文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
无人直升机飞行仿真、任务轨迹规划软件设计与实现研究
姓名:张俊涛
申请学位级别:硕士
专业:飞行器设计
指导教师:徐锦法
20060301
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
20世纪末,世界无人直升机的发展进入了一个高潮。目前,国内的众多研
究机构也都先后投入到了无人直升机的研究中。由于无人机自身的特点和现代战
争中的军事需求,高性能无人直升机已将在我国国防建设中起着重要作用。无人
直升机的飞行控制系统是无人直升机研制中的重要环节。发展无人直升机飞行控
制系统已经引起了许多国家的重视。无人直升机飞行控制系统的研制已和仿真技
术密不可分,仿真已成为无人直升机飞行控制系统研制成功的必要手段。
本文就是针对无人机飞行控制系统中飞行仿真这一环节进行研究的。文中
综合应用了计算机图形学、三维动画和现有的各项仿真及轨迹规划等相关技术。
从直升机飞行仿真需求分析出发,搭建了一个常规三维软件平台,该平台首先实
现了物体建模、材质和动画等基本功能。在此基础上进一步开发完成了直升机机
动飞行科目仿真和轨迹规划模块。本文中采用直升机的几何模型与数学模型分开
的方法,单独建立几何模型,利用开发的三维渲染引擎并结合自定义的数学模型
进行渲染和控制。对仿真模块中所用到的各种环境模拟技术做了详细介绍,包括
地形模拟和天空模拟等。依据轨迹规划要求,建立了用于规划导航点的网络模型,
实现了正向和逆向最佳路径搜索。在轨迹显示上,既可以在二维地图上,同时也
可以在三维空间中显示出直升机的运动轨迹。
最后,采用Borland C++,开发完
成了一套飞行仿真软件—。该软件有效地实现了直升机实时飞行
监控、机动飞行科目仿真和轨迹规划及显示等功能,满足了无人直升机飞行控制
系统的仿真需求。该软件除了可以进行简单的物体建模和材质指定外,还实现了
一个四视图式的三维渲染引擎,利用该引擎可以将其他软件建立的三维模型直接
导入到该软件中进行渲染和控制操作。动画模块实现了插值关键帧动画和一种以
数据文件为基础的可以用来再现飞行过程的逐帧动画。

关键词:UAV,无人直升机,飞行仿真,机动飞行科目

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无人直升机飞行仿真、任务轨迹规划软件设计与实现研究
Abstract
At the end of 20th century, the development of unmanned helicopter
in world entered a high tide. Currently, many institutes have dived into
the research and development of the unmanned helicopter. Because of the
characteristics of the unmanned helicopter and the military necessary in
the modern war, the high performance unmanned helicopter has taken
important role in the national defense system. Development of flight
control system has already caused much attention of many countries. The
research and development of flight control system is not dissociable with
simulation technology. Simulation has e an important tool for
essful development of flight control system of unmanned helicopter.
This paper focuses on the flight simulation research of flight control
system of unmanned helicopter. In this paper, computer graphics,3D
animation, available simulation and path planning technologies and so on
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