Entwicklung eines Flugsimulators basierend auf einem ...

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4.1.2 Tools Kapitel 4. Umsetzung in eine Software Hier zusätzlich eine kleine Auflistung von Programmen, die mir bei meiner Arbeit behilfilch waren. Ich vermeide eine grössere Zusammenfassung zusammenzustellen, da die Programme auf ihrer Webseite sehr gut vorgestellt werden. • Blender 3D Modeller ist eine Open-Source 3D-Grafiksoftware. Man kann mit ihr dreidimensionale Körper modellieren, texturieren, animieren und rendern. Es ist sehr ausgereift und für meine Zwecke mehr als ausreichend. http://www.blender. org/ • Inkscape Vector Graphics Editor ist ein Editor für Scalable Vector Graphics (SVGs). Mit diesem Programm erstellte ich alle Grafiken die sie in dieser Dokumentation finden. http://www.inkscape.org/ • Doxygen ist ein Source-Code Dokumentationssystem. Sie finden die kompilierte Code-Dokumentation auf der beiliegenden CD. http://www.doxygen.org/ • Code::Blocks ist eine Entwicklungsumgebung für C/C++ Anwendungen und macht das Entwicklerleben ein klein wenig leichter. http://www.codeblocks.org/ 4.2 Übersicht Abbildung 4.1: Überblick über den Simulationsprozess Vor dem Start werden alle Module mit Daten gefüttert und initialisiert. Die Rhomboide stellen die veränderbaren Daten dar. — Falls sich dieses Projekt in Zukunft weiterentwickelt, könnte ich mir vorstellen, dass man eines Tages weitere Flugzeuge in Form Entwicklung eines Flugsimulators basierend auf einem physikalischen Modell 38
Kapitel 4. Umsetzung in eine Software von Paketen aus dem Internet nachinstallieren kann. — Die Rechtecke sind Programmmodule. Im Verlauf des Kapitels werden wir uns nun näher mit den einzelnen Modulen befassen. Das Input Module (gelb) stellt die Eingabegeräte wie Tastatur, Joystick oder Maus als allgemeine Schnittstelle zur Verfügung. Siehe Abschnitt 4.3.1 auf Seite 39. Im Physik Module (violett) finden nicht nur alle Berechnungen statt. Es widerspiegelt auch den gesamten Inhalt des Spieles. Das Logik Modul (blau) ist für den höheren Zusammenhang zuständig. Dieses führt im Simulationsprozess das Zepter. Schlussendlich wird mit Hilfe des Grafik Modules der Spielinhalt auf dem Bildschirm dargestellt. Zur Vollständigkeit ist noch das Recorder Module eingetragen, es zeichnet alle Vorgänge auf, bzw. spielt diese wieder ab. Mit diesem Module ist es möglich eine Session abzuspeichern oder was auch theoretisch möglich wäre: Ein Multiplayerspiel mit mehreren Piloten, die an verschiedenen Computern sitzen. Dieses Modul ist fakultativ, d.h. es wird nicht zwingend benötigt. Nachdem alle Komponenten mit den Daten initialisiert wurden startet die Simulation. Der Eingabemanager liefert Informationen in der Form “X-Achse des Joysticks steht bei 0.6”. Je nach Flugzeugmodell wandelt das Physikmodul diese Information in “Seitenruder steht bei 8 ◦ ” um. Jetzt wird von jedem Flügel und Antrieb die resultierende Kraft ausgerechnet. Die Kräfte werden dann Kombiniert und unter Berücksichtigung der Trägheit in Translation und Rotation umgewandelt. Das Updatescript nimmt nun Informationen der Physikengine (Rudereinstellung, Position, Orientierung) um bestimmte Elemente des Flugzeugs zu transformieren: Die Klappe des Seitenruders wird somit um 8 ◦ gedreht. Die Instrumente im Cockpit werden auf dieselbe Weise aktualisiert. Der Ablauf der Simulation wird mit dem Logik Modul gesteuert. Es beinhaltet Routinen um zum Beispiel auf einen Flugzeugcrash zu reagieren (z.B. Rückkehr zum Hauptmenü). Dieses Modul befindet sich in der beiliegenden Version des Simulators erst noch im Anfangsstadium. 4.3 Module In Abbildung 4.2 auf Seite 40 sind die Vererbung und Verweise der Klassen dargestellt, die mit der Simulation direkt zusammenhängen. Das Schema ist nicht abgeschlossen und es ginge eigentlich sehr viel weiter. Ich habe es vereinfacht, um den Rahmen meiner Arbeit nicht zu sprengen, aber vor allem um den Leser nicht unnötig zu ermüden. Es vermittelt trotzdem die nötigen Informationen um meine Implementierung zu erklären. Der Eingabemanager ist dazu da, die Eingabegeräte wie zum Beispiel die Tastatur oder den Joystick zu abstrahieren. Dieser Schritt ist nötig, da im Allgemeinen die Achsen- und Knopfbelegung der Joysticks je nach Hersteller variieren. Im physikalischen Teil werden die Komponenten und deren Eigenschaften definiert. Im grafischen Teil werden die Materialien und Objekte in die 3D-Engine geladen. Sie ist dafür verantwortlich die Spielwelt darzustellen. Danach werden die Verbindungen zwischen den Modulen hergestellt. 4.3.1 Input Module Das Bild 4.3 auf Seite 41 versucht die Struktur der Input Engine zu erklären. Leider sind die Joysticks je nach Hersteller verschieden, und benötigen unterschiedliche Konfiguration. Um dem Spieler trotzdem grösstmögliche Anpassung zu gewährleisten entwickelte Entwicklung eines Flugsimulators basierend auf einem physikalischen Modell 39
Seite 1 und 2: Kantonsschule Sargans Maturaarbeit
Seite 3 und 4: Inhaltsverzeichnis 3.5.4 Definition
Seite 5 und 6: 1.2 Abstract 1.2.1 Zielformulierung
Seite 7 und 8: Kapitel 1. Einleitung Abbildung 1.3
Seite 9 und 10: Kapitel 1. Einleitung 1.4 Screensho
Seite 11 und 12: Kapitel 2 Physikalische Grundlagen
Seite 13 und 14: Kapitel 2. Physikalische Grundlagen
Seite 15 und 16: Induzierter Widerstand Kapitel 2. P
Seite 17 und 18: 2.3.2 Orientierung Kapitel 2. Physi
Seite 19 und 20: Kapitel 3 Mathematische Umsetzung W
Seite 21 und 22: Kapitel 3. Mathematische Umsetzung
Seite 27 und 28: 3.5 Berechnung der Kräfte 3.5.1 Au
Seite 37: Kapitel 4 Umsetzung in eine Softwar
Seite 41 und 42: Kapitel 4. Umsetzung in eine Softwa
Seite 43 und 44: Kapitel 4. Umsetzung in eine Softwa
Seite 45 und 46: Kapitel 5 Ergebnisse zur Koeffizien
Seite 47 und 48: Kapitel 6 Ausblick So gerne ich auc
Seite 49 und 50: Kapitel 8 Danksagung Ich möchte mi
Seite 51 und 52: Quellenverzeichnis [1] Beginner’s
Seite 53 und 54: Abbildungsverzeichnis 1.1 Landschaf
Seite 55: Anhang A Datenträger Auf dieser CD

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