一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，属于数字化飞行场景仿真领域。本发明专利技术首先进行多个驾驶员操作仿真联网，制作基础的图形仿真环境，综合使用计算机图形学技术、多媒体技术以及地理信息技术，将描述直升机运动信息的参数直接关联到三维场景的几何模型中，同时将与飞行有关的地理位置、环境参数同步集成，驱动模型调动处理、分布交互的直升机编队飞行视景生成。相对于传统全数值的仿真结果，本发明专利技术能够实现全方位、逼真展现编队飞行全景状态及各种综合信息效果，提升飞行人员对真实环境体验感。该方法具有计算效率高、通用性强、易于实现的特点。易于实现的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法


[0001]本专利技术属于数字化飞行场景仿真领域，特别是指一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法。

技术介绍

[0002]根据任务需求，现代数字化场景要求直升机装备体现出逼真的运行效果，带来了仿真引擎运算压力大、仿真效果差等问题。目前，采用基于FlightGear可视化引擎的飞行仿真技术，可通过分布式计算和单节点渲染，实现联机管理模块、飞行仿真启动模块、仿真数据管理模块和编队指令管理模块的数据融合与并行处理，通过创建多元化直升机编队飞行仿真架构，可以高效精细化仿真运算直升机飞行状态，满足多元合成推演仿真性能要求。但是，该技术不支持三人以上联机，尤其是在局域网下，没有办法实现编队飞行的条件。即使在连接网络的情况下，借助官方服务器多人联机飞行也会出现没有指令统一指挥多架直升机飞行，导致混乱的局面。而且该技术已有机场场景和直升机模型都属于国外，符合国内要求的直升机很少，甚至没有。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提出一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，该方法可实现多元化、高仿真的直升机编队飞行场景生成与飞行状态控制。
[0004]本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，包括以下步骤：（1）搭建仿真总控制服务器与驾驶员仿真操作计算机分布式运行环境，通过IP地址和FlightGear网络接口连接分布式环境中全部FlightGear仿真平台，并启动FlightGear仿真平台的联机管理模块、飞行仿真启动模块、仿真数据管理模块和编队指令管理模块；（2）建立机场与周围区域3D环境场景，包括停机坪、跑道、塔台、机库和油库模型，生成适配FlightGear仿真平台的模拟场景格式文件；将生成的模拟场景格式文件导入到FlightGear部署文件库中，实现直升机仿真飞行所需的机场与周围环境3D模型的加载；（3）在飞行仿真启动模块中添加跑道编号和停机坪位置编号选项，发送包含数据标识0、平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号的数据到仿真总控制服务器，由仿真总控制服务器的仿真数据管理模块进行核对，确保不会出现两架仿真直升机选择同一停机坪的冲突；（4）修改FGMultiplayMgr联机管理模块，在已有仿真数据的基础上添加包含数据标识1、平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号的数据；通过FGMultiplayMgr联机管理模块生成模拟飞行的仿真数据，并发送给仿真数据处理模块；（5）仿真总控制服务器的仿真数据处理模块对步骤（4）传输过来的多台直升机的飞行仿真数据进行分组、时间校验、剔除非法数据和缺失参数填补操作，将处理后的直升机飞行仿真数据分发给所有正在运行的FlightGear仿真平台；
（6）修改FlightGear仿真平台预留的数据输入接口，实现解析接收到的步骤（5）所发送数据的功能；启动新增的画中画，显示所有在飞直升机的实时空中位置、姿态；然后将所有联网仿真直升机的实时状态显示在每一台机器上，实现直升机编队联机模拟飞行；（7）启动直升机编队仿真飞行编队指令管理模块，人工编辑直升机编队队形，确认编队内的长机和僚机，选择确认后自动生成编队飞行指令，并发送给所有仿真平台；驾驶员根据指令共同完成直升机编队仿真飞行。
[0005]进一步地，步骤（1）具体包括如下步骤：（101）准备机器、网线和服务器硬件环境，搭建仿真总控制服务器与驾驶员仿真操作计算机分布式运行环境；（102）配置FlightGear仿真平台运行所需的基础环境；（103）准备并启动FlightGear仿真平台的联机管理模块、飞行仿真启动模块、仿真数据管理模块。
[0006]进一步地，步骤（2）具体包括如下步骤：（201）使用WorldEdit和TerraGearGUI软件工具，下载对应真实机场所在区域的正摄投影图像；（202）在WorldEdit导入解压后的apt.dat文件，即FlightGear仿真平台部署包机场场景文件；（203）将机场所在区域的正摄投影图像的tif文件导入WorldEdit,找到停机坪、跑道、塔台、机库和油库地景相对应的基础模型，参照实际地图对基础模型的形状、大小进行调整，并将基础模型的位置按照实际场景挪移到正摄投影图像相对应的位置处；（204）使用91卫图助手制作shapefile文件，绘制和存储机场场景地图区域形状；生成并导出地景包，最后使用TerraGearGUl软件将地景包、下载好的高程数据和shapefile文件合并编译，将编译生成的地景部署到FlightGear仿真平台中。
[0007]进一步地，步骤（3）具体包括如下步骤：（301）为FlightGear仿真平台的FGMultiplayMgr联机管理模块添加获取本机平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号数据的功能；（302）使用FlightGear仿真平台飞行仿真启动模块修改跑道选择模块，添加机场跑道编号和停机坪编号选项；（303）启动FlightGear仿真平台，飞行仿真启动模块发送包含数据标识0、平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号的数据给服务器，如果收到停机坪位置无冲突，则选择并加载模拟场景，进行启动直升机操作，然后操控直升机升空进行直升机编队仿真飞行；如果收到选择停机坪位置冲突回复，则提示选择另一停机坪，并将回复内已有直升机的停机坪选项设为不可选。
[0008]进一步地，步骤（4）具体包括如下步骤：（401）修改FGMultiplayMgr联机管理模块，添加获取平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号数据的功能；（402）将FGMultiplayMgr联机管理模块获取到的平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号数据添加到已有飞行数据中，组成新的飞行仿真数据；（403）将生成的新的飞行仿真数据通过数据接口发送给服务器的仿真数据处理模
块。
[0009]进一步地，步骤（5）具体包括如下步骤：（501）服务器提供数据输入和输出端口，每个FlightGear仿真平台配置服务器的IP和端口，进行局域网内数据通信；（502）服务器初始化时向局域网内所有在运行的FlightGear仿真平台发送校时指令，校准局域网内所有直升机模拟飞行平台的时间；（503）服务器接收FlightGear仿真平台发送的直升机模拟飞行参数数据；（504）服务器将接收到的局域网内所有FlightGear仿真数据发给仿真数据处理模块；仿真数据处理模块解析数据，判断数据标识，对于飞行仿真启动模块发来的数据包，分析已收到数据里是否有重复的停机坪编号，如果没有，则回复所有的仿真平台无冲突，如果有冲突，则向有冲突的仿真平台发送有冲突提示和其他已选停机坪的编号；对于FIMultiplyMgr联机管理模块发来的仿真数据，执行步骤（505）~（507）；（505）将每组数据中所有数据进行时间校验，确保该分组内数据接收时间一致；（506）解析组内数据，获得平台编号、传输时间；逐条剔除非法数据，并进行缺失参数填补操作；（507）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）搭建仿真总控制服务器与驾驶员仿真操作计算机分布式运行环境，通过IP地址和FlightGear网络接口连接分布式环境中全部FlightGear仿真平台，并启动FlightGear仿真平台的联机管理模块、飞行仿真启动模块、仿真数据管理模块和编队指令管理模块；（2）建立机场与周围区域3D环境场景，包括停机坪、跑道、塔台、机库和油库模型，生成适配FlightGear仿真平台的模拟场景格式文件；将生成的模拟场景格式文件导入到FlightGear部署文件库中，实现直升机仿真飞行所需的机场与周围环境3D模型的加载；（3）在飞行仿真启动模块中添加跑道编号和停机坪位置编号选项，发送包含数据标识0、平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号的数据到仿真总控制服务器，由仿真总控制服务器的仿真数据管理模块进行核对，确保不会出现两架仿真直升机选择同一停机坪的冲突；（4）修改FGMultiplayMgr联机管理模块，在已有仿真数据的基础上添加包含数据标识1、平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号的数据；通过FGMultiplayMgr联机管理模块生成模拟飞行的仿真数据，并发送给仿真数据处理模块；（5）仿真总控制服务器的仿真数据处理模块对步骤（4）传输过来的多台直升机的飞行仿真数据进行分组、时间校验、剔除非法数据和缺失参数填补操作，将处理后的直升机飞行仿真数据分发给所有正在运行的FlightGear仿真平台；（6）修改FlightGear仿真平台预留的数据输入接口，实现解析接收到的步骤（5）所发送数据的功能；启动新增的画中画，显示所有在飞直升机的实时空中位置、姿态；然后将所有联网仿真直升机的实时状态显示在每一台机器上，实现直升机编队联机模拟飞行；（7）启动直升机编队仿真飞行编队指令管理模块，人工编辑直升机编队队形，确认编队内的长机和僚机，选择确认后自动生成编队飞行指令，并发送给所有仿真平台；驾驶员根据指令共同完成直升机编队仿真飞行。2.根据权利要求1所述的一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，其特征在于，步骤（1）具体包括如下步骤：（101）准备机器、网线和服务器硬件环境，搭建仿真总控制服务器与驾驶员仿真操作计算机分布式运行环境；（102）配置FlightGear仿真平台运行所需的基础环境；（103）准备并启动FlightGear仿真平台的联机管理模块、飞行仿真启动模块、仿真数据管理模块。3.根据权利要求1所述的一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，其特征在于，步骤（2）具体包括如下步骤：（201）使用WorldEdit和TerraGearGUI软件工具，下载对应真实机场所在区域的正摄投影图像；（202）在WorldEdit导入解压后的apt.dat文件，即FlightGear仿真平台部署包机场场景文件；（203）将机场所在区域的正摄投影图像的tif文件导入WorldEdit,找到停机坪、跑道、塔台、机库和油库地景相对应的基础模型，参照实际地图对基础模型的形状、大小进行调整，并将基础模型的位置按照实际场景挪移到正摄投影图像相对应的位置处；
（204）使用91卫图助手制作shapefile文件，绘制和存储机场场景地图区域形状；生成并导出地景包，最后使用TerraGearGUl软件将地景包、下载好的高程数据和shapefile文件合并编译，将编译生成的地景部署到FlightGear仿真平台中。4.根据权利要求1所述的一种基于FlightGear的直升机编队飞行仿真方法，其特征在于，步骤（3）具体包括如下步骤：（301）为FlightGear仿真平台的FGMultiplayMgr联机管理模块添加获取本机平台编号、传输时间、停机坪位置编号和直升机型号数据的功能；（302）使用FlightGear仿真平台飞行仿真启动模块修改跑道选择模块，添加机场跑道编号和停机坪编号选项；（303）启动FlightGear仿真平台，飞行仿真启动模块发...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐小谦，关珍博，周兴，谷金波，谷沛尚，翟利志，许静，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：