[發(fā)明專利]飛行器三維運(yùn)動可視化仿真方法

有效

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• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102799736A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張博;劉清宇;閻晉屯;王笑寒;余苗;喻細(xì)輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍92232部隊
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京東正專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11312
• 代理人: 劉瑜冬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)仿真模擬方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及針對飛行器發(fā)射及飛行過程中的三維運(yùn)動可視化仿真方法。

背景技術(shù)

三維計算機(jī)仿真的應(yīng)用涉及游戲、新聞、電影、飛行器模擬等各個方面，仿真可視化已經(jīng)成為科研人員開發(fā)仿真系統(tǒng)、開展仿真實驗的重要輔助手段。

尤其是在飛行器模型研制工作中，存在飛行器型號和結(jié)構(gòu)多樣化、發(fā)射平臺系統(tǒng)集成度高、各型號飛行器搭載關(guān)系復(fù)雜等客觀狀況，通過仿真可視化手段，技術(shù)人員可以直觀的查看飛行器的發(fā)射、飛行、命中及平臺運(yùn)動狀態(tài)。因此，精確的仿真可視化技術(shù)能夠為科研人員從事系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、模型驗證、效能評估等工作提供有力支持。

由于飛行器的外形幾何參數(shù)可以準(zhǔn)確反映出其氣動參數(shù)、流體力學(xué)參數(shù)、輻射特性等信息,目前在仿真可視化領(lǐng)域，三維模型開發(fā)人員一般無法準(zhǔn)確獲取飛行器的幾何參數(shù)，只能依據(jù)現(xiàn)有的圖片資料進(jìn)行建模。由于各類圖片結(jié)構(gòu)的真實性（部分圖片公開前會人為添加誤差）、拍攝角度、拍攝距離等原因，據(jù)此構(gòu)建的飛行器模型中不可避免包含各種誤差，影響建模準(zhǔn)確性。

此外由于發(fā)射平臺上空間狹小、飛行器在發(fā)射平臺上的集成度高，特別是具備通用垂直發(fā)射能力的平臺，其發(fā)射過程具有高速度、高精度、高密度的特點，為此在仿真過程中要求精度極高的建模精度。任何三維模型建模誤差的存在都會造成平臺、飛行器之間相對位置顯示失真從而影響顯示效果。如何開發(fā)一套包容三維模型建模誤差的運(yùn)動系統(tǒng)可視化仿真開發(fā)方法，能夠簡單方便地構(gòu)建復(fù)雜飛行器三維幾何模型，并運(yùn)用這類模型開展仿真三維演示，已經(jīng)成為仿真模擬中的難點技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述可視化仿真模擬中的誤差影響精確度問題，本發(fā)明提出了一種針對不同飛行器飛行時刻利用不同數(shù)據(jù)源進(jìn)行可視化模擬飛行器三維運(yùn)動的方法，其技術(shù)方案為，飛行器三維運(yùn)動可視化仿真方法，仿真方法步驟如下：（1）分別構(gòu)建飛行器和飛行器發(fā)射平臺的三維模型；（2）根據(jù)飛行器預(yù)設(shè)飛行軌道模型數(shù)據(jù)源進(jìn)行仿真位置跟蹤和顯示；（3）判斷飛行器運(yùn)動時間是否達(dá)到切換模型數(shù)據(jù)源的切換時間????????????????????????????????????????????????，若沒有達(dá)到時刻，繼續(xù)（2）步；若達(dá)到時刻，則飛行器運(yùn)動的模型數(shù)據(jù)源切換為仿真跟蹤模型數(shù)據(jù)源進(jìn)行仿真跟蹤和顯示，切換時間；是飛行器三維模型建模誤差，是飛行軌道誤差，是三維仿真顯示引擎誤差，是真實度因子，是飛行器的發(fā)射速度。

上述飛行器三維模型建模誤差是發(fā)射平臺尺寸和誤差因子的乘積，這里的是發(fā)射平臺尺寸，是誤差因子，。

上述仿真步驟（1）（2）（3）時，發(fā)射平臺和飛行器在同一個顯示界面跟蹤顯示。

上述步驟（1）中構(gòu)建的飛行器和飛行器發(fā)射平臺三維模型是包括三維速度和位置的模型。

本發(fā)明技術(shù)方案解決了飛行器發(fā)射初期，飛行器和發(fā)射平臺之間的距離隨時間快速遞增，由于仿真模擬需要發(fā)射平臺和飛行器在一個窗口內(nèi)同時顯示，由三維模型建模誤差和彈道誤差導(dǎo)致的相對誤差將完全暴露，從而影響顯示畫質(zhì)質(zhì)量。本發(fā)明技術(shù)同時解決了為了使發(fā)射平臺和飛行器在一個窗口同時顯示，針對快速拉遠(yuǎn)觀測距離以提供足夠的視角，導(dǎo)致無論是發(fā)射平臺還是飛行器的成像尺寸快速縮小，造成的顯示質(zhì)量下降的缺陷。通過不同時刻進(jìn)行不同模型驅(qū)動數(shù)據(jù)源，更加準(zhǔn)確實現(xiàn)了仿真模擬過程中的飛行器飛行狀態(tài)顯示。

附圖說明

圖1為本發(fā)明仿真方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明仿真方法流程圖進(jìn)行詳細(xì)解釋說明，如圖1所示，仿真開始時，首先分別構(gòu)建飛行器和飛行器發(fā)射平臺的三維模型，通常構(gòu)建三維模型采用DOF（x,y,z,v_x,v_x,v_z）6個自由度方式進(jìn)行構(gòu)建；然后根據(jù)飛行器預(yù)設(shè)飛行軌道模型數(shù)據(jù)源進(jìn)行仿真位置跟蹤和顯示；在跟蹤的過程中，判斷飛行器運(yùn)動時間是否達(dá)到切換模型數(shù)據(jù)源的切換時間，若沒有達(dá)到時刻，繼續(xù)上步；若達(dá)到時刻，則飛行器運(yùn)動的模型數(shù)據(jù)源切換為仿真跟蹤模型數(shù)據(jù)源進(jìn)行仿真跟蹤和顯示。切換時間是由發(fā)射速度，時刻飛行器與發(fā)射平臺的相對距離，真實度，及誤差門限決定的，具體關(guān)系為，，：三維模型建模誤差，為模型尺寸的函數(shù)，表示為，如發(fā)射平臺的長度為150m，誤差系數(shù)為0.2，則為30m；為飛行軌道誤差，由預(yù)設(shè)建模人員根據(jù)經(jīng)驗給出具體數(shù)值，是三維仿真顯示引擎誤差，從而根據(jù)下式可以確定切換時間的最小時間，因為時刻飛行器與發(fā)射平臺相對位置是的積分函數(shù)，假設(shè)武器裝備從發(fā)射到切換時刻保持勻速直線運(yùn)動，可得：。