基于OpenGL es的机载视景系统的研究与设计

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机载视景系统是飞行控制系统的重要组成部分,具有直观、生动的信息传递方式,能够有效的降低飞行员的驾驶负担。同时凭借其实时视景画面,能够在退化视觉环境(Degraded Visual Environment,DVE)下具有同可视条件下相同的操作效率,从而为机组的飞行安全提供额外的保障。因此,机载视景系统具有非常重要的研究意义。本文对基于OpenGL es的机载视景系统进行研究,设计了基于IMX6Q与VxWorks操作系统的机载视景系统。具体的研究内容如下所示:(1).根据机载视景系统的功能需求,对机载视景系统的总体架构进行设计。处理器采用IMX6Q处理器,其具有丰富的片内资源以及多媒体图形处理单元,能够高效完成图形的渲染、显示工作。配合低功耗、高速度的AR8031以太网收发器和具有智能功率控制的MAX8903C集成电源选择器等器件,完成了软件运行所需的硬件环境的设计。通过对嵌入式领域主流操作系统进行对比研究,操作系统使用高实时性、高可靠性以及小体积为特点的VxWorks实时操作系统。将VxWorks操作系统对应的BSP(Board Support Packet,板级支持包)进行移植,完成交叉开发环境的搭建,为视景软件的开发奠定基础。(2).视景软件的设计与开发。根据视景软件的功能对其进行模块化拆分,包括模型绘制以及画面驱动两个模块。针对模型绘制部分,利用OpenGL es三维图形库结合实测地形数据以及3DS MAX软件,设计并实现了天空模型、地形模型、飞机及障碍物模型,完成了三维模型的绘制及静态显示的功能。为了利用飞机参数来实时显示画面,制定了与飞机的数据通信方式来获取实时飞行参数。针对机载地形数据过大和嵌入式系统硬件资源有限的问题,提出了完善的地形分割调度方案。将过大的机载地形数据进行分割处理,根据飞机坐标实现动态调度,在有限的硬件资源中优化视景软件的显示效果。同时利用平移变换、透视投影以及分层着色等技术,增加视角切换以及近地告警功能,进一步提高飞行员信息获取效率。(3).为了检验本文提出的机载视景系统的可行性,对系统主要功能进行测试检验。根据机载视景系统的功能,制定了相对应的测试方案。针对实验室环境下无法获取实时飞行参数的问题,提出利用航电仿真数据代替实时飞行参数的解决方案,完成机载视景系统的漫游显示测试。为了检验地形绘制的正确与否,利用Global Mapper软件查看地形数据文件,与本文的地形模型进行对比,完成地形模型的检验。通过VxWorks操作系统中的时间片机制对程序进行计时,统计每秒绘制的画面数量,检验视景画面的显示流畅度。
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