面向临近空间飞行器视景仿真的研究与实现

摘要

由于临近空间飞行器飞行过程是不可见的，目前针对飞行器飞行过程的视景仿真研究十分重要。视景仿真能够为飞行器的飞行模拟等提供直观有效的场景。在临近空间飞行时，由于运动产生的地面图像模糊一直是飞行过程视景仿真的难题。通过深刻调研国内外临近空间视景仿真现状，本文围绕清晰图像模糊化这一主题，根据运动模糊原理，采用相对运动和成像方法来解决飞行过程中所观察到的地面图像随飞行速度、高度、姿态变化的模糊问题，并搭建临近空间飞行场景、太空飞行场景、3D漫游场景，实现飞行器飞行的视景仿真。论文的主要研究内容及创新点如下：
　　临近空间飞行过程地面图像运动模糊研究。针对传统的运动模糊图像退化原理不可逆生成模糊图像这一难题，本文结合临近空间飞行的特点，根据相对运动原理和人眼成像原理，建立了临近空间飞行过程的运动模糊模型，计算出直线运动和变姿态运动情况下各级地面图像的拖影长度，并进行仿真和实现。
　　临近空间飞行场景建模。本文根据HTV-2飞行器的实际飞行过程，应用OpenGL设计了不同飞行场景：临近空间飞行场景、太空飞行场景、3D漫游场景，并使用3DsMax对飞行器和火箭发射进行三维制作。在临近空间飞行场景，本文主要采用规则网格建模、平面链式纹理贴图方法实现各级运动模糊图像的加载和视景实现；在太空飞行场景中，用OpenGL建模三维地球，并结合基于简化大气模型的大气散射效果绘制算法，仿真实现地球大气圈效果，并设计星空背景；在3D漫游场景中，本文应用3DsMax创建HTV-2三维模型、FumeFX制作火箭发射效果，以及实现飞行器在天空盒中的三维漫游。
　　临近空间飞行器视景仿真的程序设计与实现。本文在程序上主要应用了纹理贴图、TGA文件载入、改进的z轴Billboard技术和3ds模型导入方法，来实现临近空间飞行器的多种飞行场景仿真。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1 .1论文研究背景、目的与意义

1 .2国内外研究现状

1 .3本文研究的主要内容及章节安排

第二章临近空间飞行的运动模糊

2 .1引言

2 .2运动模糊图像退化模型

2 .3临近空间飞行器飞行过程运动模糊原理

2 .4临近空间飞行过程运动模糊长度计算

2 .5小结

第三章临近空间地面运动模糊视景仿真

3 .1引言

3 .2飞行环境分析

3 .3匀速直线运动

3 .4变速变姿态运动

3 .5小结

第四章临近空间飞行器飞行场景建模

4 .1空间飞行场景

4 .2太空飞行场景

4.3 3D建模

4 .4小结

第五章临近空间视景仿真的设计与实现

5 .1纹理贴图

5 .2 TGA文件载入

5.3 Billboard技术的实现

5 .4 3 ds文件的解析和模型导入

5 .5小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

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