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Towards real-time pilot-in-the-loop CFD simulations of helicopter/ship dynamic interface
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作者 Ilker Oruc Joseph F.Horn +1 位作者 Jeremy Shipman Susan Polsky 《International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing》 EI 2017年第4期64-88,共25页
This study presents the development of computationally efficient coupling of Navier–Stokes Computational Fluid Dynamics(CFD)with a helicopter flight dynamics model with the ultimate goal of real-time simulation of ai... This study presents the development of computationally efficient coupling of Navier–Stokes Computational Fluid Dynamics(CFD)with a helicopter flight dynamics model with the ultimate goal of real-time simulation of airwake effects in the helicopter/ship Dynamic Interface(DI).The flight dynamics model is free to move within a computational domain,where the main rotor forces are converted to source terms in the momentum equations of the CFD solution using an actuator disk model.Simultaneously,the CFD solver calculates induced velocities that are fed back to the simulation and affect the aerodynamic loads in the flight dynamics.The CFD solver models the inflow,ground effect and interactional aerodynamics in the flight dynamics simulation,and these calculations can be coupled with the solution of the external flow(e.g.,ship airwake effects).The simulation framework for fully-coupled pilot-in-the-loop(PIL)flight dynamics/CFD is demonstrated for a simplified shedding wake.Initial tests were performed with 0.38 million structured grid cells running on 352 processors and showed near-real-time performance.Improvements to the coupling interface are described that allow the simulation run at near-real-time execution speeds on currently available computing platforms.Improvements in computing hardware are expected to allow real-time simulations. 展开更多
关键词 real-time pilot-in-the-loop computational fluid dynamics(CFD) flight dynamics simulation ship airwake dynamic interface helicopter flight dynamics simulation fully-coupled helicopter/ship
原文传递
超声速飞行状态下热喷流中离散颗粒的分布特性
2
作者 孙文静 胡峰 +1 位作者 张靖周 单勇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期106-120,共15页
针对气溶胶红外隐身技术在飞行状态下隐身效果急速下降的现象,提出了一种在喷管尾部加装挡板结构以解决超声速飞行状态下离散颗粒难以扩散的方法,设计了曲线型和直线型两种挡板构型,通过对含气溶胶颗粒的飞行器排气喷管尾部气固两相剪... 针对气溶胶红外隐身技术在飞行状态下隐身效果急速下降的现象,提出了一种在喷管尾部加装挡板结构以解决超声速飞行状态下离散颗粒难以扩散的方法,设计了曲线型和直线型两种挡板构型,通过对含气溶胶颗粒的飞行器排气喷管尾部气固两相剪切流的数值模拟研究,对比分析了挡板构型和气溶胶喷嘴数目对于离散颗粒空间分布特性的影响规律。研究表明,飞行马赫数为1.2时,挡板对提升该飞行状态下气溶胶颗粒在剪切流中的扩散能力具有显著作用,且直线型挡板结构优于曲线型;夹角α=30°,挡板高度与喷嘴内径比d/D_(in)=40时,离散颗粒对尾喷流的包裹效果最佳;当气溶胶喷嘴数目大于1时,颗粒分布的均匀性明显增加,且当喷嘴数目为5时,颗粒在流场中的扩散能力最强,浓度最均匀,颗粒整体温度较低,在热喷流周围形成“厚且冷”的气溶胶遮蔽层,有利于提高超声速飞行状态下飞行器排气热喷流的主动红外隐身效果。 展开更多
关键词 超声速飞行 红外隐身技术 气固剪切流 挡板构型 气溶胶分布 离散颗粒 数值模拟
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战斗机飞行仿真系统HLA互联系统 被引量:14
3
作者 林新 宋焱 王行仁 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第12期2751-2753,共3页
随着军用仿真模拟器的发展和普及,对模拟器互联以便实现更复杂的仿真任务成为当前需要研究的问题。对战斗机飞行仿真系统HLA互联系统的设计、开发和调试进行了总结。介绍了飞行模拟器的一般系统构成和现有的几种分布仿真标准,选择HLA标... 随着军用仿真模拟器的发展和普及,对模拟器互联以便实现更复杂的仿真任务成为当前需要研究的问题。对战斗机飞行仿真系统HLA互联系统的设计、开发和调试进行了总结。介绍了飞行模拟器的一般系统构成和现有的几种分布仿真标准,选择HLA标准开发了分布仿真训练系统,通过设置HLA网关将各个模拟器联接起来,组成一个联邦。联网系统中各个模拟器内部结构保持不变,并且系统的软件修改很少。文中对系统的交互数据进行了描述,讨论了HLA网关的结构和功能以及联网系统的开发和调试过程。 展开更多
关键词 飞行模拟器 HLA网关 分布任务训练 分布仿真
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基于共享内存机制的分布式飞行仿真研究 被引量:18
4
作者 伍智锋 唐硕 杜承烈 《计算机仿真》 CSCD 2002年第6期18-21,共4页
该文详细分析了适用于分布式飞行仿真的共享内存机制的原理、实现方法和性能特点。利用它可以设计出一种比较通用的适用于连续系统分布仿真的软件平台 ,在中小型仿真规模和粗粒度模型情况下 ,其性能能够满足分布式实时仿真的需要。
关键词 共享内存机制 分布式飞行仿真 计算机仿真 实时性
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低成本飞行器可视化仿真系统的设计与开发 被引量:5
5
作者 蔡远利 冯杰 郭素芬 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期2501-2504,共4页
随着计算机技术的发展,可视化仿真已经逐渐成为了飞行器仿真领域的热点。以低成本硬件平台为出发点,结合我们近年的相关工作经验,介绍了飞行器可视化仿真系统的设计思想,并对系统开发中开发工具选择、飞行器实体的三维建模、场景管理及... 随着计算机技术的发展,可视化仿真已经逐渐成为了飞行器仿真领域的热点。以低成本硬件平台为出发点,结合我们近年的相关工作经验,介绍了飞行器可视化仿真系统的设计思想,并对系统开发中开发工具选择、飞行器实体的三维建模、场景管理及网络通信等关键问题进行了较深入讨论。 展开更多
关键词 飞行器 可视化仿真 分布式仿真 OPENGL
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舰载机多机协同飞行训练模拟器设计与实现 被引量:8
6
作者 商旭升 李江红 +1 位作者 逄妍立 王国平 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2013年第7期110-114,共5页
舰载机飞行员训练模拟器具有提高训练效率,节省训练经费,保证飞行安全的作用。以舰载战斗机飞行员为训练对象,针对当前单台飞行训练模拟器研制成本很高的现状,采用典型的人在回路中的分布式交互半实物仿真技术,通过建立多通道数学模型,... 舰载机飞行员训练模拟器具有提高训练效率,节省训练经费,保证飞行安全的作用。以舰载战斗机飞行员为训练对象,针对当前单台飞行训练模拟器研制成本很高的现状,采用典型的人在回路中的分布式交互半实物仿真技术,通过建立多通道数学模型,视景系统模拟器、座舱环境及网络环境等,构建了低成本多机协同飞行训练模拟器。仿真结果表明:设计的模拟器,在不损失模型精度的前提下,不仅可以模拟单机飞行训练任务,还可支持多机联网完成协同训练的能力,为研制成本低且有效的训练模拟器提供了参考依据。 展开更多
关键词 舰载机 分布式 飞行训练模拟器
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分布交互仿真作战环境中有人驾驶飞行仿真平台 被引量:6
7
作者 彭晓源 刘丽 +2 位作者 刘杰 张伟 马继峰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第3期370-373,共4页
论述由本课题组研制成功具有高逼真度动力学特性关键机载系统功能仿真良好的人机交互界面和逼真的环境仿真能在分布式虚拟战场中进行交互作战的有人驾驶通用飞行作战仿真平台显示出飞机动力学虚拟样机对武器平台设计和战效评估的可行性... 论述由本课题组研制成功具有高逼真度动力学特性关键机载系统功能仿真良好的人机交互界面和逼真的环境仿真能在分布式虚拟战场中进行交互作战的有人驾驶通用飞行作战仿真平台显示出飞机动力学虚拟样机对武器平台设计和战效评估的可行性和重要性 展开更多
关键词 动力学虚拟样机 飞行作战仿真平台 分布交互仿真 虚拟战场 作战环境
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基于反射内存网的分布式实时飞控仿真系统设计 被引量:7
8
作者 王新民 蒋正雄 +1 位作者 谢蓉 黄誉 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第12期3023-3026,共4页
提出了一种基于反射内存网的分布式实时飞行控制仿真系统;该系统采用xPC建立实时环境,通过反射内存卡组成实时网络,突破了传统xPC环境下一对一的主机-目标机模式;引入了分布式布局的思想,实现了一台主机对应多台目标机的仿真环境;通过... 提出了一种基于反射内存网的分布式实时飞行控制仿真系统;该系统采用xPC建立实时环境,通过反射内存卡组成实时网络,突破了传统xPC环境下一对一的主机-目标机模式;引入了分布式布局的思想,实现了一台主机对应多台目标机的仿真环境;通过构建外部模拟操作杆子系统和可视化显示子系统,实现了控制律响应效果的直观评价;实验结果表明,该系统通讯稳定,数据传输率和准确率较高,可视化效果好,实时性强,具有较强的开放性和可扩展性。 展开更多
关键词 反射内存网 分布式飞控系统 实时仿真 可视化
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飞行时间质谱的离子峰形模拟分析方法和应用 被引量:4
9
作者 温丽华 李海洋 +2 位作者 牛冬梅 罗晓琳 柴志平 《质谱学报》 EI CAS CSCD 2006年第1期1-5,共5页
飞行时间质谱的离子峰形中包含了离子产生时的速度分布和空间分布信息,了解速度和空间分布对离子峰形的影响,可以根据峰形推测离子的产生机理。运用概率密度理论建立了一套飞行时间质谱的峰形模拟的方法和程序,并通过模拟分析考察了不... 飞行时间质谱的离子峰形中包含了离子产生时的速度分布和空间分布信息,了解速度和空间分布对离子峰形的影响,可以根据峰形推测离子的产生机理。运用概率密度理论建立了一套飞行时间质谱的峰形模拟的方法和程序,并通过模拟分析考察了不同的空间分布和速度分布对离子峰形的影响。在偏离空间聚焦条件下,离子峰形显示了空间分布的信息。 展开更多
关键词 峰形模拟 飞行时间质谱 空间分布 速度分布
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空中对准方案的误差分配分析方法(英文) 被引量:3
10
作者 翁浚 秦永元 +1 位作者 严恭敏 梅春波 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期570-574,共5页
舰载机进行紧急作战任务时,可能会先快速起飞,然后再进行空中对准。为了保证对准结束进入惯性导航模式后,惯导系统能够达到一定精度指标,对准结束时刻的姿态信息需要达到一定的精度要求。空中对准过程一般可分为粗对准和精对准两部分,... 舰载机进行紧急作战任务时,可能会先快速起飞,然后再进行空中对准。为了保证对准结束进入惯性导航模式后,惯导系统能够达到一定精度指标,对准结束时刻的姿态信息需要达到一定的精度要求。空中对准过程一般可分为粗对准和精对准两部分,对准结束时刻的姿态精度由粗对准结束时刻的导航误差、惯性器件误差、重力场模型误差和对准过程中的飞行机动等多个因素决定。首先利用设计的协方差分析方法,对两种不同空中对准方案进行误差分配,并通过Monte-Carlo仿真技术对误差分配结果进行了验证。仿真结果说明了提出的误差分析方法是正确的,为空中对准方案的改进方向提供了借鉴作用。 展开更多
关键词 空中对准 误差分配 协方差分析 蒙特卡洛仿真
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基于COTS的飞行模拟器快速原型系统开发 被引量:4
11
作者 郑淑涛 黄其涛 +1 位作者 靳军 韩俊伟 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期279-285,共7页
基于商用货架产品(Commercial Off-The-Shelf)的思想,提出了一种开发飞行模拟器的快速原型系统。根据对原型系统基本组成的分析,采用商用货架硬件组建了基于以太网和CAN总线的分布式计算机系统,降低了硬件成本提高了可靠性和升级换代能... 基于商用货架产品(Commercial Off-The-Shelf)的思想,提出了一种开发飞行模拟器的快速原型系统。根据对原型系统基本组成的分析,采用商用货架硬件组建了基于以太网和CAN总线的分布式计算机系统,降低了硬件成本提高了可靠性和升级换代能力。根据原型系统的软件功能,确定了高效的商用开发软件,支持快速控制原型的Matlab/Simulink和RT-LAB的采用,不仅实现了复杂的飞行系统和操纵负荷系统软件的快速开发和调试,而且提高了系统开发效率,缩短了开发周期。最后结合开发的原型系统说明了采用COTS的优越性。 展开更多
关键词 飞行模拟器 原型系统 商用货架产品 分布式计算机系统 快速控制原型
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飞行模拟器综合导航系统建模与仿真 被引量:6
12
作者 黄金明 王立文 郑淑涛 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期664-668,共5页
模拟器导航系统主要为飞行员提供模拟飞行中的位置及其航行参数并安全导引飞机沿既定航线飞行。结合航空仿真技术发展和全任务飞行模拟器样机的任务需求,在MATLAB/SIMULINK平台上构建了捷联惯导及基于区域导航法的无线电导航仿真模型。... 模拟器导航系统主要为飞行员提供模拟飞行中的位置及其航行参数并安全导引飞机沿既定航线飞行。结合航空仿真技术发展和全任务飞行模拟器样机的任务需求,在MATLAB/SIMULINK平台上构建了捷联惯导及基于区域导航法的无线电导航仿真模型。采用VAPS6.3制作出主飞行仪表,作为导航系统仿真的终端显示。利用RT-LAB平台构建分布式飞行仿真系统,实现导航外部特性的半实物仿真。经系统调试证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 飞行模拟器 无线电导航 惯性导航 仪表着陆系统 RT-LAB 分布式交互仿真 实时仿真
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基于HLA的某型飞机指挥驾驶模拟器组训系统 被引量:2
13
作者 林亚军 王述运 +1 位作者 周晓光 谷树山 《兵工自动化》 2012年第2期20-23,共4页
为解决多飞行训练模拟器与飞行训练指挥模拟器互联的复杂仿真任务问题,设计一种基于高层体系结构(high level architecture,HLA)的模拟器组训系统。以某型飞机飞行训练模拟器、飞行指挥训练模拟器为基础,提出多飞行训练模拟器与飞行训... 为解决多飞行训练模拟器与飞行训练指挥模拟器互联的复杂仿真任务问题,设计一种基于高层体系结构(high level architecture,HLA)的模拟器组训系统。以某型飞机飞行训练模拟器、飞行指挥训练模拟器为基础,提出多飞行训练模拟器与飞行训练指挥模拟器组训系统的结构,在原有平台的基础上,采用HLA/RTI作为其体系结构和支撑平台,对飞行指挥训练模拟器进行升级改造,实现了4种气象条件下各个飞行科目的模拟飞行日训练。仿真结果表明:该系统能减少实装损耗,保障飞行安全,具有较高的军事经济价值。 展开更多
关键词 飞行训练模拟器 飞行指挥训练模拟器 分布式仿真 高层体系结构
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基于Levy飞行策略的自适应改进鸟群算法 被引量:9
14
作者 杨文荣 马晓燕 边鑫磊 《河北工业大学学报》 CAS 2017年第5期10-16,22,共8页
针对新型生物启发式群智能算法—鸟群算法(BSA)因进化初期种群多样性不足,以及认知和群体行为调节参数的改变而导致在优化小部分多极值函数时种群收敛精度变差、收敛迭代次数偏大甚至出现早熟收敛、陷入局部最优的问题,提出了Levy自适... 针对新型生物启发式群智能算法—鸟群算法(BSA)因进化初期种群多样性不足,以及认知和群体行为调节参数的改变而导致在优化小部分多极值函数时种群收敛精度变差、收敛迭代次数偏大甚至出现早熟收敛、陷入局部最优的问题,提出了Levy自适应改进鸟群算法(LSABSA).该算法采用Levy飞行策略的随机游走模式来增加种群多样性和跳出局部最优值,并通过(0,1)随机均匀分布自适应改进惯性权重以及线性调整认知和社会系数来平衡BSA算法的全局和局部搜索能力,进而提高求解精度.最后采用10个典型测试函数对LSABSA算法以及粒子群算法(PSO)、改进粒子群算法(GPSO)和鸟群算法(BSA)进行仿真实验和分析对比,表明了LSABSA算法的收敛速度、精确度和稳定性均优于其他算法. 展开更多
关键词 鸟群算法 Levy飞行 (0 1)随机均匀分布 线性调整 仿真测试
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航天器无控再入解体非规则碎片散布范围分析研究 被引量:2
15
作者 蒋新宇 党雷宁 +2 位作者 李志辉 李四新 唐小伟 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第4期436-442,共7页
针对服役期满大型航天器在无控情况下再入大气层解体过程及再入点难以提前预测,再入解体后生成的碎片可能造成地面伤害等问题,采用基于空间方位角的碎片有限分组策略与飞行姿态角随机统计模拟技术,提出非规则碎片几何分类与质量分布模... 针对服役期满大型航天器在无控情况下再入大气层解体过程及再入点难以提前预测,再入解体后生成的碎片可能造成地面伤害等问题,采用基于空间方位角的碎片有限分组策略与飞行姿态角随机统计模拟技术,提出非规则碎片几何分类与质量分布模型及地面散布范围可计算建模方法,结合气动特性当地化快速算法和三自由度弹道方程,建立了空气动力融合弹(轨)道高精度数值积分碎片运动散布范围统计计算方法,初步实现了对航天器无控再入解体碎片的全程跟踪模拟。结果表明:解体点弹道倾角对碎片散布范围影响很大,散布区域整体呈细长条状,纵向达数千公里,横向仅为百余公里,质量越大的碎片航程越远。 展开更多
关键词 大型航天器 再入解体 飞行弹道 碎片散布 统计模拟
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空地协同分布交互仿真 被引量:1
16
作者 李辉 张建伟 游健 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2001年第11期3-6,共4页
采用多层次网络和网络接口处理机 ,将分处异地的各类飞行和地面管制 (指挥 )仿真系统组合起来 ,成为实用的大型分布交互仿真 (DIS)系统 ,提供大范围“飞行—地面管制”综合训练环境。发展了基于模型的DR(DeadReckoning)算法 。
关键词 分布交互仿真 飞行模拟 空中交通管制 飞机
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飞行训练仿真系统中实时数据同步模型设计与实现 被引量:1
17
作者 林万洪 邓华 +2 位作者 熊颖 晁建刚 杨进 《载人航天》 CSCD 2017年第2期191-196,共6页
针对下一代航天飞行训练模拟器分布式仿真系统对仿真数据管理与实时同步的高要求,分析了国内外仿真系统数据同步技术发展现状,在前期任务数据分发模型的基础上,提出了基于组播、共享内存和订阅发布技术的局域网仿真数据高速同步方法,设... 针对下一代航天飞行训练模拟器分布式仿真系统对仿真数据管理与实时同步的高要求,分析了国内外仿真系统数据同步技术发展现状,在前期任务数据分发模型的基础上,提出了基于组播、共享内存和订阅发布技术的局域网仿真数据高速同步方法,设计了一种基于数据语义标识的通信模型。仿真试验表明:此模型合理高效,与上一代同步技术比较,同步时钟提高到10 ms内,相同节点数目时,40 ms仿真周期内数据量提高了近一倍,开发效率提高了一倍以上。 展开更多
关键词 飞行训练仿真系统 分布式仿真 数据同步
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任务管理式新型余度飞控系统的研究 被引量:2
18
作者 唐志勇 王占林 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第5期599-601,共3页
通过对以往飞行控制系统的研究,提出了基于任务管理方式的新型余度飞控系统,即任务按减小通讯量、提高并行性、增加可靠性和均衡负载的原则分割并分配到相应的计算机节点上,协同完成任务。在发生故障时进行动态调度,保证任务的继续执行... 通过对以往飞行控制系统的研究,提出了基于任务管理方式的新型余度飞控系统,即任务按减小通讯量、提高并行性、增加可靠性和均衡负载的原则分割并分配到相应的计算机节点上,协同完成任务。在发生故障时进行动态调度,保证任务的继续执行。而且给出了相应仿真平台的软硬件结构,提供了局域网实时分布仿真系统中一些相关技术的解决方案或策略。 展开更多
关键词 任务管理 仿真 分布式系统 飞机 余度 飞行控制系统
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结冰条件下人机环复杂系统分布式仿真方法 被引量:2
19
作者 李哲 徐浩军 +2 位作者 薛源 裴彬彬 吕晗阳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1167-1174,共8页
飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外... 飞机结冰严重影响飞行安全,基于人机环的飞行仿真是研究结冰飞行动力学特性与飞行安全的重要手段。针对复杂飞行仿真系统对实时性要求较高的特点,分析了反射内存网的组网构建方法与实时性工作方式,改进了结冰气动导数模型,开发了包括外部环境、气动力计算、风险评估与边界保护等7个网络节点的分布式仿真系统,为结冰飞行事故重现和飞行控制律验证提供了可靠的平台。提出了基于人机环实时仿真的飞行安全分析方法,包括结冰条件下飞行安全窗和基于相平面的稳定域,对提高驾驶员的情景感知能力,保障飞行安全具有参考价值。 展开更多
关键词 人机环复杂系统 飞行安全 结冰 分布式实时仿真 反射内存网
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直升机飞行模拟器中天空背景图像实时仿真 被引量:1
20
作者 侯学隆 刘卫华 张海峰 《计算机工程与设计》 北大核心 2015年第3期742-746,共5页
针对反潜直升机低空飞行模拟的实际需求,通过建立球面天空几何模型,利用CIE2003通用天空标准亮度分布模型,基于Preeham全气候特征参数值,进行亮度压缩、颜色空间转换、gamma校正和顶点颜色映射,实现不同经纬度地域、不同时间、不同天气... 针对反潜直升机低空飞行模拟的实际需求,通过建立球面天空几何模型,利用CIE2003通用天空标准亮度分布模型,基于Preeham全气候特征参数值,进行亮度压缩、颜色空间转换、gamma校正和顶点颜色映射,实现不同经纬度地域、不同时间、不同天气状况下天空动态背景图像的实时仿真。仿真结果表明,该方法物理意义清晰,计算量小,产生的图像质量较高,是低空飞行模拟器生成户外天空场景的一种有效方法。 展开更多
关键词 飞行模拟 亮度分布 天空场景 实时仿真 直升机
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