基于OsgEarth的三维空管模块的研究与实现

摘要

近年来，随着科学技术的不断发展和航空飞行器种类的丰富，航空飞行器的应用领域大大拓宽，国家对通用航空管制的需求越来越大。而三维空管模块作为通用航空管理当中不可或缺的一部分，可以为通用航空管理提供更直观、更全面的三维管理功能，因此开发一个三维空管模块是极其重要的。
　　为了解决大容量地图文件的加载问题，通过分析OsgEarth特性和项目中使用的基础数据的特点，结合实际需求情况，利用基于缓存四叉树数据结构的LOD(Level of Detail)模型简化技术，将大容量地图数据先分块分层缓存到磁盘上，在实际进行场景渲染时再读取局部地形缓存数据进行渲染，以实现三维虚拟地球场景的构建。然后根据三维场景交互的需求，探讨了事件处理机制和更新回调机制这两种交互机制，提出并实现了在实际项目中所使用的两种重要的交互算法——碰撞检测算法和偏转角实时更新算法，碰撞检测算法的核心是交运算的实现，而偏转角实时更新算法的核心是旋转矩阵和四元组之间的转换。基于交互机制，结合这两种交互算法，设计实现了三维空管模型，包括空域模型，航线模型，航迹模型和三维量算辅助工具等。
　　最后通过修改源码的方式解决了三维空管模块与人机界面框架的嵌入问题，成功将三维空管模块嵌入到整个通航监视软件中，达到了整个项目预期目标，系统运行良好。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题研究的目的与意义

1.3 国内外研究现状和发展趋势

1.4 本文主要研究内容

1.5 论文的组织结构

2 开源引擎OpenSceneGraph及OsgEarth概述

2.1 图形渲染引擎OpenSceneGraph

2.2 三维地理引擎OsgEarth

2.3 本章小结

3 三维虚拟地球场景的构建

3.1 LOD技术

3.2 基于四叉树的地形缓存机制

3.3 构建三维虚拟地球场景

3.4 本章小结

4 三维空管模型的实现

4.1 场景交互原理

4.2 碰撞检测算法

4.3 偏转角实时更新算法

4.4 三维空管模型的实现

4.5 三维空间量算和辅助工具

4.6 本章小结

5 OsgEarth与人机界面框架的镶嵌方法

5.1 人机界面框架

5.2 镶嵌原理

5.3 解决方法

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献