水下超空泡航行体运动视景仿真方法

摘要

本发明提供的是一种水下超空泡航行体运动视景仿真方法。由包括超空泡航行体运动模型、稳定空泡流模型、控制规律、超空泡航行体飞行弹道模型组成的计算模块，建立二维模型、接收更新数据及消息的模型加载模块，接收实时操纵指令并进行二维图形实时显示及视图重绘的视图显示模块，提供统一接口获取轨道计算模型数据、同时将实时更新数据传递给各个视图的通信模块构成视景仿真系统。本发明将超空泡航行体的纵向运动控制与基于OpenGL的虚拟现实技术相结合，提供了一种不仅能通过仿真使用户更加直观的掌握超空泡航行体的运动规律，而且能够协助完成控制方案的设计、验证、筛选和确定的超空泡航行体视景仿真系统。

主权项

一种水下超空泡航行体运动视景仿真方法，其特征是：由包括超空泡航行体运动模型、稳定空泡流模型、控制规律、超空泡航行体飞行弹道模型组成的计算模块，建立二维模型、接收更新数据及消息的模型加载模块，接收实时操纵指令并进行二维图形实时显示及视图重绘的视图显示模块，提供统一接口获取轨道计算模型数据、同时将实时更新数据传递给各个视图的通信模块构成视景仿真系统，视景仿真系统按如下步骤进行仿真：由计算模块根据航行体的运动学模型、稳定超空泡计算模型以及控制规律，实时解算航行体在各个时刻的航行状态的姿态数据、空泡状态的主要参数，对有控状态下超空泡航行体的运动轨迹进行仿真计算；模型加载模块先由3dmax根据航行体的尺寸绘制弹体模型，运用材质贴图，布尔运算方法的加工，使其加载到OpenGL中；选用转换软件MilkShape将绘制好的水下超空泡航行体模型转换成ms3d格式，并实现在OpenGL中的加载显示；空泡的绘制方法为：利用三角形拼接空泡的外形，即在OpenGL的函数glBegin(GL_TRIANGLES)及glEnd()之间加入glVertex3f()函数，函数参数为以坐标方式描述的三角型顶点数据，数据取为所述计算模块中实时解算的以数组形式表示的空泡状态参数，如此进行循环绘制，为实时解算的空泡状态参数在Y轴和Z轴方向分别乘余弦与正弦角度，角度进行360度的循环，完成三维绘制；视图显示模块包括超空泡航行体、航行体周围形成的空泡及航行体飞越的大面积基本环境的显示，对配置的模型进行驱动，细致模拟航行体在运动过程中空泡形成过程，以及航行体在选择的控制模式下的纵向运动的俯仰角、深度姿态信息的变化情况，在VC++中添加库文件，使其工作在OpenGL环境中，建立初始化、定义、配置仿真流程来实现对模型的驱动，在帧循环中接收数据，在每一帧中不断更新，从而实现场景的相对运动；由通信模块负责从计算模块取得数据，发送数据给视图显示并且负责计算模块和视图之间在时间上的同步，使计算模块，加载模块及显示模块，各功能单元之间交互。