水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法技術

本發明專利技術公開了一種水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，解決了在實驗室中模擬水下航行器水下運動彈道可視化的難題。在LabVIEW方法中，建立航行器水中彈道入水點的相對地理位置空間坐標系；將航行器的三維模型處理成WRL格式，并導入到相對地理位置空間坐標系中；建立航行器的場景顯示器及時鐘，并在場景顯示器中顯示相對地理位置空間坐標、航行器模型、航行器坐標系；通過六自由度測試數據里的時間信息和時鐘，同步驅動航行器的三維模型，得到了航行器可視化仿真過程中的速度；通過LabVIEW方法中變形選板的“設置平移”和“設置旋轉”，得到航行器的偏航疊加、橫滾疊加、俯仰疊加，實現航行器六自由度變化顯示。降低試驗成本，縮短試驗周期。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種水下航行器三維彈道仿真方法，特別涉及一種在實驗室即可再現水下航行器的真實航行彈道的仿真方法。
技術介紹
在水下航行器研制過程中，需要進行水下實航試驗，航行器在水下的彈道一般是通過現場測量獲取的，這就需要在特定的水域安裝水下攝像系統，對航行器水中的彈道及動作過程進行觀測、記錄和分析，以判斷航行器的性能和動作的可靠性。這種工作過程存在設備投入多，風險大及受試驗環境條件制約的問題，從航行器型號的原理樣機試驗，到最后產品的批量生產階段，均需要多次進行水中現場測量工作，測試成本高昂，人力、物力和財力的投入很大。
技術實現思路
本專利技術提供了一種水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，解決了在實驗室中模擬水下航行器水下運動彈道可視化的難題。本專利技術是通過以下技術方案解決以上技術問題的：一種基于LabVIEW的水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，包括以下步驟：第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中彈道入水點的相對地理位置空間坐標系；第二步、將航行器的三維模型處理成WRL格式，并導入到相對地理位置空間坐標系中；第三步、在航行器模型上建立航行器坐標系；第四步、將航行器的相對地理位置空間坐標空間角度(共六個自由度)、時間信息測試數據轉換成TXT文件格式，每組數據之間設置一個空格劃分成組，然后導入到LabVIEW方法中；第五步、建立航行器的場景顯示器及時鐘，并在場景顯示器中顯示相對地理位置空間坐標、航行器模型、航行器坐標系；第六步、建立了空間坐標：X坐標，Y坐標，Z坐標的顯示窗口；第七步、通過六自由度測試數據里的時間信息和時鐘，同步驅動航行器的三維模型，得到了航行器可視化仿真過程中的速度；第八步、提取航行器的相對地理位置空間坐標空間角度的信息，傳遞給相對地理空間坐標；第九步：通過LabVIEW方法中變形選板的“設置平移”和“設置旋轉”，得到航行器的偏航疊加、橫滾疊加、俯仰疊加，實現航行器六自由度變化顯示。該三維可視化仿真方法摒棄了傳統的縱橫交織的二維曲線分析方法，更加生動地用三維動畫展示給試驗人員，對航行器在水下的航行和分離姿態展示的更加準確形象逼真，使試驗人員能準確地判斷出航行器的性能，方便地完成了對航行器航行性能測試任務，克服了特定水域及設備的制約，降低試驗成本，減少試驗次數，縮短試驗周期。附圖說明圖1是基于LabVIEW的六自由度彈道數據三維可視化仿真方法主界面圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術進行詳細說明：一種基于LabVIEW的水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，包括以下步驟：第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中彈道入水點的相對地理位置空間坐標系；第二步、將航行器的三維模型處理成WRL格式，并導入到相對地理位置空間坐標系中；第三步、在航行器模型上建立航行器坐標系；第四步、將航行器的相對地理位置空間坐標空間角度(共六個自由度)、時間信息測試數據轉換成TXT文件格式，每組數據之間設置一個空格劃分成組，然后導入到LabVIEW方法中；第五步、建立航行器的場景顯示器及時鐘，并在場景顯示器中顯示相對地理位置空間坐標、航行器模型、航行器坐標系；第六步、建立了空間坐標：X坐標，Y坐標，Z坐標的顯示窗口；第七步、通過六自由度測試數據里的時間信息和時鐘，同步驅動航行器的三維模型，得到了航行器可視化仿真過程中的速度；第八步、提取航行器的相對地理位置空間坐標空間角度的信息，傳遞給相對地理空間坐標；第九步：通過LabVIEW方法中變形選板的“設置平移”和“設置旋轉”，得到航行器的偏航疊加、橫滾疊加、俯仰疊加，實現航行器六自由度變化顯示。將試驗過程中采集產品的六自由度數據，用來驅動三維模型，實現了三維模型的俯仰，偏航和橫滾等三維動作的可視化，并顯示了航行器的相對地理坐標，在實驗室即可再現水下航行器的真實航行彈道的仿真方法，極大地方便了科研人員后期的數據處理和試驗結果的分析。六自由度試驗數據驅動三維模型：三維模型驅動是整個程序的核心，通過上面的準備工作后，要建立產品坐標系和相對地理位置坐標系，這樣在可視化顯示時有相對參照和立體感。完成以上操作，需建立場景顯示器和時鐘同步，這樣三維模型有了顯示，同時通過六自由度數據里的時間信息時鐘同步驅動三維模型限定了可視化過程中的速度，六自由度數據里的坐標信息被提取出來傳遞給相對地理坐標模塊。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，包括以下步驟：第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中彈道入水點的相對地理位置空間坐標系；第二步、將航行器的三維模型處理成WRL格式，并導入到相對地理位置空間坐標系中；第三步、在航行器模型上建立航行器坐標系；第四步、將航行器的相對地理位置空間坐標空間角度、時間信息測試數據轉換成TXT文件格式，每組數據之間設置一個空格劃分成組，然后導入到LabVIEW方法中；第五步、建立航行器的場景顯示器及時鐘，并在場景顯示器中顯示相對地理位置空間坐標、航行器模型、航行器坐標系；第六步、建立了空間坐標：X坐標，?Y坐標，?Z坐標的顯示窗口；第七步、通過六自由度測試數據里的時間信息和時鐘，同步驅動航行器的三維模型，得到了航行器可視化仿真過程中的速度；第八步、提取航行器的相對地理位置空間坐標空間角度的信息，傳遞給相對地理空間坐標；第九步：通過LabVIEW方法中變形選板的“設置平移”和“設置旋轉”，得到航行器的偏航疊加、橫滾疊加、俯仰疊加，實現航行器六自由度變化顯示。

【技術特征摘要】
1.一種水下航行器六自由度彈道三維可視化仿真方法，包括以下步驟：第一步、在LabVIEW方法中，建立航行器水中彈道入水點的相對地理位置空間坐標系；第二步、將航行器的三維模型處理成WRL格式，并導入到相對地理位置空間坐標系中；第三步、在航行器模型上建立航行器坐標系；第四步、將航行器的相對地理位置空間坐標空間角度、時間信息測試數據轉換成TXT文件格式，每組數據之間設置一個空格劃分成組，然后導入到LabVIEW方法中；第五步、建立航行器的場景顯示器及時鐘，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康寶臣，馮麗娜，胡光，趙志國，吳琪，張繼鵬，李曉峰，
申請(專利權)人：山西汾西重工有限責任公司，
類型：發明
國別省市：山西;14