導(dǎo)語：如何才能寫好一篇模擬飛行，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

延續(xù)25年、出產(chǎn)10代，這在任何一個游戲門類中都算得上是“大哥”級的了，而在已屬非主流的飛行模擬領(lǐng)域，微軟的“模擬飛行”系列就創(chuàng)下了這樣一個紀錄。玩家們曾一度懷疑在《FS2004：飛行世紀》之后微軟將專攻Xbox平臺而冷落PC游戲，但《模擬飛行X》(Flight Simulator X，后文簡稱FSX)的公布作出了最明確的回答。那么這個大大的未知數(shù)“X”背后隱藏著怎樣的謎底呢？

X＝飛遍世界

Fly The World――這是微軟打出的最新宣傳語。飛行原本就需要一個開放的世界，F(xiàn)SX一反過去側(cè)重北美地區(qū)的做法，按照數(shù)字地圖以自動生成技術(shù)盡顯世界各地的獨特風貌，多達24000個機場遍布全球。23種具有不同地形和植被的環(huán)境地帶配以季節(jié)的更迭，讓你無論何時飛往何處都能看到自然逼真的紋理渲染和天氣效果。你甚至可以把視角拉高到3萬公里鳥俯整個地球，上萬顆星星同樣被精確地設(shè)置在太空中（別忘了星座也能用于導(dǎo)航）。這里還是一個充滿生機的世界，24萬條道路縱橫交錯，車流不息，即使在晚上也不難根據(jù)閃爍的車燈判斷道路走向。如果低空掠過非洲荒漠，會發(fā)現(xiàn)成群的野象正在有規(guī)律的遷徙；飛越海洋時，大小船只也在各自的航線上穿梭。而當你抵達航空港后，忙碌著的行李車、加油車和活動登機橋也為這場視覺盛宴增添了不少佐料。

X＝任務(wù)模式

Mission Complete――不象空戰(zhàn)類的游戲有明確的目標，F(xiàn)S的自由度往往讓新手感到茫然以致缺乏吸引力。對此FSX增加了類似教程的任務(wù)模式，一來可以引導(dǎo)玩家盡快融入其中，二來通過循序漸進也便于提高操作技能。任務(wù)難度從入門級直至專家級，如參加著名的“紅?！憋w行競賽并打破紀錄、在航展上表演特技飛行或是救出被困在火災(zāi)現(xiàn)場的人員等，更多的任務(wù)將可在官方網(wǎng)站上下載，也會讓玩家上傳自創(chuàng)的任務(wù)。相應(yīng)的，F(xiàn)SX提供了性能各異的24種機型，包括水上飛機、運動飛機、超輕型飛機、直升機、滑翔機等，當然也少不了波音和空中客車的大型民航機。真實的外觀細節(jié)和操縱特性延續(xù)了FS系列的一貫風格，將給志在藍天的航空迷以充分的發(fā)揮空間。

X＝分享天空

Shared Skies――這也是FSX提出的一個新概念，以往單薄的聯(lián)網(wǎng)功能得以加強，最顯著的就是能讓兩位玩家分享同一架飛機的座艙，無論雙方實際位置是近在咫尺還是遠在天邊。類似于現(xiàn)實中的機長和副駕駛，不僅能夠在長途飛行中輪流駕駛、同步顯示，借助于IP語音功能(VOIP)，老手就能很方便地實時指導(dǎo)菜鳥進行正確的操作。此外，你還有機會擔任地面塔臺上的空中交通管制員，同時為多個正在飛行的玩家安排起降和航線，相信這會帶來在駕機翱翔之外不一樣的挑戰(zhàn)性和滿足感。不管天上地下，通過升級過的5.1環(huán)繞音效系統(tǒng)，你可以一邊聽著音箱傳出的外部環(huán)境雜音，一邊在耳機中清晰地接收到飛行指令的應(yīng)答。

容量高達兩張DVD的FSX將分為標準版和豪華版發(fā)行，后者多出的是附加機型、數(shù)字化座艙和塔臺控制員功能以及SDK工具包。這也是FS系列首次同步推出SDK工具包，表明微軟比以前更重視與非官方插件開發(fā)者的合作，這對開發(fā)高手和玩家社群來說可是個利好消息。據(jù)稱FSX最早會在今年10月上市，而當Vista操作系統(tǒng)和DX10后，還將進行相應(yīng)的升級，屆時玩家唯一需要擔心的恐怕就是自己的硬件配置跟不跟得上了吧？

名稱Flight Simulator X

類型模擬〖SI〗

制作ACES Studio

未定

期待指數(shù)A

篇2

視景系統(tǒng)的發(fā)展歷史幾乎與模擬器的歷史一樣長。在最早的飛行模擬器林克機誕生后不久，視景系統(tǒng)也就出現(xiàn)了。

最早的視景系統(tǒng)是點光源投影系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要有一個體積很小、亮度很高且可以活動的小燈泡(稱為點光源)，一個按一定比例畫有地面景象的大直徑玻璃盤(稱為地景盤)，還有一塊屏幕。當模擬飛行時，點光源模擬飛機的運動，光線透過地景盤照射到屏幕上，形成連續(xù)運動的景象。這利，系統(tǒng)的主要優(yōu)點是視野廣闊，結(jié)構(gòu)簡單。而由于其模擬誤差較大，地景范圍小，從而限制了視景系統(tǒng)的發(fā)展，后來出現(xiàn)了電影膠片投影系統(tǒng)。

電影膠片投影系統(tǒng)又被稱為畸變電影。它是把被模擬對象的運動路線及其兩邊的景色拍攝成電影膠卷，然后按要求播放(可對播放速度進行調(diào)節(jié))拍攝的膠卷，當飛行員操縱模擬器時，若航跡沒有偏差，放映出來的圖像就是拍攝的標準圖像，若航跡有偏差，則通過畸變鏡頭映出的畫面發(fā)生畸變。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是逼真度高、經(jīng)濟性好，容易實現(xiàn)。但最大的缺點是除不能更改之外，當摸擬的運動路線偏離拍攝的路線時將產(chǎn)生偏差，偏離越遠，偏差越大，因而沒有得到廣泛的應(yīng)用。

使用比較廣泛的視景系統(tǒng)是隨后出現(xiàn)的沙盤――閉路電視系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要由一個很大的按一定比例制作的沙盤、可受飛行員操縱的光學(xué)探頭和攝像機、投影器及顯示屏幕等組成。光學(xué)探頭的位置就相當機的位置，它所看到的景象就是飛行員看到的景象。當模擬飛行時，攝像機通過光學(xué)探頭對地景模型進行攝影，攝像機將光信號變成電信號，再由投影器將電信號變成光信號投影到座艙前的屏幕上，從而使飛行員看到外部的景象。這種視景系統(tǒng)，最大的優(yōu)點是模擬的景象十分逼真，這種系統(tǒng)最大缺點體積異常龐大，運行費用昂貴，維修困難，一旦制成，很難更改，目前也基本不再使用。

2　視景系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計算機成像視景系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還有體積小，耗電少，便于維護等優(yōu)點。因此計算機成像視景系統(tǒng)發(fā)展十分迅速，至70年代末，已經(jīng)有300多套計算機成像視景系統(tǒng)用于民航部門?，F(xiàn)代的模擬飛行，幾乎全部都是使用計算機成像視景系統(tǒng)了。

計算機成像系統(tǒng)主要由地景數(shù)據(jù)庫、圖像生成計算機、投影器及投影屏幕等組成。地景數(shù)據(jù)庫中存儲有大量的有關(guān)地區(qū)地面及空中的圖像信息。當飛行員在模擬座艙內(nèi)進行操縱時，其操縱信號經(jīng)過主計算機的計算，向圖像生成計算機輸送有關(guān)運動裝備的位置、姿態(tài)等信息，圖像生計算機則將這些信息進行處理，實時生成圖像，并將其傳輸?shù)酵队捌?，使飛行員從屏幕上觀察到運動中的景象。由于圖像是由計算機產(chǎn)生的，所以有很大的靈活性，有十分廣泛的模擬能辦。使用者還可以根據(jù)自己的需要增加或修改地景數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。這種系統(tǒng)還有一個突出的優(yōu)點，就是可用多個顯示器來顯示景象，從而大大地擴展了視野，如水平視場角可達200。以上，使駕駛員有全景空間的感覺。

典型的的計算機虛像視景系統(tǒng)的主要技術(shù)指標如下。

(1)圖像分辨率：≥1280×1 024(點像素)／通道。

(2)幀率：／>60幀／秒。

(3)地景數(shù)據(jù)庫：全三維真實地形場景，三維物體模型。

(4)紋理：衛(wèi)星照片，航拍照片及真實照片紋理。

(5)大氣效果：能見度變化，云、霧、雨、雪狀態(tài)。

(6)日夜模式：黎明／白天／黃昏／黑夜。

(7)系統(tǒng)延遲：≤80ms。

3　視景系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)異軍突起，它是一種以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽，觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實環(huán)境的感受和體驗。具有實時高性能的圖像處理能力的圖像發(fā)生器成為虛擬環(huán)境產(chǎn)生的關(guān)鍵技術(shù)，而圖像顯示設(shè)備是用于產(chǎn)生立體視覺效果的關(guān)鍵外設(shè)，目前常見的產(chǎn)品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中常見的頭盔顯示器根據(jù)左右眼的視差，分別按左右眼的視點生成兩幅不同的圖像，送至頭盔顯示器形成立體圖像，在屏蔽現(xiàn)實世界的同時，提供高分辨率、大視場角的虛擬場景，可以使人產(chǎn)生強烈的浸沒感，而在系統(tǒng)延遲和視點匹配方面一直是的頭盔顯示器所要面臨和解決的難題。

篇3

關(guān)鍵詞： 視景仿真； OpenGL成像； 飛行器姿態(tài)模擬； 模板匹配技術(shù)

中圖分類號： TN967?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）07?0024?04

Aircraft attitude simulation based on OpenGL imaging mechanism

ZHAO Chengdong， GAO Ang

（Zhengzhou Chenggong University of Finance and Economics， Gongyi 451200， China）

Abstract： Since the current block matching method has low fitting degree of the aircraft attitude visual simulation， an aircraft attitude simulation method based on OpenGL imaging mechanism is proposed. The 3D model was modeled and the texture was mapped for the aircraft attitude. The template matching technology is used to analyze and render the state information characteristics of the aircraft attitude model to reconstruct the 3D solid model of aircraft attitude. The solid was modeled in the OpenGL environment. The simulation results show that the method has high fitting accuracy of the aircraft attitude simulation and good visual simulation effect， and its output signal?to?noise ratio of the image rendering is higher than that of the traditional methods.

Keywords： visual simulation； OpenGL imaging； aircraft attitude simulation； template matching technology

0 引 言

隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)和三維視景仿真技術(shù)的發(fā)展，采用虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的視景仿真進行物體模擬，實現(xiàn)物體的三維視覺重構(gòu)，視景仿真技術(shù)把真實的物體環(huán)境營造在三維立體的虛擬環(huán)境中，觀察人員沉浸在逼真、虛擬的動態(tài)交互場景中[1]，使得整個真實的場景轉(zhuǎn)化為一個由聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等數(shù)字化信息組成的虛擬場景下，從而構(gòu)成巨大的虛擬現(xiàn)實空間，使得被仿真物更具真實感，增強圖形顯示的效果[2?3]。研究物體的虛擬視景仿真技術(shù)，將在虛擬戰(zhàn)場構(gòu)建、游戲開發(fā)、武器性能測試等領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價值[4]。

本文提出基于OpenGL成像機理的飛行器姿態(tài)模擬方法，結(jié)果表明，該方法的飛行器姿態(tài)模擬的擬合精度高，圖像渲染的輸出信噪比高于傳統(tǒng)方法，具有較好的視景仿真效果。

1 飛行器姿態(tài)3D模型

為了實現(xiàn)對飛行器姿態(tài)的視景仿真和三維模擬，首先需要構(gòu)建飛行器姿態(tài)OpenGL成像的3D模型，采用OpenGL圖形庫的模板特征變換功能[5]進行飛行器姿態(tài)成像的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像四種變換[6?7]，使用OpenFlight的建模環(huán)境提供GPU進行飛行器姿態(tài)的視景成像的圖形渲染，采用靜態(tài)視點跟蹤方法進行飛行器姿態(tài)模擬和視景切換，飛行器姿態(tài)3D模型構(gòu)建的流程如圖1所示。

假設(shè)飛行器姿態(tài)成像圖像數(shù)據(jù)庫中的所有場景特征可以表述為[zk，ak，]飛行器姿態(tài)模擬的渲染圖形目標[Tm，n]大小為[M×N，]虛擬場景中的位置和方向信息表示為[k=1，2，…，n，zk∈ws，][ak∈1，2，…，R，]讀取輸入設(shè)備的控制信息，得到飛行器姿態(tài)3D信息分量[?=][sup?（θ）]，在限定模型邊界范圍內(nèi)得到3D建模的場景圖[C（a，b，R）]有上下邊界，[F]和[Ca，b，R]表示兩個區(qū)域的解析信息，在飛行姿態(tài)模擬的OpenFlight數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，層次結(jié)構(gòu)中每個節(jié)點的渲染紋理信息特征為：

[F=p（x，y）=p（x，y）v（x）v（y）12] （1）

其中：

[p（x，y）=k（x，y）v（x），v（x）=Σyk（x，y）] （2）

假設(shè)實時三維場景的邏輯篩選分量陣[Jx，y，σ]表示飛行姿態(tài)的信息采集矩陣：

[Jx，y，σ=?P?x?P?y=10Lxx，y，σ01Lyx，y，σ] （3）

飛行器成像區(qū)域的一階基礎(chǔ)矩陣[Hx，y，σ]通過飛行器的輪廓和幾何形狀數(shù)據(jù)點構(gòu)建，得到飛行器的3D建模關(guān)聯(lián)角點篩選表達式為：

[F=p（x，y）=p（x，y）v（x）v（y）12] （4）

在自適應(yīng)跟蹤渲染過程中，對飛行器的成像特征進行區(qū)域分割可以表示為：

[Hx，y，σ=JJT=1+L2xx，y，σLxx，y，σLyx，y，σLxx，y，σLyx，y，σ1+L2yx，y，σ] （5）

在網(wǎng)格模型的中心位置進行飛行器姿態(tài)模擬的場景融合，通過對OpenGL成像的自然分層，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)3D模型構(gòu)建。

2 紋理映射處理

在OpenGL圖形庫中對飛行器姿態(tài)模擬成像進行紋理映射處理，可以十分逼真地表達飛行器姿態(tài)特征和飛行器的物理表面細節(jié)，采用網(wǎng)格法設(shè)計飛行器姿態(tài)成像的紋理映射特征模板[8]，由飛行器姿態(tài)成像場景拓撲結(jié)構(gòu)分解的網(wǎng)格單元和物理子區(qū)域，得到不同分辨率下的紋理映射網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)圖2給出的飛行器姿態(tài)成像場景拓撲結(jié)構(gòu)，基于LOD（Level of Detail）技術(shù)[9?10]，進行動態(tài)視點和靜態(tài)視點的三維復(fù)雜模型渲染，得到飛行器的運動特征方程：

[RβX=Ii（x，y）E∈URcE，X≤β] （6）

[RβYZ=P（x，y）ivE∈URcE，X≤1-β] （7）

假設(shè)[Iix，y]是根據(jù)觀察點位置的變化而選擇的飛行姿態(tài)信息量；[Px，yiv]表示在像素點[x，y]的飛行器出現(xiàn)概率。

當觀察點距離飛行器很近時，圖像將在屏幕上占據(jù)較多的像素點，得到自適應(yīng)跟蹤的動態(tài)視點方程為：

[DN=（D1，D2，…，DN）] （8）

式（8）表示飛行器在姿態(tài)調(diào)整下的像素級視差D的N個元素，那么C和D的互相關(guān)信息特征量表示為：

[ICN；DNsN=mx，y+i=1Nj=1NICi；DjCi-1，Dj-1，sN+ρdfti，j，kφx0Ci；Djφx0] （9）

式中：自適應(yīng)跟蹤渲染過程的相關(guān)性系數(shù)為[mx，y]，它表示光線濾波的整數(shù)級視差；[?，?φx0]表示以[x0]點為特征像素點的紋理特征內(nèi)積；[?φx0]表示以[x0]點為中心的渲染場景融合范數(shù)。

根據(jù)上述分析，得到飛行器姿態(tài)模擬視景仿真的紋理映射結(jié)果如圖3所示。

3 飛行器姿態(tài)模擬實現(xiàn)

3.1 狀態(tài)信息特征分析和渲染

在進行飛行器姿態(tài)3D模型建模及成像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，本文提出一種基于OpenGL成像機理的飛行器姿態(tài)模擬方法，采用模板匹配技術(shù)進行飛行器姿態(tài)模型的狀態(tài)信息特征分析和渲染，以及飛行器姿態(tài)的實體模型三維重構(gòu)。給出飛行器姿態(tài)模擬的幾何結(jié)構(gòu)模型如圖4所示。

利用OpenGL紋理映射得到飛行器飛行姿態(tài)模擬的成像相位加權(quán)[ua（t）]在時域上平移[bm，]為：

[GD=1PSi=1PSd2i12] （10）

式中：PS表示飛行器姿態(tài)模擬成像在[（x，y）]的灰度值；[d]表示虛擬場景中的觀察者視線運動尺度空間。

在OpenGL顯示終端得到飛行器姿態(tài)模擬的特征分布范圍為：

[SP=1PS-1i=1PS（d-di）2] （11）

在Lynx Prime面板中進行三維成像，在最高分辨率為32×32的條件下，得到飛行姿態(tài)角調(diào)整的動態(tài)修改參數(shù)為：

[Q1=U?SPE∈URcE，X≤β] （12）

[Q2=U?GDE∈URcE，X≤1-β] （13）

通過對圖像自然分層，進行狀態(tài)信息特征分析和渲染，保留原始圖像的基本信息，模擬出飛行器姿態(tài)變化的效果。

3.2 飛行器姿態(tài)模擬的視景建模實現(xiàn)

在Lynx Prime面板中需要定義一個飛行器姿態(tài)模擬的分布場，創(chuàng)建MarineWaveGeneratorFFT和MarineOceanObserverCentered兩個類實例，ArineWaveGeneratorFFT面板中設(shè)置控制參數(shù)附加的姿態(tài)變化特效，通過以下主要的程序代碼可以動態(tài)修改各參數(shù)：

vpEnvSnow* etAttenuation_Aircraft attitude adjustment = new vpEnvSnow（）；

pEnvSnow_ setAttenuation ?>Adaptive tracking rendering （Game scene topologyGame scene topology ）； //視景仿真區(qū)域

pEnvSnow_etSurfaceWindSpeed?> setTranslate（0，0，1）；（ "snow.rgba"）； //飛行器姿態(tài)幾何參數(shù)

Picture frame _myRINFN?>set spacecraft attitude 3D modeling （4000）； //OpenGL顏色模式

pEnvSnow_ visual simulation terminal?>set management and displa Size（10）； //3D模型的顯示

在復(fù)雜模型的動態(tài)顯示中，通過OpenGL環(huán)境中的網(wǎng)孔面（Mesh Facet）分解技術(shù)構(gòu)成網(wǎng)格（Grid）結(jié)構(gòu)體的8×8網(wǎng)孔，在Lynx Prime面板中進行飛行姿態(tài)模擬的動態(tài)效果顯示，在M個分布場網(wǎng)格中進行視景仿真的渲染，得到紋理、周期、橫滾、轉(zhuǎn)向、風速等飛行姿態(tài)參數(shù)，通過以下主要的程序代碼可以動態(tài)修改各參數(shù)：

vpMarineWaveGitnssFFT *pMaiehhujsj = new

pMarine C>setMesh frequency estimation（64，64）；

//由2×3個網(wǎng)格單元（cell）組成的渲染網(wǎng)格個數(shù)

根據(jù)系統(tǒng)所需視野范圍的大小和網(wǎng)格大小確定網(wǎng)格渲染個數(shù)。這樣當表面網(wǎng)格在水平方向上的維度是一個常數(shù)時，而其他地區(qū)以線網(wǎng)格的形式存在時，可顯著提高系統(tǒng)的運行速度，得到網(wǎng)格分辨率較高情況下的飛行姿態(tài)模擬的距離范圍與分辨率的關(guān)系表述為：

pMarine->setollision detection（100.000000f，100.000000f）；

//設(shè)置網(wǎng)格的分辨率

網(wǎng)格越密集逼真性越好，網(wǎng)格過于密集會影響系統(tǒng)的運行速度，通過OpenGL技術(shù)進行動態(tài)成像，取[X]方向為100.000 000 f，[Y]方向為100.000 000 f，得到飛行姿態(tài)模擬的信息特征分析和渲染過程為：

pMarine->setecho frequency estimation （4）；

//設(shè)置飛行姿態(tài)模擬的類型

pMarine->setSurfaceWindSpeed（19.000 000 f）；

//設(shè)置風速，根據(jù)飛行空間中的流體力學(xué)模型大致設(shè)置為19.000 000 f

pMarine->setDominantWaveupdate data display.（45.434 22 f）； //設(shè)置圖像自然分層

pPlane->setarticle effects Wave Height（1.543 00 f）；

//設(shè)置波高為1.543 00 f

通過上述分析，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)模擬的視景建模設(shè)計。

4 仿真實驗結(jié)果與分析

在OpenGL仿真軟件基礎(chǔ)上，在Windows平臺上實現(xiàn)，使系統(tǒng)的客戶端和視景仿真端進行實時的數(shù)據(jù)交互。采用模塊化的設(shè)計使飛行器姿態(tài)模擬具備了實時性，利用Visual C++7.0，Vega Prime，Multigen Creator，Matcom和OpenGL等多種工具和軟件聯(lián)合開發(fā)飛行器姿態(tài)模擬的視景仿真系統(tǒng)，視景仿真軟件運行所需有關(guān)OpenGL的DLL庫：opengl32.dll，glu32.dll，要通過大量的飛行器姿態(tài)模擬的圖像質(zhì)量來反映調(diào)試的結(jié)果，對各實體模型的位置和姿態(tài)進行初始化，然后采用本文方法進行飛行器姿態(tài)模擬，得到飛行器姿態(tài)模擬的俯視通道和橫滾通道仿真結(jié)果如圖5所示。從圖5可知，采用本文方法進行飛行器的姿態(tài)模擬，能較好地擬合飛行器的姿態(tài)特征，對飛行器姿態(tài)的擬合精度較高，圖像視景仿真的視覺效果較好。

為了定量刻畫性能，以對飛行器姿態(tài)模擬中的圖像渲染輸出信噪比為測試指標，結(jié)合本文方法和傳統(tǒng)方法，得到的對比結(jié)果如圖6所示。分析結(jié)果得知，本文方法進行視景仿真的輸出信噪比較高，說明視景仿真的逼真度較好，展示了其優(yōu)越性。

5 結(jié) 語

本文研究了飛行器姿態(tài)的三維模擬和視景仿真問題，提出一種基于OpenGL成像機理的飛行器姿態(tài)模擬方法，首先進行飛行器姿態(tài)的3D模型建模和紋理映射理，采用模板匹配技術(shù)進行飛行器姿態(tài)模型的狀態(tài)信息特征分析和渲染，實現(xiàn)飛行器姿態(tài)的實體模型三維重構(gòu)。利用Visual C++7.0，Vega Prime，Multigen Creator，Matcom和OpenGL等仿真工具進行系統(tǒng)設(shè)計，在OpenGL環(huán)境中進行實體建模，研究表明，采用本文方法進行飛行器姿態(tài)模擬的擬合精度較高，圖像渲染的輸出信噪比高于傳統(tǒng)方法，說明本文方法有較好的視景仿真效果，逼真度較高，性能優(yōu)越。

注：本文通訊作者為高昂。

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篇4

【摘要】 運用非線性回歸法擬合生存資料。方法：對原始數(shù)據(jù)作生存函數(shù)分析，用PL法估計的生存率作因變量，生存時間為自變量，建立多種非線性回歸方程并作比較。結(jié)果：若生存資料符合某種特定的分布，選擇參數(shù)模型分析更準確。

【關(guān)鍵詞】 生存分析； 非線性回歸； 擬合

在醫(yī)學(xué)研究中，凡涉及到腫瘤治療的文章都離不開生存分析。生存分析主要有3類方法，分別為非參數(shù)法、半?yún)?shù)法和參數(shù)法。非參數(shù)法只適合處理簡單的單因素問題，目前使用較多的是半?yún)?shù)模型，即Cox回歸模型。Cox模型適用條件寬，便于作多因素分析，所以被醫(yī)學(xué)工作者廣泛使用。但它是在假定不同個體的死亡風險在所有時間都保持一個恒定的比例的條件下提出的，有一定缺陷。當擬合資料服從已知分布時，采用參數(shù)模型作回歸分析將更加合理，且精度更高［1］。文獻［2］討論了生存分析中確定兩種參數(shù)模型(指數(shù)模型和威布爾模型)的方法，其思想是將兩種生存函數(shù)表達式作對數(shù)線性化，通過線性回歸分析及對回歸系數(shù)的檢驗和確定系數(shù)來判斷生存資料更適合哪種模型。而實際應(yīng)用中，有很多生存函數(shù)是非線性的，不能通過簡單的取對數(shù)后線性化。文獻［3］指出在有些情況下，非線性回歸模型即使被轉(zhuǎn)化為線性回歸模型，但轉(zhuǎn)化后的線性回歸模型的正規(guī)方程組關(guān)于新回歸系數(shù)是線性的，而關(guān)于原回歸系數(shù)則是非線性的。所以本研究討論直接使用非線性回歸模型擬合生存資料并用實例說明。

1 非線性回歸的基本思想

非線性回歸的基本思想是采用高斯牛頓(GaussNewton)迭代法求解非線性代數(shù)方程組，在最小二乘意義下確定函數(shù)中的參數(shù)值，使得殘差平方和達到最小，確定系數(shù)達到最大。在求解非線性代數(shù)方程組的過程中必須先給出參數(shù)的初始值，若初始值選擇不當，會造成迭代不收斂，使非線性回歸無法進行下去。使用SPSS軟件中的非線性回歸模塊還可得到回歸參數(shù)的近似95%置信區(qū)間及近似標準差。

2 常見的生存函數(shù)模型

常見的生存函數(shù)模型主要有以下幾種［4］:

① 指數(shù)分布: S（t)=e-λt，t≥0，λ

② 威布爾(Weibull)分布

S（t)=e-(λt)γ，t≥0，λ0

λ稱為尺度參數(shù)，γ稱為形狀參數(shù)。

③ 對數(shù)正態(tài)分布

S(t)=1-P(T≤t)=1-〖JF(Z〗lnt012πσe-(x-u)22σ2dx〖JF)〗

其中u和σ 分別lnT的總體均數(shù)和標準差，u稱為位置參數(shù)， σ稱為尺度參數(shù)。

④ Logistic分布

S(t)=exp{-(t-α)/β}1+exp{-(t-α)/β}， -∞

其中α稱為位置參數(shù)，β稱為尺度參數(shù)。

⑤ 伽瑪分布(Gamma)

S(t)=1-P(T≤t)=1-〖JF(Z〗t0≤βαtα-1e-βt/ Γ(α)，〖JF)〗α，β>0，t≥0

其中α稱為位置參數(shù)，β稱為尺度參數(shù)。

⑥ 極值分布

S(t)=exp［-exp(t-ub）］，-∞

其中u稱為位置參數(shù)，b稱為尺度參數(shù)。

⑦ 對數(shù)Logistic分布:

S(t)=P(T≥t)=P(lnT≥lnt)=exp{-(lnt-α)/β}1+exp{-(lnt-α)/β}，0

其中α稱為位置參數(shù)，β稱為尺度參數(shù)。

3 實例分析

實例引用文獻［5］中的生存數(shù)據(jù)進行分析，判斷數(shù)據(jù)適合的分布。數(shù)據(jù)見表1。

設(shè)生存時間t為自變量，用乘積極限法(PL)估計的生存率S(t)為因變量，建立非線性回歸模型擬合。由于對數(shù)正態(tài)分布與伽瑪分布的模型表達式比較復(fù)雜，所以選擇生存函數(shù)分別為指數(shù)分布， 威布爾分布，Logistic分布與極值分布作數(shù)據(jù)擬合。

3.1 參數(shù)初始值的選?。ū?）

表1 乘積極限法估計生存率計算表［5］（略）

表2 4種模型的初始值選?。裕?/p>

3.2 結(jié)果分析

擬合優(yōu)度檢驗證明此資料可以用這4種分布擬合。模型的確定系數(shù)，參數(shù)估計值及置信區(qū)間見表3。

表3 4種模型的擬合結(jié)果（略）

從表3中可以看到，以PL法估計的生存率S(t)作為標準，采用威布爾分布函數(shù)模型作回歸分析，得到的確定系數(shù)最高，擬合的效果最好。故該生存資料應(yīng)選擇威布爾模型探討影響患者生存期的危險因素。4種模型的擬合結(jié)果圖見圖1。

4 討論

在生存資料分析中Cox模型雖然應(yīng)用廣泛，但有適用范圍和局限性，不能隨便套用。可通過殘差分析檢驗資料是否滿足Cox模型應(yīng)用的條件［1］，以保證結(jié)果的準確性。

若生存時間服從特定概率分布(如指數(shù)分布、威布爾分布、對數(shù)正態(tài)分布)，應(yīng)采用參數(shù)回歸模型進行多因素分析，可提高精度和準確度。

圖1 4種模型擬合結(jié)果圖（略）

采用非線性回歸擬合法可以幫助確定生存時間更適合的分布，如本資料威布爾分布的擬合效果最好。只要知道模型的表達式，就可以采用非線性回歸模型進行擬合。當然， 還應(yīng)作擬合優(yōu)度檢驗以確定資料適合的分布。對于那些可線性化的非線性回歸模型來說，在SS回歸=(yi-i)2 極小的意義下，直接作非線性擬合的結(jié)果要比線性化后擬合的效果好。但非線性回歸必須指定合理的參數(shù)初始值，否則可能迭代不收斂。

采用非線性回歸擬合法可以得到模型參數(shù)的近似95%置信區(qū)間。本資料中參數(shù)的置信區(qū)間較大是因為樣本量較小，可通過增大樣本量的方法縮小置信區(qū)間。

【參考文獻】

1 賈紅英，等.幾種生存分析參數(shù)模型擬合法及其應(yīng)用.中國衛(wèi)生統(tǒng)計，2004，21(4):201～204.

2 楊肇，等.生存分析中確定兩種壽命分布的方法.中國衛(wèi)生統(tǒng)計，2003，20(1):9～11.

3 葛新權(quán).線性化非線性回歸預(yù)測模型質(zhì)疑.預(yù)測，1999，1:77～78.

篇5

Abstract: In embedded systems and distributed control systems,analog tested are generally nonlinear. To achieve the precise amount of non-linear simulation and rapid detection,linear analog multi-point calibration detection method is proposed. Two calibration method programming ideas of piecewise linear and piecewise frequency are given which can improve the accuracy of detection of non-linear mini-two and partial resolution.

關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng);集散控制系統(tǒng);非線性模擬量檢測

Key words: embedded system;distributed control system;nonlinear analog detection

中圖分類號:TP79 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)30-0214-03

0引言

精確檢測是實現(xiàn)精確控制的基礎(chǔ)。在集散控制系統(tǒng)中,模擬量的檢測方法須編制成相應(yīng)的程序,嵌入到控制終端處理器中。由于嵌入式處理程序存儲容量有限,所用方法不能過于復(fù)雜。

另外,控制終端通過分時工作對模擬量進行檢測,為了不影響模擬量控制等其他程序模塊工作,模擬量檢測算法的程序模塊必須能夠快速運行。

傳統(tǒng)模擬量的檢測方法可分為:線性模擬量檢測方法、查表法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練法。

線性模擬量檢測方法只適合于線性模擬量檢測;查表發(fā)法可用于非線性模擬量檢測,但表格較大,占用存儲空間及運算時間較多;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練法雖然只適合于一般的非線性函數(shù)訓(xùn)練,但算法復(fù)雜,所用樣本數(shù)較多,不適合編制嵌入式處理器程序。

待測的模擬量y一般是非電量信號。模擬量傳感器輸出值x0通常與y值有某種已知的非線性關(guān)系。當對y值測量時,控制終端首先把x0轉(zhuǎn)換成電信號,然后再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量,經(jīng)過計算得到實測模擬量y1,如圖1所示。

所謂精確測量,就是使y和y1兩者相同或誤差達到最小。x0是待測模擬量y經(jīng)由傳感器的輸出值。x0經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路后,變成對應(yīng)的電壓值。y0是該電壓值的A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸出值。

假設(shè)圖1中的模擬量傳感器是線性的,由于人為調(diào)整和電子器件參數(shù)的離散性因素等。

模擬量的電壓轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)總會帶有一定的偏差,輸入與輸出關(guān)系也不可能做到完全線性化,使得y0與x0之間通常為非線性單調(diào)函數(shù)關(guān)系。

1分段線性化多點定標方法

定標是制定一定的標準,把待測模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,便于控制終端處理。

定標過程是制作一把尺子,用該尺測量對應(yīng)的模擬量。為了減小非線性單調(diào)函數(shù)的誤差,把待測模擬量的樣本數(shù)量取為N+1個,分別用2個相鄰樣本點之間的直線代替待測模擬量的非線性單調(diào)曲線。

當對圖1模擬量y進行測量時,傳感器輸出值x0受待測模擬量y影響,硬件電路設(shè)計完成后,待測模擬量y與其轉(zhuǎn)換值x0以及y0存在一一對應(yīng)關(guān)系。設(shè)y1為y0的單調(diào)函數(shù),樣本值分別為

y0=y0ii=0,1,2,…,N(1)

樣本值y0i滿足關(guān)系式

y00

y0i之間的差值可以是等值,也可以是不為零的任意值,其選取方法可視定標需要而定。

傳感器輸出x0與待測模擬量y的對應(yīng)關(guān)系是已知的,定標時,將傳感器輸出值相對應(yīng)的標準儀器與圖1對應(yīng)模擬量的電壓轉(zhuǎn)換電路相連接,如標準電阻箱等。調(diào)整標準儀器輸出值x0為樣本值x0i,則對應(yīng)的模擬量數(shù)值為yi,令檢測值y1i等于yi,此時A/D轉(zhuǎn)換值為y0i,使y0i按式(2)排序取值,控制終端的非易失數(shù)據(jù)存儲記憶y0i、y1i及N的值。

把A\D轉(zhuǎn)換值y0與檢測值y1的對應(yīng)關(guān)系(y0,y1)用樣本(y0i,y1i)和(y0 (i+1),y1 (i+1))2點之間的直線近似替代,如圖2中曲線y1i所示。該直線斜率為

ki=(3)

則分段線性化多點定標方法y1與y0的關(guān)系為

y1=ki×(y0-y0i)+y1i(4)

當數(shù)據(jù)終端對現(xiàn)場模擬量測量時,被測模擬量y通過傳感器輸出值x0映射成A\D轉(zhuǎn)換起的輸出值y0,首先查詢y0的值,如若符合y0i≤y0≤y0(i+1)關(guān)系時,則可按式(4)計算模擬量實測值y1。在樣本點處,實測值y1與被測模擬量y相等。

當y0y0N時,超出了模擬量的檢測范圍,檢測數(shù)據(jù)已不準確。

為了保證測量精度,其中y00的取值應(yīng)大于并且接近于A/D轉(zhuǎn)換器的零值;y0N的取值應(yīng)小于并且接近于A/D轉(zhuǎn)換器的滿值。樣本數(shù)量的取值要依據(jù)數(shù)據(jù)終端的非易失數(shù)據(jù)存儲器的容量和模擬量的測量精度要求而定,N值越大,測量精度越高。但N值不能太大,否則會增加程序運行時間,影響數(shù)據(jù)終端的檢測速度,一般樣本數(shù)量取20以內(nèi)為益。

2分段變斜率多點定標方法

為提高模擬量的檢測精度,在2個樣本點(y0i,y1i)和(y0 (i+1),y1 (i+1))之間,用切線斜率由k(i-1)連續(xù)變化到ki的曲線代替非線性單調(diào)函數(shù)曲線。

設(shè)樣本(y0i,y1i)和(y0 (i+1),y1 (i+1))2點之間,斜率由k(i-1)變化到ki,則斜率的變化為

Δki=ki-k(i-1)(5)

k(i-1)=(6)

斜率隨 y0的變化率為

λi=(7)

當y0符合y0i≤y0≤y0 (i+1)關(guān)系時,變斜率為

kixl=k(i-1)+λi+(y0-y0i)(8)

kixl的值在2個樣本點(y0i,y1i)和(y0 (i+1),y1 (i+1))之間,隨y0的改變,由k(i-1)連續(xù)變化到ki,y1與y0的關(guān)系由式(9)確定,如圖3中曲線y12所示。

yi=kixl×(y0-y0i)+yli(9)

當y0在y0i到y(tǒng)0 (i+1)取值時,曲線yl1為直線替代,比被測模擬量y變化快;而曲線y12類似于切線替代,比被模擬量y變化慢,綜合kixl和ki,令變斜率kip為kixl和ki的平均值,則

kip=(10)

分段變斜率多點定標方法y1與y0的關(guān)系為

y1=kip×(y0-y0i)+y1i(11)

在樣本(y01,y11)(y0N,y1N)2點以外,模擬量檢測仍采用分段線性化定標方法,只是檢測值與待測值之間的偏差較大。

篇6

關(guān)鍵詞：沸騰式送粉器，性能分析，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，數(shù)值模擬

前言

在高能束熔覆粉末輸送中，氣-固兩相流數(shù)值模擬已經(jīng)在粉末噴嘴流場模擬中得到很多的應(yīng)用[1-3]；此外，針對螺旋式送粉器，施陽和等[4]運用Fluent模擬了送粉器內(nèi)部的速度分布、顆粒軌跡等進行了仿真分析；對于該類需要追蹤流動顆粒的數(shù)量較少的工況，用歐拉-拉格朗日法[5]可得到很好的效果。而針對本文所研究的送粉器，粉末與氣體混合的濃度大，涉及的顆粒數(shù)量多，離散相模型進行仿真所需的計算時間久，因此運用歐拉-歐拉法[6]對沸騰式送粉器的輸送過程進行仿真。該方法已在氣固兩相流模擬中得到廣泛的應(yīng)用。K. Papadikis等[7]曾運用數(shù)值模擬對快速裂解流化床的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。通過修改不同的流化床結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了基于數(shù)值模擬的流化床結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1.沸騰式送粉器及其數(shù)值模擬

對本文所涉及的沸騰式送粉器，由于其不存在軸對稱性，無法簡化為二維模型進行模擬。因此，按照現(xiàn)有設(shè)備的尺寸進行模型建立如圖1所示，粉倉內(nèi)的粉末在下端沸騰氣流的作用下，隨氣體通過小孔進入送粉管中，并由送粉氣路的氣流將混合的粉氣送入激光熔覆送粉噴嘴。粉倉的主要尺寸參數(shù)為：送粉管直徑為2mm，粉倉與送粉管連接的小孔直徑為1mm，下端氣流入口直徑20mm。

圖1送粉器的三維網(wǎng)格示意圖

在之前的研究中，確定了Mckeen曳力模型在該送粉器數(shù)值模擬中得到的送粉流量與實驗結(jié)果較符合，因此，利用數(shù)值模擬的方法研究送粉器輸送粉末的性能時，只需對Fluent中粉末相的顆粒直徑或材料密度進行修改。而對送粉器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，需要對不同結(jié)構(gòu)尺寸的送粉器重新建模及劃分網(wǎng)格。

2.對不同粉末輸送結(jié)果的模擬與分析

對于不同的粉末，流態(tài)化過程中臨界流化速度等參數(shù)也會不同，因此要對其輸送特性進行全面的了解需要大量的實驗，在確定了合適的數(shù)值模型基礎(chǔ)上，通過修改數(shù)值計算時固體相的參數(shù)，能更方便快捷的了解送粉器對各類熔覆粉末輸送的性能。

2.1.不同顆粒直徑粉末的輸送效果模擬

選擇2.83L/min的沸騰氣流，2.4L/min送粉流量作為邊界條件，粉末固定為鎳基合金粉末，選取70μm，80μm，90μm，100μm，110μm五種不同顆粒直徑的粉末進行仿真，粉末材料密度均為8830kg/m3，將其得到的粉末輸送結(jié)果進行對比分析。

不同顆粒直徑下送粉流量穩(wěn)定后取平均值，結(jié)果如表1。可見顆粒直徑的不同，對送粉質(zhì)量流量也產(chǎn)生較大影響，在相同的沸騰進氣量下，粉末顆粒直徑越大，送出的粉末流量越少，且流量并非雖顆粒直徑增大而等比例減小。

表1 不同等效顆粒直徑下得到的送粉流量

圖3顯示粉氣管中的粉末濃度在隨密度增大而降低。另外，在對密度大的粉末輸送，粉末濃度分布不均勻，有粉末濃度低的氣泡出現(xiàn)。當氣-固兩相的密度差越大，流化床越容易形成聚式流態(tài)化。

圖4為四種不同密度合金粉末輸送時粉末流量隨時間的變化，該圖顯示的結(jié)果與之前對粉末體積分數(shù)分布圖的分析結(jié)果一致，兩種密度比較大的粉末輸送時，流量的波動比較明顯。而對后兩種密度較小的粉末（鋁合金和鈦合金）則可得到較均勻的粉末流量。因此，這類基于流態(tài)化的送粉器對密度小的金屬粉末會得到更加穩(wěn)定的送粉效果。

3.送粉器結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)值模擬研究

數(shù)值模擬結(jié)果表明，該尺寸的送粉器送粉流量仍然有比較大的不均勻性，這會導(dǎo)致熔覆層高度不均勻，因此，利用數(shù)值模擬的方法，修改送粉器的結(jié)構(gòu)，從而能對送粉器的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。

基于流化床理論的初步分析，通過數(shù)值模擬，對不同送粉管高度下的送粉流量結(jié)果進行分析比較。下端沸騰進氣口到送粉管上的小孔的高度為H=20mm，本節(jié)重新更改送粉器結(jié)構(gòu)并劃分網(wǎng)格，參數(shù)H分別取14mm，17mm，23mm，29mm四種高度。

重新設(shè)計送粉器結(jié)構(gòu)后，在其他邊界條件和參數(shù)不變的情況下，進行送粉模擬，圖5顯示了不同結(jié)構(gòu)下粉末流量隨時間變化。為了對比不同參數(shù)下送粉流量的波動性。

不同的高度H下粉末輸送的效果不盡相同，而H為17mm、23mm和29mm時，送粉流量的波動均比較大，其平均值分別為30.1g/min、28.1g/min和25.8g/min。而送粉過程中最大的流量可能達近80g/min。

通過對比H為14mm和29mm兩種情況下粉末濃度分布，圖6（a），（b）分別為H=14mm時送粉器中的粉末濃度分布基本保持不變，不存在氣泡的上升和聚并而導(dǎo)致送粉流量的波動。圖6（c），（d）分別為H=29mm的送粉器結(jié)構(gòu)中所得到的粉末濃度，在送粉管兩邊容易產(chǎn)生流量不均勻的氣泡，導(dǎo)致送粉流量存在波動性。

可見，送粉管距離篩網(wǎng)的高度H降低到14mm，可得到穩(wěn)定的粉末輸出，且減少了送粉時剩余無法輸送的粉末量，參數(shù)H可作為對送粉器優(yōu)化的參數(shù)之一。

4.結(jié)論

通過數(shù)值模擬，表明對于該類流態(tài)化粉末輸送設(shè)備，粉體的密度，顆粒直徑等均會關(guān)系粉末輸送的流量。在一定的輸送氣流下，隨著顆粒直徑的增大，送粉器輸送的粉末質(zhì)量流量逐漸減小，且粉末顆粒直徑大于一定值后，將很難送出粉末。而對于相同顆粒直徑的粉末，隨著粉末材料密度的增大，粉末的體積流量減小。

對送粉管距離下端沸騰進氣口的高度參數(shù)H進行調(diào)整，分析不同H下的送粉效果。結(jié)果表明，H參數(shù)減小到14mm時，可得到相對穩(wěn)定的送粉效果。一定程度上改進了送粉器的性能，而其它高度下送粉流量波動性都很大。因此，現(xiàn)有送粉器中送粉管與篩網(wǎng)的高度可適當?shù)南抡{(diào)，而該高度的增大并不能得到更好的送粉效果。

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篇7

世界上公認的第一種真正意義上的戰(zhàn)斗機是法國的莫拉納?索爾尼埃L型飛機。

1914年8月第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，交戰(zhàn)雙方各有近千架飛機參戰(zhàn)，飛往敵方陣地上空進行偵察。為了阻止對方飛機執(zhí)行這-任務(wù)，一種可將敵機驅(qū)逐出己方陣地上空的作戰(zhàn)飛機應(yīng)運而生，當時稱為驅(qū)逐機，后發(fā)展成戰(zhàn)斗機（或稱殲擊機）。它們飛行性能和作戰(zhàn)能力都有很大提高，可執(zhí)行近距支援、空中格斗等任務(wù)。早期使用的推進式螺旋槳戰(zhàn)斗機，飛機機頭或機身前部裝有機槍，螺旋槳在后面推進，不影響機槍射擊。這種安裝了武器的飛機，偵察驅(qū)敵兩不誤。這些飛機的駕駛員在后座，觀察員兼射擊手在前座，一般配備一至兩挺機槍。不過推進式飛機雖然便于武器射擊，但機動性差，往往對付不了更加靈活的拉進式偵察機。而拉進式設(shè)計的困局是如何才能讓子彈順利穿過高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳射向目標，又不損壞螺旋槳葉片。

法國飛行員羅蘭?加洛斯意識到使用前射機槍的必要性，于是帶著機械師朱勒斯?于找到飛機設(shè)計師索爾尼埃一起解決這個問題。他們在加洛斯所用的莫拉納?索爾尼埃L型單翼機的發(fā)動機罩上安裝一挺 8毫米口徑的機槍，然后在木質(zhì)螺旋槳葉片上可能被子彈擊中的部位包上金屬片，并在槳葉后方加裝鋼制的“楔形偏導(dǎo)塊”，使子彈在擊中葉片上的偏導(dǎo)塊時就會滑跳彈開。由行員視線和機槍軸線能在一條直線上瞄準攻擊敵機，飛行員駕駛飛機和攻擊敵機兩不誤，不需要另外配備機。

1915年4月1日，加洛斯駕駛裝備了楔形偏導(dǎo)塊的莫拉納?索爾尼埃L型飛機擊落了一架德國偵察機。取得了戰(zhàn)斗機空戰(zhàn)的第一次勝利。

隨后，德國的福克E.Ⅲ單翼機，由于裝備了性能更好的采用凸輪裝置的“機槍射擊協(xié)調(diào)器”，以其優(yōu)異的飛行性能和更猛烈的火力，成為第一次世界大戰(zhàn)中性能最好，擊落飛機數(shù)量最多的戰(zhàn)斗機（即著名的“?？藶?zāi)難”――編者）。這里把這兩架飛機放在一起做一個展示。

制作簡介

1/72的莫拉納?索爾尼埃單翼機的模型板件在外國有售，但不是L型的。因此，筆者決定自己做。第一步還是找到線圖縮放成1/72，然后用模型店買來的一戰(zhàn)小飛機改造。為了結(jié)構(gòu)強度，剖開機身添加了肋骨，飛機的機身被改成折角線型，主要部件都按尺寸改小。機翼加寬，發(fā)動機罩改成半敞開式的，內(nèi)側(cè)的打磨花了整整半天，打薄以后才能裝進旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。

篇8

莫達非尼（Modafinil）是一種用于治療發(fā)作性睡眠和輪班工作睡眠障礙的神經(jīng)興奮劑 [1]。莫達非尼結(jié)構(gòu)中有一個手性硫原子（見圖1），存在一對手性對映體，其手性對映體在藥理藥效方面具有一定差異 [2]。目前，已有R異構(gòu)體阿莫達非尼上市，因此其手性拆分在藥物質(zhì)量控制等方面具有重要意義。莫達非尼手性拆分已有文獻報道的多為手性柱拆分 [3，4]，本研究組建立了以磺丁基醚β環(huán)糊精（SBEβCD）為手性拆分試劑的毛細管電泳分離方法 [5]。但在環(huán)糊精與莫達非尼對映體的拆分作用機理方面，未見相關(guān)報道。手性對映體的拆分機理研究目前有高效液相色譜 [6]、毛細管電泳 [7，8]、手性傳感器 [9，10]和分子模擬 [11-13]等方法。本研究以毛細管電泳法拆分莫達非尼對映體，探討莫達非尼手性拆分的熱力學(xué)問題；同時借助分子模擬方法計算模擬環(huán)糊精莫達非尼異構(gòu)體之間相互作用，預(yù)測包合物的三維結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性，從分子相互作用角度解釋環(huán)糊精手性識別莫達非尼的機理。

2實驗部分

2.1毛細管電泳分離實驗

儀器：HP3DCE毛細管電泳儀（Agilent公司），DAD檢測器，ChemStation工作站，熔融石英毛細管柱（河北永年光導(dǎo)纖維廠）。試劑： R莫達非尼對照品和莫達非尼消旋體對照品（中國藥科大學(xué)醫(yī)藥化工研究所）；S莫達非尼（凱試（上海）科技有限公司）。SBEβCD（江蘇巨環(huán)醫(yī)藥有限公司）。

分離條件： 毛細管（50 cm × 50 μm， 有效長度41.5 cm），操作電壓20 kV，柱溫15-35 ℃，檢測波長225 nm，壓力進樣5 kPa × 5 s。緩沖液：20 mmol/L Na2HPO4（pH 7.0），SBEβCD 濃度為5-50 mmol/L。兩次進樣之間分別用0.1 mol/L NaOH和水各沖洗2 min，再用緩沖液沖洗3 min。

2.2分子模擬對接

莫達非尼分子對映體的構(gòu)建及優(yōu)化采用Chem3D Ultra1程序進行。建好分子模型后以MM2進行構(gòu)象優(yōu)化。βCD分子結(jié)構(gòu)由βCD與酶復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)（從蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫獲得）去除水分子和配體分子而獲得，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建SBEβCD的結(jié)構(gòu)，而后進行能量優(yōu)化，所得結(jié)果供分子對接使用。

莫達非尼對映體和SBEβCD的對接使用Gold V3.0.1程序進行柔性對接，使用GoldScore打分函數(shù)得到分子相互作用的擬合度（Fitness）數(shù)值。用Fitness函數(shù)值判斷分子對接結(jié)果。

3結(jié)果與討論

3.1手性對映體拆分實驗

過程，且在低溫條件下能獲得較好的分離。

3.3結(jié)合常數(shù)計算

結(jié)合常數(shù)是表征分子間相互作用強弱的重要理化參數(shù)，在以環(huán)糊精為手性拆分劑的毛細管電泳手性分離中，結(jié)合常數(shù)反映環(huán)糊精分子包合對映體分子能力，也反映其對對映體的區(qū)分能力。雙倒數(shù)法是進行結(jié)合常數(shù)計算

4結(jié)論

以SBEβCD為手性拆分試劑，采用毛細管電泳法對莫達非尼對映體進行拆分，并利用分子模擬對其立體選擇性差異進行了研究。熱力學(xué)數(shù)據(jù)顯示， 手性分離過程主要是焓驅(qū)動過程，在低溫條件下能獲得較好的分離。采用雙倒數(shù)法求取了莫達非尼對映體與SBEβCD的結(jié)合常數(shù)， R對映體的結(jié)合常數(shù)大于S對映體。利用Gold軟件對莫達非尼對映體和SBEβCD進行了對接，F(xiàn)itness打分函數(shù)結(jié)果表明， R對映體比S對映體與SBEβCD結(jié)合更穩(wěn)定，氫鍵作用的差異可能是能達到手性拆分的原因。

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篇9

Mc34726／27器件采用了飛思卡爾的SMARTMOS技術(shù)。在那些將鋰離子或鋰聚合物電池作為電源的移動應(yīng)用中，該技術(shù)能提高它們在低負荷時的效率，并延長備用時間。

當標準降壓整流器的輸出負荷低時，大部分能量損耗變成開關(guān)損耗。由于在低輸出活動(如蜂窩電話備用)中使用了飛思卡爾重力模式架構(gòu)，MC34726／27降壓穩(wěn)壓器能平滑過渡到脈沖跳頻模式，通過降低開關(guān)頻率提高功率和延長電池壽命。重力模式架構(gòu)通常用來改進低負荷電流期間出現(xiàn)的波紋性能，同時維持低靜態(tài)電流。

憑借2mm×2mm×0.65mm的超小體積封裝和高操作頻率，MC34726／27幾乎不需要板卡，實現(xiàn)真正的小體積設(shè)計。這些器件專用于對板卡空間有嚴格要求的應(yīng)用和使用單節(jié)鋰離子電池的應(yīng)用，如手機、PMP和MP3播放器。

獨特的SMARTMOS技術(shù)

事實上，MG34726／27系列產(chǎn)品是使用飛思卡爾SMARTMOS技術(shù)開發(fā)的，這種高度集成的特點可減少對外部元件的需要，同時在空間有限的應(yīng)用中減少需要的元件總數(shù)。所謂的SMARTMOS是飛思卡爾智能電源技術(shù)的名稱，它是混合信號模擬集成電路的骨干。SMARTMOS技術(shù)產(chǎn)品充當了領(lǐng)先微處理器的潔凈目，精密的數(shù)字環(huán)境與不很精細的外部世界之間的接口。它們是無線設(shè)備、汽車電子和計算機設(shè)備不可或缺的一部分。在手機中，SMARTMOS產(chǎn)品調(diào)節(jié)功耗、擴大音頻信號并且，為彩屏提供電源。在噴墨式打印機中，它們驅(qū)動電機并使噴嘴供墨。在汽車中，它們幫助控制引擎和制動系統(tǒng)、安全氣囊的部署和座椅定位。

飛思卡爾的SMARTMOS技術(shù)可以將高密集度、高速邏輯和精密模擬、高電壓高電流的電源電路集成在一個芯片上。這種“智能集成”可以幫助開發(fā)出高度靈活的模擬產(chǎn)品，降低成本，減少設(shè)備空間和系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性。飛思卡爾擁有業(yè)內(nèi)最廣泛的8位微控制器系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品與電源管理集成電路一起形成封裝級的解決方案和單一芯片專用半導(dǎo)體產(chǎn)品(ASSP)。

MC34726／27的特性

?前饋電壓模式控制架構(gòu)

?300mA或600mA負荷電流

?全負荷時0.7％的波紋，低負荷時1％的波紋(重力模式架構(gòu))

?重力模式靜態(tài)電流為55μA

?工廠預(yù)設(shè)輸出電壓范圍：0.8V～3.3V

?單輸入電壓軌：2.7V～5.5V

篇10

當前，基于計算機、圖像和機電技術(shù)綜合而成的高端飛行模擬器已廣泛應(yīng)用于科學(xué)理論研究、項目工程研發(fā)和實際飛行培訓(xùn)各個領(lǐng)域，它根據(jù)相應(yīng)的飛行環(huán)境和設(shè)備系統(tǒng)條件，逼真地模仿航空器的飛行狀態(tài)，為科學(xué)研究、工程研發(fā)和飛行人員提供與真實飛機十分相似的操縱過程，成為檢驗操作和人員工作負荷的地面試驗、驗證和訓(xùn)練裝置。

用于航空科學(xué)研究的飛行模擬器最為復(fù)雜，包括理論基礎(chǔ)、自動控制、計算機和操縱系統(tǒng)等一系列尖端科技，研發(fā)費用高昂，通常只有老牌航空大國的國家級實驗室里才能擁有，諸如美國、英國、德國、法國、荷蘭以及俄羅斯。在這些飛行模擬器上，所安排的研究和探索內(nèi)容主要涉及航空理論探索，實驗和驗證飛機特性、系統(tǒng)效能和飛行人員表現(xiàn)，包括針對現(xiàn)有系統(tǒng)的改進，屬于一個國家航空領(lǐng)域的核心競爭力之一。不少研究項目往往處于秘密狀態(tài)，不輕易讓外人、甚至其他同行知曉。

我們平時所能接觸到的多是用行培訓(xùn)的模擬器，主要分布在飛行培訓(xùn)中心和大型航空公司的訓(xùn)練基地。這些模擬器雖然十分先進，但存在著固有限制，他們根據(jù)相應(yīng)的機型開發(fā)，系統(tǒng)設(shè)計和使用條件遵從模擬機廠家的原始數(shù)據(jù)。

2009年6月1日凌晨，法國航空公司一架A330飛機在執(zhí)行巴西里約熱內(nèi)盧-巴黎的AF447航班中，在正常巡航高度上，突然失去升力，從10 668米（35 000英尺）巡航高度急墜入海，沉入大西洋海底，全機228人全部罹難。初步分析認為，飛機在高空飛行時遭遇過冷水滴，這些過冷水滴導(dǎo)致空速管結(jié)冰。飛機因缺乏有效空速指示，飛行人員無法準確操作，導(dǎo)致飛機進入失速狀態(tài)。

這一調(diào)查信息披露后，引起國際航空界矚目，因為這涉及民航界當前認可的失速改出訓(xùn)練標準是否充足，也就是適航性是否充足。為驗證和分析這次事故，一支獨立的事故調(diào)查小組，選擇了位于美國賓夕法尼亞州的美國國家飛行訓(xùn)練和實驗中心，使用那里的飛行實驗?zāi)M器再一次驗證其真實環(huán)境。在這種可以超越常規(guī)飛行極限條件的實驗飛行模擬器上，按照AF447航班失速環(huán)境進行設(shè)置和實驗，結(jié)果表明，資深飛行人員必須采用戰(zhàn)斗機格斗般的、大過載操縱的技巧，才能勉強逃生。通過調(diào)查小組得出結(jié)論認為，當前民航界的常規(guī)失速飛行訓(xùn)練不夠充足，換言之，現(xiàn)有民航飛行模擬器無法為民航飛行員提供這類挑戰(zhàn)飛行極限條件的真實飛行模擬實驗和訓(xùn)練。

AF447事件中的A330飛機是空客公司安全紀錄最好的一款機型，也是空客公司在積累了A300、310和A320等機型經(jīng)驗基礎(chǔ)上的問鼎之作，足以成為空客公司的驕傲。在AF447事件中，這種不可能墜毀的機型卻成為當今航空界的“泰坦尼克”事件，這不得不使人們再次反思：在不斷提供航空高端科技的同時，是否忽略了基本內(nèi)容，即飛行人員的手動飛行技能。

2012年2月27日，美國聯(lián)邦航空局出臺一項草案，大幅提高美國航空公司副駕駛的任職要求。在這項征求意見的草案中，要求飛機副駕駛必須具有1 500飛行小時以上才能獲得民航運輸駕駛員證書。目前的條件是，只需有250小時以上飛行時間即可獲得商業(yè)飛行資質(zhì)。美國聯(lián)邦航空局表示，新制度的用意在于，確保副駕駛員在這段時間里養(yǎng)成處理各種情況的技能，飛行時間是具有必要技能和經(jīng)驗的基本條件。

當代飛行模擬器如何運行

當代飛行模擬器分為許多等級，從最低端的個人操作程序訓(xùn)練器到具有6自由度運動系統(tǒng)支持的全動式飛行模擬器。盡管與使用現(xiàn)代飛機訓(xùn)練相比，飛行模擬器成本已經(jīng)相對低廉，例如，波音747飛行訓(xùn)練模擬器的成本是真實飛機的1/40。但是它的采購成本、尤其是全動式飛行模擬器仍然十分昂貴。況且，保障這些模擬器的正常運行的成本也是不菲的開支，這包括日常的設(shè)備維護，滿足適航標準，培訓(xùn)人員資質(zhì)，以及驅(qū)動能源的消耗。

由于現(xiàn)代飛機的高度復(fù)雜性，通常，航空公司難以開發(fā)深度訓(xùn)練科目，主要依靠飛機機型的原始廠家提供，還須取得適航當局認可，這就導(dǎo)致了航空公司無法針對已經(jīng)出現(xiàn)的事故征候開發(fā)相應(yīng)的訓(xùn)練程序，必須等待原始廠家提供達到適航認可的訓(xùn)練科目。

在AF447事故之前，國際航空界已經(jīng)認識到，當代高度自動化飛機上，如何處理好高度自動化與飛行人員手工操作的關(guān)系。在AF447事故之后，更加認識到必須加強飛行人員的手工飛行操作技巧訓(xùn)練。但是，如何實現(xiàn)這一要求，當代飛行訓(xùn)練模擬器還不能有效解決。

例如，一些人認為，保持飛行人員手工飛行技巧就是在飛行模擬器上增加一些訓(xùn)練項目，諸如切斷自動駕駛儀、或是切斷自動油門，或是不使用儀表著陸系統(tǒng)信息，進行人工目視著陸。

這樣的訓(xùn)練，飛行模擬器當然能夠勝任。但是，在現(xiàn)實世界中，所謂飛行人員手工飛行技巧指的是，飛行人員不再依靠自動化系統(tǒng)的信息，必須依靠原始參數(shù)，根據(jù)自己的經(jīng)驗判斷和操作。就是說，需要飛行人員保持他們?nèi)肼殨r養(yǎng)成的基本飛行技能，通過基本的飛行參數(shù)，保持對飛行狀態(tài)的意識和控制能力。所指的是，通過原始參數(shù)判定飛機當前狀態(tài)、相對地面的姿態(tài)，飛機當前速度和動力，以及在這些條件下，通過操作駕駛桿、油門桿或者舵面，控制飛機。用飛行的話說，就是依據(jù)原始參數(shù)，能夠具備對飛機“姿態(tài)-動力-速度”的掌控能力。

一個典型的案例就是空中結(jié)冰?？罩薪Y(jié)冰這一自然條件是民航飛行的危險因素，再先進的飛機也無法避免它的危害。AF447事故就是其中的一次悲劇，當失去空速指示后，飛行人員本應(yīng)立即選擇上述人工飛行技能來控制飛機，不應(yīng)首先企圖判定和排除自動化系統(tǒng)故障，以圖繼續(xù)利用自動化飛行。這就要求飛行模擬器上必須增加機型之外的科目，即如何讓飛行人員保持利用原始飛行參數(shù)，訓(xùn)練人工飛行的技能。

當代飛行訓(xùn)練模擬器的另一個局限是，它只針對機型研發(fā)，未能達到通用狀態(tài)。這就是它成本高昂的一個原因，即便大型航空公司也往往無力承擔該公司運行機型相對應(yīng)的所有飛行訓(xùn)練模擬器，只能通過返回飛機廠家的培訓(xùn)基地、借用其他航空公司、或是獨立的第三方培訓(xùn)服務(wù)商來得到相應(yīng)培訓(xùn)。這樣，就造成了訓(xùn)練科目的有效性和實效性不足的問題。

2001年11月12日，美利堅航空公司一架空客公司的A300-600飛機從紐約前往多米尼加共和國，起飛后突然墜入機場外的海灘，機上260人及地面5人共265人遇難。事故調(diào)查報告表明，該飛機遭受到前一架起飛的波音飛機的尾流影響。在此之前，為了響應(yīng)各類機型發(fā)生的尾流事件，聯(lián)邦航空局、波音和空客公司聯(lián)合修訂了相應(yīng)的訓(xùn)練程序。美利堅航空公司雖然對此修訂的程序有不同見解，但還是要遵循適航訓(xùn)練要求。事件飛機的飛行記錄儀的數(shù)據(jù)表明，當時飛行人員的操作符合訓(xùn)練科目規(guī)定，但是仍然未能挽救飛機。顯然理論與實際飛行仍有不小的差距。

新一代飛行模擬器

飛行模擬器包括各類用途，發(fā)展途徑也各有千秋。如果說有什么發(fā)展特征可以總結(jié)的話，只能說在新一代飛行模擬器中，第一個比較現(xiàn)實的目標是，盡可能地對飛行訓(xùn)練裝置進行標準化，減少飛行模擬器的開發(fā)、使用和維護成本。具體工作分為如下四大領(lǐng)域。

模擬器品質(zhì)管理 通過工業(yè)界合作，改進飛行訓(xùn)練模擬器的運行品質(zhì)，包括飛行培訓(xùn)的運行典型案例、訓(xùn)練環(huán)境和訓(xùn)練人員管理，滿足適航當局要求。通過這種工業(yè)化活動，期望建立一項適航當局認可的標準化管理程序，便行訓(xùn)練模擬器開發(fā)商和服務(wù)商取得適航認證，尤其是取得航空公司所在國的適航認證，降低開發(fā)和運行成本。

模擬器軟件管理  當代飛行模擬器的功能和性能越來越依靠其運行軟件，尤其是高度自動化的大型飛機，其系統(tǒng)十分復(fù)雜，這就導(dǎo)致飛行訓(xùn)練模擬器的應(yīng)用軟件也極為復(fù)雜。于是，像其他所有大型工程一樣，必須嚴格管理其應(yīng)用軟件，諸如軟件版本和配置管理，使用標準化的軟件升級和操作程序，以及應(yīng)用軟件的模塊化和標準化，增強應(yīng)用軟件的再用性。

例如，當一個軟件開發(fā)商提供了需要更新的應(yīng)用軟件時，模擬器開發(fā)商和航空公司用戶都需要一個表單，以掌握哪些方面做了修改，以及相應(yīng)的影響是什么。而在現(xiàn)實世界中，各家軟件供應(yīng)商所提供的這種軟件升級說明表單的詳細程度參差不齊。

模擬空中交通管制 2002年，國際航空運輸協(xié)會提出，利用現(xiàn)有技術(shù)，建立空中交通管制的模擬設(shè)施，加強對飛行管制人員的模擬情景訓(xùn)練，以達到國際民航組織提出的飛行模擬訓(xùn)練裝置質(zhì)量標準。

提出加強空中交通管制模擬培訓(xùn)的需求原因是，隨著航空運輸流量的不斷增長，世界各地的主要機場或者繁忙航路都陸續(xù)出現(xiàn)了日趨嚴重的擁堵現(xiàn)象。在我國，飛行流量控制也成為民航航班延誤的主要原因。

其次，航行新技術(shù)不斷導(dǎo)入，使得飛機性能持續(xù)性地改進，同時也需要建立新的飛行程序，空中管制人員需要進行相應(yīng)的培訓(xùn)。

無論是空中航路，還是機場，保障安全的要素是密切有效的協(xié)作。這就要求有充足的實驗數(shù)據(jù)，驗證新增程序和設(shè)施是否合適有效，以及如何讓這些新技術(shù)有機地融入現(xiàn)有體系中。其次，通過針對特定問題的模擬仿真，發(fā)現(xiàn)問題根源，驗證處理辦法。

這套系統(tǒng)的模擬項目按照空中交通管理、機場和航空公司運行三方面劃分成相應(yīng)的功能模塊，每個模塊又可設(shè)定各自的模擬情景，通過實驗，驗證合理可行的航班運行方式和空-地協(xié)調(diào)效率。例如分析出入港高峰時刻某一登機門發(fā)生擁擠情況的形成機理。當一項改進措施實施時，例如設(shè)計一項減少排放的飛行程序時，它模擬這個新設(shè)計的飛行程序，評定飛行和空管人員對此程序的使用狀況。

然而，令人大開眼界的卻是，通過利用真實的數(shù)據(jù)，它用于模擬阿姆斯特丹國際機場的日常運行，實現(xiàn)了機場管理的科學(xué)化品質(zhì)監(jiān)控，以保障機場的高效運行。所以說，荷蘭的這套模擬系統(tǒng)，把模擬器的使用價值發(fā)揮到了極致。

模擬程序的通用規(guī)范

鑒于當前的飛行模擬器主要由廠家自行研制，為了降低成本，有必要進行標準化，增加通用性和互換性，增強飛行安全訓(xùn)練的性能和效能，滿足供需雙方的可持續(xù)性發(fā)展需求。主要工作包括建立可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)指南，用戶需求和適航關(guān)注的要點，具體內(nèi)容涉及到訓(xùn)練要求，測量方法，實驗指南，數(shù)據(jù)要求，設(shè)備和軟件要求等。

盡管采用了通用性和互換性的措施，但飛行訓(xùn)練模擬器的運行價格還是相當昂貴的。

不過，在以“昂貴”為特征的飛行模擬技術(shù)領(lǐng)域中，最令人意外的崛起，可能是小小的電子游戲了。