无人机实进仿真环境中三维动画设计及飞行航路规划研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文无人机实进仿真环境中三维动画设计及飞行航路规划研究姓名：高晖申请学位级别：硕士专业：自动控制理论及应用指导教师：陈欣2001.2.1南京航空航天大学硕士论文摘要(本文第二章、第三章为无人机实时仿真环境中三维动画设计，第四章为无人机航路规划，属于国防科技“九五”重点预研课题一无人机飞控系统关键技术研究。厂—，无人机实时仿真三维动画设计：讲述在uNIX平台$GI工作站上利用其强大的图形多媒体、网络通讯功能和CS!Ⅵ刚Simulation仿真软件包建立一套虚拟现实仿真系统；然后将在SGI工作站上建立的仿真系统移

2、植到PC环境下(飞行仪表部分)。采用了移植、计算机图形学、oI脚GL、WindowsSockets、多线程、多视窗等关键技术，详细介绍了系统的实现方法与应用结果。并通过全系统联试，验证了本系统设计的正确性。无^、机航路规划：无人机飞行任务执行过程中，无人机需要根据局部地形、地貌、障碍、威胁等信息以及飞机本身机动能力的限制，实时地计算出飞行航路，并跟踪该航路完成飞行任务。本文通过比较各种算法在照墅趁剑应用中的优劣性，提出了Dympath(动态规划)算法，详细阐述了Dympa血算法在航路规划中的应用，给出了仿真结果，并通过软件编程获得实

3、现。／i，。．，’关键词：无人柳：y三维动画丫计算机图形学y移植、OpenGL、最优航碳动态规划。数字地图。南京航空航天大学硕士论文TherealtimesinⅡda妇r涮F．hon3Danim；Rtionandairrouteplmmingforunmannedaedalvehicle0JAV)are—韶锄tedinthe阱Realtimesimulationandvirtualenvironmentresearchismainlyintroducedfi'omthesecondchaptertothethirdandairrol

4、ltcplanningintheforthchapter．Intherealtimesinmlafionre蚴rchOB3Dmimation,SGlwo【虹￡缸ionwith孽apbicandmulti-media．m抽torkcommmicafionandCSI删Simulationkitisused．Thenthesi】卿吐妇systeminUnixistransferrⅨltOPC．Inthere辩缸d1，many口iticaltechnologiesareh监sxxhlced，suchasplanting，computerg

5、raphic,OpenGL,WindowsSockets,multi-threadanAmulti-view．Bydet峨andmmngprovesthesyaemiswelldeigned．hlthenishtprocess，UAVfollowste唿iIl，physiognomy,obstacle,andthreaten,UnderitsmaneuverabilityIntheresearchofairrouteplanningmanyalgori／hmsarecompared,andanewDYNAPATHalgofithmi

6、spresentedinthispaper．Thenbysimulation,itcanbcprovedthattheDYNAPATHa姆)r油mis姒唧0rtoothem，Finally，asoRwamisdesi掣ledwithDY由APATHalgorithm南京航空航天大学硕士学位论文第一章概述1．I引言随着无人机的广泛应用，也暴露出一些急待解决的问题。其中之一就是操作手的训练问题。在我国，无人机的操纵大多是由专业人员完成，其培训比较困难且费用昂贵，如若都用实际的无人机进行训练，风险较大，这在一定程度上阻碍了无人机的推广。而

7、三维动画效果的虚拟现实环境仿真可再现操纵手的动作，可实时对飞行品质和飞行性能进行评估，并可对无入机的起飞、降落等关键环节进行模拟，利于操作人员对关键技术的掌握。总之利用虚拟现实技术，通过在虚拟环境中对“无人机”的操作，训练地面操作手，可大大降低成本，缩短培训周期。。当前，计算机技术飞速发展，计算机硬件性能不断提高而且成本不断降低，计算机图形学已广泛用于工业、科学技术、教育、军事、娱乐等领域。目前在计算机界被广泛接受的虚拟现实技术、CAD系统以及三维视景飞行模拟器，都是三维图形学的具体应用。我们目之所及的一切事物都以图象的方式在我们的

8、头脑中产生映象，因此用图形来进行交流将更直接、自然，易于接受。三维图形技术在工程领域有着广泛的应用前景，在航空航天领域，飞行模拟器是可视化及虚拟现实技术应用的主要方向之一。利用飞行模拟器训练飞行员早在本世纪初就开始了。最早的是法国的专