无人机航迹规划虚拟视景仿真系统设计

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jueai831015
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鉴于航迹规划作为任务规划的主要组成部分,及在无人机领域的重要性,航迹规划技术已成为一些国家的研究机构主要的研究课题。但是无人机的航行轨迹验证却是异常困难,传统的二维的仿真体系已无法满足现阶段的飞行器技术需求。本文为了应对以上问题,将虚拟现实技术与航迹规划技术相结合,基于Vega Prime、Multigen Creator等虚拟视景开发工具及Visual Studio Net2005开发环境,开展无人机的航迹虚拟视景仿真显示的研究,以实现评估无人飞机的航迹与姿态的目的。本文以无人机飞行航迹虚拟视景仿真系统为研究对象。首先,对本课题的研究背景意义进行简述,对航迹规划和虚拟现实技术及现阶段发展进行介绍,并提出开发路线及开发环境。接着,对三维视景开发工具Vega Prime及数字地图的特性进行具体阐述。根据虚拟场景需求,对场景物体进行建模,主要包括:三维地形建模、海浪的建模、无人机的建模、舰艇及岛屿的建模,这里将重点研究三维地形的建模技术和海浪的建模方法。其次,对航迹规划技术以及虚拟环境下的飞行模式进行探讨,本文是基于地形、人为等威胁因素,建立威胁模型,引入节点集,运用传统的Dijkstra算法对航迹初步优化,得出粗略路径节点集,分割粗略航迹,运用自适应遗传算法、贝齐尔曲线对航迹进行进一步的优化,得出最终航迹。在航迹规划结果和自主飞行的控制的基础上,再为无人机设置三种运动模式,即:自控模式、游戏模式(交互模式)以及回放模式。自控模式验证上述飞行航迹,游戏模式则是体验虚拟现实技术构建立体空间的真实程度,回放则是对飞行航迹进一步评估。利用交互界面对飞行模式进行控制,利用鼠标键盘等输入设备控制无人机的飞行姿态。并实现实时轨迹跟随及显示无人机的位置信息、姿态信息和运动轨迹,以此来达到对飞行航迹、姿态等信息的评估目的。本设计为了更好的虚拟效果,也为无人机碰撞时添加了碰撞检测和起火、冒烟等特效增添虚拟环境的真实感。最后,根据上述的设计思路,编程实现无人机航迹规划虚拟视景仿真最终目标。
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