面向空天往返飞行器的虚拟仿真平台设计与实现

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szxszxszy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
空天往返飞行器具有快速、高效的特点,可大幅度降低航天运输费用,并且可作为战略轰炸机和远程截击机使用,在军事领域具有非常重要的研究价值。但是由于其研发过程有周期长、造价高、风险大等缺点,导致实物研究难度极大。为了降低空天往返飞行器研发过程中的成本、缩短研发周期,本文搭建了面向空天往返飞行器的虚拟仿真平台,用以对其研发过程中的理论算法部分进行仿真验证,主要研究内容包括:(1)为开发平台的仿真实时性功能,提出了基于x PC目标机和主控软件结合的实时仿真方法。首先,基于x PC实时仿真技术,搭建以x PC目标机为底层实时仿真环境的实物仿真平台;其次,基于WPF技术开发主控软件,用以实现连接x PC目标机进行实时仿真验证和监测、管理并向视景软件发送数据的功能。针对主控软件实时仿真功能采用模块化的思想进行开发,包括基于x PC应用程序编程接口(API)开发实时仿真管理功能模块,基于Socket套接字和Protobuf技术开发网络通信功能模块,以及基于My SQL数据库开发数据管理功能模块,实现对研发算法进行实时仿真验证的功能。(2)为开发平台的性能评估功能,提出了基于层次分析法(AHP)-云模型的性能评估方法。首先,基于层次分析法对研发算法仿真得到的飞行数据进行分析,建立评估指标体系;其次,通过归一化的方法获取指标值,并通过AHP-云模型的方法对指标的权重值进行计算,将权重值与指标值相结合得到最终的数字评估结果,从而验证算法的可靠性。(3)为了开发平台的三维可视化演示功能,提出了基于Unity引擎的视景软件开发方法。首先,基于3ds MAX软件对飞行器模型以及周围建筑等进行设计,建立三维模型资源库;其次,基于Map Magic工具对大规模地形环境进行开发,搭建飞行器最终着陆的地面环境;然后,基于摄像机组件开发场景漫游功能和分屏显示功能,并基于UGUI组件开发信息显示界面;最后,基于Shader技术对演示中的细节部分进行实现,包括云飘动以及飞机烧红的现象,实现对算法仿真结果进行直观可视化的演示验证。
其他文献
航天器发射升空后全天时运行,由于恶劣未知的空间环境及星上元器件的老化等原因,难以避免会发生故障,如果不及时对故障进行处理,有可能导致航天任务执行的滞后。因此,研究航天器的故障检测技术,根据故障的特征及早实现故障检测,不仅能够保证航天器的安全可靠运行,对其服务寿命的延长也具有十分重要的意义。航天器显著故障多由微小故障发展演变而来,处于早期的微小故障对航天器的正常运行影响很小,故而难以发现故障征兆,然
学位
全方位移动机械臂由于其高度的机动性和操作灵活性被广泛应用。但是由于系统的复杂程度高、不确定性强,且建模过程对先验知识有较高的要求,精确建模难以实现。基于Koopman算子理论的建模方法能够在完全数据驱动条件下为复杂非线性动力学系统建立高维线性动力学模型的显性表达式而无需任何系统先验知识,且该模型适用于基于模型的控制器设计。本文以一台轮式全方位移动机械臂为研究对象,基于Koopman算子理论完成系统
学位
深度脑刺激(Deep brain stimulation,DBS)是目前治疗帕金森、特发性震颤等运动障碍疾病的有效手段,其通过向病灶区施加高频脉冲刺激来缓解症状。影响DBS效果的主要因素是刺激的波形、频率、幅值及个体差异等,构建闭环DBS是解决上述问题的最优策略。为此,本文开发了一种兼容开闭环设定、多波形发生的多模式DBS装置,实现刺激波形优化及闭环调节。同时,搭建基于模型的DBS实验系统,模拟在
学位
多相永磁同步电机因其具有低压大功率输出能力、可靠性高和转矩脉动小等优点,在工业领域中应用越来越广泛。在多种电机控制策略中,有限集模型预测控制由于具有多约束处理能力、脉冲输出方式简单、动态响应快等优点,成为多相永磁同步电机驱动系统控制策略的研究热点之一。但是相较于三相永磁同步电机,多相永磁同步电机相数增多,模型更加复杂,导致有限集模型预测控制存在计算量大,复杂度高的问题。针对以上两个问题,本文以双三
学位
新冠肺炎(COVID-19)疫情期间在线教育使用者激增,庞大的音视频流量给网络基础设施带来了巨大冲击。如何在有限的带宽条件下提升音视频流畅度具有重要意义。针对此,本文研究基于超分辨率技术的低码率音视频重建方法,通过超分辨率方法将低采样率音视频重建为高采样率音视频。由于现有的重建方法难以满足高质量在线教育音视频的需求,本文使用外部参考引导的方式使重建音视频更加真实。在视频超分辨率方面,为了满足低时延
学位
石油开采难度随着油田储油量的减少不断升级,为更准确的监控采集信息,多相流传感技术也随之不断发展。测量参数的增加使井下仪器需要采集的信息更丰富。随着数据传输量不断增加,对传输数据的正确性也提出了越来越高的要求。对于整个测井系统的发展,数据传输部分至关重要,且单芯电缆作为测井数据传输介质可用传输带宽有限,在井下温度和压力的影响下数据传输的误符号率(Symbol Error Rate,SER)难以保障。
学位
室内布局估计是计算机视觉领域的研究热点之一,是室内场景理解的一个重要基础任务,其目的是根据室内场景图像还原出室内的几何结构。室内布局估计在机器人室内导航与定位、增强现实和室内场景三维重建等方面具有广泛的应用前景。室内布局估计问题面临着室内物体繁杂、平面边缘遮挡及物体表面纹理复杂等问题的挑战。目前的室内布局估计方法大多基于单一全局特征,且需要复杂的前处理或后处理过程,准确度一般,实时性较差。针对这些
学位
电阻抗层析成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)具有非侵入、无辐射、价格低廉等优点,在形状规则、介质分布简单的场域重建中有良好的重建效果。由于其存在病态性、非线性,其对于生物组织等复杂场域的重建图像质量有待提高。超声检测方法同样存在非侵入、无辐射等优点,同时其敏感场特性与EIT互补,综合两种模态各自的优点,通过双模态融合方法可以提高复杂场域重建图像的质量。课
学位
油水两相流流动现象广泛存在于自然界和工业生产过程中,目前,中国低产低渗油田开采长期采用二次注水技术,已总体进入以低流速高含水为主要特征的中晚期开采阶段。以水为连续相的高含水油水两相流相间滑脱效应显著,受流型影响,分散相呈非均匀分布,管道截面油水浓度和速度分布不均匀,且不同区域的注水采集导致水相矿化度差异较大,对动态油井持水率测量提出新的考验。传统低频电学方法测量精度有限,需探索新的持水率测量方法。
学位
静电层析成像技术(Electrostatic tomography,EST)是一种面向气固两相流中分布参数测量的技术,具有成本低、非接触测量等优点,为解决气固两相流测量问题提供了一种有效方法。本文主要工作内容如下:1.静电传感器前端放大电路可以分为电流敏感与电荷敏感两种类型,两种类型的前端放大电路结构相似,但是电路参数的选择缺少定量依据。本文针对此问题,以信号形状相似程度作为衡量前端放大电路输出形
学位