翼伞发电虚拟现实仿真系统设计与实现

摘要

通过翼伞利用高空中的风能是一种全新的风力发电方式，它克服了传统风车发电效能不稳定、造价高、风能转化率低等缺陷。目前翼伞发电系统尚处于理论研究阶段，对翼伞发电系统的仿真研究可以验证翼伞控制算法的可行性，降低实验的风险和成本。
　　 该文以翼伞发电系统为研究背景，旨在提供一个可靠、有效的翼伞发电虚拟现实仿真平台。论文首先以FlightGear飞行模拟器为设计基础，研究了飞行器的建模方法，并利用XML文件配置了飞行器模型参数，实现了FlightGear与外部仿真数据的UDP通信和翼伞的飞行仿真。其次利用ODE(Open Dynamic Engine)物理引擎实现了翼伞的柔性仿真。
　　 文章首先介绍了翼伞发电的原理以及虚拟现实技术的研究背景及现状，并阐述了虚拟世界生成和显示的理论基础。其次介绍了FlightGear飞行模拟器的组成和优点，利用AC3D创建了翼伞模型，而后依照FlightGear的属性树利用XML技术完成了翼伞和声音模型的配置。之后利用C++完成了通信模块的设计，将通信模块和FlightGear集成在一起，实现了外部仿真数据驱动翼伞模型进行飞行模拟仿真。最后介绍了ODE物理引擎，依照ODE仿真的基本流程，实现了翼伞的柔性仿真。
　　 翼伞发电虚拟现实仿真系统的运行效果表明，系统达到了预期的设计要求并能良好的运行。该文以开源的FlightGear飞行模拟器和ODE物理引擎为设计基础，大大减少了开发的复杂度和工作量并取得了良好的应用效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 引言

1.1.1 风能发电的发展

1.1.2 翼伞发电概述

第二节 虚拟现实技术

1.2.1 虚拟现实技术概述

1.2.2 虚拟现实发展前景

1.2.3 国内外研究现状

第三节 论文主要工作及组织结构

1.3.1 论文主要工作

1.3.2 论文组织结构

第二章 系统的结构与理论基础

第一节 系统需求分析

2.1.1 总体需求分析

2.1.2 模型需求分析

2.1.3 仿真需求分析

第二节 系统结构

第三节 虚拟世界的建立与显示

2.3.1 虚拟世界建模技术

2.3.2 虚拟世界的显示

第三章 基于FlightGear模拟器的飞行仿真设计实现

第一节 飞行模拟器简介

3.1.1 飞行模拟器简介

3.1.2 国内外研究现状

第二节 FlightGear飞行模拟器介绍

3.2.1 FlightGear简介

3.2.2 FlightGear的优点

第三节 飞行器模型的实现

3.3.1 翼伞模型的创建

3.3.2 声音模型的创建

第四节 天空、地形地貌、天气模型的实现

第五节 飞行器模型的载入及配置

3.5.1 基于FlightGear的标准XML配置文件

3.5.2 飞行器模型的的载入

第六节 系统通信模块的实现

3.6.1 FlihtGear通信接口描述

3.6.2 通信模块的实现

第七节 本章小结

第四章 基于ODE物理引擎的柔性仿真设计实现

第一节 ODE物理引擎简介

4.1.1 物理引擎简介

4.1.2 ODE物理引擎简介

第二节 柔性仿真的实现

第三节 本章小结

第五章 系统实现及仿真效果

第一节 系统的环境配置

第二节 系统的实施过程及效果

第三节 本章小结

第六章 总结与展望

第一节 论文总结

第二节 论文展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果