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基于GL Studio的飞机座舱内部视景的设计与实现

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1 绪论

1.1 课题的来源、目的及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的组织结构

2 座舱系统总体设计

2.1 总体设计

2.2 设计分析

2.3 系统开发运行环境

2.4 开发工具及技术

2.5 本章小结

3 虚拟仪表与控制面板的实现

3.1座舱内部视景布局

3.2 GL Studio的开发方法

3.3 虚拟仪表的实现

3.4 控制面板的实现

3.5 显示模块的驱动

3.6 通信接口的实现

3.7 本章小结

4 复用性组件与系统移植

4.1 复用性组件

4.2 图形学坐标系

4.3 系统移植

4.4 本章小结

5 视景仿真系统的实现与验证

5.1 视景仿真系统的实现

5.2 视景仿真系统的验证

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

飞机座舱既是飞机的核心组成部分,又是人机交互的重要通道。飞行员通过操作座舱中的控制面板,将数据信息实时传递给仪表,然后仪表所提供的飞机飞行状态信息、控制指令信息和故障告警信息就能直观的呈现出来。通过计算机图形学技术来实现飞机座舱显示系统,不仅为飞行人员训练节约了成本,还为计算机图形处理器的验证提供了有力的依据,充分表明了座舱显示系统的仿真探索研究具有广泛的应用前景。
  本文结合计算机图形仿真技术,对座舱仿真系统进行功能分析和性能评估。在此基础上,明确了软硬件开发运行环境,提出了系统总体设计。利用GL Studio软件,详细描述了座舱内的主飞行显示PFD、平部显示HUD、多功能显示MFD虚拟仪表和飞行控制单元面板的具体设计和实现过程,主要包括纹理贴图方式、视频纹理加载、姿态球指示、纹理刻度计算、按钮事件等。采用面向对象的程序设计方法,结合C++语言编程,实现显示模块的驱动和基于UDP协议的通信接口技术。阐述了复用性组件和系统移植。复用性组件的特点和GLSPlayer的多平台使用,表明系统具有很好的可扩展性。通过研究GL Studio软件的特点、类库和文件结构,利用C#语言搭建了转换工程,将(*.gls)工程转换为规范的OpenGL工程,工程可运行于其它系统中,具有较好的可移植性。最后,利用Vega Prime创建视景仿真,详细描述了场景配置,通过载入座舱内部视景模块,实现座舱内外视景的叠加,达到了仿真验证的目的。仿真验证结果表明,该系统能满足功能性需求,性能可靠。

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