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仿真系统分析与设计
《仿真系统分析与设计》是国防工业出版社2010年4月1日出版的图书，作者是张毅。该书系统地介绍了系统仿真所需要的基本工具、方法与理论，并且给出了大量的工程实例。
基本介绍
- 书名：仿真系统分析与设计
- 作者：张毅
- ISBN：9787118067965
- 定价：52.00元
- 出版社：国防工业出版社
- 出版时间：2010年4月1日
- 开本：16开
内容简介
《仿真系统分析与设计》分为四篇11章，首先介绍了MATLAB仿真系统设计理论与方法，然后从飞行模拟理论、飞行系统仿真、飞行操纵与运动模拟、视景与音响系统、计算机实时系统等几个方面，全面分析了飞行模拟器系统设计的相关技术。在第三篇中重点阐述了虚拟现实技术的语言环境与设计技术。最后给出了具体的工程实例。
《仿真系统分析与设计》内容丰富、论述简洁、密切联繫实际，并提供了大量不同层次的示例与实例，可作为高等院校的教科书，以及相关的技术人员和科研工作者的参考书。
图书目录
第1章 绪论……………………………………………………………………… 1
1.1 仿真系统的组成、分类及作用………………………………………… 2
1.2 仿真算法和仿真软体…………………………………………………… 3
1.3 飞行仿真技术…………………………………………………………… 5
1.3.1 飞行仿真系统组成…………………………………………… 6
1.3.2 飞行仿真系统设计的关键技术……………………………… 6
1.3.3 实时仿真技术………………………………………………… 8
1.4 虚拟现实与仿真技术…………………………………………………… 9
1.5 全书的基本结构和内容……………………………………………… 10
1.6 小结…………………………………………………………………… 12
1.7 习题…………………………………………………………………… 12
第一篇 MATLAB仿真系统
第2章 MATLAB语言程式设计……………………………………………… 13
2.1 MATLAB的工作环境……………………………………………… 13
2.1.1 CommandWindow指令窗简介…………………………… 13
2.1.2 CommandHistory历史指令窗和实录指令diary ………… 16
2.1.3 CurrentDirectory及档案管理……………………………… 17
2.1.4 WorkspaceBrowser工作空间浏览器……………………… 17
2.1.5 帮助系统……………………………………………………… 18
2.2 MATLAB的语言体系……………………………………………… 19
2.2.1 MATLAB的基本运算、数据结构与函式………………… 19
2.2.2 MATLAB控制流…………………………………………… 26
2.2.3 MATLAB函式……………………………………………… 28
2.3 MATLAB数值运算………………………………………………… 31
2.3.1 矩阵运算……………………………………………………… 31
2.3.2 数组运算……………………………………………………… 34
2.3.3 多项式处理…………………………………………………… 36
2.3.4 其他数值运算………………………………………………… 39
2.4 MATLAB的符号运算……………………………………………… 42
2.5 MATLAB的图形图像系统………………………………………… 43
2.5.1 MATLAB语言下的图形绘製……………………………… 43
2.5.2 MATLAB图形用户界面设计技术………………………… 54
2.6 小结…………………………………………………………………… 63
2.7 习题…………………………………………………………………… 63
第3章 Slmulink建模与仿真………………………………………………… 65
3.1 Simulink数学建模与仿真…………………………………………… 65
3.1.1 Simulink的运行及视窗介绍……………………………… 65
3.1.2 Simulink的常用基本模组………………………………… 67
3.1.3 Simulink模型建立及操作………………………………… 77
3.1.4 Simulink仿真……………………………………………… 85
3.1.5 Simulink建模及仿真举例………………………………… 90
3.1.6 封装子系统…………………………………………………… 94
3.1.7 S 函式编写及其套用……………………………………… 101
3.2 半实物仿真与实时控制……………………………………………… 107
3.2.1 Simulink实时工具仿真…………………………………… 109
3.2.2 xPC在实时仿真中的套用………………………………… 112
3.2.3 dSPACE模组及实时控制………………………………… 115
3.3 小结…………………………………………………………………… 119
3.4 习题…………………………………………………………………… 119
第二篇 飞行系统仿真
第4章 飞行模拟系统基础…………………………………………………… 121
4.1 数学模型……………………………………………………………… 121
4.2 飞行系统仿真模型…………………………………………………… 122
4.2.1 坐标系及主要运动参数的定义…………………………… 123
4.2.2 运动模型建立……………………………………………… 125
4.2.3 系统仿真模型……………………………………………… 129
4.3 小结…………………………………………………………………… 133
4.4 习题…………………………………………………………………… 133
第5章 飞行模拟系统仿真…………………………………………………… 134
5.1 飞控模拟分系统……………………………………………………… 135
5.2 飞行模拟分系统……………………………………………………… 135
5.2.1 飞行仿真仪表……………………………………………… 136
5.2.2 发动机系统仿真…………………………………………… 145
5.3 导航模拟系统………………………………………………………… 149
5.3.1 惯性导航系统工作原理…………………………………… 149
5.3.2 惯性导航系统模拟………………………………………… 151
5.3.3 无线电通信系统仿真……………………………………… 153
5.3.4 无线电导航系统仿真……………………………………… 154
5.4 飞行管理系统仿真…………………………………………………… 161
5.4.1 典型飞行管理系统的总体结构…………………………… 162
5.4.2 典型飞行管理系统的仿真………………………………… 162
5.5 小结…………………………………………………………………… 173
5.6 习题…………………………………………………………………… 173
第6章 飞行操纵系统与运动模拟系统……………………………………… 174
6.1 飞行操纵系统………………………………………………………… 174
6.1.1 操纵负荷模拟原理及方法………………………………… 174
6.1.2 数学模型的建立…………………………………………… 175
6.1.3 数字式操纵负荷系统……………………………………… 178
6.2 运动模拟系统………………………………………………………… 181
6.2.1 运动系统概述……………………………………………… 181
6.2.2 六自由度平台运动系统…………………………………… 182
6.3 小结…………………………………………………………………… 194
6.4 习题…………………………………………………………………… 194
第7章 音响与视景系统……………………………………………………… 196
7.1 音响系统……………………………………………………………… 196
7.1.1 飞行模拟器音响系统原理………………………………… 196
7.1.2 三维真实感声音效果及影响因素………………………… 198
7.1.3 飞行模拟器音响系统设计实例…………………………… 199
7.2 视景系统……………………………………………………………… 203
7.2.1 概述………………………………………………………… 203
7.2.2 视景仿真基础预处理技术………………………………… 204
7.2.3 视景仿真建模技术研究…………………………………… 211
7.2.4 视景实时解算技术………………………………………… 216
7.2.5 视景效果影响因素及视景显示技术……………………… 216
7.3 小结…………………………………………………………………… 222
7.4 习题…………………………………………………………………… 222
第8章 计算机实时仿真系统………………………………………………… 223
8.1 计算机系统…………………………………………………………… 223
8.1.1 计算机系统功能及组成…………………………………… 223
8.1.2 分布互动仿真……………………………………………… 225
8.2 控制台系统…………………………………………………………… 232
8.2.1 控制台系统功能及原理…………………………………… 232
8.2.2 控制台系统实现…………………………………………… 233
8.2.3 关键技术难点……………………………………………… 236
8.3 计算机实时仿真过程若干问题研究………………………………… 237
8.3.1 实时仿真模型的积分算法和步长的选取………………… 237
8.3.2 实时仿真的可信度分析(VV&A)………………………… 239
8.3.3 仿真的实时性分析………………………………………… 240
8.3.4 实时仿真过程中多採样频率混合情况处理……………… 242
8.3.5 实时仿真的精度和误差分析……………………………… 243
8.3.6 系统的抗干扰问题………………………………………… 245
8.4 小结…………………………………………………………………… 246
8.5 习题…………………………………………………………………… 247
第三篇 虚拟现实技术
第9章 虚拟现实开发环境…………………………………………………… 248
9.1 虚拟现实技术概述…………………………………………………… 248
9.1.1 虚拟现实技术的简介……………………………………… 248
9.1.2 虚拟现实技术的特徵……………………………………… 250
9.1.3 虚拟现实技术的套用及发展趋势………………………… 251
9.1.4 虚拟现实与系统仿真……………………………………… 253
9.2 建模软体介绍………………………………………………………… 253
9.2.1 Creator环境建模软体……………………………………… 253
9.2.2 MultiGenCreator的构成………………………………… 254
9.2.3 OpenFlight数据结构……………………………………… 255
9.2.4 Creator基本使用…………………………………………… 257
9.2.5 CTS地形建模软体简介…………………………………… 266
9.2.6 CTS主要特性……………………………………………… 266
9.3 MapInfo仿真软体及其套用……………………………………… 267
9.3.1 地理信息系统简介………………………………………… 267
9.3.2 MapInfo仿真软体简介…………………………………… 269
9.3.3 MapX控制项概述…………………………………………… 272
9.3.4 MapX套用实例…………………………………………… 283
9.4 GLStudio仿真软体及其套用……………………………………… 291
9.4.1 GLStudio仿真软体简介………………………………… 291
9.4.2 GLStudio界面…………………………………………… 292
9.4.3 GLStudio的套用实例…………………………………… 293
9.5 VegaPrime仿真软体及其套用…………………………………… 304
9.5.1 VegaPrime仿真软体简介………………………………… 304
9.5.2 VegaPrime仿真软体组成………………………………… 305
9.5.3 LynxPrime增强模组……………………………………… 306
9.5.4 LynxPrime界面…………………………………………… 310
9.5.5 VegaPrime套用实例……………………………………… 313
9.5.6 API函式设计……………………………………………… 323
9.6 OpenGVS仿真软体………………………………………………… 324
9.6.1 OpenGVS简介…………………………………………… 324
9.6.2 OpenGVS软体层………………………………………… 325
9.7 小结…………………………………………………………………… 325
9.8 习题…………………………………………………………………… 326
第10章 基于虚拟现实的系统开发技术…………………………………… 327
10.1 三维视景开发框架………………………………………………… 327
10.1.1 概述………………………………………………………… 327
10.1.2 三维视景框架结构………………………………………… 327
10.1.3 结构描述…………………………………………………… 330
10.2 基于VegaPrime海浪特效模拟………………………………… 338
10.2.1 系统需求…………………………………………………… 338
10.2.2 系统实现…………………………………………………… 339
10.2.3 程式完整代码……………………………………………… 341
10.3 小结………………………………………………………………… 344
10.4 习题………………………………………………………………… 344
第四篇 仿真实例
第11章 系统仿真设计实例………………………………………………… 345
11.1 弹目交会可视化仿真系统设计及实现…………………………… 345
11.1.1 总体结构…………………………………………………… 345
11.1.2 系统组成…………………………………………………… 346
11.1.3 系统功能…………………………………………………… 346
11.1.4 实现流程…………………………………………………… 347
11.1.5 详细设计…………………………………………………… 349
11.1.6 软体运行界面……………………………………………… 370
11.2 飞行器实时半实物仿真系统……………………………………… 373
11.2.1 实时半实物仿真的工作原理……………………………… 373
11.2.2 系统迴路的硬体组成及接口……………………………… 375
11.2.3 仿真软体设计……………………………………………… 377
11.2.4 通信协定…………………………………………………… 380
11.2.5 仿真可视化………………………………………………… 382
11.3 飞行控制与惯性导航仿真训练系统……………………………… 385
11.3.1 系统组成…………………………………………………… 385
11.3.2 系统实现…………………………………………………… 387
11.3.3 系统软体的设计和实现…………………………………… 388
11.4 小结………………………………………………………………… 396
11.5 习题………………………………………………………………… 397
参考文献………………………………………………………………………… 398
1.1 仿真系统的组成、分类及作用………………………………………… 2
1.2 仿真算法和仿真软体…………………………………………………… 3
1.3 飞行仿真技术…………………………………………………………… 5
1.3.1 飞行仿真系统组成…………………………………………… 6
1.3.2 飞行仿真系统设计的关键技术……………………………… 6
1.3.3 实时仿真技术………………………………………………… 8
1.4 虚拟现实与仿真技术…………………………………………………… 9
1.5 全书的基本结构和内容……………………………………………… 10
1.6 小结…………………………………………………………………… 12
1.7 习题…………………………………………………………………… 12
第一篇 MATLAB仿真系统
第2章 MATLAB语言程式设计……………………………………………… 13
2.1 MATLAB的工作环境……………………………………………… 13
2.1.1 CommandWindow指令窗简介…………………………… 13
2.1.2 CommandHistory历史指令窗和实录指令diary ………… 16
2.1.3 CurrentDirectory及档案管理……………………………… 17
2.1.4 WorkspaceBrowser工作空间浏览器……………………… 17
2.1.5 帮助系统……………………………………………………… 18
2.2 MATLAB的语言体系……………………………………………… 19
2.2.1 MATLAB的基本运算、数据结构与函式………………… 19
2.2.2 MATLAB控制流…………………………………………… 26
2.2.3 MATLAB函式……………………………………………… 28
2.3 MATLAB数值运算………………………………………………… 31
2.3.1 矩阵运算……………………………………………………… 31
2.3.2 数组运算……………………………………………………… 34
2.3.3 多项式处理…………………………………………………… 36
2.3.4 其他数值运算………………………………………………… 39
2.4 MATLAB的符号运算……………………………………………… 42
2.5 MATLAB的图形图像系统………………………………………… 43
2.5.1 MATLAB语言下的图形绘製……………………………… 43
2.5.2 MATLAB图形用户界面设计技术………………………… 54
2.6 小结…………………………………………………………………… 63
2.7 习题…………………………………………………………………… 63
第3章 Slmulink建模与仿真………………………………………………… 65
3.1 Simulink数学建模与仿真…………………………………………… 65
3.1.1 Simulink的运行及视窗介绍……………………………… 65
3.1.2 Simulink的常用基本模组………………………………… 67
3.1.3 Simulink模型建立及操作………………………………… 77
3.1.4 Simulink仿真……………………………………………… 85
3.1.5 Simulink建模及仿真举例………………………………… 90
3.1.6 封装子系统…………………………………………………… 94
3.1.7 S 函式编写及其套用……………………………………… 101
3.2 半实物仿真与实时控制……………………………………………… 107
3.2.1 Simulink实时工具仿真…………………………………… 109
3.2.2 xPC在实时仿真中的套用………………………………… 112
3.2.3 dSPACE模组及实时控制………………………………… 115
3.3 小结…………………………………………………………………… 119
3.4 习题…………………………………………………………………… 119
第二篇 飞行系统仿真
第4章 飞行模拟系统基础…………………………………………………… 121
4.1 数学模型……………………………………………………………… 121
4.2 飞行系统仿真模型…………………………………………………… 122
4.2.1 坐标系及主要运动参数的定义…………………………… 123
4.2.2 运动模型建立……………………………………………… 125
4.2.3 系统仿真模型……………………………………………… 129
4.3 小结…………………………………………………………………… 133
4.4 习题…………………………………………………………………… 133
第5章 飞行模拟系统仿真…………………………………………………… 134
5.1 飞控模拟分系统……………………………………………………… 135
5.2 飞行模拟分系统……………………………………………………… 135
5.2.1 飞行仿真仪表……………………………………………… 136
5.2.2 发动机系统仿真…………………………………………… 145
5.3 导航模拟系统………………………………………………………… 149
5.3.1 惯性导航系统工作原理…………………………………… 149
5.3.2 惯性导航系统模拟………………………………………… 151
5.3.3 无线电通信系统仿真……………………………………… 153
5.3.4 无线电导航系统仿真……………………………………… 154
5.4 飞行管理系统仿真…………………………………………………… 161
5.4.1 典型飞行管理系统的总体结构…………………………… 162
5.4.2 典型飞行管理系统的仿真………………………………… 162
5.5 小结…………………………………………………………………… 173
5.6 习题…………………………………………………………………… 173
第6章 飞行操纵系统与运动模拟系统……………………………………… 174
6.1 飞行操纵系统………………………………………………………… 174
6.1.1 操纵负荷模拟原理及方法………………………………… 174
6.1.2 数学模型的建立…………………………………………… 175
6.1.3 数字式操纵负荷系统……………………………………… 178
6.2 运动模拟系统………………………………………………………… 181
6.2.1 运动系统概述……………………………………………… 181
6.2.2 六自由度平台运动系统…………………………………… 182
6.3 小结…………………………………………………………………… 194
6.4 习题…………………………………………………………………… 194
第7章 音响与视景系统……………………………………………………… 196
7.1 音响系统……………………………………………………………… 196
7.1.1 飞行模拟器音响系统原理………………………………… 196
7.1.2 三维真实感声音效果及影响因素………………………… 198
7.1.3 飞行模拟器音响系统设计实例…………………………… 199
7.2 视景系统……………………………………………………………… 203
7.2.1 概述………………………………………………………… 203
7.2.2 视景仿真基础预处理技术………………………………… 204
7.2.3 视景仿真建模技术研究…………………………………… 211
7.2.4 视景实时解算技术………………………………………… 216
7.2.5 视景效果影响因素及视景显示技术……………………… 216
7.3 小结…………………………………………………………………… 222
7.4 习题…………………………………………………………………… 222
第8章 计算机实时仿真系统………………………………………………… 223
8.1 计算机系统…………………………………………………………… 223
8.1.1 计算机系统功能及组成…………………………………… 223
8.1.2 分布互动仿真……………………………………………… 225
8.2 控制台系统…………………………………………………………… 232
8.2.1 控制台系统功能及原理…………………………………… 232
8.2.2 控制台系统实现…………………………………………… 233
8.2.3 关键技术难点……………………………………………… 236
8.3 计算机实时仿真过程若干问题研究………………………………… 237
8.3.1 实时仿真模型的积分算法和步长的选取………………… 237
8.3.2 实时仿真的可信度分析(VV&A)………………………… 239
8.3.3 仿真的实时性分析………………………………………… 240
8.3.4 实时仿真过程中多採样频率混合情况处理……………… 242
8.3.5 实时仿真的精度和误差分析……………………………… 243
8.3.6 系统的抗干扰问题………………………………………… 245
8.4 小结…………………………………………………………………… 246
8.5 习题…………………………………………………………………… 247
第三篇 虚拟现实技术
第9章 虚拟现实开发环境…………………………………………………… 248
9.1 虚拟现实技术概述…………………………………………………… 248
9.1.1 虚拟现实技术的简介……………………………………… 248
9.1.2 虚拟现实技术的特徵……………………………………… 250
9.1.3 虚拟现实技术的套用及发展趋势………………………… 251
9.1.4 虚拟现实与系统仿真……………………………………… 253
9.2 建模软体介绍………………………………………………………… 253
9.2.1 Creator环境建模软体……………………………………… 253
9.2.2 MultiGenCreator的构成………………………………… 254
9.2.3 OpenFlight数据结构……………………………………… 255
9.2.4 Creator基本使用…………………………………………… 257
9.2.5 CTS地形建模软体简介…………………………………… 266
9.2.6 CTS主要特性……………………………………………… 266
9.3 MapInfo仿真软体及其套用……………………………………… 267
9.3.1 地理信息系统简介………………………………………… 267
9.3.2 MapInfo仿真软体简介…………………………………… 269
9.3.3 MapX控制项概述…………………………………………… 272
9.3.4 MapX套用实例…………………………………………… 283
9.4 GLStudio仿真软体及其套用……………………………………… 291
9.4.1 GLStudio仿真软体简介………………………………… 291
9.4.2 GLStudio界面…………………………………………… 292
9.4.3 GLStudio的套用实例…………………………………… 293
9.5 VegaPrime仿真软体及其套用…………………………………… 304
9.5.1 VegaPrime仿真软体简介………………………………… 304
9.5.2 VegaPrime仿真软体组成………………………………… 305
9.5.3 LynxPrime增强模组……………………………………… 306
9.5.4 LynxPrime界面…………………………………………… 310
9.5.5 VegaPrime套用实例……………………………………… 313
9.5.6 API函式设计……………………………………………… 323
9.6 OpenGVS仿真软体………………………………………………… 324
9.6.1 OpenGVS简介…………………………………………… 324
9.6.2 OpenGVS软体层………………………………………… 325
9.7 小结…………………………………………………………………… 325
9.8 习题…………………………………………………………………… 326
第10章 基于虚拟现实的系统开发技术…………………………………… 327
10.1 三维视景开发框架………………………………………………… 327
10.1.1 概述………………………………………………………… 327
10.1.2 三维视景框架结构………………………………………… 327
10.1.3 结构描述…………………………………………………… 330
10.2 基于VegaPrime海浪特效模拟………………………………… 338
10.2.1 系统需求…………………………………………………… 338
10.2.2 系统实现…………………………………………………… 339
10.2.3 程式完整代码……………………………………………… 341
10.3 小结………………………………………………………………… 344
10.4 习题………………………………………………………………… 344
第四篇 仿真实例
第11章 系统仿真设计实例………………………………………………… 345
11.1 弹目交会可视化仿真系统设计及实现…………………………… 345
11.1.1 总体结构…………………………………………………… 345
11.1.2 系统组成…………………………………………………… 346
11.1.3 系统功能…………………………………………………… 346
11.1.4 实现流程…………………………………………………… 347
11.1.5 详细设计…………………………………………………… 349
11.1.6 软体运行界面……………………………………………… 370
11.2 飞行器实时半实物仿真系统……………………………………… 373
11.2.1 实时半实物仿真的工作原理……………………………… 373
11.2.2 系统迴路的硬体组成及接口……………………………… 375
11.2.3 仿真软体设计……………………………………………… 377
11.2.4 通信协定…………………………………………………… 380
11.2.5 仿真可视化………………………………………………… 382
11.3 飞行控制与惯性导航仿真训练系统……………………………… 385
11.3.1 系统组成…………………………………………………… 385
11.3.2 系统实现…………………………………………………… 387
11.3.3 系统软体的设计和实现…………………………………… 388
11.4 小结………………………………………………………………… 396
11.5 习题………………………………………………………………… 397
参考文献………………………………………………………………………… 398