LabVIEW與Xplane飛行界面數(shù)據(jù)仿真交互

很多時候，我們使用LabVIEW可以和第三方的軟件進行交互，可以得到更好的效果。

今天我們分享的，是和外界軟件怎么UDP通信。

有些同學(xué)是做飛行控制的，在做飛行仿真時候，肯定會用到視景仿真。也就是通過屏幕，顯示飛機的姿態(tài)，經(jīng)緯度等信息。

一般地，做飛行仿真，如果自己使用Unity3D或者UnReal的虛擬引擎來做，比較費時間，需要對機場環(huán)境建模。

而針對普通的用戶，更好的方式，則是使用目前比較流行的3D飛行游戲軟件來開發(fā)。

像開源的Flight Gear，或者收費的Xplane等，都提供第三方的通信接口，通過UDP，可以接收游戲引擎中飛機的基本數(shù)據(jù)，也可以向游戲引擎發(fā)數(shù)據(jù)，控制飛機姿態(tài)和位置。

今天以xplane作為一個實例，講述LabVIEW通過UDP顯示Xplane的數(shù)據(jù)，并顯示在地平儀和電子地圖上。

Xplane游戲界面如下，做過飛行仿真的同學(xué)肯定不陌生在地圖上顯示的效果如下。

由于地圖放大很大，所以呈馬賽克狀，下圖右側(cè)為xplane的飛機姿態(tài)，左側(cè)為LabVIEW顯示的姿態(tài)和地圖位置（需要看實際效果，可以跳轉(zhuǎn)本文末尾，看視頻更佳）

首先，本文使用的版本是Xplane11，其他版本操作類似。在交互前，最重要的是進入設(shè)置界面進行數(shù)據(jù)設(shè)置。

點擊選項卡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出。 這里可以勾選要輸出的數(shù)據(jù)。

勾選有4列，第一個顯示在座艙，就是飛行時候，數(shù)據(jù)會顯示在飛行界面左上角。第4列是UDP輸出，勾選后，軟件會將勾選的數(shù)據(jù)通過UDP發(fā)送出去。

一般的勾選UDP就行，但是，第一列顯示座艙勾選后，我們會直觀看到實際數(shù)據(jù)是多少，這樣UDP輸出的數(shù)據(jù)，通過我們二次開發(fā)的軟件解析，可以對比數(shù)據(jù)一致性。

記得右下角，勾選 進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)輸出。

下圖，左上角，就是剛才勾選的座艙顯示的數(shù)據(jù)。

我勾選了速度，姿態(tài)，經(jīng)緯度等。所以都顯示出來了。

實際UDP外發(fā)的時候，也是從上到下，數(shù)據(jù)依次發(fā)送的。

我們解析數(shù)據(jù)時候，可以和這個對照一下。

現(xiàn)在看下UDP 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 所有數(shù)據(jù)均以字節(jié)形式發(fā)送，UDP數(shù)據(jù)開頭為“DATA，”

prolouge 的第五個字節(jié)是“內(nèi)部使用”字節(jié)

接下來的 36 個字節(jié)是消息

消息的前 4 個字節(jié)表示數(shù)據(jù)元素的索引號，如 X-平面 中的“數(shù)據(jù)輸出”屏幕所示

最后 32 個字節(jié)是數(shù)據(jù)，最多 8 個單精度浮點數(shù)

下面是從 X-Plane 發(fā)送的原始數(shù)據(jù)字符串：

68 65 84 65 60 18 0 0 0 171 103 81 191 187 243 46 190 103 246 45 67 156 246 26 67 47 231 26 67 0 192 121 196 0 192 121 196 85 254 151 193

讓我們分解一下：

68，65，84，65，60 = D，A，T，A，‘’ ：這些是 CHAR。我們不關(guān)心的第 5 個字節(jié)，所以當(dāng) 將任何數(shù)據(jù)句子發(fā)送到 X-Plane，應(yīng)在此處放置一個 0（零）。

18，0，0，0 = 18 ：這是對應(yīng)于X平面中特定數(shù)據(jù)集的索引號。在此示例字符串中， 我們正在查看數(shù)據(jù)集，“18：俯仰，滾動，標(biāo)題”。在這 4 個字節(jié)中，我們唯一需要的字節(jié)是第一個字節(jié)。其他 3 個將始終為零。第一個字節(jié)不需要任何計算，用作整數(shù)。

171，103,…,151，193：這 32 個字節(jié)構(gòu)成了需要計算的 8 個單精度浮點數(shù)。

向X-Plane發(fā)送數(shù)據(jù)句子的格式與從X-Plane發(fā)送的格式完全相同

發(fā)送句子時，請確保序言的第 5 個字節(jié)為零 （0）

并非所有數(shù)據(jù)集都使用所有 8 個浮點數(shù)。它們要么只是零，要么是“0，192，121，196”，即 -999。

對于數(shù)據(jù)集中您不希望更改或希望將控制權(quán)“交還”給X-Plane的任何項目， 發(fā)送值 -999 或 0，192，121，196。 通過上述描述和設(shè)置，我們下面可以通過LabVIEW來接收UDP數(shù)據(jù)。

程序很簡單，UDP連接，UDP讀取，UDP關(guān)閉。 UDP連結(jié)，端口為默認的49001，然后收到的數(shù)據(jù)，前5個是DATA,丟掉。截取后面的數(shù)據(jù)。

后面數(shù)據(jù)，每4個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)。雖然有一個數(shù)據(jù)是序號，但是也是4個字節(jié)。

所以，我們強制轉(zhuǎn)換成單精度，得到我們要的數(shù)據(jù)。

通過對比實際座艙右上角顯示的數(shù)據(jù)，我們通過索引，可以得到想要的數(shù)據(jù)。

我們會發(fā)現(xiàn)有一個數(shù)據(jù)特別大，那是因為不應(yīng)該用單精度轉(zhuǎn)化，是參數(shù)的ID號，可以通過條件結(jié)構(gòu)來篩選需要的信息，不過參數(shù)固定的話對我們來說可以不用管。

通過LabVIEW編寫的地面站軟件顯示得到如下的效果（動圖）。

從軟件界面可以清晰看到Xplane飛機的俯仰角、橫滾角、經(jīng)緯度、高度，飛機電子地圖顯示等。

如果需要使用LabVIEW控制Xplane飛行，則需要使用UDP發(fā)送。發(fā)送時候，格式需要查看xplane的說明。

后面，大家可以自由使用LabVIEW獲取飛機信息啦。

審核編輯：劉清