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随着计算机的飞速发展,仿真技术越来越广泛地应用于飞机研制及模拟飞行训练中。然而飞行仿真将产生大量的数据,如果以数据方式输出仿真结果,缺乏直观性,不利于挖掘隐藏于数据中的本质特性。视景仿真采用计算机图形图像技术,根据仿真目的,构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境,能够达到非常逼真的仿真效果,客观、实时地再现仿真过程,可以为飞行仿真提供一种直观、便捷的仿真分析手段。
目前飞行视景仿真系统开发主要有底层开发和使用商业视景仿真软件两种。然而由于底层开发周期长,应用简单高效的商业视景仿真软件作为开发平台得到了广泛应用。但使用商业软件进行开发缺乏灵活性而且成本昂贵,对硬件性能要求高,不利于系统的推广。针对以上情况,本文提出了基于开放源代码的Irrlicht图形渲染引擎的新开发模式,在飞行视景仿真系统的开发成本、运行效果以及开发效率上得到了平衡。
从提高图形显示速度和飞行视景渲染效率的实际需要出发,研究了视景建模优化方法,并对飞行仿真中常见的地形、天空、树木等自然景物进行了建模。
在粒子系统的研究基础上,给出了飞机尾焰的模拟算法,并应用纹理映射和LOD技术加强了尾焰效果的真实性和实时性。同时,对三维云进行了研究,提出了一种基于的粒子系统的静态云建模方法,降低了建模的复杂度;设计了一种动态光照模型,提高了仿真的真实性;利用Impostor技术实现了云场景的实时漫游。
在飞行动力学模型研究基础上,提出了Irrlicht环境中飞行运动数学表示和C++语言描述方法。
基于以上研究,设计了视景仿真软件的功能模块,实现了飞行视景仿真系统。仿真表明,该飞行视景仿真系统具有良好的交互性和实时性,可扩展性强,开发周期短,研发经费低,可视化效果真实等优点。