基于GL_Studio開發飛行控制面板

龐文燕　王強

摘要：以 GL Studio作為開發平臺，完成飛行控制面板的圖形建模，面向對象設計程序，采用GL Studio和VC++混合編程，做好網絡通信、人機交互設計，完成軍用直10機型飛行控制面板的仿真開發。

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.

關鍵詞：面向對象編程;GL Studio;VC++混合編程

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

中圖分類號：V27 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0280-02

0 ?引言

虛擬座艙系統（Virtual Cockpit）具有顯著降低為升級現有飛機所需要高成本的能力，可除去許多老式儀器和量表，節省重量和能源[1]。目標是實現大部分飛行仿真數據的人機交互，結構上主要包括視景系統、控制面板和操作手柄。GL Studio是一款能夠創建實時的、三維的、照片級互動圖形界面，獨立平臺的快速原型工具[2]，具備良好的交互性。

1 ?GL Studio 簡介

GL Studio是美國DiSTI公司開發的用于虛擬儀表仿真的旗艦產品，在國防應用中主要用于搭建虛擬座艙，進行儀表仿真，包括設計器和代碼生成器，軟件能與HLA/DIS仿真應用相連，能夠運行于Window7、Window8、WindowXP、IRIX 和 Linux 操作系統上[3]。

使用GL Studio有五方面優勢，一是同等硬件要求下，創建影像級互動界面，得到清楚的紋理圖片，實現“所見即所得”;二是可以實現為圖片添加代碼，以及將繪制出的對象統一生成C++和OpenGL源代碼，并嵌入其他應用;三是對象可以很容易被建立成復用性組件，將圖形實體表現以及其行為邏輯表現融為一體。其生成和使用時存放形式是不同的：當需要代碼公開化、可更改時，存放為.gls格式，嵌入其他應用程序時，生成為.dll或.so;當作為Active插件使用時，將其封裝為.cab文件;當組建獨立運行存在時，以生成.exe形式[4，5];四是可以通過設置消息響應函數實現對鍵盤、鼠標等用戶輸入設備的響應，也能為交互設備添加回調函數;五是做針對性消隱處理，即隱藏不需要顯示的模塊或圖片。

2 ?飛行控制面板的實現

下面用GL Studio來實現飛行控制面板的仿真。

2.1 開發流程

仿真開發通過對顯示儀表進行圖形建模、設計內部驅動程序、開發外部的網絡接口、設計人機交互界面等步驟完成。詳細開發流程見圖1所示：首先，將真實儀表抽象成GL Studio面板儀表，設置驅動方式，啟動軟件對圖形的控制;其次，將獲得的可執行程序納入總程序中;最后，設置網絡通訊接口，完成和主仿真機的數據交互連接。

2.2 圖形建模

實現虛擬座艙要完成的首要工作就是對圖形畫面進行建模，即根據實際面板繪制儀表圖形、輸入字符、設定參數。

①采集和處理數據：需要用Photoshop等圖片處理軟件對紋理及布局圖數據進行處理，獲得透明的符合要求的png格式紋理圖。要關注三點：GLStudio要求紋理的像素大小以2的n次冪為最優;紋理的大小應與儀表顯示窗口的大小相一致;同一面板的不同部件的紋理盡量放在一張圖片上，用來保證紋理圖片的比例一致，避免繁瑣的調整和開發與運行時顯示的差異[4]。

②建立實體模型：需要建立數碼管等儀表圖形、GSP等畫面顯示字符、FIRE等報警符號。參照飛行儀表手冊，設計各儀表尺寸、位置;分析對象功能及邏輯聯系，分配有利位置，劃分模塊，合理構建整體畫面。完成整體設計后進入具體建模，通過直接拖拽圖像原型實現。所有實體對象，均可看成N個多邊形構成。反復采用剪切、旋轉、扭曲等操作，可以獲得各種預期對象。然后對模型的顏色、材質、紋理等屬性做設置，為用戶提供更真實的觀感。為模型貼上紋理，即可以簡化建模過程，又能提高仿真的逼真度和速度。

③梳理模型：分別以空間和邏輯為主線，梳理各模型、各子畫面層次結構，確保各儀表的顯示順序、內容無誤。GL Studio中，圖符、字符等不同顏色代表了不同的意義，在設置具體顏色時要特別關注。

按照采集和處理數據、建立模型、梳理模型的開發步驟，完成飛行控制板的建模過程，將源代碼納入用戶工程，見圖2，對象的通訊及回調函數要寫在Code里面，可以添加各種函數，軟件內部自帶函數提示。然后，為控制面板設置設備屬性，見圖3。

2.3 實現網絡通訊

網絡通訊要實現功能：一是控制面板能夠接收主機數據，并實時更新;二是為主機輸送實時參數，實現主機依據輸入狀態設置工作模式、參數以及指示燈、數碼管隨動顯示。

整個工程通過紋理布置，屬性設置，函數及通訊協議的編寫，最后通過VC++編譯成可執行文件.exe，連同config配置文件拷貝到應用的電腦上面，通過配置電腦IP與主仿真機進行通信，設置config配置文件里面的圖形位置及大小即可完成軟件的布置，通過點擊觸摸屏上面的相應按鈕、開關完成虛擬控制面板的應用，見圖4，為觸摸屏單板電腦在工程中的應用。

參考文獻：

[1]劉麗嬌.基于GL-Studio的飛行模擬機虛擬座艙開發[D].哈爾濱工業大學，2009.

[2]黃曉雪，韓端鋒，袁利毫，等.基于GL Studio的船舶駕控臺仿真系統的開發[J].船舶，2013，4：73-77.

[3]張毅，王士星，等.仿真系統分析與設計[M].北京：國防工業出版社，2010.

[4]陳建東.全球民用全飛行模擬器現狀[J].民航經濟與技術，1998（2）：45-51.

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