运载火箭系统视景建模与实时驱动技术

摘要

随着计算机仿真技术的不断发展和完善，全数字仿真技术在航空航天领域得到了广泛应用。运载火箭是一种重要的航天器，国内外采用仿真技术对运载火箭的设计、验证、训练等多个领域进行了研究，极大地促进了现代运载火箭技术的发展。
　　视景仿真是运载火箭智能测试仿真系统的重要组成部分，根据系统的仿真目的构造出火箭测试阶段的三维模型和场景，仿真火箭的测试设备和实现测试流程的可视化。本文研究了视景仿真三维建模和实时驱动的关键技术，重点开展了运载火箭智能测试仿真系统视景仿真模块的设计和开发工作。在构建了大量的高精度视景模型仿真测试设备和测试环境的基础上，提出了一种基于Open Inventor的双引擎实时数值驱动方法，在HLA分布式仿真平台上实现了视景模型的实时远程控制和驱动。本文的主要工作如下：
　　首先，使用3DS Max建模软件利用几何建模、纹理映射、实时渲染等技术对有机械特性要求并且重点关注的设备进行内部结构仿真，完成了火箭动力系统的部分管路图和阀门图，以及控制系统的部分零部件的三维模型构建；其次，针对视景模型实时数值驱动的问题，提出了基于Open Inventor的双引擎实时数值驱动方法，实现了三维模型的实时驱动和控制；最后，为了实现火箭系统总检查测试中主控模块对视景仿真模块远程控制，根据HLA体系结构设计分别构建动力系统和控制系统的视景邦员，并实现主控邦员与视景邦员的实时通讯，从而完成了在HLA的分布式仿真平台上视景模型的远程驱动和控制。
　　仿真测试结果证明，本文设计实现的运载火箭视景仿真模块运行稳定，模型模仿真精度高，具有可操作性和交互性，可实时响应系统和用户的指令远程驱动和控制三维模型，可重用性迁移性强，并且具有较好的扩展性。

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第一章 绪论

1.1 课题来源与研究意义

1.2 国内外研究动态

1.3 主要研究内容与论文结构

第二章 视景建模与驱动的相关技术理论

2.1 视景建模技术

2.2 图形渲染引擎Open Inventor简介

2.3 HLA的理论概述

2.4 本章小结

第三章 运载火箭视景仿真模块设计

3.1 运载火箭数字化智能测试仿真系统概述

3.2 视景仿真模块的功能分析

3.3 视景仿真模块的体系结构

3.4 视景仿真模块的开发流程设计

3.5 本章小结

第四章 运载火箭三维模型的构建

4.1 视景仿真模块的建模需求

4.2 三维建模软件的配置

4.3 三维模型的构建方案

4.4三维建模相关技术及应用

4.5 仿真模型简介

4.6 本章小结

第五章 视景模型实时驱动的实现

5.1 驱动平台的搭建

5.2 构建视景驱动程序框架

5.3 静态模型的导入

5.4 动态模型的建立

5.5 模型驱动及控制的关键技术及应用

5.6 视景邦员FOM表开发

5.7 视景邦员的实现

5.8 本章小结

第六章 视景仿真模块的测试与分析

6.1 视景仿真模块单机测试与分析

6.2 基于HLA平台视景邦员实时驱动测试与分析

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果