某型吊舱训练模拟器的建模与仿真
某型飞机特种设备虚拟仿真训练系统设计
某型飞机特种设备虚拟仿真训练系统设计摘要：分析了特种设备课程的教学现状，介绍了某型飞机特种设备虚拟仿真训练系统的总体结构。
利用client/server网络通信模式和tcp/ip通信协议，实现了系统间的数据通信；运用opengl 纹理映射技术实现了虚拟仪表的绘制；采用flash技术构建了设备原理演示系统；选用vega prime开发了视景系统。
关键词：特种设备；虚拟训练；flash；opengl; vega prime design of virtual practice system for special equipment zhang zhao, wei qing, zhang yuan, wang shuyun (department of simulating, navy flying academy, huludao 125001, china)【abstract】this paper analyzes the teaching situation of the special equipment course and the architecture of the virtual practice system for special equipment. the data communication is realized by using client/server network communication mode and tcp/ip communication protocol. the article introduced a drawing method of virtual instrument which is based on opengl. the equipment principle demo system was constructed by using flash and the visual simulation was developed by using vega prime.【key words】special equipment; virtual practice; flash;opengl; vega prime0 引言飞行员的飞行军事训练主要集中于理论学习和实飞体验两个阶段[1]。
吊舱论文：吊舱式电力推进系统的建模与仿真
吊舱论文：吊舱式电力推进系统的建模与仿真【中文摘要】本论文以吊舱式电力推进系统为研究对象,将船体、推进器作为一个整体,并考虑风、浪、流对船舶运动的干扰,建立起外界干扰下的船-机-桨的系统仿真模型。
本论文的主要工作如下：1.介绍了吊舱推进器的结构及主要参数,分析了螺旋桨的流体动力特性和吊舱推进器的敞水特性,在此基础上,详细地分析了推进器与船体的相互影响,并给出了伴流系数与推力减额系数的改进算法；2.介绍了船舶阻力的成因和分类,分析了船体阻力的具体计算程序,研究了风、浪、流对船舶航行的干扰,并给出了风、浪、流的建模方法；3.从常规推进船舶的运动方程出发,推导出了吊舱推进船舶的运动方程,并给出了推力系数和转矩系数的求取方法,介绍了船、机、桨的能量关系并以此导出了船-机-桨的数学模型；4.根据风、浪、流以及船-机-桨系统的数学模型搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型,并根据实船参数进行典型工况仿真实验,将实验结果与实船试航报告数据进行对比,验证了所建立的整个船-机-桨仿真模型的有效性。
最后,对本文工作和存在的问题进行了总结,提出了下一步工作设想。
【英文摘要】This thesis takes the pod electric propulsion system as the research object, in which the boat, machine, propeller is a whole, and takes the interference of wind, wave and current to the movement of ship into account, set up a boat-machine-propeller system simulation model. The main workof this paper is as follows:1. This paper introduces the structure and main parameters of the pod propulsion, analyses fluid dynamic characteristics of open water propeller and the pod propulsion. On this basis, a detai...【关键词】吊舱电力推进螺旋桨负载 Matlab/Simulink 仿真【英文关键词】Pod Electrical propulsion Propeller load characteristics Matlab/Simulink Simulation【目录】吊舱式电力推进系统的建模与仿真摘要4-5Abstract5第1章绪论8-18 1.1 选题的背景及意义8-12 1.2 吊舱推进技术的发展现状12-15 1.2.1 国外技术与研究现状12-14 1.2.2 国内相关技术应用现状14-15 1.3 国内外推进器负载研究现状15-16 1.4 本文的主要工作16-18第2章吊舱推进器特性18-32 2.1 吊舱推进器的结构及主要参数18-20 2.1.1 吊舱推进器的结构18-19 2.1.2 吊舱推进器主要参数19-20 2.2 敞水螺旋桨的流体动力特性20-21 2.3 吊舱推进器的敞水特性21-24 2.3.1 普通螺旋桨敞水特性22 2.3.2 桨毂锥角对敞水特性的影响22-23 2.3.3 吊舱及支架对敞水特性的影响23-24 2.4 四象限螺旋桨工作特性24-26 2.4.1 无界形式的四象限螺旋桨工作特性24-25 2.4.2 有界形式的四象限螺旋桨工作特性25-26 2.5 吊舱推进器与船体的相互作用26-30 2.5.1船体对螺旋桨的影响26-28 2.5.2 螺旋桨对船体的影响28-30 2.6 本章小结30-32第3章船舶干扰32-48 3.1 船舶阻力32-34 3.1.1 裸船体阻力32-33 3.1.2 附加阻力33-34 3.2 船体阻力34-40 3.2.1 船体摩擦阻力的计算34-37 3.2.2 船体剩余阻力的计算37-40 3.3 风干扰力40-44 3.3.1 风干扰力的数学模型40-41 3.3.2 作用于船体上的平均风压力计算41-42 3.3.3 风压力系数的估算42-44 3.4 波浪干扰力44-45 3.5 流干扰力45-47 3.6 本章小结47-48第4章船-机-桨数学模型48-56 4.1 船舶运动数学方程48-51 4.2 推力系数、转矩系数的求取51-53 4.3 船、机、桨的能量关系53 4.4 船-机-桨数学模型53-55 4.5 本章小结55-56第5章吊舱推进系统综合建模仿真56-71 5.1 “泰安口”轮简介56-57 5.2 基于MATLAB/Simulink的船-机-桨系统与外界干扰模型57-63 5.2.1 船-机-桨系统的各子系统模型57-61 5.2.2 外界干扰模型61-62 5.2.3 系统仿真模型62-63 5.3 系统仿真实验与结果分析63-70 5.3.1 船舶正航63-65 5.3.2 船舶倒航65-67 5.3.3 船舶正航-减速67-69 5.3.4 误差分析69-70 5.4 本章小结70-71第6章总结与展望71-73 6.1 全文总结71 6.2 本文不足和后续研究展望71-73致谢73-74参考文献74-77攻读硕士学位期间发表论文77。
先进瞄准吊舱动态特性仿真与测试的工程化方法
先进瞄准吊舱动态特性仿真与测试的工程化方法迟圣威，朱镭,李世尧,韩瑞,王明超,施道云(西安应用光学研究所,西安 710065)基金项目：“十二五”兵器预研支撑基金项目(6202070139)作者简介：迟圣威(1983—),男，博士研究生，工程师，主要从事光电吊舱结构设计、仿真与优化技术研究。
本文引用格式：迟圣威,朱镭,李世尧,等.先进瞄准吊舱动态特性仿真与测试的工程化方法[J].兵器装备工程学报，2017(3):18-21.Citation：format:CHI Sheng-wei, ZUI Lei, LI Shi-yao, et al.Engineering Method of Advanced Targeting Pods Dynamic Simulation and Test[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(3):18-21.摘要：瞄准吊舱的伺服单元和结构单元成强耦合关系,为了使系统获得良好的伺服特性，需要对系统谐振进行抑制;利用电机扫频获得系统重要谐振点，给出基于质量特性与传力路径方式双重模式并行的瞄准吊舱分析模型简化方法，并根据吊舱结构特征详细设计和实施了模态测试方案;最后提出一种基于频率区间逼近与振型视觉匹配双重评价指标的模型快速确认方法，它使仿真结果和测试结果能迅速直接进行闭环验证;整个仿真-测试链路方便设计人员掌握，具有很强的工程实用性。
关键词：先进瞄准吊舱;伺服特性;双模并行简化方法；模型确认；闭环验证；仿真-测试链路瞄准吊舱作为一个光机电集成度很高的复杂系统，为了实现高精度稳定瞄准的目的，吊舱自身需要有良好的稳定能力。
带宽是评价伺服系统稳定能力的重要指标，在工程实践中，低频谐振对伺服带宽的限制作用非常明显，有效地抑制谐振是瞄准系统发挥作战效能的关键因素[1]。
消除或减小机械谐振对系统品质的影响，主要可以从结构和伺服两个方面采取措施。
某型飞机武器模拟训练系统的设计与实现
ｔｉ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ， ｔ ｅｐ ａ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ａ ｉ ｓｍ ｕａ ｅ ａｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｉ ｌｔ ｅｒ ａ ａｎ ｎ ｆ ｈ ｓａｒ ｒ ｆ’ｗｅ － ｒｌ ｇｃ ｎ ｉ ｏ ｙｉ ｉ ｈ ｒ ｃｉ ｒ ｖ ｓｔ ｔ ｈ ｓ ｉ ｌｔ ｄ ｔ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｓｍｕ ａ ｅｔ ｅ ｌ ｒ ｉ ｉ ｇｏ ｔ ｉ ｉ ａ ｔ ａ ｃ ｈ ｔ ｒ ｈ ｔ ｃ Ｓ
ｉ ｉｇ ｓ ｓｅ ｗｉ ＋ ｎ ｉ ｏ ｓ ｆ Ｏｆ ｃ ｃ ｓ ０ ３ｕ ｄ ｒ ｉ ｄ ｗｓ ｐ ｒｔｎ ｙ ｔｍ ．ｇ ｖ ｓ ｈ ｆｅ ｔ ｉｔ ｒ ｓ ｂ ｕ ｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｔ ＶＣ 十ａ ｄＭ ｃ ｒ ｏ ｆ ｅＡｃ ｅ ｓ ０ ｎ ｅ ｎ ｏ ｅ ａｉ ｇ ｓ ｓ ｈ ｔ ｉ ２ Ｗ ｏ ｅ ｉ ｅ ｅｅ ｆ ｃ ｃｕ ｅ ｏ ｔ ｔ ｐ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｄ ｓｇ ｎ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｍｕ ａｅ ｒ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｂ ｃ ｍｅ ｎ ｕ ｅ ｕ ａ ｓｆ ｒ ｏ ｖ ｎ ｉ ｃ ｌ ｐ ｏ ｌｍ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｉ ｌｔ ｄ ｔａｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｅ ｏ ｓａ ｓ ｆ ｌ ｃ ｏ ｓ ｍｅ ｎ ｏ ｌ ｉ ｇ ｄ ｆ ｕ ｔ ｒ ｂ ｅ ｓ ｉ
ｏｆｍ ａ ｔｒｓａ ｅ ｉ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｙｓｅ 、 ｔ ｅ ＦＰＧＡ ｓｉ ａｉ ｎ ｅ ａ ｉ ａ ｌ ’ ｚ ｒ ｓｅ — ｌｖ ｎｆ ｒ ｔｏ ｏ ｅ ｓｎｇ ｓ ｔ ｍ ｈ ｅ ｔｍ ｔｏ ｏｆｏｐ ｒ ｔｎｇ ｈ ｎｄ ｅＳ ｅ ｏ ｐｏｓｔｏｎ， ｒ ａ 功 能 和 组 成 进 行 了研 究 ，给 出 了训 练 系统 的 软 、硬 件 设 计 方 案 ，分析 了训 练 系统 主 从 信 息 处 理 系统 的 串行 通 信 、 操 作 手 柄 零 位 的 Ｆ Ｇ 判 断 等 关键 技 术 ，并 在 Ｗｉｄ ｗｓ 作 系统 下 用 Ｖ ＋ 和 Ｍ ｉ ｒｏｔ ｆｃ Ａｃｅｓ ０ ３实现 了 ＰＡ ｎｏ 操 Ｃ＋ ｃ ｓｆＯｆ ｅ ｃ ｓ２ ０ ｏ ｉ 该 训 练 系统 ，给 出 了座 舱 武 器控 制 面板 、主 控 界 面 、制 导 和 非 制 导 武 器通 电检 查 的效 果 图 ，实践 证 明该 模 拟 训 练 系 统 对 该 机 型 真 实的 武 器 操 作 训 练 具 有 很 好 的 仿 真 性 。 关 键 词 ：武 器模 拟 训 练 系统 ； 串行 通 信 ； Ｆ Ｇ Ｐ Ａ；模 块 化 设 计 中图 分 类 号 ：Ｅ ２ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １７ ６ ２—９ ７ （ ０ ０） １ ０ ３ — ４ ８０ ２ １ ０ — ｌ７ ０
末制导捕控吊舱系统的仿真设计与实现
末制导捕控吊舱系统的仿真设计与实现作者：张建仓杨哲辉来源：《现代电子技术》2013年第13期摘要：基于Vega Prime和GL Studio仿真工具对末制导捕控吊舱系统的仿真实现进行了研究。
详细分析了捕控吊舱系统在末制导过程中的主要功能以及工作原理，完成了系统的搭建，介绍了系统中各模块的主要功能及系统实现使用的方法与步骤，并且主要探讨了吊舱成像系统及其仿真关键技术，最后编程实现了系统的功能。
关键词：吊舱； Vega Prime； GL Studio；末制导中图分类号： TN952⁃34；TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）13⁃0010⁃03Simulation design and realization of terminal guidance pod system of missileZHANG Jian⁃cang1， YANG Zhe⁃hui2（1. Hangdian Technology Co.， Ltd.，Xi’an Aircraft Industry （Group），Xi’an 710089，China； 2. Northwestern Polytechnical Unversity，Xi’an 710072， China）Abstract： Based on the simulation tools of Vega Prime and GL Studio， the simulation for missile terminal guidance pod system is studied in this paper. The main functions and working principle of the pod system in the missile terminal guidance are analyzed. The system structures is completed. The realization methods and steps of the main function of each module in the system are introduced. The pod imaging system and its key technologies of simulation are discussed. The functions of the system are realized by programming.Keywords： pod； Vega Prime； GL Studio； terminal guidance0 引言随着军事科技的快速发展，人在回路（有人参与的武器末制导控制）的武器得到快速的发展，这些武器的使用极大提高了攻击的精度。
军用电子装备仿真训练软件特征建模及应用
主要 通过对 武器装 备的人机交互 界面 、行 为逻辑 的仿
真 ，实现人在 回路式的操作训练功能 ，是 当今训练领域 提高受训 人员掌握窝气装备操作水平 的一种重要手段 。
作 为一种典型的军事训练应用系统 ，其开发和研制面临
着模型重用性不高 、开发效率低等 问题 。这些问题 已成 为严重影ｎ ￣ ＭＥ Ｔ Ｓ 设计与开发周期和质量的瓶颈 。 因此 ，考虑开 发一套 能够 解决 上述 问题 的ＭＥ Ｔ Ｓ 集 成开发 环境就显 得尤 为重 要 。随着软件工程 的不 断
Ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ Ｄｏ ｍａ ｉ ｎ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ） ］ 是 目前 较 为 成 熟 的 一 种 面
过特征 的可选性 和变化性来表示领域变化性 的机制。其 中 ，特征 的可选性 是指部分特征 相对于整体 特征 的可 选性 ，如视 图缩放 为仿真对象操 作 的可选 行为特征 。 此外 ，还通过维度（ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ） 和值（ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ） 的概念来描述 特征具有的变化性 ［ ９ ］ 。把具有变化性 的特征称为一个维 度 ，把其涵盖了不同细节的变化性特征称为该维度上 的
Ａ ＣＡＤＥＭ Ｉ Ｃ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ
熟 的领域分析方法 。随着 的领域工程研究 的不断深入 ， 还发 展 了其它 一些 以特 征模 型为核 心的领 域分析 方法
致 的名称和说 明 ，并将其放入特征模型的行为特征层 ，
同时建立与功能层特征 的整体部分关系 。该项活动主要 包括分析功能执行 的条件特征 ，如前置条件 、准备工作 等 ；分析功能主体行 为的特点 ，发现其具有的显著特点
两种类型 ：共性特征 和变化性特征 。共性特征存在 于领 域 内的每个具体系统中 ，是使领域特征模 型能够复用 的
某舰航空保障虚拟仿真教学训练系统开发
欧海英 ， 王云翔 ， 杨茂胜
（ 海军航 空工程 学院青岛校 区， 山 东青岛 ２ ６ ６ ０ ４ １ ） 摘 要： 舰面航 空保 障的人才培养是 某舰战斗力形成的重要 一环 。 研 究如何 开发虚拟仿真 系统应用于某舰舰 面航 空保 障人 员教学训
［ ２ ］ 郭佳意 ， 马
敏， 任清安． 岸基雷达模拟器 的设计与实现【 Ｊ ］ ． 现代电
子技术 ， ２ ０ １ ２ ， ３ ４ （ １ ４ ） ： ９ ０ — ９ １ ．
训练系统实现 了单元级仿真 ， 稳定度高 ， 使用安全 ， 设 备 日常维 护工作量小 ， 可独 立设 置偶 发性故障 ， 单独形成闭环 ， 安全可靠 的多次反复训练相关人员 ， 可 以大量节约装备 的维护经费。 与实
拟仿真教学训 练系统 ，训练航空保障人员反复熟悉单 战位 的工 作 内容 ， 反复进行多站位 的协 同配合 ， 从而建立大脑的重复性记
的工作特点 ， 根据工作特点提炼研发要点 。 １ ． １ 工作特点 某舰航空保 障系统涉及 的站位多 、 保障 、 支援设备多 ， 操作 使用难度较大 ，为完成一项 飞行任务需要多个 战位人员的紧密 协同 。 同时 ， 任务的危险性极大。甲板人员在飞行操作 时非常危
各分机组件模块的故障设 置，由控制板对外 提供差分低 电
平和高电平。该 电平经传输后 由显控分机检测 ， 电平高为故障 ，
低为正常。 主Ｃ Ｐ Ｕ采集开关状态后 ， 状态有变化 ， 则将 开关状态
发 送 给 显控 台 ， 同 时控 制 相 应 的 指 示 灯对 应 变 化 。
５ 结束语 雷达模拟训练系统采用了“ 集成化 、 模块化” 设计方法 ， 采用 虚实结合 、 软硬结合的方式 ， 由此节 约了大量的研 制经 费。模拟
吊舱推进器船舶的操纵系统数学建模与仿真
度的相对运动速度， A0为船舶的迎风面积，w为海风
的频率， s(t)为当前海风的能谱密度。
2）海浪干扰力
海浪作用的特点是具有 1 阶干扰作用力和 2 阶干
扰作用力，也就是高频干扰力和漂移干扰力。通常，
影响吊舱推进器船舶操纵性能的主要是 1 阶干扰力，
主要影响的船舶运动包括横摇、纵摇等。建立海浪干
扰力模型如下：
关键词：吊舱推进器；操纵系统；运动模型；仿真
中图分类号：U663.5A 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2019)3A – 0040 – 03
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.3A.014
Mathematical modeling and simulation of maneuvering system of podded propeller ship
Fl(t)
=
A2
P0
·
∑n
t=1
c
o
( s
2π λ
第 41 卷 第 3A 期 2019 年 3 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 41, No. 3A Mar. , 2019
吊舱推进器船舶的操纵系统数学建模与仿真
袁桂蓉 (重庆电力高等专科学校，重庆 400053)
摘 要: 吊舱推进器船舶是一种新型的电力推进船舶，这种船舶的稳定性和机动性良好，近年来获得了非常 广泛的应用。为了提高吊舱推进器船舶的操纵水平，进而提高吊舱推进器船舶的动力特性，本文针对该船舶的操纵 系统进行了深入的研究，并通过建立吊舱推进器船舶的操纵运动模型、海上干扰作用力模型，对吊舱推进器船舶的 运动进行仿真试验，对改进该船舶的动力性能有一定指导作用。
虚拟仿真技术在教学训练中的应用研究
２２ 设 计原 则 ．
（ ） 真 性 １逼
作为一个仿真 系统， 在模型 的外观 、 功能 、 使用等各 个方 面都要具备 的实物较好的相 似性． 尽量使用户拥有
一
种身临其境 的感觉 。因此， 在设备的颜色 、 外型 、 各种
按 钮 的 形 状 和 布 局 、各 部 件 的 操 作 方 法 和 使 用 效 果 等 各 方 面 的设 计 上 尽 量 和 实 物相 一 致 ． 在必 要 时加 以多 并 媒 体 和 动 画效 果 来 模 拟 实 现
（ ） 能 性 ２智
为 了使 用户 尽 快 实 现 自我模 拟操 作 ． 快 掌握 系统 尽
图 ２ 某 型 吊舱 虚 拟 仿 真 训 练 系 统 的 设 计 与 实 现 过 程
的各种功能． 台系统本身应具有 良好 的专家 系统功 平 能． 专门设 置系统帮助模块 ． 提供即时操作提示和故障
相 关 的 各 种 保 障 设 施 模 型 ．最 后 建 立要 进 行 虚 拟 仿 真 的设 备 的模 型 （ ） 现 虚 拟 场 景 自动 或 手 动 漫 游 ： 过 虚 拟 现 实 ２实 通
的 驱 动 软 件 库 ． 现 飞 机 座 舱 内外 漫 游 ． 在 某 型 号 飞 实 可
３ 设 计 举 例
结 合 以上 分 析 ． 实现 了 “ 型 吊舱 虚 拟 训 练 仿 真 系 某 统 ” 系 统 采 用 虚 拟 现 实 技 术 、 真 技 术 和 分 布 式 交 互 ， 仿
技 术 ．实 现 对 某 型号 吊舱 地 面 维 护 人 员 进 行 教 学 和训
机前舱 、 舱 、 落架舱 、 检查点等相关部位漫游 ． 后 起 各 并 按 检 查 路 线 进 行 外 部 检 查 （ ） 现 飞 机 座 舱 、 身 等 部 位 各 专 业 相 关 的 通 电 ３实 机 检 查 操 作 ：对 可 采 用 鼠标 控 制方 式 实 现 对 其 控 件 的操
某型吊舱训练模拟器的建模与仿真
图１ 某 型 吊舱 三 维 模 型
需 要 注 意 的 是 ． 于 ３ Ｍａ 成 的模 型 文 件 没 有 由 Ｄ ｘ形
合 理的数据结构 ． 而且模 型的冗余 面片 比较多 ， 在某些 视 景仿真软件 （ 例如 Ｖ ｇ ｒ ｅ 中不适合进 行实时渲 ｅａＰｉ ） ｍ
担 ． 响交 互 实 时 性 影
对装备 的结构和工作原理要更加 熟悉 ．这也对 日常 的 训练和维护提 出了更高 的要求 但 高技 术武器装备数 量少 、 造价高 ， 无法全 面满 足部队及院校维修操作和教 学的需求 ． 随着计算机技术 的飞速发展 ． 一种基于虚拟 现实技术和计算机仿真技术 的虚 拟仿真训练系统 的构
某型 吊舱训练模拟器 的建模 与仿真
李进杰 ， 刘雅 娟 ， 郭 龙
（ 军 航 空 工 程 学 院 青 岛 分 院 ， 岛 ２６ ４ ） 海 青 ６ ０ １
摘
Hale Waihona Puke 要 ：介 绍 构 建 某 型 吊舱 训 练模 拟 器 的 建模 和 仿 真 方 法 ． 点研 究 系统 实现 三 维建 模 和 交 互式 控 重
建 方 法 在 各 种 装 备 维 修 训 练 模 拟 器 中 逐 步 得 到 了应 用 本 文 以某 型 吊舱 训 练 模 拟 器 为 例介 绍 了虚 拟 仿 真
１ 三维建模 注意事项 ． ２
采 用 ３ Ｍａ 建 吊舱 模 型 时 ． 了充 分 利 用 软 件 Ｄ ｘ构 除 提 供 的各 种 建 模 工 具 以外 ， 应 注 意 以 下 三点 ： 还 （ ） 满 足 模 型 不 失 真 的基 础 上 ． 量 减 少 模 型 的 １在 尽
系统 中的建 模和仿 真方法
１ 虚 拟 吊舱 的 三 维 建 模
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 虚拟吊舱的三维建模
1.1 建模软件介绍
虚拟仿真训练系统中的可供选择的三维建模软件 有许多种， 包括 3DMax、AutoCAD、SolidWorks、Mutigen Creator 等，这些软件具有各自的特点，可根据不同的领 域和设计需求进行选择。 本文所讨论的训练模拟器中 的 虚 拟 吊 舱 选 用 三 维 建 模 领 域 最 为 流 行 的 3DMax 进 行建模。
开发案例
某型吊舱训练模拟器的建模与仿真
李进杰 ， 刘雅娟 ， 郭 龙
（海军航空工程学院青岛分院， 青岛 266041）
摘 要： 介绍构建某型吊舱训练模拟器的建模和仿真方法，重点研究系统实现三维建模和交互式控 制技术等关键问题的解决方案， 对研发其他装备的虚拟仿真训练系统具有一定的借鉴意 义。
关键词： 虚拟仿真； 三维建模； 3DMax； EON Studio； GL Studio
4 结语
采用虚拟仿真技术实现军事装备的虚拟操作训
现代计算机 2011.10 趨趹
开发案例
练， 解决了训练经费消耗大、 设备磨损严重等实际问 题，极大地提高了训练效率和水平，同时也可用于院校 的新装备教学， 可有效地缓解院校缺乏实装的实际困 难，具有较大的军事和经济效益。 本文介绍了某型吊舱 训练模拟器研制中建模和仿真的方法和步骤， 所涉及 的关键技术对其他装备的虚拟训练系统开发也具有一 定的参考价值。
图 1 为采用 3DMax 构建的某型吊舱三维模型。
收稿日期：2011-09-23 修稿日期：2011-10-08 作 者 简 介 ：李 进 杰 （1975-），男 ，山 东 平 度 人 ，讲 师 ，硕 士 ，研 究 方 向 为 航 空 电 子 对 抗 、虚 拟 仿 真 设 计
现代计算机 2011.10 趨趶
1.2 三维建模注意事项 采用 3DMax 构建吊舱模型时，除了充分利用软件
提供的各种建模工具以外，还应注意以下三点： （1）在 满 足 模 型 不 失 真 的 基 础 上 ，尽 量 减 少 模 型 的
复杂程度。 这就要求在建模过程中不能简单地利用几 何体进行叠加、堆积，而是要多采用面片结构实现，对 于已经建好的模型要把冗余的点、 线、 面进行整合删 除，做到模型简化而不失真。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图 4 吊舱分解效果图
（2）外部程序的调用接口和调用方法 若 想 在 没 有 安 装 EON Studio 的 环 境 下 运 行 EON 的应用程序， 则需要创建 EonX 控件， 通过调用 EonX 控件的接口函数来实现，实现步骤如下。 ①在 EON Studio 中创建入事件节点 （InEvent）或 出事件节点（OutEvent）； ②在 EON 中建立与 InEvent 节点或 OutEvent 节点 的连接，对由 InEvnet 节点收到的指令/数据进行处理， 或将指令/数据从 OutEvent 节点输出； ③在 第 三 方 运 行 软 件 中 ， 添 加 EonX 控 件 的 OnEvent 消息响应函数 OnEventEonx（）对 EonX 中的 OutEvent 节点进行监听，或利用 SendEvent 方法将指令/数 据发送到 InEvnet 节点。
3DMax 具有很强的三维实体建模能力， 其建模方 式有基本几何体建模、复合物体建模、次对象建模、网 格对象建模和面片建模等。 采用 3DMax 建模具有模型 逼真细腻、软件功能强大、建模手段多样等特点，但由
于细腻的模型必然会增加模型的复杂度， 模型导入视 景仿真驱动软件以后会给计算机带来较大的计算负 担，影响交互实时性。
（2）充分利用纹理贴图，提高模型逼真程度。 对于 构成吊舱各分机的细节部分可以不必全部构建出其详 细结构，而应采用贴图分方式进行展示，这样既可以提 高模型的逼真度，又降低了模型的复杂度。 制作贴图文 件时所有的贴图集中放在一张 2m×2n 的图上，然后采用 多重/子物体材质进行贴图。
（3）对复杂模型的子模块进行命名、分类。 构建复 杂模型时，为构成模型的各个子模块进行命名，并按照 模型的组成结构对子模块进行分类， 这样做的目的是 为了在模型导入视景仿真软件以后便于对模型进行控 制和管理，有利于实现吊舱的拆装、分解、使用操作等 交互性仿真。
GL Studio 设计开发的一般步骤为： （1）设计图形界面； （2）生成代码。 GL Studio 代码生成器把 GL Studio 设计器创建的文件生成为 C++和 OpenGL 源代码。任何 可 由 GL Studio 设 计 器 绘 制 出 的 对 象 都 能 生 成 C++源 代码； （3）将生成的代码添加到自己的应用程序中。 代码 生成器允许把对象组生成为定制的 C++类， 这些 C++ 类能被轻松集成到仿真应用程序中； （4）编译、连接、运行，生成可执行文件。 通 过 GL Studio 设 计 的 吊 舱 显 控 面 板 重 建 真 实 设 备的面板结构和控制方式， 为地勤人员对吊舱进行检 测维护、通电演练、熟悉操作流程，提供一个完全真实 的虚拟化环境。
参考文献 [1]储 俊 伟 ，孙 家 根 ，杨 晓 强 ，王 哲. 液 压 挖 掘 机 三 维 建 模 与 作
业 过 程 动 态 模 拟[J]. 计 算 机 辅 助 设 计 与 图 形 学 学 报,2004, 5：724~726 [2]汪 连 栋 ，张 德 锋 ，聂 孝 亮 ，马 孝 尊. 电 子 战 视 景 仿 真 技 术 与 应用[M]. 北京：国防工业出版社,2007 [3]陈 卓 ，马 谨 ，纪 伯 公. 基 于 EON Studio 6.0 的 某 装 备 虚 拟 训 练系统设计[J]. 装甲兵工程学院学报,2008,5：55~58 [4]于 辉 ，赵 经 成 ，付 战 平 ，欧 海 英. EON 入 门 于 高 级 应 用 技 巧 [M]. 北京：国防工业出版社,2008
2 吊舱训练模拟器的视景仿真
2.1 视景仿真软件介绍
构建完成三维模型以后还需对模型进行交互性控 制，这就需要采用视景仿真软件来完成，常用的视景仿 真软件包括 Vega Prime、OpenGL、EON Studio 等。 本文 所讨论的模拟器采用的是 EON Studio。
EON Studio 是 一 个 完 全 基 于 GUI 的 设 计 工 具 ，能 够开发出虚拟 现时场景漫游的实时 3D 多媒体应用程 序。 它可以轻松导入各种 3D 模型，支持导入的文件格 式包括 *.3ds、*.dwg、*.flt、*.sldprt 等。 模型导入后，可以 通 过 EON 直 观 的 图 形 设 计 界 面 方 便 地 为 模 型 添 加 各 种行为。 EON 应用程序可以发布于 Internet，也可以与 其 他 支 持 微 软 ActiveX 控 件 的 工 具 相 结 合 ， 例 如 Macromedia Authorware、Visual Basic、Shockwave、PowerPoint 等。 2.2 视景仿真的关键技术
采 用 EON Studio 仿 真 软 件 可 以 实 现 吊 舱 模 型 的 交互性控制，例如移动缩放、自由旋转、拆装分解等动 作仿真。
（1）交互控制的实现 在吊舱训练模拟器中， 最关键的技术就是虚拟环
境下人与吊舱及各分机之间的行为交互和模型的三维 运动。在 EON Studio 中，这种交互式控制是通过传感器 触发、事件驱动和路由（Route）机制实现的。 其实现的 基本过程如图 2 所示。
图5 GL Studio 设计器
GL Studio 生成的代码使用了 GL Studio 运行时间 类结构，它提供了图形对象、显示列表和用户界面对象 的框架。 运行时间类是一个独立的平台，且允许程序员 只写一 次 代 码 就 能 应 用 到 所 有 运 行 时 间 类 支 持 的 GL Studio 平台上。
3 检测与通电仿真
在吊舱的训练和维护过程中需要定期对其进行检 测和通电检查，在基于软件形式的训练模拟器中，设备 的维护检测和通电仿真可采用虚拟仪表驱动软件来实 现。 常用的虚拟仪表驱动软件有 GL Studio、Vaps、GMS、 CST 等， 这里选用 DISTI 公司的仪表仿真工具 GL Studio。
GL Studio 是一个独立平台的快速的原型工具 ，用 来创建实时的、三维的、照片级的互动图形界面。 它能 与 HLA/DIS 仿真应用相连； 它生成 C++和 OpenGL 源 代码可以单独运行，也可以嵌入其他应用中，它运行于 Windows、TRIX 和 Linux 操作系统上。
创建照片级图形显示界面需要设计者具有两种技 能：贴图制作和软件开发。 对贴图制作者和软件开发者 而言， GL Studio 的界面友好、操作方便。 GL Studio 设 计器（如图 5 所示）允许一个贴图制作者迅速而且容易 地绘制图形界面，且快速地模型化。 使用 GL Studio 设
图 3 部分模型分解路由图
趨趷 现代计算机 2011.10
开发案例
计器不需要编程的知识。 GL Studio 代码生成器把 GL Studio 设计创建的文
件生成 C++和 OpenGL 源代码。 任何可由 GL Studio 设 计器绘出的对象都能生成 C++源代码。 代码生成器允 许把对象组生成为定制的 C++类， 这些 C++类能被轻 松集成到仿真应用程序中。