基于OGRE3D的三维内河航道仿真系统研究_吴青

近年来BIM 技术在航道领域逐步推广应用，航道整治工程也初步实现设计、施工和维护全过程的BIM 技术应用。

BIM 成果的展现要求三维渲染效果更加逼真、精美，而采用传统方式进行三维场景渲染耗时长、成片后不易修改编辑；采用GIS 平台则三维效果不理想，因此，需要引入具有实时渲染、场景精美的三维展示平台。

Unity 是一个集游戏开发、实时三维动画创建、建筑可视化等功能的跨平台的开发工具，因其具有三维场景渲染效果酷炫、跨平台移植能力强大等优势被广泛应用于游戏开发、3D 影视制作、工程BIM 模型整合展示等领域。

研究BIM 与Unity3D 结合及三维场景构建关键技术，符合航道BIM 技术发展应用要求。

航道三维场景中以河床地形、航道整治建筑物和水体为核心内容。

本文重点研究上述核心内容在Unity3D 中的整合渲染实现技术，并依托实际航道工程开发实现精美场景的构建。

1地形曲面生成1.1地形导入Unity3D 有一套功能强大的地形编辑器，支持以笔刷方式绘制山脉、峡谷、平原、盆地等虚拟地形，同时也支持导入Raw 格式的外部真实地形高度图。

由于航道场景中所构建的地形都是真实地形，以Tiff 、Image 等常见地理地形格式为主，因此，首先需要解决地形导入生成技术。

地形处理导入流程如图1所示。

图1Unity3D 真实地形高程图生成处理流程DOI 编码：10.19412/ki.42-1395/u.2020.02.009基于Unity3D+BIM 的航道三维场景构建关键技术研究【摘要】本文提出了在Unity3D 平台下解决航道地形曲面生成、航道BIM 模型整合、水面渲染等关键问题的技术方案，并结合实际工程进行了开发验证，实现了精美航道三维场景的构建。

【关键词】Unity3D ；BIM ；地形；水面渲染【中图分类号】TP391文献标识码：A文章编号：1006-7973（2020）02-0046-04宋成果余青容顾粲（长江航道规划设计研究院湖北武汉430040）1.2地形生成三维地形生成方法采用在3D 引擎中广泛应用的四叉树算法。

电脑知识与技术１引言虚拟现实（ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）技术是２０世纪８０年代由美国人ＪａｒｏｎＬａｎｉｅｒ正式提出的［１］计算机图形新技术，它利用计算机生成逼真的三维视觉，听觉，触觉等感觉形式的虚拟世界。

由于它具有沉浸、交互、构想三个主要特征［２］，所以近年来在计算机仿真研究领域十分活跃，被广泛应用于航天、医疗、工程、军事等领域［３］。

“数字河流”［４］是“数字地球”［５］的一个重要组成部分，它以河流为对象通过综合运用虚拟现实技术，地理信息系统，数据库技术，计算机网络等技术，进行集成和融合，实现河流设施的数字化，河流场景的可视化和场景漫游的智能化，在整个河流的发展规划，开发建设，综合管理中将发挥重大作用。

２虚拟仿真系统的框架结构三维河流虚拟场景仿真系统的主要任务是以真实的河流现状信息和周边景物信息为依据，对河道，河底的三维空间数据进行提取，优化处理，建立河流的三维实时，交互的虚拟场景，提供丰富的人机交互手段，实现三维河流的实时逼真的真实感显示和对三维河流的综合管理能力。

本系统在ＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏＣ＋＋开发平台上，以３ＤＳＭａｘ建模工具和三维图形开发应用库ＯｐｅｎＧＬ为基础，利用面向对象的设计和面向对象的编程技术，以及数据库技术来实现的，主要分为三个阶段：三维河流的实体建模，模型数据的读取优化处理，虚拟场景的渲染实现。

如图１：图１三维河流仿真系统制作流程３虚拟仿真系统的实现３．１三维河流的实体建模虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础，模型的好坏，直接影响运行的效果和场景的逼真度。

建造的模收稿日期：２００５－１０－１７作者简介：王浩杰（１９７９－），男，河南漯河人，南京航空航天大学在读硕士研究生，研究方向为计算机图形学。

基于虚拟现实技术的三维河流仿真系统王浩杰，伍铁军（南京航空航天大学机电学院，江苏南京２１００１６）摘要：虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点，该文将这一技术应用到三维河流的虚拟仿真系统中，阐述了创建三维河流虚拟仿真系统的三个具体环节：即三维河流的实体建模，模型数据的读取预处理，虚拟场景的渲染实现，以及在各环节中用到的关键技术。

基于航海模拟器的内河模拟器设计和开发探讨
夏剑东;芮乐军
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2014(014)011
【摘要】随着国民经济的蓬勃发展,各种跨海、跨江、跨河大桥及过江隧道接连建成,人民安全便捷出行有了更多的选择,但内河船作为传统的交通工具,依然拥有自己的存在空间,仍然在货物、人员过江运输活动中发挥着重要的作用.据统计,长江航道每日断面流量达数千艘.在内河船仿真系统开发的基础上,对依托内河船应急仿真训练平台,结合内河船航行实际状况,可通过设置不同的航行环境,设计常规条件下和特殊条件下的应急训练方案,通过仿真训练,以提高内河船驾驶员的综合应用能力、应急处置能力,规范内河驾驶员操作习惯,确保内河船航行安全.
【总页数】3页(P9-10,157)
【作者】夏剑东;芮乐军
【作者单位】南通航运职业技术学院,江苏南通226010;南通航运职业技术学院,江苏南通226010
【正文语种】中文
【中图分类】U666.15
【相关文献】
1.基于桌面型航海模拟器的"航海学"教学方法探讨
2.航海模拟器在内河船员培训与考试中的应用
3.基于航海模拟器的广东内河船员适任技能评估
4.基于航海模拟器的毕业实习方案探讨
5.基于云平台背景下建设航海模拟器微课程的应用与探讨
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三维游戏中基于OGRE的动态水面模拟算法孙晓鹏;李翠芳【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2011(32)12【摘要】综合考虑了水面模拟的基本方法,展现了水波在干扰源的驱动下出现的涟漪现象,真实地模拟了水面波动的效果.研究了在干扰源的驱动下波源是如何一步步变化的,以及在网格运动和转动力的驱使下,运动状态随位置、能量和时间改变的变化规律.实验结果表明,动态水面的模拟较为真实自然,最后通过实例把该效果成功应用于三维游戏当中,从而丰富了三维游戏的内容,增加了场景的真实感观.%The basic method of surface modeling is consided and the wave in the interference ripples appear driven phenomenon, realistic simulation of the effect of fluctuations are show in the water. The sources of interference wave source is driven by a step by step how to change, and the movement and transfer power grid, driven by the state of motion with the location, energy and time change are studied. Experiments show that the dynamic simulation of the surface is more real and natural. Finally, an example to this effect are successfully applied to three-dimensional games to enrich the contents of an increase of three-dimensional game realistic view of the scene.【总页数】4页(P4122-4124,4136)【作者】孙晓鹏;李翠芳【作者单位】辽宁师范大学计算机与信息技术学院,辽宁大连116029;辽宁师范大学计算机与信息技术学院,辽宁大连116029【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.三维游戏中动态水面的模拟 [J], 夏晓蓉;任永健;马骏2.基于改进曲面熵的动态水面模拟方法 [J], 王海玲;印桂生;张菁;王建3.三维游戏场景中动态物体的遮挡剔除算法 [J], 季国红;方寿海;马尧海4.三维游戏场景中动态物体的遮挡剔除算法 [J], 季国红;方寿海;马尧海5.基于多重纹理和动态纹理技术的实时水面模拟 [J], 邹运兰;王仁芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

内河船舶航行环境视景三维仿真田延飞;黄立文;陈姚节;谭天力【摘要】Based on the development directions and requirements of navigation simulation,3D visual simulation of inland waterway navigation environment was taken as the research object,in order to expand the practice area and improve the simulation accuracy at the sametime.Elements composing the scenery of inland waterway navigation environment were deeply analyzed and divided into twocategories:topographic and geomorphic features,surface and offshore targets.The mainstream software in scene simulation field such as 3D MAX and Multigen Creator were adopted for 3D modeling of the composing elements.Under the environment of VC++,the open source software OpenSceneGrap (OSG) was chosen as the driving platform to realize data fusion of 3D model of inland waterway navigation environment and strengthen simulation authenticity with meticulous rendering.Simulation shows that the constructed 3D models of inland waterway navigation environment are of higher precision,and its driving scenario is of verisimilitude,which can meet the navigation simulation requirements and can be recommended for development of large ship handling simulator.%基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模.在VC++环境下,以开源软件OpenSceneGraph (OSG)为驱动平台,对内河船舶航行环境视景模块三维模型进行了数据融合,同时以细致的渲染来加强模拟的真实感.仿真显示:所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度,场景驱动具有逼真的效果,能够满足航海仿真的要求并应用于大型船舶操纵模拟器建设.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】6页(P115-120)【关键词】航海工程;内河航行;视景仿真;OpenSceneGraph (OSG)【作者】田延飞;黄立文;陈姚节;谭天力【作者单位】武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U675.790 引言随着计算机硬件和计算机图形学的发展,科学计算可视化已成为一门独立的新型学科。

基于虚拟现实技术的三维河流仿真系统
王浩杰;伍铁军
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2005(000)012
【摘要】虚拟现实技术是当今计算机科学研究的一个热点,该文将这一技术应用到三维河流的虚拟仿真系统中,阐述了创建三维河流虚拟仿真系统的三个具体环节:即三维河流的实体建模,模型数据的读取预处理,虚拟场景的渲染实现,以及在各环节中用到的关键技术.
【总页数】3页(P128-130)
【作者】王浩杰;伍铁军
【作者单位】南京航空航天大学机电学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学机电学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于虚拟现实技术的三维地质仿真系统研究与实现 [J], 马艳平;姜波;韦重韬
2.基于虚拟现实技术的数字校园三维仿真系统 [J], 余莉;王乘
3.基于虚拟现实技术的变电站三维仿真系统研究及应用 [J], 李远远;傅源
4.基于虚拟现实技术的核电站三维视景仿真系统研究 [J], 秦政; 袁玥; 吴勤勤; 吴金水; 程博昊
5.基于虚拟现实技术的核电站三维视景仿真系统研究 [J], 秦政; 袁玥; 吴勤勤; 吴金水; 程博昊
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三维港口航道与海岸工程仿真实训平台软件需求说明一、需要满足的使用功能要求：1.三维航道工程仿真实训功能模块1.1三维航道工程总览仿真:包含三维虚拟现实全景船闸工程及船舶过闸过程、虚拟现实全景航道疏浚工程、虚拟现实全景航道整治工程；1.2船闸工程总览仿真：通过三维虚拟现实全面展示内河船闸的生产过程，具有固定镜头展示、语音解说、自由漫游等功能。

1.3典型船闸闸门仿真：三维船闸仿真实训中，需要重点对当前三类典型船闸闸门的形态进行动态运作展示，并对三类闸门结构做三维细化，并配置使用情行、优缺点等说明。

1.4典型船闸输水系统仿真：三维船闸仿真实训中，需要针对典型船闸输水系统进行构造的详细讲解展示，到达能使受训者了解船闸输水系统的构造、设计要点，展示船闸输水系统工作状态。

1.5船闸施工过程详细展示：对典型船闸施工过程进行全面的三维展示与解说，包括围堰施工、基坑开挖、闸墙施工、闸门施工等过程。

1.6航道疏浚工程仿真：通过三维虚拟现实全面展示典型航道疏浚工程的过程，具有固定镜头展示、语音解说、自由漫游等功能。

1.7航道疏浚施工工艺仿真：三维航道疏浚仿真实训中，需要对针对河道与海港的不同，展现不同的疏浚工艺，同时动态解说、展示疏浚施工设备。

1.8航道疏浚过程仿真：三维航道疏浚仿真实训中，针对近海工程，对疏浚工程的方量计算、疏浚步骤、疏浚验收标准等环节进行详细的动态展示与说明。

1.9航道疏浚施工过程详细展示：对典型的航道疏浚过程进行全面的三维展示与解说，包括疏浚原因、疏浚过程、疏浚水下效果、疏浚泥土运输等过程。

1.10航道整治工程仿真：通过三维虚拟现实全面展示典型航道整治工程的过程，具有固定镜头展示、语音解说、自由漫游等功能。

1.11航道整治施工过程详细展示：对典型的航道整治施工过程进行全面的三维展示与解说，包括整治原因、整治过程、整治水下效果、整治施工设施设备应用等过程。

2.三维海岸工程仿真实训功能模块2.1港池水域工程仿真：通过逼真的三维海岸工程虚拟现实环境，将海岸工程涉及的水域工程进行实景漫游讲解与展示；同时对港口码头前沿水域内的功能划分进行展示，认识熟知港口海岸水域的水工建筑设施及布局情况。

SuperMap在航道整治工程中多源异构数据集成应用黄亚栋，鲁力，赵荣超，白鸿睿（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北武汉 430051）摘要：针对内河航道整治工程具有长线型、多区域、隐蔽工程多等特点，传统二维图纸越来越难以准确直观地展示其水上水下空间位置关系以及进行空间分析应用等，结合汉江兴隆至蔡甸段2 000 t级航道整治工程，探索利用SuperMap GIS软件及自研Web端云平台实现航道整治工程航道数字正射影像图（DOM）数据、数字高程模型（DEM）数据、BIM模型数据以及倾斜摄影实景模型等多源异构数据的集成与管理。

工程实践表明，利用GIS平台构建航道整治工程空间一体化三维场景能够真实的反映设计师设计意图，同时也能够为工程的规划、建设、运营等方面提供准确的三维信息服务。

关键词：GIS；BIM；SuperMap；三维场景；航道整治；中图分类号：U615 文献标识码：A 文章编号：2097-3519（2024）02-0006-04DOI: 10.16403/ki.ggjs20240202Integration and Application of Multi-Source Heterogeneous Data for WaterwayImprovement Based on SuperMapHuang Yadong, Lu Li, Zhao Rongchao, Bai Hongrui( Hubei Provincial Communications Planning and Design Institute Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430051,China )Abstract: Since inland waterway improvement is characterized with long lines, multiple region and hidden works, the traditional 2D drawings are too hard to achieve an accurate and intuitive display of spatial relationship above and under water, or spatial analysis. Based on waterway improvement project for ships up to 2 000 tons ranging from Xinglong to Caidian of the Han River, SuperMap GIS software is combined with self-developed web cloud platform to conduct the integration and management of multi-source heterogeneous data such as digital orthophoto map (DOM), digital elevation model (DEM) , BIM model, and oblique photography real scene model. Engineering practice shows that GIS-based 3D scene with integrated space can display the designer's intentions, and provide accurate 3D information services for project planning, construction and operation.Key words: GIS; BIM; SuperMap; 3D scene; waterway improvement引言随着科学技术的不断发展，近几十年来，计算机和网络技术的普及使人们的生活环境发生了巨大的变化。

融合数值流场的内河船舶三维航行虚拟现实系统
张丹;黄立文;陈蜀喆;范晓飚
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2012(24)1
【摘要】为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。

以长江重庆主城区段水域为例,在对该水域流场的数值模拟的基础上,构建了融合数值流场的船舶三维航行环境。

仿真结果表明:所研制的系统对船舶航行环境具有逼真的可视化效果,可有效地提高航行安全和缓解驾驶员心理压力。

【总页数】4页(P180-183)
【作者】张丹;黄立文;陈蜀喆;范晓飚
【作者单位】武汉理工大学航运学院;重庆交通大学航海学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.船舶在波浪中航行的流场数值模拟分析
2.航行体水下点火三维流场数值模拟
3.内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟在复杂流态下的应用
4.湿式烟气脱硫系统吸收塔扰流泵技术三维流场的数值模拟
5.新疆库尔干水利枢纽集诱鱼系统三维流场数值模拟研究
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基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法
陈立家;王冰;吴小红;李胜为
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】为提高LNG船舶安全区设置的科学性,保障内河水域LNG船舶的通航安全,提出了一种基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法。

基于LNG船舶航行方向和速度变化的特点,将传统速度的线性分布模型改进为随机分布模型;利用区域分解法,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,建立相应的边界方程;基于船舶间极限通过设定约束条件,根据其几何形状,运用停船视距理论、船舶漂移计算方法和富余水深计算方法对安全区内部结构不同方位的安全距离进行数值求解。

针对某内河LNG船舶,通过设置不同速度条件进行仿真验证。

研究结果表明:该模型能较真实反映船舶安全区在速度影响下的差异变化,为内河LNG船舶航路规划起到参考作用。

【总页数】9页(P122-130)
【作者】陈立家;王冰;吴小红;李胜为
【作者单位】武汉理工大学航运学院;武汉理工大学内河航运技术湖北省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U675.58
【相关文献】
1.基于SolidWorks装载机工作装置的特征建模与三维动态仿真
2.基于solidworks 2007隔膜泵的特征建模与三维动态仿真
3.基于地质体产状特征及建模数据特点的三维地质建模方法探讨——以安徽月山矿田为例
4.基于遗传神经网络的加速度传感器动态建模方法
5.基于CATIA软件的船舶铸钢件三维建模方法
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基于 OGRE 的卫星视景仿真软件的设计与实现孙诗行;宗群;徐锐【摘要】For the needs of satellite visual simulation,we designed and developed the OGRE graphics engine-based satellite visual simulation software to carry out the simulation and demonstration of entire flight process.Satellite visual simulation software makes underlying rendering based on OGRE graphics engine,builds three-dimensional solid model in combination with 3ds Max modelling software,and generates the satellite sky scene on the basis of self-developed scene editing tools.The functional module of the simulation software includes OGRE main frame module,file path management module,scene data management module,network communication module and human-computer interactionmodule.Operational result showed that the satellite visual simulation software can realistically simulate the satellite flying scene.It is capable of making real-time screen simulation and data monitoring,therefore has broad application prospects.%针对卫星三维视景仿真的需求，设计并开发基于OGRE 图形引擎的卫星视景仿真软件，对整个飞行过程进行模拟和演示。

内河航标遥测遥控系统设计孙星;吴勇;初秀民;严新平【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2011(034)002【摘要】针对内河航标的特点,设计了一种基于无线传感网络的内河航标遥测遥控系统,实现了航标状态的远程监测,并能够进行灯质控制.介绍了系统中主控单元、遥测遥控等模块作用和电路设计,在模块选型、电路设计、应用方法等多方面充分考虑了航标遥测遥控系统的能耗、传输距离、可靠性等要求,利用ZigBee路由算法,并进行了多项测试试验.试验结果表明,该系统能够解决以往类似系统中存在的通信不可靠、能耗过高等问题.【总页数】6页(P5-9,23)【作者】孙星;吴勇;初秀民;严新平【作者单位】武汉理工大学智能交通系统研究中心,湖北武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,湖北武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心,湖北武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,湖北武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心,湖北武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,湖北武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心,湖北武汉430063;水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U644.1【相关文献】1.内河航标维护船监控系统设计研究 [J], 郭星2.基于北斗卫星通信的航标灯智能遥测遥控系统设计 [J], 宋广军;顾和伟;刘凯文;陈瑞星;张文帅3.基于北斗的航标遥测遥控系统设计 [J], 王永涛4.航标遥测遥控模拟训练系统设计 [J], 黄书科;董大琼5.基于北斗卫星通信的智能航标灯终端物联网遥测遥控系统设计 [J], 王志威;郑恭明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种飞机的航迹模拟仿真算法吴至清;蔡炜嘉【期刊名称】《计算机与现代化》【年(卷),期】2018(000)001【摘要】飞行仿真中,飞机航迹模拟没有考虑飞机是匀速还是变速,一般由简单的直线和圆组合来表示,这种表示算法较为理想化或简单化.为了建立逼真空情,实现复杂多样的飞行动作模拟,本文对飞机运动的数学模型进行研究,归纳总结飞机直线飞行算法,针对飞机转弯航迹过于理想和简单化提出一种新的模拟算法来模拟飞机转弯航迹.将飞机匀速和变速转弯用一种算法实现,增加新的转弯方式并提高飞机航迹多样性.最后将新算法替代老算法在航管模拟训练系统中进行应用与仿真,与真实飞机航迹数据对比,证实新的算法可以模拟出变速转弯航迹,并使整体航迹更加接近真实.%In flight simulation , the aircraft track simulation does not take into account the aircraft is uniform speed or change speed.It is usually represented by a simple combination of straight lines and circles .This algorithm is generally ideal or simpli-fied.In order to establish a realistic implementation of complex air situation and flight simulation , mathematical model of aircraft motion is studied .The aircraft linear flight algorithm is summarized , and a new simulation algorithm is proposed to simulate the turning track of aircraft in order to simplify the turning track of aircraft .A new method of turning and increasing the diversity of aircraft tracks is achieved by using an algorithm for uniform and variable speed turns of an aircraft .The application and simulation of the new algorithm inATC simulation training system , compared with the track data of the real aircraft , confirm that the new al-gorithm can simulate the transmission turning track , and make the whole track closer to the true .【总页数】4页(P8-10,18)【作者】吴至清;蔡炜嘉【作者单位】华北计算技术研究所系统三部,北京 100083;中国地质大学(北京)信息工程学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】N945.13;TP391.9【相关文献】1.一种基于最小平均距离的测量飞机航迹规划算法 [J], 温瑞华;聂鹏飞;李鹏奎2.基于加噪算法的航迹模拟仿真技术研究 [J], 李璋静3.基于改进粒子群算法的无人作战飞机航迹规划 [J], 张玉广;谢文俊;赵晓林4.基于人工蜂群算法的飞机进场飞行航迹优化 [J], 谷润平;袁婕5.基于GPS定位的飞机航迹矢量算法 [J], 孙宏;刘欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。