月球车uml可视化建模及3d仿真研究

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1、摘要在我国的嫦娥二期探月工程中月球探测机器人(月球车)的导航控制(Guidance，NavigationandConU'ol，GNC)子系统是包含环境感知、路径规划、实时避障、运动控制等多个子系统的复杂实时系统。GNC系统软件的设计开发涉及机械学、动力学、运动学、嵌入式电子、软件设计多个学科，需要不同知识背景的开发人员共同参与。为协调和统一系统开发过程，同时便于开发人员交流，本论文采用面向对象领域最新研究成果UML(UnifiedModelingLanguage)和实时UML(UmforReaJ-Time，U】诅

2、嘏D技术对GNc系统进行可视化建模和开发；在构建GNC系统实时模型的基础上，利用丰富的开源软件资源构建月球车实时系统的3D测试环境，具体工作如下：在分析月球车GNC系统软件开发特点和UML-RT特性的基础上，提出应用UML可视化建模开发方法进行GNC系统的软件建模和开发；在试用和调研几款主流实时UML工具基础上确定具体开发环境配置方案，实时UML工具选择RationalRoseRea]fime；讨论了RationalRoseRealtime在特定目标环境下的具体配置问题；在Rational实时统一开发过程的指导下

3、进行GNC系统软件的需求分析、系统静态建模、动态建模、实时代码生成、系统实现部署和系统测试．应用可视化建模方法不仅能实现GNC系统开发的科学规范化管理，而且可以有效提升系统设计质量和加速系统开发进度。为方便GNC实时系统设计和算法验证，利用丰富的开源软件资源开发了月球车3D仿真环境。使用开源3D建模套件Blender建立月球车3D仿真模型；利用开源3D开发库openSceneGraph(OSG)开发月球车3D仿真验证环境，包括地形生成、导航器、路径规划、场景浏览器等的设计；最后探讨了OSG在嵌入式实时系统中应用的

4、可能性，进而利用OSG库提供的丰富数据结构和先进内部机制将GNC系统软件的UMI#RT可视化建模和月球车桌面3D仿真统一起来，为整个月球车软件系统的设计提供一致的开发基础。关键词：月球车；可视化建模；实时u儿；3D仿真；OpenSceneGraphIOuidanee，Navigati加andControl(GNC)subsystemofthelunarroverinChina'sLunarExplorationProgram(CLEP)isacomplexreal-timesystemwhichincludesm

5、anymodulessuchasenvironment-modeting,path-planning,obstaclv-avoiding,motioncontr01．11把softwaredesignanddevelopmentofGNCsysteminvolvesmechanics，dynamics，kinematics，embeddedelectronics，,sof‰design,andit9．eArlscollaborationofateamwhosemembershavevariousknowledge

6、backgrounds．111isstudyusedObject—Orientodfield’snewtechnology-UML(UnmedModelingLanguage)andIyⅦ．-RT(UMLforReal-rime)tographicallymodelanddevelopGNCsoftware,thenbased011thereal-timemodelweusedopellSOU／V'七sofhv虢tocreatea3Dsimulationenvironmentofthehmarrover．Deta

7、iled出：scripd∞豳follows：BasedoninvestigationandanalysisofGNCsysWmandUML-RT,wepresentedusingUML-RTtomodelanddevelopGNCsystem；altertrialandinvestigationofsomepopularUMLRTtools，wetookRationalRoseRealTimeinfinalconfigurationofdevelopmentenvironment．Wediscusseddetai

8、ledconfigurationofRationalRoseR∞lTimeonD删$pe．gzi丘ctargets．GuidedbyRationalReal—TimeU曲edDevelopmentProcess,wedidrequirementanalysis，systemstaticmodeliIlg'systemdy衄nicmodeling,real-timecode