文档介绍：大气环境仿真中数据模型及数据库的设计与实现
刘卫华王行仁
(北京航空航天大学先进仿真航空科技重点实验室 100083)
摘要大气环境对飞行器有着至关重要的影响,不仅影响着飞行器本身的飞行和作战性能,而且也影响着
飞行器操纵人员的决策。所以,大气环境仿真是高逼真度飞行仿真器设计的一个的重要组成部分。本文基
于数据场的概念建立了大气环境数据模型,然后根据这个大气环境数据模型设计了一个具有四叉树结构的
大气环境数据库,很好的解决了多分辨率的问题。最后将大气环境数据库映射到 SEDRIS 表示。
关键词:大气环境仿真数据模型数据库
1 引言
大气环境对飞行器有着至关重要的影响,不仅影响着飞行器本身的飞行和作战性能,而且也影
响着飞行器操纵人员的决策。所以,飞行仿真器必须能够提供各种不同的大气环境条件设置,并仿
真大气环境对飞行器造成的影响。本文以下的部分首先建立了一个大气环境数据模型,然后根据这
个大气环境数据模型设计了一个具有四叉树结构的大气环境数据库,很好的解决了多分辨率的问题。
最后将大气环境数据库映射到 SEDRIS 表示。
2 大气环境数据模型
建立大气环境数据模型是大气环境仿真第一步。大气环境数据模型由特征(Feature)和分别属
于不同特征的各种属性(Attribute)构成。大气环境数据模型中包含了飞行仿真器所需的各种大气环
境属性,并规定这些属性表示方法和取值范围。根据大气环境数据模型可以进一步构建大气环境数
据库。大气环境适合用场模型描述,关注各种物理量的值,如温度、湿度、气压等,这些物理量直
接映射到属性(Attribute)。在真实世界中,它们在时间和空间上都是动态变化的。大气环境中的物
理量非常多,要根据飞行仿真器的实际需要确定典型的大气环境属性。大气环境属性的时空动态本
质在 SNE 数据场中得到反映,并分别属于不同的特征类型,这些特征的表现形式可以是 3D、2D 网
格或者其他形式的网格。
大气环境的典型特征
大气环境各特征间的关系如图 1 所示。
图 1 大气环境特征间的关系
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大气特征可以分为体大气特征和地表大气特征两种,体大气特征所包含的属性通常在三个维上
变化,只能获得两维数据的体大气特征使用二维特征类型表示。地表大气特征的属性是只在地面附
近区域专有(如雾),或者在地表上需要精确值(如标准大气模型地表初始值)的属性。本文设计的
大气环境数据模型综合考虑了由数值大气模型生成和点观测(如气象站)两种获取大气环境数据的
情况,并将体大气和地表大气的表示结合在一起。每个网格点(或观测点)上包含一个
ATMOSPHERE_PROPERTY_SET 特征,这个特征是一个聚合类特征,包含与此网格点相关的所有属
性集,由 WIND,CLOUD_LAYER,AIR_PARAM,AIR_VISIBILITY,IC_DUCT
和 HAZE 等几个特征构成。本文中大气环境属性,枚举值以及大气特征类型都使用定义[3]
WIND 特征包含位于特定高度的风层属性,每个网格点上可以有一个地表风层和多个高空风层。
每个风层中包含风速、风向、紊流强度、阵风强度等多个属性。CLOUD_LAYER 特征包含云顶高、
云底高、云的类型和覆盖率、降水类型和