基于OpenGL的飞行器飞行模拟视景系统的设计与实现

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随着计算机图形技术的飞速发展,三维图形可视化仿真在航空管理、虚拟现实等领域中的应用越来越广泛。航空发展至今,传统的区域地图或世界地图为背景的二维平面航迹显示系统已经无法满足可视化航迹的要求。同时,现有的三维建模软件,侧重于三维对象的建模,缺乏对场景和模型的实时控制,不具备数据实时驱动场景对象的功能,很难进行可视化系统的二次开发。而在飞行器的三维视景系统中,实时驱动飞行器模型是可视化系统开发的一个必不可少的工作。因此,设计开发出一款用于飞行器航迹模拟并且具有数据驱动功能的三维可视化软件是很有必要的。  本文提出的飞行器飞行模拟视景系统,以VC++软件作为开发平台,以OpenGL关键技术为核心。根据视景系统的应用需求,通过3DSMAX建立了飞行器模型和场景模型,并对模型进行了简化,提高了渲染速度。从数据实时驱动场景模型出发,提出了一种将地球坐标系、地理坐标系、载体坐标系与OpenGL坐标系相结合的方法,这种方法将OpenGL三维视景的坐标系与真实世界相对应,利用OpenGL的高级函数来进行矩阵计算,由此简化了代码,减少了程序对矩阵的复杂计算,提高了整体的绘图速度。通过对粒子系统的研究,实现了飞行器尾焰效果的模拟。针对固定视点的局限性,提出了一种根据飞行器的瞬时位置自动调整视点的方法,实现了多角度、多层次、多方位的观察仿真效果。针对现有的飞行器航迹动态演示系统背景单一的问题,构建了多种场景并且可以进行场景切换,消除了飞行场景带来的局限性。通过鼠标的输入与界面的输出实现了人机交互功能,使用户能够实时掌握飞行器的当前状态,增加了视景沉浸感。  本文实现了飞行器的航迹模拟、姿态与航向模拟、飞行器尾焰模拟,同时实现了场景切换、视点切换、二维信息显示,详细阐述了实现过程的关键技术,结合每部分的渲染效果图直观的呈现了飞行器的三维可视化仿真场景。系统满足了实时性、交互性的需求,提高了飞行监控与管理的可视性,为相关研究提供了支撑。
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