基于Unity3D的飞行可视化仿真系统设计
基于虚拟现实的无人机飞行仿真系统设计与实现
基于虚拟现实的无人机飞行仿真系统设计与实现随着科技的不断进步，虚拟现实技术在众多领域中得到广泛的应用。
其中，基于虚拟现实的无人机飞行仿真系统便是其中之一。
本文将从系统设计、实现及应用方面进行分析和探讨。
一、系统设计无人机飞行仿真系统是一种以模拟真实无人机在不同情况下的飞行过程为主要目的的计算机系统，它能够以非常真实的方式还原真实环境中无人机的飞行过程，实现虚拟的空中飞行场景。
而基于虚拟现实技术的无人机飞行仿真系统更加贴合真实的操作体验。
因此，本文所要研究的无人机飞行仿真系统将会采用虚拟现实技术进行实现。
虚拟现实技术主要包括3D建模、虚拟环境和用户交互三个部分，为了实现仿真系统的设计，需要对这三个部分进行概述和详细的机制说明。
首先是3D建模。
在基于虚拟现实技术的无人机飞行仿真系统中，3D建模功不可没。
描绘真实的空中场景对3D建模的要求极高，因此，精细的建模技术是必不可少的。
需要对空气、云朵、天空和地面等元素进行精细的建模，同时，还需要应用真实的地形数据，以真实还原各种地形环境，从而为无人机的飞行提供一个积极的氛围。
其次是虚拟环境。
由于模拟环境的复杂性，基于虚拟现实的无人机飞行仿真系统不仅需要高度还原复杂场景，同时还需要考虑诸如光照、室内温度、湿度、紫外线、与震动等诸多元素。
虚拟环境不仅需要还原真实场景，而且要运用各种物理和科学模型来模拟各种环境现象。
这一过程需要较高的技术和专业知识。
最后是用户交互。
用户交互是基于虚拟现实技术的无人机飞行仿真系统的核心所在。
无论是触摸屏、手柄、键盘、面部识别、手势控制等，都需要实现无人机飞行控制程序。
这个链接真实与仿真之间的接口非常重要，需要通过还原各种控制设备操作过程，重现用户在真实飞行中的体验。
二、系统实现基于虚拟现实技术的无人机飞行仿真系统的实现主要涉及到软硬件的整合。
软件方面，需要使用虚拟现实开发环境，进行编程和开发。
硬件方面，需要配置适合的计算机、显示器、手柄、头戴式装置等。
基于Unity3D的飞行可视化仿真系统设计
系 统 的 程 序 开发 方 法 大 致 可 分 为 两类 ：基 于 ＯｐｅｎＧＬＩＤｉｒｅｃｔ３． 有 屏 幕 感 。且 成 本 相 对 于 多 通 道 拼 接 显 示 方 法 更 加 低 廉 ，易
Ｄ 三 维 应 用 程 序 接 口的 开 发 和 基 于 ＭｕｌｔｉｇｅｎＣｒｅａｔｏｒ／ＶＥＧＡ等 于 大 量 配 置 。
基于Unity的VR模拟飞行软件设计
文章编号:1007-757X(2020)09-0008-04基于Unity的VR模拟飞行软件设计惠铎铎】，马进】，胡文东x柳平2(1.第四军医大学航空航天医学院，陕西西安710032；2.重庆交通大学航空学院，重庆400074)摘要：为了改善模拟飞行的操纵感和体验感，使模拟飞行更加贴近真实飞行，更好的为航空飞行服务，将VR技术应用于模拟飞行软件开发中，用户通过外接交互设备，使模拟飞行与虚拟现实技术结合起来，实现模拟飞行过程体验和操控质感的飞跃。
本文详细的介绍了软件的设计流程及核心关键技术要点，同时给出源代码及解释。
该软件较传统的模拟飞行软件在操纵感和体验感有了较大的提升，可进一步应用于航空飞行的训练选拔中#关键词：Unity；模拟飞行；VR中图分类号：TP311.5文献标志码：ADesign of VR Simulation Flight Software Based on UnityHUI Duoduo1,MA Jin1,HU Wendong1,LIU Ping2(1.School of Aerospace Medicine,the Fourth Military Medical University,Xi'an710032,China；2.Aviation Academy,Chongqing Jiao Tong University,Chongqing400074,China)Abstract:In order to improve the sense of control and experience of simulated flight,make simulated flight closer to real flight, andbe t eHseHveaviationflight!eHscan connectexteHnalinteHactiveequipmenttomakecombinationofsimulatedflightandviHtualflightHealistictechnologytoachievea eapinthetextuHeofthesimulatedflightpHocess.ThisaHticledetailsthesoftwaHedesignpHocessandcoHekeytechnicalpoints! paHedwiththetHaditionalflightsimulationsoftwaHe!thesoft-waHehasgHeatlyimpHovedthesenseofcontHolandexpeHience!andcanbefuHtheHappliedtothetHainingandselectionofavia-ionflight.Keywords:unity；simulatedflight；VR0引言模拟飞行也可以称做飞行模拟，是指通过计算机软件及外部硬件设备来对真实世界飞行中所遇到的各种元素，例如空气动力，地理环境，飞行操控系统等，综合在计算机中进行仿真模拟，并通过外部硬件设备进行飞行仿真操控和飞行感官回馈的一项事物&模拟飞行是依托计算机硬件和软件技术，应用互联网、局域网环境，进行近似于真实的真飞机的仿真飞行操作技术的运动+1,&高度仿真和互动性强是模拟飞行最显著的特点&模拟飞行十分经济，所使用的器材仅仅是普通的家用PC,辅以价格低廉的游戏摇杆等，使经费大大低于实际航空飞行&而模拟飞行和真实飞行的基础训练具有融通性，航空领域专家认为模拟飞行是进行真实飞行基础训练的最好途径&模拟飞行还有更加的现实作用是引导青少年投身航空事业，为国家储备更多的航空人才⑵&VR(Virtual Reality)即虚拟现实技术，是一种能够产生与真实场景在视觉、听觉以及触觉等方面及其相似的虚拟场景的计算机技术，用户通过必要的交互设备，在虚拟场景中进行交互操作，达到身临其境的效果，具有强大的沉浸性、交互性和构想性等特征&将该技术应用到模拟飞行领域中将大大提高模拟飞行设备的性能，使模拟飞行设备更加贴近真实飞行，增强操纵体验的真实感，将大大提高应用飞行模拟器进行教学、训练等的效率⑷&1软件设计该软件是应用Unity Technologies公司的游戏引擎U-nity开发的，Unity提供了一个功能齐备、容易操作的开发环境，帮用户轻松创建如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容，是一个全面整合的专业游戏引擎+5,&它可以利用交互图形化开发软件，可运行在Windows和Mac OS操作系统下，开发出来的软件可发布至Windows、Android等多个平台⑹&基金项目：民航联合研究基金(U1733101)作者简介：惠铎铎(1986-),女，硕士，助理研究员，研究方向：虚拟现实技术&马进(1978-),男，博士,副研究员，研究方向：航空航天医学&胡文东(1964-),男，博士,研究员，研究方向：航空航天医学&通讯作者:柳平(1984-),男，硕士,讲师,研究方向：航空航天动力学。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统设计1. 引言1.1 研究背景飞行器的性能在飞行过程中起着至关重要的作用。
为了更好地了解和优化飞行器性能，研究人员需要开发一种能够实时监测和展示飞行器性能的可视化仿真系统。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统正是为了满足这一需求而设计的。
在过去的研究中，虽然已经有了一些飞行器性能仿真系统，但大部分系统都存在着一些问题，比如实时性不够强、可视化效果不够直观等。
有必要对现有系统进行改进和完善，以提高飞行器性能监测和优化的效果。
通过对Prepar3D这一飞行仿真软件的深入了解和研究，可以发现其拥有丰富的飞行器模型和场景，能够为飞行器性能仿真系统的设计提供很好的基础。
基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统的设计和研究具有重要的研究价值和实用意义。
1.2 研究意义飞行器性能可视化仿真系统的设计具有重要的研究意义。
通过该系统可以实现飞行器性能的实时监测与评估，帮助飞行员更好地掌握飞行器的状态和性能，提高飞行安全性和效率。
该系统可以用于飞行器设计与优化，通过模拟不同参数对飞行器性能的影响，为设计者提供重要参考，优化飞行器结构和飞行参数，提高性能表现。
飞行器性能可视化仿真系统还可以用于飞行器故障诊断与预防，通过监测飞行器各个系统的性能数据，及时发现故障并采取措施修复，保障飞行器的安全飞行。
设计和实现基于Prepar3D的飞行器性能可视化仿真系统具有重要的实际应用价值和研究意义。
1.3 研究目的飞行器性能可视化仿真系统的设计旨在实现对飞行器性能的准确评估和可视化展示，以帮助飞行器设计师和工程师更好地了解飞行器的性能特征和优化设计方向。
具体研究目的包括：1. 提高飞行器设计效率和性能：通过对飞行器的性能进行实时监测和分析，设计师和工程师可以快速了解飞行器的飞行特性，从而及时调整设计方案，提高飞行器的性能和稳定性。
2. 实现飞行器性能可视化：通过引入可视化算法和技术，将飞行器的数据进行可视化展示，使用户能够直观地了解飞行器的性能指标，提高对飞行器性能的理解和分析能力。
飞行器飞行试验三维视景仿真系统设计与实现-
飞行器飞行试验三维视景仿真系统设计与实现-1. 研究背景与意义- 介绍当前飞行器飞行试验的重要性和存在的挑战- 阐述三维视景仿真系统在飞行试验中的作用和优势2. 系统需求分析- 从用户需求、系统功能和接口设计等方面分析三维视景仿真系统的需求- 提出关键的技术难点和解决方案3. 系统设计与实现- 介绍系统的整体设计思路和架构- 描述系统各模块的设计原理、功能和实现方法，包括飞行器数学模型、场景生成、图形渲染等4. 系统测试与验证- 展示系统的仿真效果- 采用实际数据对系统进行测试和验证，验证系统的可行性和准确性5. 结论与展望- 总结本文的工作和成果- 对未来相关工作进行展望，包括系统优化和功能拓展等。
1.研究背景与意义随着空气运输需求的不断增加，飞行器的研发也日益活跃。
这些飞行器在设计完成后需要进行试飞，以确保其可靠性、安全性和适航性。
但是，传统的试飞方式比较昂贵且危险。
因此，采用仿真技术进行试飞，是目前广泛采用的方式。
仿真技术能够在控制环境下模拟飞行过程，探索和验证不同设计方案对飞行器的影响和特性，减少试飞的需要并降低了试飞带来的安全风险。
与此同时，三维视景仿真系统在飞行试验中发挥着极其重要的作用，它可以为试飞员提供细致而逼真的飞行环境，使他们能在飞机未实际起飞的情况下进行试飞。
此外，三维视景仿真系统还能提高试飞的效率，减少试飞带来的风险，降低试飞成本，有效地促进了飞行器研发的进展。
因此，本文旨在设计和实现一个高效、准确、功能强大的三维视景仿真系统，以满足飞行器研发和试飞的需要。
该系统采用现代计算机技术和图形学原理，能够模拟真实飞行环境，提供真实的视觉效果和操作体验。
同时，该系统还能够支持多种试飞场景和试飞类型，系统的灵活性和通用性大大提高。
总之，采用三维视景仿真系统进行飞行试验是非常有意义的。
它能够有效提高试飞效率和降低试飞成本，同时还能保障试飞员的安全。
随着技术的不断发展，三维视景仿真技术将会在飞行器研发中起到越来越重要的作用，提高飞行器的设计和试飞效率，推动航空技术的发展。
基于Unity3D3DMAX的导弹视景仿真系统
0简介视景仿真是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验[1]。
其作为计算机技术中最为前沿的应用领域之一,它已经广泛应用于虚拟现实、模拟驾驶、场景再现、城市规划及其它应用领域[2]。
计算机仿真又称全数字仿真,是根据相似原理,利用计算机来逼真模仿研究系统中的研究对象,将研究对象进行数学描述,建模编程,并且在计算机中运行实现.作为计算机仿真的组成部分,视景仿真采用计算机图形图像技术,根据仿真的目的.构造仿真对象的三维模型并再现真实的环境,达到非常逼真的仿真效果[3]。
目前,视景仿真技术在我国已广泛应用于各种研究领域:军事演练、城市规划仿真、大型工程漫游、名胜古迹虚拟旅游、模拟训练以及交互式娱乐仿真等.视景仿真技术对作战装备的使用效果有很好的实时显示,给人以强烈的视觉上的冲击,对提高武器装备的性能、研制效率有着重要的作用[4]。
1方法1.1系统流程图1系统流程图流程图说明:1)导弹仿真时具有高度、速度、姿态等数据,数据来自xls文件的载入,获取到的数据通过三维模型表现出来。
2)整个仿真在虚拟的三维场景中进行,三维场景为Unity3D建立的场景库,仿真时需要实时获取离地高度。
1.2系统与程序结构系统结构图如下所示,系统包含控制模块、视景模块、系统仿真模块。
1)控制模块包括初始界面,提供场景、参数载入、仿真数据显示、镜头控制等功能。
2)视景仿真模块包含场景文件和资源文件,场景文件受主界面控制实现跳转切换,资源文件包括粒子特效,三维模型,数据文件等,仿真开始之前需要先加载数据。
3)系统仿真模块直观显示仿真结果。
1.3接口设计1.3.1外部接口1)用户界面在用户界面部分,根据需求分析的结果,用户需要一个用户友善界面。
基于Unity引擎的模拟飞行训练系统设计与实现
基于Unity引擎的模拟飞行训练系统设计与实现一、引言随着航空业的快速发展，飞行员的培训变得尤为重要。
传统的飞行训练方式存在诸多不足，如成本高昂、安全风险大等问题。
而基于虚拟现实技术的模拟飞行训练系统则成为了一种新的解决方案。
本文将介绍基于Unity引擎的模拟飞行训练系统的设计与实现。
二、系统架构设计1. 系统功能模块模拟飞行训练系统主要包括飞行环境模拟、飞行器模型、物理引擎、用户交互界面等功能模块。
其中，飞行环境模拟模块负责生成逼真的飞行场景，包括地形、天气、光照等；飞行器模型模块用于构建各类飞行器的物理模型；物理引擎则负责模拟真实世界中的物理规律；用户交互界面则提供给用户操作和反馈。
2. 技术选型在设计系统架构时，我们选择使用Unity引擎作为开发工具。
Unity是一款跨平台的游戏开发引擎，具有强大的渲染能力和易用性，非常适合用于虚拟现实应用的开发。
同时，Unity支持C#脚本编程，可以方便地实现系统的逻辑功能。
三、系统实现1. 飞行环境模拟在Unity中，我们可以利用Terrain工具创建逼真的地形，并通过Shader技术实现动态天气效果。
同时，利用Lighting功能可以调整光照效果，使得飞行环境更加真实。
2. 飞行器模型通过Unity的物理引擎组件，我们可以轻松地创建各种类型的飞行器模型，并设置其物理属性。
同时，利用Animator组件可以实现飞行器的动画效果，增强仿真度。
3. 物理引擎Unity自带了物理引擎组件，可以实现重力、碰撞检测等物理效果。
我们可以根据需要调整物理参数，使得飞行器在模拟中表现更加真实。
4. 用户交互界面通过Unity提供的UI组件，我们可以设计出直观友好的用户交互界面。
用户可以通过界面控制飞行器的起降、姿态调整等操作，并获得及时反馈。
四、系统优化与扩展1. 性能优化在开发过程中，我们需要注意系统性能优化问题。
通过合理使用资源、减少不必要的计算等手段，提高系统运行效率。
基于Unity3D引擎的空中战机游戏设计与实现
基于Unity3D引擎的空中战机游戏设计与实现引言：随着技术的不息进步，游戏产业也变得越发发达。
而在游戏领域中，空中战机游戏一直以来备受玩家的喜爱。
本文将以Unity3D引擎为基础，设计与实现一款刺激、富有挑战性的空中战机游戏。
第一部分：游戏概述1.1 游戏背景空中战机游戏一直是游戏界的经典题材之一。
作为玩家，能够驾驶着暴虐的战机，在宽广的天空中穿行，与敌人展开激烈战斗，是一种极其刺激的游戏体验。
因此，我们通过使用Unity3D引擎来设计并实现一款空中战机游戏。
1.2 游戏目标玩家需要扮演一名空中战机飞行员，通过驾驶战机完成各种任务。
游戏的目标是通过操控战机，成功击败敌军，并完成关卡中的任务。
在这个过程中，玩家可以获得游戏币和阅历，提升自己的战机能力，解锁新的战机和武器。
第二部分：游戏设计2.1 游戏角色游戏中主要包括玩家角色、敌人角色和非玩家角色。
玩家角色是玩家扮演的战机飞行员，敌人角色是玩家需要击败的敌军战机，非玩家角色包括友军战机、敌军保卫设施等。
2.2 游戏地图游戏地图是战斗场景的载体，我们需要设计多个不同的地图。
通过对地图的不同布局，增加游戏的多样性。
地图中会有各种地形，例如山脉、海洋、城市等，不同地形会对玩家的战术选择产生影响。
2.3 游戏关卡游戏关卡应该分为多个难度等级，从简易到困难，逐渐提高游戏的挑战性。
每个关卡都会有不同的任务目标，例如摧毁敌军基地、保卫友军战机等。
完成任务可以额外获得嘉奖。
2.4 游戏机制战机的操控应该简易流畅，可以通过手柄、键盘或者手机的重力感应进行操作。
玩家可以使用不同的武器，例如导弹、机枪等来攻击敌军。
同时，游戏应该具备可进步性，玩家可以通过获得游戏币来解锁新的战机和武器，提升自己的战斗能力。
第三部分：游戏实现3.1 游戏引擎选择基于Unity3D引擎的可视化编辑器和强大的功能，我们选择使用Unity3D引擎进行游戏的实现。
Unity3D支持多平台发布，可以在PC、手机和平板等设备上运行。
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基于Unity3D的飞行可视化仿真系统设计郭聪;王守尊【摘要】Considering the requirements of hardware, development and immersion feeling of the current flight sence simulation. We stablish a real-time flight sence simulation system based on Unity3D by the flight simulation model, 3DMAX, and the C# programming technology. Using Oculus Rift head mounted display as a video output device, provides users an immersive and friendly human-computer interaction environment. The establishment of the aircraft motion model is effective and can reflect the dynamic characteristics of the actual aircraft. The experimental results show that the simulation system has good maneuverability and fidelity, implement flight under the keyboard input interface, has good generality, versatility and scalability.%针对当前飞行可视化仿真系统硬件配置要求高、开发难度大、显示设备深度效果差的缺陷，结合飞机运动模型、3DMAX、C#脚本编程技术，实现了基于Unity3D的飞行可视化仿真系统。
采用Oculus Rift头带式显示器作为视频输出设备，能够为用户提供沉浸式的人机交互环境。
基于飞机运动模型建立了飞行解算模块，有效反映飞机的飞行品质。
实验表明，该仿真系统具有良好的可操纵性和逼真度，仿真系统通过键盘控制指令完成飞行动作，系统通用性和可扩展性较好、制作高效。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)005【总页数】4页(P47-50)【关键词】虚拟现实;运动模型;Unity3D;飞行仿真【作者】郭聪;王守尊【作者单位】海军工程大学机械工程系，湖北武汉 430033;海军工程大学机械工程系，湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TP391.9飞行仿真系统是设在地面能模拟飞行器空中飞行状态的装置，它也是典型的人在回路中的仿真系统，人在回路中的仿真是操作人员在系统回路中进行操纵的仿真［1］。
由于在真实飞机上训练驾驶员耗资大，又受到空域场地的限制，而且有些特殊情况还难以在飞机上实现，多年来人们都采用飞行仿真系统（飞行模拟器）来训练飞行员［2］。
目前飞行可视化系统的程序开发方法大致可分为两类：基于OpenGL/Direct3-D三维应用程序接口的开发和基于MultigenCreator/VEGA等仿真平台的开发。
应用OpenGL/Direct3在开发大型三维虚拟场景时，从建立图形到控制程序开发比较繁琐，工作量和难度都比较大、对开发者的编程技能要求较高。
MultigenCreator/ VEGA以其效率高、易用的优点，被目前多数系统所采用。
但这种方式缺乏灵活性，而且对硬件性能要求高，多在图形工作站或高性能PC机上使用。
目前飞行仿真系统视景显示的手段主要为多通道拼接显示、电脑显示器显示和平面投影显示。
多通道拼接显示需要专业的投影设备，硬件配置要求高，不易于大批量配备、电脑和普通平面投影显示则存在视野狭窄沉、浸感不强的问题。
笔者提出使用Unity3D进行系统开发，结合Oculus Rift头带式显示器和电脑显示器作为显示设备建立飞行可视化仿真系统。
Unity3D在开发效率上采用组件式开发的方法取代纯代码开发，仿真步骤大大简化，降低了开发周期和难度，在开发成本上采用低端硬件亦可流畅运行广阔的场景［3］。
在显示方法上，Oculus Rift头带式显示器为使用者提供虚拟现实体验，使用者所见即整个世界，几乎没有屏幕感，且成本相对于多通道拼接显示方法更加低廉，易于大量配置。
1．1 系统需求根据前面的定义，飞行可视化仿真系统必须具有以下功能：1）跟踪飞机的位置并接收操作员控制命令的输入；2）图形模拟飞行的各种天气、云、机场等；3）实时、保证帧率恒定。
1．2 系统软硬件基础系统的开发平台为Unity3D，该平台是由Unity Technologies公司开发的一个可轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型开发工具，程序编辑支持脚本C#、Javascript、Boo语言［4］。
系统的显示设备为Oculus Rift头带式显示器，该设备对Unity3D引擎提供官方支持，本显示器根据双目视差原理在两个目镜上输出不同的图像，使大脑在综合两幅图像信息后生成具有深度感的三维景象，且具有陀螺仪等惯性传感器，可以随使用者头部转动变换视角，沉浸感极强，双眼的视觉合并之后拥有1 280*800的分辨率。
2．1 系统总体方案飞行可视化仿真系统由人机交互模块、飞行解模块、视景仿真模块等6部分组成。
人机交互模块包括键盘和头盔显示器，操作员可根据头盔显示器输出的视景了解飞机的飞行状态，并通过键盘控制飞机姿态的变化。
飞行解算模块主要完成对飞机动力装置、气动性能的解算，实时提供飞行状态数据。
视景仿真模块负责生成操作员视点观看到的实时图像。
系统运行时，操作员通过外部设备键盘进行数据的输入，飞行解算模块对输入的信息进行解算，改变飞机的飞行姿态、位置等飞行参数，通过头带式显示器进行视景输出，实现人机交互。
2．2 飞行解算模块飞行解算模块，根据外部操纵和环境信息，利用飞机运动等等一系列数学模型，对飞机空气动力特性和运动规律进行仿真，实时得到飞机的姿态状态以及飞行参数，为了方便建立飞机的运动数学模型，又使其具有一定的通用性，做如下假设：1）飞机是刚体，在其运动过程中质量保持不变；2）视地球表面为平面，不计地球自转与公转的影响；3）重力加速度不随飞行高度的变化而变化；4）机体坐标系的xoz平面为飞机几何形状和质量的对称平面，惯性积Ixy=Iyx。
飞机在空中的一般运动可以拆解为质心的空间平动和绕质心的定点转动两部分。
根据牛顿第二定律并利用上述假设，得到飞机动力学方程组如下［5］：其中FX、FY、FZ，L、M、N，u、v、w，p、q、r分别为机体外力和，机体和外力矩，机体质心速度，机体旋转角速度在机体坐标系3个坐标轴上的分量。
为求解飞机相对于地面固定坐标系的方位和飞行轨迹，需要利用坐标转换关系补充运动学方程，即：式中：ψ、θ、φ分别为偏航角、俯仰角、滚转角，分别为地面坐标轴系下的线速度。
在使用公式（4）当θ=-π/2或θ=π/2时，这组公式中出现了奇点，无法进行计算欧拉角，所以采用4元数代替欧拉角以避免上述问题，设4个4元参数为：可以得到4元数与欧拉角的关系如下：通过方程（1）（2）应用四阶经典龙格库塔法，得到沿飞机体坐标系下的线速度u，v，w和角速度p，q，r。
再由（3）（4）将数据转换为地面坐标系下的和飞机的偏航角、俯仰角、滚转角，由此让飞机在视景中实现飞行。
2．3 视景仿真模块视景仿真模块中飞机模型和机场模型都由3DMAX创建，建立好坐标系后，将模型导出为Unity3D官方推荐的FBX格式，导入到 Unity3D场景中，为了在保持模型的尺寸，在导入后应将模型尺寸按比例放大100倍，并将模型材质和贴图重新设置。
视景仿真模块中的地面环境、光源、天空盒，摄像机等都是通过Unity3D实现的。
利用Unity3D内置的Terrain地形编辑器进行地形、树木、草坪等机场的周围环境和水面的创建。
在创建的场景中加平行光（Directional Light）模拟太阳光，在场景中建立两个摄像机，获取了摄像机对象后，去调用”active”引用，通过”true”和”fouse”来激活和关闭显示摄像机，他们分别用来显示机体姿态和机舱内的视景，在渲染设置界面中的“Skybox Material”设置天空盒的材质，然后将其应用在场景中，解决多个摄像机进行视角切换后出现贴图不一致的问题［6］。
控制飞机飞行时，系统先通过控制器输入键盘事件并将具体操作信息发送给飞行解算模块，然后飞行解算模块经过一系列的逻辑计算，得到飞机的姿态和位置并结合碰撞检测模块、特殊效果模块、声音模块，将相关信息发送给视景仿真模块，最后根据摄像机的视角进行显示。
图3给出了飞行视景仿真实现流程。
本仿真系统在Windows7环境下运行，采用C#语言和unity3d引擎开发。
测试环境:PC计算机一台，Intel Xeon CPU E56202.40 GHz 2.40 GHz CPU，4.00 G内存，NVIDIA Quadro显卡，显示器分辨率1 680*1 050，外接Oculus Rift头带式显示器。
在上述配置环境下，对设计的飞行可视化仿真系统进行测试。
本系统模拟机场、岛屿、海面，以及拟云、雾、白天夜晚等场景真实，飞行效果逼真，提供了座舱内和飞机姿态两个观察视角，视点可跟随头部的运动而改变，满足了系统在真实感和沉浸感方面的要求。
实验表明，能够在保证实时性要求的前提下达到预期的视觉效果。
文中利用Unity3D引擎建立了飞行可视化仿真系统［7-8］，并通过Oculus Rift头带式显示器实现了具有深度的显示。
本文基于飞机六自由度运动模型建立的飞行解算模块可有效反映目标飞行器的基本飞行品质，视景仿真方面效果逼真仿真度高，系统与飞行员之间交互性好，能够直观地带给飞行员身临其境的效果，视景切换顺畅，具有较好的视景仿真效果。
【相关文献】［1］黄安祥.现代军机先进仿真技术与工程设计［M］.北京:国防工业出版社，2006.［2］阿勒顿（Allerton，D.）著；刘兴科译.飞行仿真原理［M］.北京:电子工业出版社，2013. ［3］郭芮.基于Unity3D的加油车虚拟训练系统设计［J］.机械设计，2014，31（3）:84-87. ［4］倪乐波.Unity3D产品虚拟展示技术的研究与应用［J］.数字技术与应用，2010（9）:54-55. ［5］卢惠民.飞行仿真数学建模与实践［M］.北京:航空工业出版社，2007.［6］曾林森.基于Unity3D的跨平台虚拟驾驶视景仿真研究［D］.长沙:中南大学，2013.［7］白瑀，曹岩，房亚东.面向多品种小批量制造的刀具可视化辅助编码设计［J］.西安工业大学学报，2015（4）：293-297.［8］张国瑾，徐飞，梁婧.DTM数据的三维可视化及其实现［J］.西安工业大学学报，2013（7）：567-571.。