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基于GL_Studio开发飞行控制面板

范文

庞文燕　王强

摘要：以 GL Studio作为开发平台，完成飞行控制面板的图形建模，面向对象设计程序，采用GL Studio和VC++混合编程，做好网络通信、人机交互设计，完成军用直10机型飞行控制面板的仿真开发。

Abstract： GL Studio is used as the development platform to complete the graphical modeling of flight control panel， the object-oriented design program， the mixed programming of GL Studio and VC++， the design of network communication and human-computer interaction， and the simulation development of military direct 10 aircraft flight control panel.

关键词：面向对象编程;GL Studio;VC++混合编程

Key words： object-oriented programming;GL Studio;VC++ hybrid programming

中图分类号：V27 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）23-0280-02

0 ?引言

虚拟座舱系统（Virtual Cockpit）具有显著降低为升级现有飞机所需要高成本的能力，可除去许多老式仪器和量表，节省重量和能源[1]。目标是实现大部分飞行仿真数据的人机交互，结构上主要包括视景系统、控制面板和操作手柄。GL Studio是一款能够创建实时的、三维的、照片级互动图形界面，独立平台的快速原型工具[2]，具备良好的交互性。

1 ?GL Studio 简介

GL Studio是美国DiSTI公司開发的用于虚拟仪表仿真的旗舰产品，在国防应用中主要用于搭建虚拟座舱，进行仪表仿真，包括设计器和代码生成器，软件能与HLA/DIS仿真应用相连，能够运行于Window7、Window8、WindowXP、IRIX 和 Linux 操作系统上[3]。

使用GL Studio有五方面优势，一是同等硬件要求下，创建影像级互动界面，得到清楚的纹理图片，实现“所见即所得”;二是可以实现为图片添加代码，以及将绘制出的对象统一生成C++和OpenGL源代码，并嵌入其他应用;三是对象可以很容易被建立成复用性组件，将图形实体表现以及其行为逻辑表现融为一体。其生成和使用时存放形式是不同的：当需要代码公开化、可更改时，存放为.gls格式，嵌入其他应用程序时，生成为.dll或.so;当作为Active插件使用时，将其封装为.cab文件;当组建独立运行存在时，以生成.exe形式[4，5];四是可以通过设置消息响应函数实现对键盘、鼠标等用户输入设备的响应，也能为交互设备添加回调函数;五是做针对性消隐处理，即隐藏不需要显示的模块或图片。

2 ?飞行控制面板的实现

下面用GL Studio来实现飞行控制面板的仿真。

2.1 开发流程

仿真开发通过对显示仪表进行图形建模、设计内部驱动程序、开发外部的网络接口、设计人机交互界面等步骤完成。详细开发流程见图1所示：首先，将真实仪表抽象成GL Studio面板仪表，设置驱动方式，启动软件对图形的控制;其次，将获得的可执行程序纳入总程序中;最后，设置网络通讯接口，完成和主仿真机的数据交互连接。

2.2 图形建模

实现虚拟座舱要完成的首要工作就是对图形画面进行建模，即根据实际面板绘制仪表图形、输入字符、设定参数。

①采集和处理数据：需要用Photoshop等图片处理软件对纹理及布局图数据进行处理，获得透明的符合要求的png格式纹理图。要关注三点：GLStudio要求纹理的像素大小以2的n次幂为最优;纹理的大小应与仪表显示窗口的大小相一致;同一面板的不同部件的纹理尽量放在一张图片上，用来保证纹理图片的比例一致，避免繁琐的调整和开发与运行时显示的差异[4]。

②建立实体模型：需要建立数码管等仪表图形、GSP等画面显示字符、FIRE等报警符号。参照飞行仪表手册，设计各仪表尺寸、位置;分析对象功能及逻辑联系，分配有利位置，划分模块，合理构建整体画面。完成整体设计后进入具体建模，通过直接拖拽图像原型实现。所有实体对象，均可看成N个多边形构成。反复采用剪切、旋转、扭曲等操作，可以获得各种预期对象。然后对模型的颜色、材质、纹理等属性做设置，为用户提供更真实的观感。为模型贴上纹理，即可以简化建模过程，又能提高仿真的逼真度和速度。

③梳理模型：分别以空间和逻辑为主线，梳理各模型、各子画面层次结构，确保各仪表的显示顺序、内容无误。GL Studio中，图符、字符等不同颜色代表了不同的意义，在设置具体颜色时要特别关注。

按照采集和处理数据、建立模型、梳理模型的开发步骤，完成飞行控制板的建模过程，将源代码纳入用户工程，见图2，对象的通讯及回调函数要写在Code里面，可以添加各种函数，软件内部自带函数提示。然后，为控制面板设置设备属性，见图3。

2.3 实现网络通讯

网络通讯要实现功能：一是控制面板能够接收主机数据，并实时更新;二是为主机输送实时参数，实现主机依据输入状态设置工作模式、参数以及指示灯、数码管随动显示。

整个工程通过纹理布置，属性设置，函数及通讯协议的编写，最后通过VC++编译成可执行文件.exe，连同config配置文件拷贝到应用的电脑上面，通过配置电脑IP与主仿真机进行通信，设置config配置文件里面的图形位置及大小即可完成软件的布置，通过点击触摸屏上面的相应按钮、开关完成虚拟控制面板的应用，见图4，为触摸屏单板电脑在工程中的应用。

参考文献：

[1]刘丽娇.基于GL-Studio的飞行模拟机虚拟座舱开发[D].哈尔滨工业大学，2009.

[2]黄晓雪，韩端锋，袁利毫，等.基于GL Studio的船舶驾控台仿真系统的开发[J].船舶，2013，4：73-77.

[3]张毅，王士星，等.仿真系统分析与设计[M].北京：国防工业出版社，2010.

[4]陈建东.全球民用全飞行模拟器现状[J].民航经济与技术，1998（2）：45-51.

[5]GL Studio Version 3.2 API Documentation Inc.U.S.A：Distributed Simulation Technology Inc[Z].2007.

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