CN106569415A - 水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法，解决了在实验室中模拟水下航行器水下运动弹道可视化的难题。在LabVIEW方法中，建立航行器水中弹道入水点的相对地理位置空间坐标系；将航行器的三维模型处理成WRL格式，并导入到相对地理位置空间坐标系中；建立航行器的场景显示器及时钟，并在场景显示器中显示相对地理位置空间坐标、航行器模型、航行器坐标系；通过六自由度测试数据里的时间信息和时钟，同步驱动航行器的三维模型，得到了航行器可视化仿真过程中的速度；通过LabVIEW方法中变形选板的“设置平移”和“设置旋转”，得到航行器的偏航叠加、横滚叠加、俯仰叠加，实现航行器六自由度变化显示。降低试验成本，缩短试验周期。

Description

水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法

技术领域

本发明涉及一种水下航行器三维弹道仿真方法，特别涉及一种在实验室即可再现水下航行器的真实航行弹道的仿真方法。

背景技术

在水下航行器研制过程中，需要进行水下实航试验，航行器在水下的弹道一般是通过现场测量获取的，这就需要在特定的水域安装水下摄像***，对航行器水中的弹道及动作过程进行观测、记录和分析，以判断航行器的性能和动作的可靠性。这种工作过程存在设备投入多，风险大及受试验环境条件制约的问题，从航行器型号的原理样机试验，到最后产品的批量生产阶段，均需要多次进行水中现场测量工作，测试成本高昂，人力、物力和财力的投入很大。

发明内容

本发明提供了一种水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法，解决了在实验室中模拟水下航行器水下运动弹道可视化的难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种基于LabVIEW的水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法，包括以下步骤：

第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中弹道入水点的相对地理位置空间坐标系；

第二步、将航行器的三维模型处理成WRL格式，并导入到相对地理位置空间坐标系中；

第三步、在航行器模型上建立航行器坐标系；

第四步、将航行器的相对地理位置空间坐标空间角度(共六个自由度)、时间信息测试数据转换成TXT文件格式，每组数据之间设置一个空格划分成组，然后导入到LabVIEW方法中；

第五步、建立航行器的场景显示器及时钟，并在场景显示器中显示相对地理位置空间坐标、航行器模型、航行器坐标系；

第六步、建立了空间坐标：X坐标， Y坐标， Z坐标的显示窗口；

第七步、通过六自由度测试数据里的时间信息和时钟，同步驱动航行器的三维模型，得到了航行器可视化仿真过程中的速度；

第八步、提取航行器的相对地理位置空间坐标空间角度的信息，传递给相对地理空间坐标；

第九步：通过LabVIEW方法中变形选板的“设置平移”和“设置旋转”，得到航行器的偏航叠加、横滚叠加、俯仰叠加，实现航行器六自由度变化显示。

该三维可视化仿真方法摒弃了传统的纵横交织的二维曲线分析方法，更加生动地用三维动画展示给试验人员，对航行器在水下的航行和分离姿态展示的更加准确形象逼真，使试验人员能准确地判断出航行器的性能，方便地完成了对航行器航行性能测试任务，克服了特定水域及设备的制约，降低试验成本，减少试验次数，缩短试验周期。

附图说明

图1是基于LabVIEW的六自由度弹道数据三维可视化仿真方法主界面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种基于LabVIEW的水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法，包括以下步骤：

第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中弹道入水点的相对地理位置空间坐标系；

第二步、将航行器的三维模型处理成WRL格式，并导入到相对地理位置空间坐标系中；

第三步、在航行器模型上建立航行器坐标系；

第四步、将航行器的相对地理位置空间坐标空间角度(共六个自由度)、时间信息测试数据转换成TXT文件格式，每组数据之间设置一个空格划分成组，然后导入到LabVIEW方法中；

第五步、建立航行器的场景显示器及时钟，并在场景显示器中显示相对地理位置空间坐标、航行器模型、航行器坐标系；

第六步、建立了空间坐标：X坐标， Y坐标， Z坐标的显示窗口；

第七步、通过六自由度测试数据里的时间信息和时钟，同步驱动航行器的三维模型，得到了航行器可视化仿真过程中的速度；

第八步、提取航行器的相对地理位置空间坐标空间角度的信息，传递给相对地理空间坐标；

第九步：通过LabVIEW方法中变形选板的“设置平移”和“设置旋转”，得到航行器的偏航叠加、横滚叠加、俯仰叠加，实现航行器六自由度变化显示。

将试验过程中采集产品的六自由度数据，用来驱动三维模型，实现了三维模型的俯仰，偏航和横滚等三维动作的可视化，并显示了航行器的相对地理坐标，在实验室即可再现水下航行器的真实航行弹道的仿真方法，极大地方便了科研人员后期的数据处理和试验结果的分析。六自由度试验数据驱动三维模型：三维模型驱动是整个程序的核心，通过上面的准备工作后，要建立产品坐标系和相对地理位置坐标系，这样在可视化显示时有相对参照和立体感。完成以上操作，需建立场景显示器和时钟同步，这样三维模型有了显示，同时通过六自由度数据里的时间信息时钟同步驱动三维模型限定了可视化过程中的速度，六自由度数据里的坐标信息被提取出来传递给相对地理坐标模块。

Claims (1)

1.一种水下航行器六自由度弹道三维可视化仿真方法，包括以下步骤：

第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中弹道入水点的相对地理位置空间坐标系；

第二步、将航行器的三维模型处理成WRL格式，并导入到相对地理位置空间坐标系中；

第三步、在航行器模型上建立航行器坐标系；

第四步、将航行器的相对地理位置空间坐标空间角度、时间信息测试数据转换成TXT文件格式，每组数据之间设置一个空格划分成组，然后导入到LabVIEW方法中；

第五步、建立航行器的场景显示器及时钟，并在场景显示器中显示相对地理位置空间坐标、航行器模型、航行器坐标系；

第六步、建立了空间坐标：X坐标， Y坐标， Z坐标的显示窗口；

第七步、通过六自由度测试数据里的时间信息和时钟，同步驱动航行器的三维模型，得到了航行器可视化仿真过程中的速度；

第八步、提取航行器的相对地理位置空间坐标空间角度的信息，传递给相对地理空间坐标；

第九步：通过LabVIEW方法中变形选板的“设置平移”和“设置旋转”，得到航行器的偏航叠加、横滚叠加、俯仰叠加，实现航行器六自由度变化显示。