第11卷第2期 智能系统学报 Vol.11 No.2 2016年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2016 D0I:10.11992/is.201508014 网络出版地址：htp:/www.cmki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20160315.1252.022.html 有人/无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现 李一波，王仓库，姬晓飞 (沈阳航空航天大学自动化学院，辽宁沈阳110136) 摘要：针对未来有人/无人机混合编队的作战模式和增强三维可视化虚拟实现效果的需求，设计了在某无人机真 实的Simulink模型的基础上结合FlightGear和MFC的有人/无人机编队三维可视化系统。系统充分利用FlightGear 的强大视景系统、MATLAB-Simulink快速解算控制算法的能力、MFC开发的应用程序以及各个功能模块结构化，使得 三维可视化系统的飞行数据和飞行视景具有时序性、可视性，各模拟模块可以根据不同的需求进行更改、升级和替 代。经过多次仿真实验，该系统占用资源少，实现了有人/无人机混合编队的编队飞行和空战演示的整个过程的三 维可视化显示，具有很好的三维可视化效果，达到了有人无人机编队三维可视化系统项目的要求。 关键词：模块化：有人V无人机编队：三维可视化系统：虚拟现实；FlightGear:Simulink 中图分类号：V279:TP311文献标志码：A文章编号：1673-4785(2016)02-0272-07 中文引用格式：李一波，王仓库，姬晓飞.有人/无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现[J].智能系统学报，2016,11(2)： 272-278. 英文引用格式：LI Yibo,WANG Cangku,JI Xiaofei..Design and implementation of manned/.unmanned aircraft formations in3D visualization[J].CAAI transactions on intelligent systems,2016,11(2):272-278. Design and implementation of manned/unmanned aircraft formations in 3D visualization LI Yibo,WANG Cangku,JI Xiaofei (School of Automation,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China) Abstract:For future war modes requiring cooperative engagements that mix manned aircrafts with unmanned auto- motive vehicles (UAVs)and for enhancing the 3D visualized virtual realization effect,a manned/unmanned aircraft formation 3D visualization system based on Simulink model,FlightGear,and MFC was designed.The system makes full use of FlightGear's powerful visual system,the control algorithm's fast calculating ability on MATLAB Simu- link,the application procedure developed by MFC,and the structuring of each functional module to make the flight data and flight vision sequential and visible and to enable each simulation module to be renewable,updatable,and exchangeable.Numerous simulation experiments indicate that this system requires a small amount of resources to implement a series of 3D visual displays of the entire process,including formation flight simulation,air combat demonstrations,weather conditions,and geographical environments.The system has a good 3D visualization effect and satisfies the requirements for a 3D visualization system for manned/unmanned aircraft formations. Keywords:modulation;manned/unmanned aircraft formation;3D visualization system;VR;FlightGear;Simu- link 有人机作为长机带领有人和无人机的混合编队 收稿日期：2015-08-14.网络出版日期：2016-03-15. 飞行不仅将使系统的综合效能和任务执行时的冗余 基金项目：辽宁省教育厅科技研究项目(L201406):辽宁省高等学校优性能得到大幅提升，而且弥补了单纯无人机编队对 秀人才支持计划项目(LJQ2014018). 通信作者：王仓库.E-mail:13354247128@163.com 复杂环境识别和判断失误等方面的不足，成为有人/第 １１ 卷第 ２ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１１ №．２ ２０１６ 年 ４ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｐｒ． ２０１６ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１５０８０１４ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ＴＰ．２０１６０３１５．１２５２．０２２．ｈｔｍｌ 有人 ／ 无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现 李一波，王仓库，姬晓飞 （沈阳航空航天大学 自动化学院，辽宁 沈阳 １１０１３６） 摘 要：针对未来有人／ 无人机混合编队的作战模式和增强三维可视化虚拟实现效果的需求，设计了在某无人机真 实的 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 模型的基础上结合 ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ 和 ＭＦＣ 的有人／ 无人机编队三维可视化系统。 系统充分利用 ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ 的强大视景系统、ＭＡＴＬＡＢ⁃Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 快速解算控制算法的能力、ＭＦＣ 开发的应用程序以及各个功能模块结构化，使得 三维可视化系统的飞行数据和飞行视景具有时序性、可视性，各模拟模块可以根据不同的需求进行更改、升级和替 代。 经过多次仿真实验，该系统占用资源少，实现了有人／ 无人机混合编队的编队飞行和空战演示的整个过程的三 维可视化显示，具有很好的三维可视化效果，达到了有人／ 无人机编队三维可视化系统项目的要求。 关键词：模块化；有人／ 无人机编队；三维可视化系统；虚拟现实；ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中图分类号： Ｖ２７９；ＴＰ３１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１６）０２⁃０２７２⁃０７ 中文引用格式：李一波，王仓库，姬晓飞． 有人／ 无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现［ Ｊ］． 智能系统学报， ２０１６， １１（ ２）： ２７２⁃２７８． 英文引用格式：ＬＩ Ｙｉｂｏ， ＷＡＮＧ Ｃａｎｇｋｕ， ＪＩ Ｘｉａｏｆｅｉ． Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｎｅｄ ／ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｉｎ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］． ＣＡＡＩ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１６， １１（２）： ２７２⁃２７８． Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｎｅｄ ／ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ｉｎ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ＬＩ Ｙｉｂｏ， ＷＡＮＧ Ｃａｎｇｋｕ， ＪＩ Ｘｉａｏｆｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１３６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｗａｒ ｍｏｄｅｓ ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔｓ ｔｈａｔ ｍｉｘ ｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔｓ ｗｉｔｈ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｕｔｏ⁃ ｍｏｔｉｖｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓ （ＵＡＶｓ） ａｎｄ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ， ａ ｍａｎｎｅｄ ／ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｍｏｄｅｌ， ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ， ａｎｄ ＭＦＣ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｋｅｓ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ′ｓ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｖｉｓｕａｌ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ′ｓ ｆａｓｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｎ ＭＡＴＬＡＢ Ｓｉｍｕ⁃ ｌｉｎｋ， ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ ＭＦＣ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｅａｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｕｌｅ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｆｌｉｇｈｔ ｄａｔａ ａｎｄ ｆｌｉｇｈｔ ｖｉｓｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ａｎｄ ｖｉｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｔｏ ｅｎａｂｌｅ ｅａｃｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｔｏ ｂｅ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ， ｕｐｄａｔａｂｌｅ， ａｎｄ ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ． Ｎｕｍｅｒｏｕｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ａ ｓｍａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ａｉｒ ｃｏｍｂａｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｓ， ｗｅａｔｈｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍａｎｎｅｄ ／ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ； ｍａｎｎｅｄ ／ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒｃｒａｆｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； ＶＲ； ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ； Ｓｉｍｕ⁃ ｌｉｎｋ 收稿日期：２０１５⁃０８⁃１４． 网络出版日期：２０１６⁃０３⁃１５． 基金项目：辽宁省教育厅科技研究项目（Ｌ２０１４０６６）；辽宁省高等学校优 秀人才支持计划项目（ＬＪＱ２０１４０１８）． 通信作者：王仓库．Ｅ⁃ｍａｉｌ：１３３５４２４７１２８＠ １６３．ｃｏｍ． 有人机作为长机带领有人和无人机的混合编队 飞行不仅将使系统的综合效能和任务执行时的冗余 性能得到大幅提升，而且弥补了单纯无人机编队对 复杂环境识别和判断失误等方面的不足，成为有人／