飞行模拟器视景生成

提出基于 MultiGen Creator 和 Vega 开发出飞机训练模拟器视景系统的视景节点的软硬件配置要求;论述了基于 Creator 的实体建模方法、基于 Creator 建模和 Vega 软件环境的空中、海面等环境的生成方法、视景仿真软件开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明,该视景系统能逼真地演示飞机训练模拟器的仿真过程,并且满足系统仿真实时性的要求。     

机动弹头攻防视景仿真系统研究

通过建立机动弹头大气层外动力学模型,利用Vega、Creator视景开发软件建立三维实体模型,在VC/MFC开发平台基础上,解决Simulink仿真模块与视景仿真模块数据交互问题。构建三台计算机联合仿真平台,真实模拟机动弹头攻防对抗过程,并设计开发了弹道导弹中段攻防对抗视景仿真系统。主要包括机动弹头动力学模型构建和弹道数据产生,数据通信交互程序设计,视景仿真程序设计和动态显示。     

飞行模拟器视景软件开发

视景系统是飞行模拟器系统中的一个主要的子系统,涉及图形学、虚拟现实、软件工程等学科。介绍了虚拟现实技术和视景软件开发平台Vega以及利用Vega开发视景系统的技术和过程,并利用Vega开发了基于六自由度平台的飞行模拟器视景系统。软件目前已经能实现单机场的飞机滑跑、起飞、降落的视景模拟。     

直升机布雷视景仿真的建模与实现

对直升机布雷视景仿真的三维图形建模与模型驱动等方面作了分析,阐述了直升机布雷视景仿真软件的开发过程。利用VC＋＋调用Vega实现了直升机布雷全过程的视景仿真,并取得了很好的仿真效果。     

红外导引系统快速原型仿真中的场景生成技术

介绍了基于Vega视景引擎红外场景生成方法,并应用于基于RT—LAB快速原型平台空空导弹红外导引系统快速原型仿真。设计了空空导弹红外导引系统快速原型仿真框架,根据框架建立了弹目6自由度运动学／动力学、红外导引系统Simulink仿真模型及目标等三维几何模型,采用Vega传感器模块和粒子系统模块实现目标各部件温度和干扰弹的自定义设置,同时针对快速原型实时仿真的要求设计了高精度的帧频控制方法。将红外场景生成软件与某空空导弹快速原型仿真系统进行联合仿真进行验证,对空空导弹导引系统的研制与开发起到了重要作用。     

基于Vega的无人直升机飞行视景监测系统开发

针对某型无人直升机超视距飞行需求,提出基于Vega软件平台开发一套无人直升机视景监测系统,给出了系统的设计方案及构建流程,论述了视景模型建立、Vega场景模型配置以及Vega实时驱动等关键技术的实现,并完成了系统的开发。飞行试验表明系统满足无人直升机超视距飞行监测所需的实时性及真实感要求,有效地提高了地面监测效率。     

基于粒子系统和Vega的红外烟幕仿真

通过对红外烟幕实时仿真方法的研究,采用连续点源浓度分布高斯型模式为烟幕扩散模型。基于粒子系统和Vega软件对红外烟幕不同时刻不同粒子数的视景及烟幕干扰目标视景进行了仿真,视景仿真视觉逼真,仿真实验验证满足实时评价烟幕干扰效果的要求。     

反舰导弹红外视景仿真

随着反舰导弹武器系统的快速发展,舰船反导拦截系统迫切需要对其进行追踪与防御。而作为近程防御探测设备,红外探测器需要为拦截系统提供目标指示。研究了反舰导弹的红外视景仿真,使用Creator软件完成对导弹弹体的几何建模;使用Vega Prime软件完成视景配置;通过C++语言应用程序接口API调用ACF文件完成红外图像的生成;构建了导弹飞行驱动模块、尾焰模块、红外图像生成模块和气象仿真模块,并生成了典型导弹攻击航路的红外图像序列,为目标指示、识别和跟踪提供了仿真技术思路,在红外视景仿真开发实现上具有一定实用性。     

视觉辅助的无人机自主空中加油建模与仿真

为准确获得插头锥套式空中加油过程中无人机与锥套的相对位姿信息,提出了机器视觉辅助的插头锥套式无人机自主空中加油仿真方案,开发了基于Open CV,Simulink及Vega Prime视景仿真技术的闭环仿真系统。研究了机器视觉识别跟踪锥套的图像处理算法,利用Kalman滤波算法估计无人机与锥套的相对位姿。仿真结果表明,机器视觉算法可以准确识别跟踪锥套,滤波器状态估计的收敛速度较快,无人机姿态角变化范围较小,保证了插头锥套式无人机自主空中加油的平稳安全对接。     

货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析

以无人货运飞船与空间站交会对接为背景,设计并构建了一套货运飞船遥操作交会对接仿真系统,用于模拟空间站内航天员遥操作货运飞船进行交会对接,重点是各种时延条件下的仿真试验及评估分析.试验结果表明:在所设定的时延范围内,燃料消耗和任务用时受到时延大小的影响,而对接成功率和安全率则不受影响,即在TV图像和测量数据等辅助下,可完成航天员遥操作货运飞船与空间站的交会对接任务.     

基于VegaPrime和OpenGL的武器观瞄系统的仿真

为直观准确地设计飞行器的武器观瞄系统,采用可视化工具VegaPrime和开放图形库OpenGL进行仿真试验。仿真结合坐标变换,建立攻击目标识的流程。仿真结果证明,系统不仅可视化效果形象逼真,而且具有开发周期短的优点。     

Investigation into Pilot Handling Qualities in Teleoperation Rendezvous and Docking with Time Delay

Teleoperation rendezvous and docking can be used as a backup for autonomous rendezvous and docking(RVD) for an unmanned spacecraft when the autonomous system is failure or for guiding the chaser docking with an uncooperative target.The theoretical model for analyzing the handling qualities in teleoperation RVD process is established based on the previous studies conducted by National Aeronautics and Space Administration(NASA).The predictive factor is introduced to describe the pilot’s predictive ability in the teleoperation tasks with time delay,which interrelates with the skills of a pilot and the predictive assist approach used in the tasks such as the predictive display method.Based on the semi-physical simulation system in our laboratory,900 experiments at two levels of time delay are carried out by 18 volunteers for validating the established model.The experimental results demonstrate the correctness of the theoretical model and indicate that a skilled pilot has a predictive ability of approximately 0.9 in teleoperation RVD tasks.The theoretical analysis shows that the handling qualities are greatly affected by the time delay and the predictive factor,and it is impossible to achieve a teleoperation RVD task for the skilled pilot when the time delay is larger than 9.0 s.     

自动攻击引导可视化仿真系统软件设计

对可视化仿真相关的MultiGen Creator建模技术以及Vega Prime的实时渲染技术进行了深入研究。通过实时网络接收飞行仿真得到的数据,驱动飞机模型,实时更新位置、姿态以及虚拟仪表显示,实现了自动攻击引导可视化仿真系统。     

基于粒子系统的火灾特效仿真研究

阐述了粒子系统的基本原理,在对粒子系统的研究基础上,分析了通过预定义和自定义的方法创建和设置火灾模拟效果,论述了在VisualC＋＋6．0环境下Vega火灾模拟效果应用编程,实现了Vega中基于粒子系统的火灾效果的模拟,以及在VisualC＋＋6．0环境下调用Vega提供的API接口来进行基于粒子系统的火灾效果模拟,结果表明粒子系统是模拟火灾效果的有效方法,通过函数编程可以更高效地对虚拟场景中火灾模拟效果进行实时的交互控制。     

人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统的设计

在飞行员训练仿真系统中,用户操纵飞机在仿真战场环境中与计算机生成的兵力进行对抗。其中,VR-Forces可以提供分布式虚拟战场环境和计算机生成兵力,但是其仿真实体操纵和战场观察的方式都比较单一。而DirectX提供了飞机操纵接口,Vega Prime则对整个对抗过程提供了三维视景表达。将这三者各自提供的应用编程接口结合起来进行系统的开发,可以同时保证战场的真实性、操纵的灵活性以及战场感受的沉浸性。利用此种方法,文章设计了一个人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统。     

近地空间航天员训练视景真实感渲染技术研究

载人航天任务中,地面模拟训练是培养提升航天员操作技能的重要手段。视景系统是航天飞行训练模拟的重要组成部分,高逼真度的仿真场景对提升航天员训练效果有重要的意义。针对空间视景仿真场景调度和渲染的特殊性,提出并设计实现视景仿真软件的总体架构。对影响空间场景真实感的地球纹理数据库的生成和调度技术、大气散射仿真技术、场景光照实时渲染等关键技术进行研究,融合各种方法,在视景仿真系统中基于GPU实现。试验验证表明,实现算法准确,模型设计合理,已经应用于航天员的训练中。     

交会对接任务轨道控制规划设计与实施简

针对我国空间交会对接轨道控制规划技术,研究了轨道交会优化、应急轨道控制、安全轨道防护和发射窗口规划等一系列关键问题.设计了全寿命周期交会对接任务轨道控制规划方案,从目标飞行器发射到飞船返回,对轨道控制进行了全程协同、全局优化.设计了相位、高度、圆化度多目标融合控制算法;建立了规划变量对远距离导引终点六自由度的独立控制方程;设计了标称整体规划与动态逐级规划相结合的多模式规划策略;基于导引终点整体调整和局部调整的方式,实现了正常和应急条件下天地导引交接点的动态规划;提出了基于飞行控制过程建模的导引终点精度分析方法,确定了地面导引向自主导引切换的关键判据;建立了多约束交会对接发射窗口模型,构建了多任务多年度发射窗口集合.交会对接轨道控制规划技术成功应用于神舟八号、神舟九号和神舟十号交会对接任务.