一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法
2023-05-03 23:50:11
專利名稱：一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法
技術領域：
本發明涉及一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法，滿足飛行器座艙內外聯動顯示飛行的實際需要，利用虛擬實境技術和可視化技術，構建了飛行器虛擬座艙仿真操控平臺，用於實時動態再現飛行器模擬飛行過程。
背景技術：
目前，虛擬實境技術應用廣泛，利用虛擬實境技術和仿真技術，開發飛行器虛擬飛行試驗仿真系統，可以有效提高試驗、訓練質量和數據分析能力。對於像虛擬飛行試驗系統這樣的大系統仿真將產生大量的數據，工程技術人員要分析這些數據是非常費時的而且分析過程又顯得非常枯燥。因此，在飛行器模擬飛行的軟體實現過程中，國內外都十分重視計算機仿真技術在其中的作用。
現有的飛行器模擬飛行仿真系統設計中，要麼座艙顯示系統的開發採⑶I或OpenGL編程實現，而虛擬座艙顯示系統工作量大，而且逼真程度不高，導致座艙顯示系統複雜度下降，僅能滿足基本的飛行仿真參數顯示的需要；要麼利用專業的儀表仿真平臺GLStudio，對於飛行器座艙環境及其飛行環境難以模擬，仿真過程往往缺乏沉浸式的真實感。
發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法，採用專業的虛擬儀表開發工具軟體GL Studio結合Vega Prime的方法來虛擬仿真飛行器座艙顯示器與外景聯動的模擬飛行過程。技術方案—種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法，其特徵在於步驟如下步驟I虛擬仿真座艙外的視景將可供選擇的飛行地理環境背景加載Vega Prime軟體中；同時根據動力學方程，編制出函數控制飛行器進行模擬飛行的軟體；步驟2計算屏幕坐標下的飛行器坐標(x，y，z):在GL Studio仿真座艙內顯示屏中，屏幕坐標以飛行器本體作為坐標中心，飛行器的坐標(x，y，z)由以下公式解算得到
權利要求
1.一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法，其特徵在於步驟如下步驟I虛擬仿真座艙外的視景將可供選擇的飛行地理環境背景加載Vega Prime軟體中；同時根據動力學方程，編制出函數控制飛行器進行模擬飛行的軟體； 步驟2計算屏幕坐標下的飛行器坐標(x，y，z):在GL Studio仿真座艙內顯示屏中，屏幕坐標以飛行器本體作為坐標中心，飛行器的坐標(X，y, z)由以下公式解算得到X = X cos ψ cos Θ + y,r x sin ψ sin O + χ (— sin O)y = Xtr χ (cos ψ sin 沒sin ψ — sin ψ cos φ) + χ·< (sin' ψ sin θ + cos ψ cos φ) + χ (cos Θ sin φ)z = χ (cos ψ sin θ + sin ψ sin φ) + ygx(sin ψ sin Θ sin φ — cos ψ sin φ) + z x (cos Θ cos φ) 其中(Xg，yg，Zg)為飛行器在大地坐標系下的地理位置坐標，Θ為飛行器在大地坐標系下的飛行參數俯仰角，Ψ為飛行器在大地坐標系下的飛行參數偏航角，Φ為飛行器在大地坐標系下的飛行參數俯仰角，Ψ為飛行器在大地坐標系下的飛行參數滾轉角； 步驟3 :計算屏幕坐標下的地標建築物或空中飛行物相對飛行器的位置，地標建築物或空中飛行物相對飛行器的方向角P，地標建築物或空中飛行物相對於飛行器的高度角σ 本 yt-yφ = circtan —————ψ Xt-X Z — Z <y = arctan-^-- (Χ, - .V)- +( V, -V)- 其中Ψ為在大地坐標系下飛行器的偏航角，供為在大地坐標系下地標建築物或空中飛行物相對飛行器的方向角，O為在大地坐標系下地標建築物或空中飛行物相對於飛行器的高度角，(Xt, lt，Zt)為地標建築物或空中飛行物在大地坐標系下的坐標； 步驟4完成座艙內外的視景聯動仿真通過Vega Prime提供的vpGLStudio插件將座艙顯示器系統嵌入進虛擬視景系統中，調用VPValuePassToGLSO函數把屏幕坐標下的飛行器坐標(x，y，z)、地標建築物或空中飛行物相對飛行器的方向角^及高度角σ的數值傳AGL Studio的參數中，以在座艙顯示器屏幕上顯示兩者位置關係，實現座艙內顯示屏與外部飛行場景的實時聯動仿真。
全文摘要
本發明涉及一種飛行器座艙顯示器與座艙外景聯動的虛擬仿真方法，其特徵在於通過Vega Prime提供的vpGLStudio插件將座艙顯示器系統嵌入進虛擬視景系統中，調用VPValuePassToGLS函數把屏幕坐標下的飛行器坐標(x，y，z)、地標建築物或空中飛行物相對飛行器的方向角及高度角σ的數值傳入GL Studio的參數中，以在座艙顯示器屏幕上顯示兩者位置關係，實現座艙內顯示屏與外部飛行場景的實時聯動仿真。
文檔編號G06F9/455GK102789393SQ20121024936
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者劉琦, 姜濤, 宋陽, 張金匯, 李南京, 李瑛 , 郭淑霞, 高穎 申請人:西北工業大學