基于hla的三维空管监视系统仿真

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1、第lO卷第16期2010年6月科学技术与工程Vo1．10No．16June201O1671-1815(2010)16·3864-·06ScienceTechnologyandEngineering⑥2010Sci．Tech．Engng．计算机技术基于HLA的三维空管监视系统仿真张晨烧刘虎武哲(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要针对空管监视系统界面显示直观性不强的问题，应用三维仿真软件开发出了三维空管监视系统，并基于高级体系结构(HLA，HighkveJArchitecture)

2、技术实现，开发了出了三维监视环境下的空管系统仿真平台。论述了该仿真平台的构成、开发过程及关键技术，包括HLA、基于FEDEP(FederationDevelopmentandExecutionProcess)模式的开发过程、VirtoolsSDK开发及三维交互设计。实现了空管监视系统的三维化显示。仿真运行结果表明，三维化的空管监视系统提高了空管监视界面的直观性，方便了地面管制人员的信息获取，为空管监视系统终端提供了一种新的显示方式。关键词仿真高级体系结构虚拟现实中图法分类号TP391．9；文献标志码A

3、在空中进行的高速飞行活动已经远远超出了关键技术和实现途径。人的直接感知范畴，因此，空中交通管理者必须借助监视系统才能准确掌握空中交通活动信息⋯。1仿真系统功能其中，ADS．B监视技术安全高效，通过ADS．B易于获得丰富的机上及空中信息，扩大监视范围，增强1．1仿真系统模型座舱图形显示和仿雷达显示功能，使飞行员和管制对比ADS—B监视系统，仿真系统模型应包括飞员具备情景感知、航迹预测和碰撞解脱能力J。但机模型、地理模型及飞机航线模型_4]。当前的ADS—B监视系统界面依旧采用常规的二维1．1．1飞机模型

4、显示窗口，对地形高度描述及飞行姿态表现形象化本文中飞机模型包括干线飞机模型、支线飞机不高、直观性不强。本文采用三维建模软件，对飞模型及通用飞机模型。均采用三维建模软件机模型及地形进行三维化建模，并可实现飞机包括3DMAX建模，它建立的模型有很强的仿真立体效三维坐标及欧拉角的六自由度实时运动。果，可以有效的增强监视系统显示界面的直观为仿真飞机在空中与地面管制员的信息传输，度。同时，由于它提供了与虚拟现实开发软件的接本文使用HIA高级体系结构建立不同终端间的信口，它开发的模型可以较好的在三维场景下进行交互

5、设计。息传递系统。作为先进分布仿真技术的最新发展，1．1．2地理模型高级体系结构HLA被用来构建仿真通用技术框架，支持不同仿真应用之间的互操作和仿真部件的可在ADS．B系统中，地理位置的高度差别以俯视重用。本文介绍了基于HLA及虚拟现实技术的时地表颜色的不同来表示，这种表现方式并不能使管制员多角度直观的了解地理信息。本文根据谷空管监视系统的功能和组成，论述了构建该系统的歌地图的高程信息，建立起三维的地形模型，以便2010年3月25日收到于管制员较为直观的观测地理信息及多角度的观第一作者简介：张晨境(1

6、986一)，北京人，汉族，硕士研究生，研究察地貌。方向：飞行器设计与仿真。l6期张晨城，等：基于HLA的三维空管监视系统仿真38651．1．3飞行航线模型的包裹对象。由于用“线体碰撞”代替了“体体碰本文中使用3D渲染技术对预设航线进行了建撞”，碰撞检测速度显著提高。模。分别以绿色和红色来区分干线和支线。1．2系统功能2系统设计原理1．2．1飞机实时姿态显示飞行过程的姿态、仪表和航迹动态形象的描绘2．1仿真系统构架系统的动态行为，增强了仿真实验研究的现实性、如图2所示，仿真平台基于HLA，由8个联邦成逼

7、真性和透明性]。系统在运行中，监视界面中的员组成。飞机可根据实时接收到的飞机姿态信息，如方位、欧拉角及飞机操纵面角度，做出相应的反应，方便了监控人员对飞机飞行姿态的掌握。1．2．2监视目标分层显示争不论是在C3I系统的领航引导软件中，还是在HLA／RTI(运行时间支撑框架)航管系统的空中管制软件中，都涉及到空域管理问题r。因此，为方便管制人员对复杂空域的掌握，如图1所示，系统提供对监控目标的三类分层显示，即区域分层显示、航线分层显示和飞机分层显示。在区域分层显示功能中，使用者可根据需要对预设重点区域或

8、自定义区域进行点选放大并置于屏幕图2仿真系统构架显示最顶层。在航线分层显示中，使用者可对干线航线及支线航线进行相关显隐操作，以方便使用者联邦成员管理台用来完成仿真初始化对目标航线进行监控。在飞机分层显示中，可对干设定，目标飞机的设定及地形选择，并在仿真线飞机、支线飞机及通用飞机进行诸如点选放大等过程中模拟真实飞行的飞机，通过RTI运行时间支操作，以便对目标飞机信息及飞行姿态进行详细的撑系统将飞机信息传递给仿真系统监视端。观察。联邦成员三维可视化可以根据其