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信息：技术与应用信息记录材料 2019年4月 第20卷第4期要做好此部分的算法处理。
4 结果与分析本次设计中，通过对系统不断的测试与调试，最后能够将OV7725摄像头采集的图像通过LCD彩屏显示出来，并且总结以下几点经验：（1）OV7725摄像头调节有一定的难度，所以调试摄像头的过程中一定要仔细，稍有差错就会影响到数据采集地可靠性和准确性。
（2）收集到的图像数据应该先保存，再进行处理，目的就是为了避免系统一次性处理太多的数据（3）为提高图像质量，针对采集到的信息算法应该加强处理，以得到更高质量的图像。
5 结语本文设计的基于STM32单片机的摄像头数据无线传输显示系统能够实现数据的稳定采集发送。
该系统运行稳定、成本低，嵌入式单片机结构简单、功能易扩展、使用灵活等。
通过在一定距离障碍物的环境下的测试，该系统数据的传输在20m左右的可靠性很高，可以将其应用在短距离的图像数据无线传输场合。
【参考文献】[1]崔阳，郭旭东，羊寿南.基于STM32的无线智能车控制与数据采集系统设计[J].传感器世界，2015，21(07):28-32.[2]李肃义，王宁，樊蒙璇，王恩慧.无线遥控视频监控小车的设计[N].吉林大学学报(信息科学版)，2017，35(02):146-152.基金项目：武昌工学院校级大学生科研资助项目“智能安全背包”（2018XSZ01）。
作者简介：张志强（1996-），男，汉族，湖北孝感，本科，武昌工学院学生，主要研究方向：嵌入式开发、基于linux系统的跨平台应用开发、硬件智能化等。
通讯作者：邹静(1983-)，女，汉族，湖北省荆门市人，讲师，硕士学位，研究方向：单片机技术、微机技术及模拟CMOS集成电路设计的教学与研究等。
1 飞行模拟器的作用飞行模拟器是一种仿真飞行的训练设备，其主要用来模仿飞机在飞行中的所有情况（包括航向、姿态、高度、速度、气象等参数），飞行模拟器一般由仿真计算机系统、座舱系统、视景系统、运动系统、音响系统、导航系统、发动机系统等组成。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计1. 引言1.1 研究背景飞行器的性能在飞行过程中起着至关重要的作用。
为了更好地了解和优化飞行器性能，研究人员需要开发一种能够实时监测和展示飞行器性能的可视化仿真系统。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统正是为了满足这一需求而设计的。
在过去的研究中，虽然已经有了一些飞行器性能仿真系统，但大部分系统都存在着一些问题，比如实时性不够强、可视化效果不够直观等。
有必要对现有系统进行改进和完善，以提高飞行器性能监测和优化的效果。
通过对Prepar3D这一飞行仿真软件的深入了解和研究，可以发现其拥有丰富的飞行器模型和场景，能够为飞行器性能仿真系统的设计提供很好的基础。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统的设计和研究具有重要的研究价值和实用意义。
1.2 研究意义飞行器性能可视化仿真系统的设计具有重要的研究意义。
通过该系统可以实现飞行器性能的实时监测与评估，帮助飞行员更好地掌握飞行器的状态和性能，提高飞行安全性和效率。
该系统可以用于飞行器设计与优化，通过模拟不同参数对飞行器性能的影响，为设计者提供重要参考，优化飞行器结构和飞行参数，提高性能表现。
飞行器性能可视化仿真系统还可以用于飞行器故障诊断与预防，通过监测飞行器各个系统的性能数据，及时发现故障并采取措施修复，保障飞行器的安全飞行。
设计和实现基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统具有重要的实际应用价值和研究意义。
1.3 研究目的飞行器性能可视化仿真系统的设计旨在实现对飞行器性能的准确评估和可视化展示，以帮助飞行器设计师和工程师更好地了解飞行器的性能特征和优化设计方向。
具体研究目的包括：1. 提高飞行器设计效率和性能：通过对飞行器的性能进行实时监测和分析，设计师和工程师可以快速了解飞行器的飞行特性，从而及时调整设计方案，提高飞行器的性能和稳定性。
2. 实现飞行器性能可视化：通过引入可视化算法和技术，将飞行器的数据进行可视化展示，使用户能够直观地了解飞行器的性能指标，提高对飞行器性能的理解和分析能力。
基于虚拟现实技术的飞行模拟系统设计及实现随着技术的不断发展，虚拟现实技术已经广泛应用于游戏、医疗、教育等各个领域。
其中，在飞行模拟领域，虚拟现实技术为飞行员提供了更加真实的驾驶体验，同时也帮助训练飞行员有效提高其驾驶技能和反应能力。
本文将探讨基于虚拟现实技术的飞行模拟系统的设计和实现。
一、虚拟现实技术在飞行模拟中的应用虚拟现实技术可将真实场景数字化，并把数字化的场景呈现在用户的眼前，用户感觉仿佛置身于真实场景中。
在飞行模拟中，虚拟现实技术通常包括三个核心技术：三维重构、交互式仿真和实时虚拟化。
三维重构技术是指通过精确采集地物或建筑物的形状、镜像和纹理等信息来构建三维模型。
交互式仿真技术是一种交互式的、多模式的仿真系统，在模拟过程中允许用户进行交互操作。
实时虚拟化技术是指能在终端设备上实时处理虚拟现实系统的动态过程，从而将飞行员置身于真实场景中。
虚拟现实技术在飞行模拟中的主要应用包括：模拟飞行、航线规划、气象保障、航空管制等。
其中，模拟飞行是虚拟现实技术的一个重要应用领域，主要用于培训飞行员、测试飞行器和控制台等。
通过虚拟现实技术，飞行员可以在虚拟场景中模拟各种极端气象、机械故障和操作失误等情况，提高其操作技能和反应速度，从而充分准备面对真实环境中的挑战。
二、基于虚拟现实技术的飞行模拟系统设计1. 总体设计基于虚拟现实技术的飞行模拟系统具有以下特点：复杂的模型、丰富的交互、大规模的计算、连续的渲染和实时处理。
因此，在设计时应首先考虑系统的整体架构并合理分配各个部分的任务，保证系统的稳定性和实用性。
2. 实时渲染实时渲染是基于虚拟现实技术的飞行模拟系统最为关键的环节之一。
在实时渲染过程中，系统需要实时的对用户的操作进行响应，并同步更新交互过程中的各个元素。
因此，在实现实时渲染时需要考虑底层的渲染机制、虚拟器的优化和渲染数据的压缩等因素。
3. 飞行动力学飞行模拟系统需要对飞机动力学方程进行模拟，从而使得用户在系统中的操作能够更加真实。
飞行模拟器视景仿真系统的优化设计与实现途径探索作者：白小亮来源：《科技创新导报》2020年第09期摘; ;要：飞行模拟器视景仿真是飞行训练中不可或缺的重要组成部分，作为真实天气现象、飞行情况的模拟，不仅能通过真实情境的模拟提升飞行训练内容的真实度，更能通过复杂教学情境训练飞行员的应激反应、复杂问题处理等相关技能，实现结果导向训练成效。
因此，飞行模拟器视景仿真系统的功能设计和内容构成布局的合理与否，对于训练成效具有直接影响。
本文就飞行模拟器视景仿真系统存在的主要问题提出优化设想，并在此基础上研究实现途径。
关键词：飞行模拟器; 视景仿真系统; 优化设计; 实现途径中图分类号：TP391.9; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1674-098X（2020）03（c）-0002-02视景系统是用来模拟飞行员的视野，将飞行器之外的包括气象等所有与飞行任务有关的景象全景式呈现在飞行员面前，帮助飞行员判断出飞机飞行的速度、位置、飞行高度、飞行姿态等，并根据计算机成像模拟飞行状况经多屏幕显示出来，帮助飞行员实现飞行训练的专门性系统。
飞行模拟器视景仿真系统虽是模拟系统，但对飞行员的实际操作能力的养成提供了前期技能训练手段，因此对于飞行员专业素养的培养和飞行经验的成长具有重要意义。
航空飞行是一个集气象、空中状况和地面状况为一体的复杂场景，因此飞行员的训练周期和培养周期相对较长。
当前我国已经能够实现民用飞行模拟器自主研发，是世界上为数不多的具有自主研发能力的国家之一，为我国民用航空飞行员的培训和成长做出了突出的贡献。
但从目前的视景仿真模拟设计来看，我们依然存在问题亟需优化和提升。
本文就目前我国主流视景仿真系统存在的主要问题，提出优化设计设想和研究实现途径。
1; 当前我国飞行模拟器视景仿真系统存在的主要问题分析1.1 视景仿真系统仿真的真实度和实时性不能同步兼顾，影响系统整体真实效果呈现飞行模拟器视景仿真系统可为飞行人员训练时提供逼真的座舱外景象，能提供飞行任务中约70%的有用信息，因此视景系统的图像生成和显示质量直接影响到训练的效果。
航空工程中的三维模型设计与仿真航空工程是一门十分重要的工程学科，它涵盖了飞行器的设计、制造、运营和维修等多个层面。
在整个航空工程过程中，三维模型设计与仿真是非常关键的环节。
本文将从三维模型设计的基础知识、航空工程中的三维模型设计流程、仿真技术的应用以及发展趋势等方面进行探讨。
一、三维模型设计的基础知识三维模型设计是指通过计算机建立立体图形模型的过程。
它可以帮助设计师快速、准确地呈现出他们的设计想法，并进行实时的可视化操作。
在航空工程中，三维模型设计经常被用于飞行器的外形设计、构造设计和可靠性分析等领域，同时也可以应用于航空制造中的加工、技术支持和质量控制等环节。
三维模型设计通常是通过计算机辅助设计软件（CAD）来完成的。
衡量一个CAD软件优劣的标准包括它的精度、速度、易用性和功能等。
当前，市场上常用的CAD软件有SolidWorks、CATIA、Pro/E等。
二、航空工程中的三维模型设计流程航空工程中的三维模型设计流程一般包括以下几个步骤：1. 初步设计：确定设计的目标、要求和约束条件，选择合适的CAD软件进行建模。
2. 建模：根据设计要求，利用CAD软件建立三维模型。
3. 优化：对模型进行优化，达到最优化的状态。
4. 检验：通过分析和仿真等手段对模型进行检验，确认其可行性和安全性。
5. 产品制造：利用模型指导机械加工、零部件制造等环节。
以上步骤通常是由不同的专业人员来完成的，如设计师、工程师、仿真工程师、制造师、质量控制师等。
三、仿真技术在航空工程中的应用仿真技术是指利用计算机模拟真实系统的过程。
在航空工程中，仿真技术通常被用于飞行器的结构、气动、控制系统、飞行特性等方面的分析。
目前，仿真技术主要包括以下几类：1. 有限元分析：通过将复杂的结构模型分解为许多简单的部分，利用微分方程组对其进行分析和求解，并获得结构的应力、变形等参数。
2. 计算流体力学：利用数值方法求解控制空气流动的方程组，分析飞行器在不同速度、高度、气动参数等工况下的飞行特性。
飞行视景仿真系统的研究与实现的开题报告一、选题背景及研究意义随着现代航空技术的不断发展和进步，飞行员训练成为航空领域中至关重要的一个方面。
而飞行视景仿真系统应运而生，作为一种现代的飞行训练手段，在提高飞行员操作能力和应对紧急情况的能力方面起到了重要作用。
飞行视景仿真系统将飞行操作与真实场景相结合，能够模拟各种复杂的飞行情况，这对提高飞行员对飞机的掌控能力和熟练度有非常重要的意义。
同时，飞行视景仿真系统还可以减少训练成本、缩短训练时间、降低飞行安全风险。
针对飞行视景仿真系统的研究和应用已经有了很多成果，但是需要考虑的问题就是如何让这种系统更加真实、更加作用以及更加逼真。
因此，本研究旨在通过对视觉、声音、力感和动力学的模拟来实现更加逼真和实用的飞行视景仿真系统。
二、研究内容和步骤本次研究的核心技术是3D视觉技术、声音处理技术、力感知技术和动力学仿真技术；其中，飞行视景仿真系统主要分为以下几个方面：1.绘制高精度三维地形模型：采集真实地形数据，利用计算机的三维建模技术绘制高精度的三维地形模型。
2.模拟视觉场景：在三维地形模型的基础上，结合先进的渲染技术，模拟真实的视觉场景，包括天气情况、光线变化等多种因素。
3.模拟声音场景：实现飞机发动机的声音效果模拟，包括升降机、方向舵、燃油泵、进气道以及推力反向装置等。
4.力感知技术：通过电子肌肉样机获得相关的力信号并进行实时处理，实现对飞机表现的精确力反馈控制。
5.动力学仿真技术：通过引入动力学仿真技术，实现飞机的真实运动，包括气动特性、惯性、重心等多种因素的综合考虑。
通过以上技术的综合运用，我们将实现更加逼真和实用的飞行视景仿真系统。
具体步骤如下：1.进行综合研究和调研，了解国内外飞行视景仿真系统研发现状并进行比较分析；2.制定仿真系统设计方案，包括系统架构、数据采集和汇总方法、场景构建和仿真实现流程等；3.开发仿真系统的个模块，并进行测试验证。
其中，绘制高精度三维地形模型模块、模拟声音场景模块、力感知模块以及动力学仿真模块；4.系统集成和测试，实现飞行视景仿真系统的整合测试，验证其在各种情况下的仿真效果，并进行优化改进；5.进行效果评估和应用推广。
太阳帆航天器三维动画可视化仿真平台的设计与实现论文太阳帆航天器三维动画可视化仿真平台的设计与实现论文0 引言太阳帆航天器是一种在深空探测和星际航行等领域极具潜力的新型航天器，利用太阳光压产生持续推力，给航天器提供持续动力，本身无需携带大量的燃料，因此在深空探测和星际航行等航天领域具有广阔的应用前景，近年来受到国际航天界的广泛关注。
美国宇航局(NASA)、日本宇航局(JAXA)、欧洲航天局(ESA)等多个世界研究机构正在研制利用太阳帆航天器进行推进任务(如Pole Site、Geosail、Geostorm等)，但是，离利用太阳帆进行深空探测及星际航行还有一定的距离，还有一系列的关键技术需要攻克。
针对太阳帆航天器进行一次太空航行任务，需要高额的成本，本文提供了一种经济且有效的方式，研究并开发了一套三维可视化仿真平台，利用仿真平台模拟太阳帆航天器的飞行情况，为实际太阳帆航天器飞行提供一定的参考。
截止目前，未发现有关太阳帆航天器可视化仿真平台的'文献。
本文利用C++6.0、Multigen Creator/Vega、及MATLAB等软件相结合搭建了一个太阳帆三维动画可视化仿真平台。
利用视点控制及多通道多视点技术分别在不同的通道中观察太阳帆的飞行轨迹及姿态变化;通过VC++与MATLAB的交互编程，利用MAT文件的仿真数据驱动多个物体同时移动;利用Vega和OpenGL混合编程，实现了飞行轨迹及姿态信息实时显示的功能。
1 太阳帆航天器三维动画可视化仿真平台总体设计三维动画可视化仿真系统主要由太空飞行仿真场景及视景仿真模型两大部分构成。
飞行仿真场景是指太阳帆所飞行的具体环境;视景仿真模型是指太阳帆航天器的具体结构模型。
本文首先利用Creator建立太空环境飞行仿真场景(太空环境)和太阳帆航天器的结构视景仿真模型(flt文件);接着利采用Vega提供的Lynx工具将flt文件导入相应的场景中，然后，进行一系列的初始化工作，并将其储存为应用程序定义文件(ADF)文件;最后，通过MATLAB 计算各个时刻太阳帆的飞行轨迹和姿态数据，并通过载入模型对象的位置及姿态数据，完成对太阳帆的飞行轨迹和姿态变化的三维可视化仿真。
摘要随着飞行训练的本钱越来越高，培训机构急需能够局部替代实际飞行训练的飞行模拟器进行飞行模拟训练，以有效地减少飞行训练的本钱，提高飞行训练的效果。
飞行视景仿真是飞行模拟器的一个重要组成局部，建立飞行视景仿真系统，不仅可以降低其研制和开发的费用和周期，减少各种飞机机体实际内部故障或者不可预见的复杂飞行环境导致的可能性故障，还可以向飞行人员模拟出真实的三维场景及有效的飞行信息，提供逼真的飞行效果与飞行姿态，使得培训人员可以更快速更平安更熟练地进行各种飞行操作设备，顺利完成各种飞行任务操作以到达培训目的。
本文在分析飞行仿真的需求根底上，设计的飞行模拟器可以较好地完成飞行仿真功能，提供多种飞行训练场景，有助于飞行技术的提高和飞行体验。
在飞行仿真的理论根底上，借助相关的可视化技术，综合运用模型构造、系统运行、模型驱动等一系列技术，利用Creator软件进行仿真建模，完成飞机、飞行场景的建模，设计基于Vega Prime环境的飞行视景仿真系统，实现动态在线飞机飞行运动的全过程，为飞行训练提供良好的飞行仿真环境。
本系统可以建立虚拟飞行训练环境，能有效的完成根本的飞行条件，提供多种飞行场景方案，但同时也有控制功能较少，场景较为单一的缺点，待后续技术条件成熟时进一步的完善与提高。
关键词：视景仿真；Creator；Vega Prime；虚拟AbstractWith the increasingly high cost of flight training in urgent need of training institutions to a partial substitute for the actual flight training, flight simulator flight simulator training to effectively reduce the cost of flight training, flight training effect. Flight simulation is an important part of the flight simulator, flight visual simulation system, to establish not only to reduce its research and development costs and cycle, to reduce a variety of airframe internal fault, or lead to unforeseen complex flight environment the possibility of failure, but also to the flight crew to simulate the real 3D scene and flight information, provide a realistic flying effect and flight attitude, making training faster, safer and more proficient in a variety of flight operations equipment, the successful completion a variety of mission operations in order to achieve the training objectives.In this paper, the demand on the basis of the analysis of flight simulation, the design of the flight simulator can be better to complete the flight simulation capabilities, providing a variety of flight training scenarios, contribute to the improvement of flight technology and flight experience. Based on the theory of flight simulation with visualization technology, and integrated use of a series of model construction, system operation, and model-driven technology, Creator software for modeling and simulation, complete aircraft, the flight scene modeling, design-based flight of the Vega Prime environment visual simulation system, the dynamic online airplane flight movement for flight training, flight simulation environment. This system can create a virtual flight training environment, the completion of the basic flight conditions, and offers a variety of flying scenes program, but we also have less control functions the shortcomings of single scene until the follow-up technical conditions are ripe to further improve and enhance .Key Words：Visual Simulation；Creator；Vega Prime；Virtual目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 研究目的及意义 (2)1.3 研究目标及内容 (3)2 总体设计 (5)2.1 Vega Prime开发过程 (5)2.2 系统设计要求 (6)2.3 三维视景仿真系统模块结构设计 (6)2.3.1 模型构造模块设计 (7)2.3.2 界面设计 (8)2.3.3 飞行仿真场景模块设计 (8)3 视景仿真建模技术 (11)3.1 OpenFlight(*.flt)数据库格式 (11)3.2 建模过程中用到的假设干技术 (12)3.2.1 LOD技术 (12)3.2.2 DOF技术 (13)3.2.3 包围盒技术 (14)3.3 飞机本体建模 (14)3.3.1 建模的两种方式 (14)3.4 飞机座舱建模 (15)3.5 地形及建模 (16)3.5.1 地形建模概述 (16)3.5.2 地形数据源 (16)3.5.3 地形生成过成中的一些技术 (17)4 视景仿真系统的实现 (20)4.1 Vega Prime应用程序 (20)4.1.1 配置Vega Prime应用程序 (20)4.1.2 基于Vega Prime的应用程序结构 (21)4.2 系统初始化配置 (21)4.3 视景场景的生成 (21)4.3.1 飞机飞行驱动模块 (22)4.3.2 视点模块 (24)4.3.3 碰撞检测模块 (25)4.3.4 仿真气象模块 (28)4.4 VC++编程 (29)5 视景仿真系统验证 (31)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录Ⅰ程序清单 (38)1 绪论1.1引言飞行模拟器(flight simulator,FS)与飞行训练装置(flight training device,FTD)已经在航空、航天飞行训练领域得到广泛应用,其飞行训练的经济性、平安性以及良好的训练效果已经得到一致认可。
Vol.37 No.780舰船电子工程Ship Electronic Engineering总第277期2017年第7期基于EV-Globe的飞行器试验三维动态显示系统的设计与实现*杨薇(91550 部队大连116023)摘要在对飞行器飞行试验实时飞行数据解析传输的基础上，将EV-Globe平台的地理信息技术和三维可视化技术 与飞行器试验的各种关键要素进行紧密结合，在动态重构的三维空间场景中，实现飞行器试验过程的三维态势显示。
系统 的设计与实现改变了以往试验任务过程的二维显示方式，在显示效果、直观性和逼真性方面有很大的提升，可以帮助指挥员 快速掌握和理解试验信息并进行决策。
关键词EV-Globe；飞行器；三维动态显示；三维建模中图分类号TP391 DOI:10.3969小issn.1672-9730. 2017. 07.020Design and Implementation of Aircraft Dynamic 3D Disply SystemBased on EV-GlobeYANG Wei(No.91550 Troops of PLA，Dalian116023)Abstract Based on the real-time missile flight test data analysis,the various key elements of geographic information technology platform EV-Globe and3D visualization technology and missile tests are combined,in the dynamic3D scene,the3D situation display of missile test process is realized.With the implementation of previous test process,the two-dimensional display system design is changed,the display effect,the intuitive and realistic aspects have great improvement,it can help the commanders to quickly grasp and understand the test information and make decision.Key Words EV-Globe,missile, 3D situation display, 3D modelingClass Number TP3911引言在飞行器飞行试验中，指挥显示系统至关重 要，直接影响指挥员对试验信息的快速理解和判断 决策。
基于虚拟现实技术的飞行模拟系统设计与实现随着虚拟现实（VR）技术的迅猛发展，飞行模拟系统已经成为了航空培训和飞行体验的重要工具。
基于虚拟现实技术的飞行模拟系统能够提供高度逼真的飞行体验，为飞行员提供实践训练和飞行预演的机会。
本文将介绍基于虚拟现实技术的飞行模拟系统的设计与实现。
一、介绍飞行模拟系统飞行模拟系统是一种通过模拟真实飞行环境和条件来训练飞行员的系统。
传统的飞行模拟系统使用计算机生成的图像和控制装置来模拟飞行器的运动和操作。
而基于虚拟现实技术的飞行模拟系统通过虚拟现实头盔和手柄等装置，使用户能够身临其境地感受飞行的乐趣。
二、虚拟现实技术在飞行模拟系统中的应用1. 三维场景建模基于虚拟现实技术的飞行模拟系统需要具备逼真的场景模拟能力。
传统的飞行模拟系统使用计算机图像生成技术来构建场景，但是这种方法在视觉效果和交互体验上往往难以满足用户需求。
而使用虚拟现实技术，可以通过立体显示和头盔式显示设备来呈现更逼真的场景，使用户感觉仿佛置身于真实飞行环境中。
2. 自由移动和手柄操作传统的飞行模拟系统通常需要使用键盘、鼠标等控制装置进行操作，操作方式较为繁琐。
而基于虚拟现实技术的飞行模拟系统可以使用虚拟现实手柄进行操作，用户可以通过手柄进行自由移动、握持和操控，提供更加直观和真实的操作体验。
三、基于虚拟现实技术的飞行模拟系统的设计与实现1. 系统架构设计基于虚拟现实技术的飞行模拟系统需要包括硬件设备、场景建模、飞行动力学模型和用户界面等模块。
其中，硬件设备包括虚拟现实头盔、手柄等。
场景建模模块用于创建逼真的飞行环境，包括地形、天空和建筑物等元素。
飞行动力学模型模拟飞机的运动和物理特性。
用户界面模块提供交互界面和操作手柄，使用户能够与系统进行互动。
2. 实现步骤（1）硬件设备选择和搭建：选择合适的虚拟现实头盔和手柄设备，并搭建系统所需的硬件环境。
（2）场景建模：使用三维建模软件创建逼真的飞行环境，包括地形、天空和建筑物等元素。
论文题目:_3D飞行训练系统的设计与实现_ 系别：计算机系专业年级：学号：姓名：指导教师、职称年5月10号目录摘要 (1)第一章绪论 (2) (2)飞行训练系统的国内外研究现状 (2)本论文的基本路线 (3)第二章基于OpenGL+MFC的建模基础 (4)OpenGL的概念 (4)OpenGL的发展历程 (4)OpenGL的渲染管道 (5) (5) (5) (5) (6) (6) (6)MFC的概述 (6) (6) (6) (7) (7)MFC的编程框架 (8)MFC的宏观框架体系 (8) (8) (8) (9) (10)基于OpenGL+MFC的三维模拟的编程环境配置 (11)第三章飞行训练系统的设计及实现 (14)系统的设计 (14) (14)场景绘制及渲染 (16)飞机训练系统的关键模拟技术 (17)加载矩阵，控制模型变换 (19) (19) (20)三维平移 (20)实验结果效果图 (22)第四章结论与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (26)摘要研究在普通的PC 机下开发高质量的视景仿真系统。
在Windows NT 系统下,以Visual C + + 为开发平台,利用OpenGL和串口技术,运用面向对象的编程思想,采用MFC 的编程方法[1]。
首先简介了OpenGL 及如何利用它进行复杂的三维建模、文本显示、天空和地形绘制以及动画生成的技术。
本文在OpenGL 的开发基础上，开发通过鼠标和键盘进行操作的虚拟飞行训练系统，通过飞行训练系统为飞行员提供了零危险的飞行训练，飞行训练系统提供了一个身临其境的交互式仿真环境，对飞行训练中的场景进行模拟，实现了人机自然交互；实验表明本文的方法在OpenGL场景中仿真飞机的飞行状态，如实的反应出飞机的飞行状态。
最终,较好地解决了飞行器三维实时显示与逼真的场景之间的矛盾[2]。
关键词:开放式图形库；动画；仿真；建模；ABSTRACTThis article focus on the study of developing simulation system running on PC. We implement the simulation using OOP method on the platform integrated with VC++ and OpenGL. First introduced the OpenGL and how to use it for complex 3d modeling, text display, the sky and the terrain rendering and animation of technology. The developed virtual flight training system provided users with friendly manipulations of keyboard and mouse for rich control. This kind of flight training system can remarkably reduce the flying risk. Besides, it provides a vivid simulation process for users with the true scene of flying training through the man-machine interfaces. Experiments showed that our method was feasible which make sense of controlling flying state. Finally, a decision of the balance of real-time and reality was presented.KEYWORDS : OpenGL ; Animation ; Simulation ; Modeling第一章绪论过去,在航空航天和军事仿真等领域的许多系统的开发研制过程中,飞行器的研制往往依靠飞行实验来完成型号的定型,研制过程漫长而且花费巨大。
Journal of Computer Applications计算机应用，2018, 38( SI):228 - 231，235ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU2018-06-15文章编号：1001-9081 (2018) Sl-0228-04飞行模拟器视景系统的设计与实现董鸿鹏'王春财，张波(92"/28部队，上海200040)(*通信作者电子邮箱w^sdjh@126. com)摘要：飞行模拟器的视景系统是飞行模拟器的重要组成部分，显著影响着整体模拟器飞行仿真的效果。
针对 飞行模拟视景系统场景范围大、场景对象复杂及对系统实时性要求较高等特点，设计了 一种飞行模拟器视景系统实 现方法,对视景系统实现过程中的视景显示系统、M a n tis视景仿真软件和视景数据库给出了具体的设计方法，并对视 景仿真中多通道网络同步、文件缓存及三维云仿真等关键技术进行较为深入的研究，提出了一种基于M a n tis架构下 的整个视景系统的设计开发流程。
最终视景显示系统的实际效果能到达飞行员对起飞降落等日常训练的要求，飞行 模抵器功能和性能的相关指标要求，实用性良好。
关键词：飞行仿真;视景系统;模拟器中图分类号：T391.9 文献标志码:ADesign and implementation of visual simulation system in flight simulatorDONG Hongpeng% WANG Chuncai, ZHANG Bo(Unit92728, Shanghai200040, China)Abstract：The visual simulation system i s an important component of f l i g h t simulator, having a significant influence onf l igh t simulation. The visual simulation system hasits own characteristics, wide range, complex object of the scene and highrequirements of real-time. Based on the characteristics and requests of the whole f l i g h t simulator for the visual simulation system, the design method of visual display system, Mantis software and scene database were given, the development progress and implementation method of the system were introduced based on Mantis, and some key technologies during the system implementation, including multi-channel communication synchronization, cached f i l e,3D clouds simulation, were explored.The results indicate that system meets daily training requirement and achieves high-quality of visual e f f e c t.Key words: f l i g h t simulation; visual simulation system; simulator〇引言飞行模拟器能够模拟航空器执行飞行任务时的飞行状态、飞行环境和飞行条件，并能给飞行员提供近似真实的操纵负荷、视觉、听觉以及运动感觉。
论文题目：基于OpenGL的三维飞行器程序设计与仿真摘要本文基于OpenGL，应用Visual C++ 6.0 平台，用C++编程对飞行器的飞行场景进行了设计与仿真.这样做的目的是由于在实际操纵中，使用真实的飞机来训练新操作手的风险和代价是很高的，所以,在实验室中使用模拟训练器来训练是国内外通常采用的有效方法。
文章使用纹理贴图的方法实现了对天空和地面的模拟，用多边形组成了飞机，使用键盘来实现对飞机的操作，同时添加了雾以及光照来增加场景的真实感。
程序的运行结果比较符合预期要求，对实际操纵有一定的借鉴意义。
最后还针对实际制作过程中提出了一些建议以及改进的方法。
【关键字】OpenGL；C++；飞行器；纹理贴图；仿真【论文类型】设计性Title：Aircraft program design and simulation based an OpenGL Major：Name：Signature:Supervisor：Signature:AbstractThe paper uses C + + programming design and simulate the scene of aircraft flight based on the OpenGL and apply Visual C + + 6.0 platform.Thanks to using the real aircraft to train new operators ,the risks and costs are high when in the actual manipulation, so at home and abroad,the effective method of training operators is through the training simulators in the laboratory .The article uses texture mapping method to achieve a simulation of the sky and the ground, aircraft polygons and use the keyboard to the operation of the aircraft, at the same time ,adding the fog and light to increase the realism of the scene.The results of the program is in line with the expectations, further more ,it have a significance effect on the actual manipulation .Finally, for the actual process of making a number of recommendations as well as improved methods.【Key words】OpenGL; C++; aircraft; texture mapping; simulate【Type of Thesis】The design model目录1. 绪论 (5)1.1 前言 (5)1.2 飞行器仿真技术国内外研究现状 (6)1.3 本文研究的目的及主要内容 (6)2. 程序功能概述 (7)2.1 场景的构建及其特点 (8)2.1.1 场景的构建 (8)2.1.2 与以往实现方法的区别 (8)2.2 程序的主要功能 (9)2.3 本论文研究重点 (9)3. 程序涉及知识详解 (10)3.1 基本框架 (10)3.1.1 构建应用程序框架 (10)3.2 坐标变换 (10)3.2.1 视图变换 (13)3.2.2 模型变换 (14)3.2.3 投影变换 (14)3.3 纹理映射 (14)3.3.1 纹理 (14)3.3.2 纹理数据 (15)3.4 漫游的原理 (16)3.5 显示列表 (17)3.6 屏幕显示 (18)4.场景的构建 (19)4.1天空的构建 (19)4.2 地面 (21)4.2.1 地面的生成 (21)4.2.2 地面中的水 (25)4.3 飞行器 (26)4.3.1 飞行器的构建 (26)4.3.2 材质属性的设置 (28)4.3.3 飞行器漫游 (28)4.3.4 飞行器的控制 (30)4.3.5 飞行器的尾焰 (33)4.4 场景中的光照 (34)4.4.1 光照的属性 (34)4.4.2 光照的模型 (35)4.5 场景中的雾 (37)4.5.1 雾的属性 (37)4.5.2 雾的生成 (38)4.6 本系统建模流程 (38)4.7 建模细节及其改进 (40)5.总结与展望 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1. 绪论1.1 前言科学计算可视化是2 0 世纪80 年代后期随着计算机图形学应用的拓广而发展起来的一个新的研究分支, 受其推动, 各种信息的可视化成为90 年代许多学科领域的研究前缘。
飞行器仿真系统的设计与实现在现代空中交通中，飞机的安全性和稳定性极为重要。
为了确保航班的平稳运行，飞行员需要接受严格的培训和训练，熟练掌握飞行技能。
然而，成本高昂的实地训练和模拟器训练的存在仍然使其难以全面推广。
因此，飞行器仿真系统应运而生。
飞行器仿真系统是一种应用于飞行员培训和教育的高科技系统，它可以准确地模拟各种不同的气象条件，飞机性能和控制系统，从而提供一个真实的飞行环境。
具有仿真灵活性高、动态性强、成本低等特点，被广泛应用于飞行员培训、新型飞行器设计和测试、飞行控制系统设计和测试等领域。
本文将介绍如何设计和实现一款飞行器仿真系统。
一、系统结构飞行器仿真系统可分为两个部分：一是飞行器模型，二是仿真软件。
1.飞行器模型飞行器模型是仿真系统的基础。
它由机身、翼面、引擎、底盘、舵面等部分组成，塑造了飞行器的外部形态。
根据飞行器的大小、用途和操作需求，模型可以分为不同的规模和类型。
例如，一些大城市的机场需要大型客机的模型，而一些小型航空俱乐部则可以使用更小的教练机或通用机模型。
可以使用三维建模软件来设计和制作飞行器模型。
2.仿真软件仿真软件是仿真系统的核心，是用于模拟飞行器在不同地点、不同气象条件下飞行而产生的运动与反应的软件。
它通过计算和模拟飞行器的运动和加速度、飞行员的操纵输入、环境、气象和其他因素等因素来生成动态的媒体输出。
有许多商业和自由软件可供选择，例如X-Plane、FSX、Prepar3D、FlightGear等。
二、系统设计在设计仿真系统时，需要进行以下几个方面的考虑：飞行器模型，数据输入输出，控制和汽车驾驶舱。
1.飞行器模型在设计飞行器模型时，需要注意以下几个方面：(1)尽可能地还原真实飞行器的外形和内部结构(2)保证飞行器的质量、重心和惯性矩等数据的准确性(3)设计飞行器的六自由度模型(4)考虑飞行器的特性和性能，例如机身的空气动力学、飞机的机动性、起飞/着陆过程的仿真等。
2. 数据输入输出仿真系统需要接受来自飞行员和其他控制站的指令，同时需要向用户提供各种信息。
飞行器飞行试验三维视景仿真系统设计与实现-1. 研究背景与意义- 介绍当前飞行器飞行试验的重要性和存在的挑战- 阐述三维视景仿真系统在飞行试验中的作用和优势2. 系统需求分析- 从用户需求、系统功能和接口设计等方面分析三维视景仿真系统的需求- 提出关键的技术难点和解决方案3. 系统设计与实现- 介绍系统的整体设计思路和架构- 描述系统各模块的设计原理、功能和实现方法，包括飞行器数学模型、场景生成、图形渲染等4. 系统测试与验证- 展示系统的仿真效果- 采用实际数据对系统进行测试和验证，验证系统的可行性和准确性5. 结论与展望- 总结本文的工作和成果- 对未来相关工作进行展望，包括系统优化和功能拓展等。
1.研究背景与意义随着空气运输需求的不断增加，飞行器的研发也日益活跃。
这些飞行器在设计完成后需要进行试飞，以确保其可靠性、安全性和适航性。
但是，传统的试飞方式比较昂贵且危险。
因此，采用仿真技术进行试飞，是目前广泛采用的方式。
仿真技术能够在控制环境下模拟飞行过程，探索和验证不同设计方案对飞行器的影响和特性，减少试飞的需要并降低了试飞带来的安全风险。
与此同时，三维视景仿真系统在飞行试验中发挥着极其重要的作用，它可以为试飞员提供细致而逼真的飞行环境，使他们能在飞机未实际起飞的情况下进行试飞。
此外，三维视景仿真系统还能提高试飞的效率，减少试飞带来的风险，降低试飞成本，有效地促进了飞行器研发的进展。
因此，本文旨在设计和实现一个高效、准确、功能强大的三维视景仿真系统，以满足飞行器研发和试飞的需要。
该系统采用现代计算机技术和图形学原理，能够模拟真实飞行环境，提供真实的视觉效果和操作体验。
同时，该系统还能够支持多种试飞场景和试飞类型，系统的灵活性和通用性大大提高。
总之，采用三维视景仿真系统进行飞行试验是非常有意义的。
它能够有效提高试飞效率和降低试飞成本，同时还能保障试飞员的安全。
随着技术的不断发展，三维视景仿真技术将会在飞行器研发中起到越来越重要的作用，提高飞行器的设计和试飞效率，推动航空技术的发展。
2.系统需求分析2.1 用户需求分析三维视景仿真系统的主要用户是试飞员和研发人员。
因此，系统需要满足以下用户需求：1）提供细致、真实、逼真的飞行环境，以便试飞员能够快速准确地熟悉飞行环境和飞机特性。
2）具有多场景、多样式的试飞环境，以便试飞员进行不同类型的试飞，并根据不同试飞需求自定义试飞环境。
3）支持多种类型的试飞，如高空、低空、垂直起降、空中加油、空中作战等。
4）提供快速响应和准确的飞机信息反馈，以便试飞员掌握飞机状态和变化。
5）支持多人、联机试飞，以便研究人员进行共同研究和交流。
2.2 系统功能分析3D视景仿真系统的主要功能包括：1）飞行器数学模型的设计和实现。
建立精确的飞行器数学模型是实现准确仿真的前提。
2）仿真试飞场景的生成和展示。
可通过模拟真实地形、气象等因素创造逼真的试飞环境。
3）飞行器位置、速度等信息的传输和显示。
能够实时地显示飞行器在试飞场景中的状态信息，并能够及时反馈信息，以便试飞员调整操作。
4）多种试飞类型的支持。
能够支持多种试飞类型，如低空飞行、空中加油、大气层再进入等，以便对不同类型的飞行器进行试飞。
5）试飞员的操作控制和联网支持。
能够支持试飞员之间的联网试飞、离线试飞和数据共享，以便多人同时进行试飞或共同研究。
2.3 接口设计分析系统主要涉及到以下的接口：1）用户界面。
提供直观、易用、友好的用户界面，帮助用户快速掌握系统的操作方式。
2）数学模型接口。
通过接口将数学模型与场景图形相结合，实现飞机在场景中的准确移动。
3）场景图像渲染接口。
将真实场景通过图像渲染技术构建成3D虚拟场景，利用计算机图形学技术实现场景生成和渲染。
4）飞行器信息传输接口。
实现飞行器状态信息实时传输和反馈，提供直观的显示和反馈。
5）联网交互接口。
通过网络实现试飞员之间的交流和数据共享，实现多人共同研究和联机试飞。
总之，通过用户需求、系统功能和接口设计的分析，可以为系统的设计和实现奠定良好的基础。
后续需要进一步思考如何将理论与实际场景相结合，确保系统的准确性、实用性和可靠性。
3.系统设计在系统设计阶段，需要将用户需求和系统功能分析转化为一个完整的系统设计方案，以满足用户的各种需求并保持系统的高效性、灵活性和可扩展性。
3.1 系统架构设计系统架构是系统的核心部分，包括各个子系统的组成和交互。
在3D视景仿真系统中，一般可将系统分为三个主要组成部分：数学模型、场景生成和渲染、用户交互和控制。
数学模型主要用于数学仿真，提供飞行器的运动、攻角、控制等基本数据，场景生成和渲染用于将3D场景转化为可视化效果，用户交互和控制用于操作飞机并进行试飞。
3.2 数学模型设计数学模型是试飞大小和环境物理特性、飞行器动力学、控制和气动力学等方面的数学描述。
飞行器数学模型的准确度是保证仿真效果准确和系统可靠性的关键。
常见的数学模型种类包括欧拉数学模型、贝叶斯数学模型和卡尔曼滤波等。
3.3 场景生成和渲染场景生成和渲染主要由三部分组成：场景模型、场景绘制和场景动态模拟。
在场景模型中，需要考虑现实世界中的各种因素，例如地形、气象、视野范围等。
在场景的绘制中，需要考虑尽量进行逼真的渲染，包括光线、材质和色彩等的表现。
动态模拟需要精确模拟各种复杂的气象因素和环境，以满足试飞的真实性和逼真度。
3.4 用户交互和控制用户交互和控制是3D视景仿真系统的核心组成部分。
用户通常使用交互设备（例如操纵杆、键盘、鼠标等）与系统进行交互。
系统应提供海量操作指令，以便试飞员精确过程的准确操作。
控制指令转换为数学运算，实现飞机在场景中的动态运动，同时反馈飞机状态信息给试飞员。
3.5 代码实现和测试完成系统设计后，需要进行代码实现和测试。
在代码实现阶段，需要按照设计方案进行代码编写，以保证系统的稳定性、实用性和可扩展性。
在测试阶段，需要对系统进行真实环境的模拟和试验，检验系统的准确度和可靠性。
同时，需要不断进行优化和调整，使系统具备更高的效率和精度。
总之，系统设计旨在完整地满足用户需求和系统功能，同时保持系统的高效性、灵活性和可扩展性。
此外，代码实现和测试是系统设计的必要补充，可以保证系统的高可靠性和多样性。
4.系统实现3D视景仿真是一个复杂的系统，涉及多种技术和子系统，系统实现的目的是将设计方案转换为可操作的、可控制的软件系统，保证系统的稳定性、可靠性和高效性。
4.1 开发工具在系统实现的过程中需要使用多种软件开发工具。
常用的开发工具包括集成开发环境（IDE）如Visual Studio等；语言如C++、Java、Python等；图形库如OpenGL、DirectX等；以及数据存储管理系统如MySQL、Redis等。
4.2 工程框架工程框架是系统实现的重要组成部分。
在视景仿真系统设计实现时可以采用多种框架，如QT、SDL、Open Scene Graph，其中Open Scene Graph是一个集成了动态加载、内置节点和几何体等多种功能的完整工具箱，可以大大简化系统实现的复杂度，并提高开发效率和质量。
4.3 数据管理和存储数据的管理和存储是视景仿真系统中的重要环节。
系统需要进行测量和收集数据，并在实时操作中实时加载、更新和回放数据。
数据库（如MySQL、Redis等）可以用于维护数据的存储、访问和管理。
4.4 界面显示界面显示是视景仿真系统的重要组成部分。
用户可以通过工具栏、菜单、按钮等途径进行输入操作，而系统则需要实时根据用户输入更新图像展示。
可以使用OpenGL、DirectX等图像库，以保证图像质量和精度。
4.5 设备、驱动和系统集成视景仿真系统需要与各种设备集成，例如航空仪表、操纵杆、摄像机等。
需要使用与设备对应的驱动程序，并根据输入、命令和数据等进行实时状态更新和数据输入。
总之，系统实现是为用户提供高性能、高效率、高精度的视景仿真实现的重要保证。
通过采用多种软件开发工具、工程框架、数据管理与存储、界面显示等技术手段，可以实现视景仿真系统的高度优化和精度。
同时，系统集成和设备驱动的支持，可以提供更高效的用户交互操作和数据输入。
5.应用分析3D视景仿真技术在许多领域都得到广泛应用，如飞行模拟、车辆模拟、航海模拟、城市规划等。
下面将针对不同的领域进行应用分析。
5.1 飞行模拟应用飞行模拟应用是3D视景仿真技术的最早应用之一，也是应用最为广泛的领域。
3D视景仿真技术可以实现真实且可操作的飞行模拟体验，模拟各种不同的天气、飞行条件、机型等情况，以及各种不同的飞行场景。
飞行模拟是民用和军用飞机的试飞、训练和飞行计划的主要方法之一。
3D视景仿真技术可以在视觉、听觉、触觉等方面提供高度真实的体验，并可以实时反馈飞行状态、环境、数据等，以支持用户进行教学、训练和飞行决策制定等操作。
5.2 车辆模拟应用车辆模拟应用是另一个重要的应用领域。
3D视景仿真技术可以实现真实且可操作的车辆驾驶体验，模拟各种不同的路况、天气、车型等情况，以及各种不同的车辆操作场景。
车辆模拟是汽车、火车、船舶、机动车等领域的试车、训练和操作的主要方法之一。
3D视景仿真技术可以在视觉、听觉、触觉等方面提供高度真实的体验，并可以实时反馈车辆状态、环境、数据等，以支持用户进行教学、训练和操作决策制定等操作。
5.3 航海模拟应用航海模拟应用是3D视景仿真技术在航海领域的应用。
3D视景仿真技术可以实现真实且可操作的航海体验，模拟各种不同的气候、气象、船型等情况，以及各种不同的航行场景。
航海模拟是船只的试航、训练和海上决策制定的主要方法之一。
3D视景仿真技术可以在视觉、听觉、触觉等方面提供高度真实的体验，并可以实时反馈船只状态、环境、数据等，以支持用户进行教学、训练和决策制定等操作。
5.4 建筑设计应用建筑设计应用是3D视景仿真技术在建筑领域的应用。
3D视景仿真技术可以实现真实且可调整的建筑设计体验，模拟各种不同的建筑风格、场景和功能，以及各种不同的建筑材料和结构。
建筑设计中，3D视景仿真可以帮助设计师对建筑方案进行全面分析、构思和评估，从而提高建筑设计的可行性和可持续性。
同时也可以为客户和投资者提供直观明了的建筑设计方案展示，并可以调整设计参数、场景等内容以满足客户需求。
总之，3D视景仿真技术在不同领域的应用是多方面的。
通过模拟真实的场景、数据、状态等，可以帮助用户进行项目设计、决策制定、训练和操作等，是一项非常有价值的技术。
