等。

有限视场角下基于改进比例导引和深度学习的多约束制导律

针对考虑气动力模型的导弹精确打击问题,开展了基于改进比例导引和深度学习的制导律研究。首先生成随机训练数据,随后在训练数据基础上基于残差神经网络生成映射网络来对剩余飞行时间误差进行预测,最后将得到的预测结果引入改进比例导引制导律,使得在视场角约束下攻击角度误差和飞行时间误差均能实现有效收敛。仿真结果表明,该方法能够满足制导要求,证明了该方法的有效性。与传统方法相比,提出的基于改进比例导引和深度学习的制导方法在攻击角度误差和飞行时间误差方面表现更优。