CFD软件可视化交互技术在航空领域应用研究

围绕航空CFD软件前处理过程中的三维数据可视化需求开展研究。根据航空CFD软件前处理应用需求,基于Qt/VTK工具库对CFD前处理过程进行三维数据可视化设计,将三维数据显示模块与外部业务控制模块实时响应,直观地显示了计算域的网格信息,极大地方便了网格计算域的计算参数设置,屏蔽了繁琐的人机指令交互方式,实现了友好三维可视化人机交互。     

基于STK的卫星视景仿真软件的设计与实现

基于STK和STK/Connect模块构建了卫星实时仿真系统框架。以VC＋＋6.0为平台开发了卫星实时视景仿真软件,并详细给出了VC和STK集成、仿真数据的发送解析、仿真时间同步等关键技术的实现步骤。该软件利用UDP/IP协议接收数值仿真机广播的卫星仿真数据并进行解析,通过STK/Connect模块发送指令,实时驱动STK进行二维和三维视景渲染,实现了卫星在轨运行状态的实时视景显示。     

航天发射任务三维可视化实时仿真

根据航天发射任务的特点和任务三维可视化实时仿真需求,灵活运用多种设计模式设计实现了一个航天发射任务三维可视化仿真软件框架。该框架具有通用性强、可复用程度高、代码质量优的特点,可方便地实现各类航天发射任务的三维可视化实时仿真应用。     

现场实时数据驱动的翼身制孔过程三维可视化监视研究

针对飞机大部件数字化柔性装配过程,面向制孔现场局部区域开敞性差、人工观察视角受限、制孔过程信息可视化程度不高等问题,提出了一种现场数据驱动的翼身制孔过程三维实时可视化监视方案。提出了面向现场可视化监视的制孔系统数据集,描述了虚实制孔场景的数据集成流程,根据实际需求给出了三维视角管理和孔位特征实时可视化生成的实现方法。基于CATIA平台开发实现了制孔过程三维可视化现场监视原型系统,该系统通过建立与现场设备服务器的连接,实时获取制孔过程数据,能够直观、动态、多维地展现实际制孔过程,提高对飞机大部件制孔过程的现场监视能力。     

基于FlightGear的飞行导航数据可视化仿真研究

飞行器的飞行导航数据显示是控制其飞行轨迹不可缺少的一部分,针对飞行导航数据可视化仿真分析的需求,本文讨论了基于FlightGear软件的飞行导航数据可视化的实现方法。首先分析了FlightGear软件的特点及其相关组件的功能;之后,在导航系统工作基本原理的基础上,研究了导航数据三维可视化显示的可行性;最后针对FlightGear软件的特点以及与外部数据的传输方式,设计了导航数据可视化显示方案,实现了对飞行导航数据的三维可视化显示,达到人机交互的效果。     

基于Matlab/FlightGear的导弹飞行姿态与 轨迹可视化系统

在导弹6自由度运动学方程组的基础上构建了6自由度矩阵式运动学方程组,使用Matlab/Simulink编程工具构建了导弹的非线性6自由度矩阵式Simulink模型.利用AC3D软件建立导弹的三维物理模型,在对指定部位设置了对象名称后,将其导入至FlightGear中.最后,通过数据接口将Simulink中的仿真数据传输至FlightGear,从而控制导弹的飞行姿态与轨迹,并在FlightGear中实时显示.该可视化仿真可以多视角全方位直观地显示导弹的飞行姿态与轨迹,为导弹的可视化研究提供了便利的方法.     

基于VC和OpenGL的导航仿真系统三维物体建模的实现

主要对Windows环境下使用VC及OpenGL实现三维物体建模和显示的方法进行了研究,并在导航系统可视化仿真软件的开发设计中进行了综合应用。首先,对使用OpenGL在VC环境下实现三维物体建模和显示的三种方法分别进行了分析和研究,并概括阐述了相应的实现过程;然后,对三种方法的优缺点和显示效果进行了总结和对比;最后,介绍了这些方法在导航系统可视化仿真软件设计过程中的具体综合应用和效果,对于其它可视化仿真软件的三维物体建模和显示有良好的借鉴作用。     

基于ArcGIS Engine的三维校园系统的设计与实现

三维可视化是数字校园的高级技术特征之一,是实现虚拟校园空间的必然要求。基于ArcGIS Engine,构建了成都信息工程学院的校园三维地理信息系统,把地理信息系统的空间模型移植入虚拟现实的三维世界,实现了校园的三维模拟,显示了校园的基本地物特征,并具有三维飞行漫游功能;允许用户进行简单的信息查询等功能,满足用户对三维视景实时动态的可视化要求。     

航空发动机整机振动可视化仿真

航空发动机整机振动可视化仿真技术是整机振动与分析的重要组成部分,通过将计算仿真和实验数据进行动画显示,可以动态地观察到转子系统的振动,转静间隙的变化规律,以及容易产生转静碰摩的部位,从而更加方便地评估发动机振动状态,诊断发动机故障。为了突出整机振动可视化重点,依据有限元梁模型构建二维显示模型,并基于面向对象的方法,建立了航空发动机可视化的部件与整机模型。模型的建立与修改方便容易,同时利用仿真数据驱动动画模型,直观有效地展示了航空发动机整机振动过程。     

无人机编队协调控制算法的设计及3D仿真实现

介绍了无人机编队队形保持的协调控制算法设计、3D模型地面处理、基于三维地图的3D模型绘制显示模块的设计,并进行了嵌入式下的仿真实验。基于智能体编队的一致性算法提出了队形保持的全状态反馈协调控制算法,可以实现在机动过程中的队形保持。采用三维建模软件3DMax构建3D模型原型,设计了3D模型读取绘制的流程,实现了3D模型显示。将3D模型绘制显示模块融合在三维地图软件中进行嵌入式测试,绘制效率、读取速度对三维地图软件影响很小。3D模型绘制显示模块丰富了三维地图软件的显示内容,增强了立体效果,提高了用户体验。     

无人机虚拟视景显示技术研究

基于无人机模拟飞行的虚拟视景显示技术是三维可视化显示研究的一个重点,虚拟视景实时同步显 示是三维可视化实现中必须解决的一个难题。本文分析了实现无人机模拟飞行三维虚拟视景系统的基本结构、 实现过程以及显示方式,提出了无人机模拟飞行三维虚拟视景可视化空间信息动态同步、多方位、多视角的显 示方式及显示的关键技术。     

一种基于图形化建模的遥测参数配置工具

设计了一种基于图形化建模的适用于多星遥测参数配置的软件工具,将实际存在的物理对象作为独立的模块、使用相关图元和界面建立其逻辑模型,并可将遥测参数配置信息和图形模型绑定其中。同时根据遥测参数配置模型的特点,制定适用于遥测参数配置信息的描述规范,根据此规范对逻辑模型进行描述,最终模型以XML（可扩展标记语言）文件形式存储。该工具可在不同卫星之间复用。实践应用表明,该工具可以将配置过程非专业化和可视化,减少重复工作,降低了配置过程中的出错概率,提高配置工作的效率和质量,实现多星遥测参数配置图形化显示和配置工作的批量化。     

基于自定义组件的故障诊断过程显示

针对导弹控制系统结构复杂,信号线繁多,难以在故障诊断软件设计中实现诊断过程图形化实时显示的问题,提出了一种基于自定义组件开发故障诊断软件的方法.根据导弹控制系统的故障诊断流程及实时显示需要,对其结构进行了分析,抽象出了主要组成元素--信号通道和部件,由此提出了需要定义的相应组件.用Borland C Builder6.0开发环境进行了应用实践,证明使用这种方法可快速开发出能图形化实时显示故障诊断过程的导弹控制系统故障诊断软件,开发出的软件还具有运行稳定、修改升级方便等优点.     

基于MBD的检测数据和三维模型关联与可视化技术

针对目前机械零件的检测数据和三维数模相脱离的问题,提出了一种基于MBD的检测数据和三维模型的关联与可视化技术。给出了组合、交叉、聚合三种检测数据和三维模型的关联方式,在CATIA二次开发环境中对检测数据进行特征建模,并且最后将检测数据和三维模型的关联结果进行可视化显示并通过实例验证。     

空间飞行器的多普勒实时自主定轨精度分析

空间飞行器需要实时的高精度轨道信息来完成对栽荷的指令操作和遥感数据的实时处理。除了星栽GPS技术,星载多普勒无线电定轨定位系统（DORIS,Doppler Orbitography and Radio—positioning Intergrated by Satellite）是仅有的有能力提供分米级精度的实时在轨轨道确定技术,它可通过测量星地相对多普勒频移,在星上完成实时定轨和预报,目前该技术已在国外多个卫星上实现,达到了较好的效果,而我国还没有建立这样实时自主定轨系统。为此,结合我国高分辨率空间对地观测系统的建设需求和我国航天器对实时自主定轨及其精度的要求,利用扩展卡尔曼滤波算法对多普勒测量进行了实时自主定轨仿真计算,分析了频率偏差估计与否、初轨误差、地面信标站地理分布以及观测精度等对实时自主定轨的滤波收敛时间和定轨精度的影响,为我国利用DORIS技术进行实时在轨轨道确定提供方案和软件原型。仿真计算表明,基于28个全球分布的地面站,对于高度为800km的卫星,在忽略其动力学模型误差的假设下,若初轨三维位置、速度误差分别为100m（或差至1km）、1m／S（1d）,2h后滤波可以达到稳定收敛,收敛后的实时定轨误差可以达到0．1m（1d）。滤波估计参数除了6个卫星轨道状态参数,还估计了地面信标相对于卫星超稳定振荡器的频率偏差;     

基于VTK的激光跟踪测量可视化软件设计

测量数据的三维可视化是激光跟踪测量数据处理的关键步骤之一。结合大型激光跟踪测量软件系统的开发实践,对VTK技术特点和体系结构进行深入研究,设计实现了对测量数据进行处理和显示的类和接口。在此基础上,基于Microsoft Visual Studio 2010平台,利用C++和VTK技术开发了一款三维测量数据处理及可视化软件,实现了测量点云拟合、三维图形显示以及交互功能,并通过实例验证了软件的有效性和可用性,证明了VTK在工业测量可视化领域具有很大的应用价值。     

面向飞机装配精准定位的状态感知技术

状态感知、实时分析、自主决策、精准执行是航空智能制造的特征。总结影响飞机部件装配单元定位精度的多种因素,并结合感知技术发展,深入分析部件装配单元的可感知因素及其获取方式,确定了部件装配单元可感知的关键要素:装配现场温度、定位器所受载荷、定位器位移、产品位姿。结合飞机机翼装配单元,设计感知信息获取方式。通过模糊优选方法,构建传感器型号优选模型,完成部件装配单元传感器选型。通过传感器测量偏差平均化的方法,构建多种类、多数量的传感器布局模型,确定部件装配单元传感器的数目与位置,完成了传感器布局设计。基于多传感器信息融合方法,设计多传感器信息融合模型,对感知的多源异构信息进行融合处理,并通过构建状态感知模型,实现对部件装配单元定位状态的直观表达。     

面向飞机装配精准定位的状态感知技术

状态感知、实时分析、自主决策、精准执行是航空智能制造的特征。总结影响飞机部件装配单元定位精度的多种因素,并结合感知技术发展,深入分析部件装配单元的可感知因素及其获取方式,确定了部件装配单元可感知的关键要素:装配现场温度、定位器所受载荷、定位器位移、产品位姿。结合飞机机翼装配单元,设计感知信息获取方式。通过模糊优选方法,构建传感器型号优选模型,完成部件装配单元传感器选型。通过传感器测量偏差平均化的方法,构建多种类、多数量的传感器布局模型,确定部件装配单元传感器的数目与位置,完成了传感器布局设计。基于多传感器信息融合方法,设计多传感器信息融合模型,对感知的多源异构信息进行融合处理,并通过构建状态感知模型,实现对部件装配单元定位状态的直观表达。     

可实时重构的国际C站卫星模拟器

我国自行研制的国际标准C频段统一测控系统,配置了功能齐全的卫星模拟器,但其一星一模拟器的方式已不能适应当前多星管理和未来星座管理的需要。本文旨在探讨利用现有的微波宽带器件技术和软件无线电技术,用一套硬件系统,根据需要实时重构成所需卫星的模拟器,达到多星共用一套模拟器,实现小型化、实时性的目的。     

快速响应卫星电子系统等寿命设计方法

与传统卫星不同,快速响应卫星的任务具有很强的时效性,采用传统的按重要程度分配部件可靠性的设计方式,难以在最大程度上降低成本。因此引入工业领域的等寿命设计理念,以预定寿命为基础进行星载电子系统的部件选择和集成,使系统的生命周期与成本成正比,达到"快、智、廉"的目标。进一步,提出了一种基于遗传算法的即插即用星载电子系统等寿命优化方法,通过建立系统的非线性混合整数规划模型,对部件可靠性均方差和价格成本进行优化。此外针对卫星总体方案分配的体积、重量和可靠性约束,为算法设计了归一化满意度函数和Pareto解共享函数。仿真结果表明,算法表现出较好的收敛性和稳定性,在预定寿命期间能够在部件级有效消除可靠性短板,并实现良好的成本控制。