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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　內(nèi)容簡(jiǎn)介飛行模擬器是典型的人在回路實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。本書(shū)以飛行模擬器為背景，講述建模理論和方法、仿真軟件、仿真計(jì)算機(jī)和接口、環(huán)境仿真（包括視景系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、操縱負(fù)荷系統(tǒng)、音響系統(tǒng)）等內(nèi)容，全書(shū)共分十二章。本書(shū)的編寫(xiě)注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，具有較強(qiáng)的工程背景，具有多學(xué)科綜合應(yīng)用的特點(diǎn)。本書(shū)適合從事飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研制、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員以及高等院校有關(guān)專業(yè)師生閱讀。本書(shū)可以作為有關(guān)專業(yè)研究生的教材和參考書(shū)。片斷：putc（）是一個(gè)類似函數(shù)的宏，它向用戶規(guī)定的流里寫(xiě)一個(gè)字符。putc（）需要兩個(gè)參數(shù)：第一個(gè)參數(shù)告訴putc（）輸出什么字符，第二個(gè)參數(shù)告訴putc（）往何處寫(xiě)這個(gè)字符。使用函數(shù)putc（）時(shí)用下列語(yǔ)法：intputc（intc，F(xiàn)ILEstream）；在參數(shù)表里的第一個(gè)參數(shù)是輸出字符的整數(shù)值，第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)指向?qū)懽址牡刂返闹羔?。stream只是一個(gè)與特殊文件或設(shè)備相連的指針。函數(shù)putc（）返回一個(gè)整型值，如果putc（）寫(xiě)字符成功的話，則返回該字符的值；如果putc（）進(jìn)行的工作失敗，則返回EOF。下面的例子展示如何使用putc（）：intc；for（c＝65；c＜＝90；c十＋）putc（c，stdout）；用兩個(gè)自變量C和stdout對(duì)putc（）進(jìn)行調(diào)用。參數(shù)C是一個(gè)用做for（）語(yǔ)句里的循環(huán)計(jì)數(shù)變量。在for（）語(yǔ)句的每一次循環(huán)中，putc（）輸出（寫(xiě)）C的字符值，這里C是循環(huán)計(jì)數(shù)器，putc（）往stdout指向的設(shè)備里寫(xiě)字符，stdout是一個(gè)指向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備的指針，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備通常是顯示屏幕。有時(shí)單寫(xiě)一個(gè)字符還不夠，需要一次寫(xiě)一個(gè)完整的串。在這種情況下，可以使用函數(shù)puts（）。下面的例子顯示了puts（）如何往屏幕上輸出一個(gè)字符串：charmy－string［］＝＂Thisisatest?。ⅲ籶uts（mystring）；可以看到puts（）函數(shù)需要一個(gè)指向字符串的參數(shù)。這時(shí)，puts（）才會(huì)輸出那個(gè)由my－string指向的字符串。在這個(gè)例子的第1行里，my－string說(shuō)明為一個(gè)字符數(shù)組，它是一個(gè)串，并且賦了初值。puts（）函數(shù)將字符串發(fā)送至stdout上，并且在串尾添加一個(gè)換行符。1.5.2.2printf（）函數(shù)當(dāng)只需要輸出基于字符的信息時(shí)，字符和串輸出函數(shù)做了一件好事。然而有時(shí)可能需要輸出各種類型的數(shù)據(jù)，而不只是字符數(shù)據(jù)，要做到這一點(diǎn)可以用printf（）函數(shù)。printf（）只是printf（）函數(shù)族中的一個(gè)，printf（）族中所有的函數(shù)都輸出有格式的數(shù)據(jù)，但是在參數(shù)和輸出對(duì)象方面各有差異。有了printf（），就可以產(chǎn)生有格式的輸出，該函數(shù)允許控制數(shù)據(jù)的外觀或者說(shuō)格式。printf（）函數(shù)的語(yǔ)法為：intprintf（constcharformat［，argnment，...］）；可以看到printf（）的參數(shù)表由兩部分組成，第一部分為格式串，它控制輸出數(shù)據(jù)的格式，第二部分由printf（）要輸出的數(shù)據(jù)組成。格式串控制著printf（）函數(shù)如何有格式地顯示參數(shù)的內(nèi)容，該串包含著文字和轉(zhuǎn)換規(guī)定符，這些規(guī)定符決定輸出數(shù)據(jù)的類型和格式。參數(shù)必須有足夠的變量來(lái)匹配每一個(gè)轉(zhuǎn)換規(guī)定符，如果變量不夠，則會(huì)產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。下面這個(gè)例子顯示了一個(gè)帶有格式串的printf（）函數(shù)，該格式串含有規(guī)范的正文和轉(zhuǎn)換符：printf（＂Theansweris：％d＂，sum）；3.6建模與仿真的VVA3.6.1VVA概念建模與仿真的有效性關(guān)鍵在于建模與仿真的正確性和置信度。只有保證了建模與仿真的正確性和置信度，其仿真結(jié)果才有實(shí)際意義。建模與仿真采用校核、驗(yàn)證與確認(rèn)（VerificationValidationandAccreditation，簡(jiǎn)稱VVA）技術(shù)是有效的途徑。校核（Verification）是確定模型和仿真準(zhǔn)確地再現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的概念描述和技術(shù)要求的過(guò)程。驗(yàn)證（Validation）是確定模型和仿真從意想使用的角度準(zhǔn)確地再現(xiàn)真實(shí)世界的程度的過(guò)程。確認(rèn)（Accreditation）是權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)某種專門(mén)目的模型和仿真能否接受的確定。VVA是建模與仿真開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和提高的重要部分。VVA技術(shù)中，“校核”和“驗(yàn)證”將改善、提高建模與仿真的正確性，而通過(guò)“確認(rèn)”將確定建模與仿真的置信度水平。一個(gè)大的仿真系統(tǒng)的精度包括靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動(dòng)態(tài)兩方面。整個(gè)仿真系統(tǒng)的精度由各個(gè)分系統(tǒng)的精度綜合構(gòu)成。換言之，整個(gè)飛行仿真系統(tǒng)要求的精度將分配到對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的精度要求中。因此，模型的校核、驗(yàn)證和確認(rèn)應(yīng)貫穿在建模與仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和完善的全過(guò)程。建模與仿真的VVA涉及多項(xiàng)技術(shù)和測(cè)試方法。其關(guān)鍵技術(shù)在于VVA工作模式的規(guī)范化和VVA的自動(dòng)化、可視化。VVA工作模式是多層次的，即模型校核和仿真結(jié)果的驗(yàn)證，后者包括仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤、仿真結(jié)果與驗(yàn)證數(shù)據(jù)的比較和顯示。3.6.2VVA過(guò)程建模與仿真的VVA工作模式和過(guò)程如圖3.11所示。VVA過(guò)程首先是對(duì)建模對(duì)象的分析，根據(jù)仿真的目的提出建模的要求，抽象出概念模型。概念模型包括有關(guān)的假設(shè)、算法、建模與仿真的結(jié)構(gòu)以及預(yù)期應(yīng)用的描述。概念模型也必須提出合適地為建模與仿真輸入數(shù)據(jù)的可行性。概念模型驗(yàn)證的過(guò)程要表明概念模型對(duì)仿真對(duì)象的描述是否正確，仿真結(jié)構(gòu)是否能滿足預(yù)期應(yīng)用的要求。在建模與仿真過(guò)程中要設(shè)計(jì)校核與驗(yàn)證計(jì)劃。建模與仿真的“技術(shù)說(shuō)明”包括對(duì)軟、硬件的要求和標(biāo)準(zhǔn)，包括分布交互仿真的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等。依據(jù)這些進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與概念模型之間的聯(lián)系，要保證初步設(shè)計(jì)的要求。在“軟件開(kāi)發(fā)/修改”中不斷得到完整的仿真軟件。在此過(guò)程中應(yīng)該應(yīng)用軟件有關(guān)結(jié)構(gòu)、文檔、測(cè)試和質(zhì)量保證方面的標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)建模與仿真文檔和配置的管理。另外，通過(guò)一系列的仿真試驗(yàn)，校核和驗(yàn)證仿真軟件是否精確地反映了建模與仿真計(jì)劃，并將仿真結(jié)果與理論結(jié)果或其它試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證數(shù)學(xué)仿真模型和軟件的有效性。然后，進(jìn)行軟件、硬件及其網(wǎng)絡(luò)的連接調(diào)試，還包括人的參與。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，驗(yàn)證整個(gè)仿真系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)實(shí)體性能的逼真程度。分析仿真系統(tǒng)的正確性和精度，并且分析各部件精度對(duì)整個(gè)仿真系統(tǒng)精度的影響。在建模與仿真過(guò)程中，除了以上強(qiáng)調(diào)的要把校核和驗(yàn)證集成到建模與仿真開(kāi)發(fā)生命全周期，另外還要強(qiáng)調(diào)文檔也要貫穿整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，使之得到有效的校核和驗(yàn)證。文檔中包括建模與仿真的指標(biāo)、性能、數(shù)據(jù)要求等說(shuō)明。沒(méi)有這些文檔，建模與仿真不易正確進(jìn)行。因此，所有的VVA過(guò)程要全面正式地存入文檔。

作者簡(jiǎn)介

暫缺《飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)及技術(shù)》作者簡(jiǎn)介

圖書(shū)目錄

     目錄
   第一章緒論
    1.1定義
    1.2仿真分類
    1.3實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的基本組成及原理
    1.4實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)
    1.5實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
   第二章飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)
    2.1飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的組成及原理
    2.2飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的功能
    2.3飛行實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的基本性能
   第三章飛行仿真建模與數(shù)據(jù)庫(kù)
    3.1概述
    3.2數(shù)學(xué)模型
    3.2.1基本概念
    3.2.2飛行仿真模型的組成
    3.2.3模塊化、層次化建模方法
    3.3坐標(biāo)軸系和符號(hào)
    3.3.1坐標(biāo)軸系
    3.3.2角度
    3.3.3主要參數(shù)對(duì)照關(guān)系
    3.4數(shù)據(jù)預(yù)處理及函數(shù)生成
    3.4.1通用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法
    3.4.2通用函數(shù)生成處理
    3.5飛行仿真數(shù)據(jù)庫(kù)
    3.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)及管理
    3.5.2數(shù)據(jù)項(xiàng)命名規(guī)則
    3.5.3數(shù)據(jù)文件類型
    3.6建模與仿真的VVA
    3.6.1VVA概念
    3.6.2VVA過(guò)程
   第四章飛行動(dòng)力學(xué)仿真
    4.1概述
    4.2飛行動(dòng)力學(xué)方程
    4.2.1運(yùn)動(dòng)方程
    4.2.2飛機(jī)姿態(tài)的確定
    4.2.3方向余弦矩陣
    4.2.4四元數(shù)法
    4.3飛行系統(tǒng)仿真模型
    4.3.1飛行系統(tǒng)仿真模型的組成及功能
    4.3.2各模塊的功能及特點(diǎn)
    4.3.3飛行仿真軟件的模塊化結(jié)構(gòu)
    4.4氣動(dòng)數(shù)據(jù)的表達(dá)形式
    4.5數(shù)值積分算法
   第五章飛機(jī)系統(tǒng)仿真
    5.1飛行儀表仿真
    5.1.1概述
    5.1.2飛行仿真儀表分類
    5.1.3仿真儀表結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)方式
    5.1.4計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)圖形仿真儀表
    5.1.5儀表性能仿真
    5.1.6航空仿真儀表發(fā)展趨勢(shì)
    5.2無(wú)線電通訊與無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)仿真
    5.2.1無(wú)線電通訊系統(tǒng)仿真
    5.2.2無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)仿真
    5.2.3導(dǎo)航參數(shù)定義
    5.2.4常用機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備
    5.2.5導(dǎo)航參數(shù)的計(jì)算
    5.2.6無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)仿真方法及應(yīng)用實(shí)例
    5.2.7地面導(dǎo)航臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)
    5.3慣性導(dǎo)航系統(tǒng)仿真
    5.3.1概述
    5.3.2飛機(jī)慣導(dǎo)系統(tǒng)常用坐標(biāo)系
    5.3.3慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本組成及簡(jiǎn)要原理
    5.3.4飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)仿真方法及應(yīng)用實(shí)例
    5.4飛行管理系統(tǒng)仿真
    5.4.1飛行管理系統(tǒng)的組成及功能
    5.4.2飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMCS）簡(jiǎn)介及仿真
    5.4.3控制顯示組件（CDU）仿真
    5.4.4FMCS數(shù)據(jù)庫(kù)
    5.5自動(dòng)飛行系統(tǒng)仿真
    5.5.1自動(dòng)飛行系統(tǒng)的組成及原理簡(jiǎn)介
    5.5.2自動(dòng)飛行系統(tǒng)的仿真方法及特點(diǎn)
    5.5.3自動(dòng)飛行系統(tǒng)的飛行方式及仿真軟件模塊功能
    5.5.4俯仰、橫滾通道控制原理、控制律及其仿真
    5.5.5導(dǎo)航導(dǎo)引原理及其仿真
    5.6發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真
    5.6.1發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理簡(jiǎn)介
    5.6.2發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的仿真方法
    5.6.3發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的仿真應(yīng)用實(shí)例
   第六章運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)
    6.1運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的功能及分類
    6.2六自由度平臺(tái)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成及主要性能指標(biāo)
    6.2.1概述
    6.2.2六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成
    6.2.3六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的仿真動(dòng)感及性能指標(biāo)
    6.3六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形成
    6.3.1質(zhì)心變換
    6.3.2坐標(biāo)變換，驅(qū)動(dòng)信號(hào)洗出與補(bǔ)償
    6.3.3作動(dòng)筒伸長(zhǎng)變換
    6.3.4運(yùn)動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)信號(hào)流程圖及系統(tǒng)原理圖
    6.3.5運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特殊效應(yīng)信號(hào)類型及仿真
   第七章操縱負(fù)荷系統(tǒng)
    7.1概述
    7.2操縱負(fù)荷系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及仿真方法
    7.2.1數(shù)學(xué)模型
    7.2.2駕駛桿力和腳蹬力的仿真方法
    7.3全數(shù)字式（力伺服控制）操縱負(fù)荷系統(tǒng)
    7.3.1全數(shù)字式操縱負(fù)荷系統(tǒng)的組成
    7.3.2全數(shù)字式操縱負(fù)荷系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)
    7.4研制應(yīng)用實(shí)例1：運(yùn)七—100飛機(jī)飛行模擬器操縱負(fù)荷系統(tǒng)
    7.5研制應(yīng)用實(shí)例2：全數(shù)字式并行電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng)
   第八章視景系統(tǒng)
    8.1概述
    8.2選用和設(shè)計(jì)視景系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的因素
    8.3計(jì)算機(jī)成像視景系統(tǒng)的基本原理與算法
    8.3.1坐標(biāo)變換與透視投影
    8.3.2目標(biāo)數(shù)字化
    8.3.3剪裁
    8.3.4隱藏面的消除
    8.3.5掃描梯形的劃分
    8.3.6紋理
    8.4計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)的基本配置與技術(shù)
    8.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)
    8.4.2控制計(jì)算機(jī)（管理計(jì)算機(jī)）
    8.4.3流水并行處理技術(shù)
    8.4.4圖像處理器
    8.4.5圖像顯示處理器
    8.5光學(xué)顯示系統(tǒng)
    8.6典型系統(tǒng)舉例
    8.6.1Evans&Sutherland公司的ESIG4500視景系統(tǒng)
    8.6.2SGI公司的Onyx2工作站加上RE2或IR（InfiniteReality）圖形子系統(tǒng)
   第九章音響系統(tǒng)
    9.1概述
    9.2飛行模擬器音響系統(tǒng)建模、應(yīng)用實(shí)例及軟件
    9.3音響發(fā)生器原理
    9.3.1模擬式音響發(fā)生器
    9.3.2數(shù)字式音響發(fā)生器
   第十章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
    10.1飛行模擬器對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置要求
    10.2外圍通道與接口
    10.2.1模擬量輸入通道（AI）
    10.2.2模擬量輸出通道（AO）
    10.2.3離散量輸入通道（DI）
    10.2.4離散量輸出通道（DO ）
    10.2.5數(shù)字量輸入輸出通道（DD）
    10.2.6計(jì)算機(jī)接口與信息傳送
    10.3實(shí)時(shí)管理軟件
    10.3.1實(shí)時(shí)管理軟件的功能
    10.3.2實(shí)時(shí)仿真程序與系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和用戶需求有關(guān)
    10.3.3任務(wù)調(diào)度模塊的分類與調(diào)度優(yōu)先級(jí)
    10.3.4飛行模擬器實(shí)時(shí)管理程序舉例
    10.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
    10.4.1網(wǎng)絡(luò)在飛行模擬器中的應(yīng)用
    10.4.2ISO開(kāi)放系統(tǒng)互連模型
    10.4.3局域網(wǎng)（LAN）的體系結(jié)構(gòu)
    10.4.4分布交互仿真中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與特點(diǎn)
   第十一章教員控制臺(tái)
    11.1概述
    11.2教員控制臺(tái)的組成與原理
    11.2.1教員控制臺(tái)系統(tǒng)的組成
    11.2.2觸摸式控制顯示系統(tǒng)原理
    11.3教員控制臺(tái)系統(tǒng)頁(yè)面設(shè)置
   第十二章飛行模擬器的性能檢測(cè)與評(píng)估
    12.1飛行模擬器性能規(guī)范
    12.2飛行模擬器的性能檢測(cè)與評(píng)估
    12.3飛行模擬器自測(cè)試軟件
    參考文獻(xiàn)