基于Gl-STUDIO的飞行模拟机虚拟座舱开发

摘要

目前，对于飞行员而言，飞机座舱是它能够提供给飞行员的唯一的人机界面，它不仅能够让飞行员对飞机座舱进行直观的内部认识，而且能够把飞机在飞行过程中获得的状态信息和控制信息实时的传递给飞行员，对每个飞机或飞行模拟器来讲是十分重要的结构。飞机虚拟座舱完全能够作为飞行模拟器前期设计的主要人机界面，当硬件设备还没设计出来的时候可以通过飞机虚拟座舱进行理论方面的验证。飞行模拟器使用虚拟座舱，不但能够在很大程度上降低系统开发的成本和周期，而且在低成本飞行模拟器的方面有很广泛的前景。
　　本文对飞机虚拟座舱的需求方面进行了细致全面的分析，阐述了飞机虚拟座舱内部的组成结构和布局情况;结合了飞机虚拟座舱在实际中的应用，明确了飞机虚拟座舱在功能和性能方面的要求;确定了其软件的运行环境及其涉及的相关的开发工具;深入的研究了虚拟仪表盘面板、航向姿态指示器、高度表和多功能显示器。制定了飞机虚拟座舱开发的总体设计方案。
　　本设计在面向对象的程序设计的基础上，选择GL Studio作为虚拟飞机座舱控制面板的开发平台，通过对C++编程语言以及网络通讯技术灵活运用，对虚拟座舱的电子式仪表系统以及部分控制面板进行仿真开发。其中，飞机虚拟座舱中的虚拟仪表以及虚拟控制面板是通过GL Studio实现的图形化建模，通过对GL Studio和VC++混合编程的方式的灵活运用，完成了飞机虚拟座舱的驱动程序、人机界面切换以及网络通讯接。也对设计过程中遇到的图形失真、透明保护盖透明实现等问题找到了合适的解决办法。最终采用单机调试和系统校准两种方式对其功能和性能进行了测试。
　　测试证明，该设计方案行得通。依据设计方案研发出来的虚拟座舱比较真实，而且它的扩充性也比较不错以及它的可移植性也非常的强，就实时性而言，飞机虚拟座舱是完全可达到飞行员训练时的需求的。将其嵌入到虚拟环境中，应用到飞行员日常的飞行训练中。飞行员利用飞机虚拟座舱进行日常的飞行训练，不但可以提高实际的驾驶水平，由于飞机虚拟座舱可以模拟各种气象条件，也可以提升飞行员在特殊环境下应对突发状况的能力，而且没有任何危险，极大的保障了飞行员的人身安全，同时也大大降低训练成本。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究概状

1．2．1 国外研究概状

1．2．2 国内研究现状

1．3 虚拟座舱系统在国内外的研究动态

1．4 论文的主要研究内容

1．4．1 论文的主要内容

第2章 飞机虚拟座舱的软件需求分析

2．1 飞机虚拟座舱的系统组成

2．1．1 飞机虚拟座舱电子式仪表及功能

2．1．2 飞机虚拟座舱电子式仪表及功能

2．2 飞机虚拟座舱的设计要求

2．2．1 飞机虚拟座舱的性能要求

2．3 飞机虚拟座舱的软件构成

2．3．1 操作系统和编程语言

2．3．2 GL Studio应用模块的简介

2．4 虚拟座舱控制面板的方案设计

2．5 飞机虚拟座舱的总体开发流程

2．6 本章小结

第3章 虚拟座舱电子式仪表的系统研究和实现

3．1 虚拟座舱电子式仪表的系统研究

3．1．1 电子式仪表显示系统工作原理

3．1．2 虚拟座舱仪表面板的总体结构

3．2 虚拟座舱电子式仪表的实现过程

3．2．1 仪表面板的开发流程

3．2．2 显示模块的建模

3．3 飞行器虚拟仪表结构图

3．3．1 虚拟仪表面板

3．3．2 飞机姿态指示器

3．3．3 气压高度计

3．3．4 多功能显示器

3．4 具体实现步骤

3．4．1 虚拟仪表盘

3．4．2 航向姿态指示器

3．4．3 气压高度计

3．4．4 多功能显示器

3．5 网络通信模块

3．5．1 网络通讯的选择

3．5．2 网络通讯的实现

3．6 本章小结

第4章 教员控制台系统的研究和实现

4．1 教员控制台系统的总体技术要求

4．1．1 教员控制台系统的总体功能

4．1．2 教员控制台系统的硬件系统

4．2 教员控制台系统的交联关系

4．2．1 教员控制台系统的外部交联

4．2．2 教员控制台系统的内部交联

4．3 教员控制台系统的硬件功能模块

4．4 教员控制台系统的软件架构与组成

4．5 教员控制台系统的训练课目设置

4．6 教员控制台系统的监控和检测

4．7 本章小结

第5章 飞行模拟器演示系统

5．1 系统的组网方式

5．2 演示虚拟座舱系统的硬件配置

5．3 演示系统的测试验证

5．3．1 单机测试

5．3．2 飞机虚拟座舱和整个演示系统的协调测试过程

5．4 功能测试和性能测试

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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