[发明专利]一种基于UE4游戏引擎的三光吊舱仿真方法

权利要求书

1.一种基于UE4游戏引擎的三光吊舱仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括如下内容：

(1)吊舱控制仿真

吊舱采用三光同轴结构，即吊舱同时控制光学相机、激光测距仪和红外相机的姿态；首先在游戏引擎中采用左手坐标系建立以无人机中心为原点的相对坐标系O-FRD；其中，机头方向为F，右翼方向为R，垂直尾翼朝下的方向为D；初始状态下，吊舱和无人机保持同一姿态，吊舱自身坐标系o-xyz与O-FRD对齐，吊舱绕z轴顺时针，即沿着z轴方向看为顺时针，旋转角度为偏航角α，吊舱绕y轴旋转角度为俯仰角β，吊舱绕x轴顺时针旋转角度为滚转角γ；

初始状态下，吊舱坐标为P₀，偏航角为α₀，俯仰角为β₀，滚转角为γ₀；模拟吊舱以角速度w°/s旋转到角度为(α₁,β₁,γ₁)，且满足条件-180°α₁180°、-90°β₁90°、-180°γ₁180°；

吊舱控制仿真步骤如下：

S1、将真实世界中的角速度转换为仿真世界的角速度，若墙钟时间1s为仿真时间的60帧，则仿真世界吊舱角速度ω为：

S2、以“偏航角-俯仰角-滚转角”的顺序进行吊舱姿态旋转，即先绕x轴旋转α₁-α₀，再绕y轴旋转β₁-β₀，最后绕z轴旋转γ₁-γ₀；

S3、根据以下公式计算绕x轴旋转α₁-α₀需要的帧数N：

从第1帧到第N-1帧之间，设当前帧为n，1≤n≤N-1，则当前帧n的偏航角的目标角度α_n为：

α_n＝α₀+nω

设置吊舱偏航角为α_n，通过游戏引擎实现该角度旋转；当n＝N时，设置吊舱的偏航角为α；

S4、根据以下公式计算绕y轴旋转β₁-β₀所需帧数M：

从n＝N+1到n＝N+M-1，目标俯仰角β_n为：

β_n＝β₀+(n-N)ω

设置吊舱的俯仰角为β_n；当n＝N+M时，设置吊舱的俯仰角为β；

S5、根据以下公式计算绕z轴旋转γ₁-γ₀所需帧数L：

从n＝N+M+1到n＝N+M+L-1，目标滚转角γ_n为：

γ_n＝γ₀+(n-N-M)ω

设置吊舱的滚转角为γ_n；当n＝N+M+L时，设置吊舱的滚转角为γ；

(2)光学相机仿真

利用游戏引擎的图形渲染组件进行光学相机拍照仿真；

(3)激光测距仿真

利用游戏引擎的光线投射和碰撞查询组件进行激光测距仿真；

(4)红外相机仿真

使用游戏引擎的场景捕捉组件进红外相机拍照仿真。