【LabVIEW的UDP通信实例】LabVIEW与Xplane飞行界面数据仿真交互

gaoxiang

【本期知识点】LabVIEW的UDP通信【UDP交互软件】xplane11飞行模拟软件【正文】很多时候，我们使用LabVIEW可以和第三方的软件进行交互，可以得到更好的效果。今天我们分享的，是和外界软件怎么UDP通信。有些同学是做飞行控制的，在做飞行仿真时候，肯定会用到视景仿真。也就是通过屏幕，显示飞机的姿态，经纬度等信息。一般地，做飞行仿真，如果自己使用Unity3D或者UnReal的虚拟引擎来做，比较费时间，需要对机场环境建模。
而针对普通的用户，更好的方式，则是使用目前比较流行的3D飞行游戏软件来开发。
像开源的Flight Gear，或者收费的Xplane等，都提供第三方的通信接口，通过UDP，可以接收游戏引擎中飞机的基本数据，也可以向游戏引擎发数据，控制飞机姿态和位置。今天以xplane作为一个实例，讲述LabVIEW通过UDP显示Xplane的数据，并显示在地平仪和电子地图上。Xplane游戏界面如下，做过飞行仿真的同学肯定不陌生：

在地图上显示的效果如下。由于地图放大很大，所以呈马赛克状，下图右侧为xplane的飞机姿态，左侧为LabVIEW显示的姿态和地图位置（需要看实际效果，可以跳转本文末尾，看视频更佳）


首先，本文使用的版本是Xplane11，其他版本操作类似。在交互前，最重要的是进入设置界面进行数据设置。


点击选项卡数据，数据输出。这里可以勾选要输出的数据。
勾选有4列，第一个显示在座舱，就是飞行时候，数据会显示在飞行界面左上角。第4列是UDP输出，勾选后，软件会将勾选的数据通过UDP发送出去。一般的勾选UDP就行，但是，第一列显示座舱勾选后，我们会直观看到实际数据是多少，这样UDP输出的数据，通过我们二次开发的软件解析，可以对比数据一致性。



记得右下角，勾选 进行网络数据输出。



下图，左上角，就是刚才勾选的座舱显示的数据。
我勾选了速度，姿态，经纬度等。所以都显示出来了。
实际UDP外发的时候，也是从上到下，数据依次发送的。
我们解析数据时候，可以和这个对照一下。


现在看下UDP 数据结构：所有数据均以字节形式发送，UDP数据开头为“DATA，”
prolouge 的第五个字节是“内部使用”字节
接下来的 36 个字节是消息
消息的前 4 个字节表示数据元素的索引号，如 X-平面 中的“数据输出”屏幕所示
最后 32 个字节是数据，最多 8 个单精度浮点数
下面是从 x-plane 发送的原始数据字符串：
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
让我们分解一下：
68，65，84，65，60 = D，A，T，A，‘’ ：这些是 CHAR。我们不关心的第 5 个字节，所以当 将任何数据句子发送到 X-Plane，应在此处放置一个 0（零）。
18，0，0，0 = 18 ：这是对应于X平面中特定数据集的索引号。在此示例字符串中， 我们正在查看数据集，“18：俯仰，滚动，标题”。在这 4 个字节中，我们唯一需要的字节是第一个字节。其他 3 个将始终为零。第一个字节不需要任何计算，用作整数。
171，103,…,151，193：这 32 个字节构成了需要计算的 8 个单精度浮点数。
向X-Plane发送数据句子的格式与从X-Plane发送的格式完全相同
发送句子时，请确保序言的第 5 个字节为零 （0）
并非所有数据集都使用所有 8 个浮点数。它们要么只是零，要么是“0，192，121，196”，即 -999。
对于数据集中您不希望更改或希望将控制权“交还”给X-Plane的任何项目， 发送值 -999 或 0，192，121，196。通过上述描述和设置，我们下面可以通过LabVIEW来接收UDP数据。
程序很简单，UDP连接，UDP读取，UDP关闭。UDP连结，端口为默认的49001，然后收到的数据，前5个是DATA,丢掉。截取后面的数据。


后面数据，每4个字节为一个数据。虽然有一个数据是序号，但是也是4个字节。
所以，我们强制转换成单精度，得到我们要的数据。通过对比实际座舱右上角显示的数据，我们通过索引，可以得到想要的数据。我们会发现有一个数据特别大，那是因为不应该用单精度转化，是参数的ID号，可以通过条件结构来筛选需要的信息，不过参数固定的话对我们来说可以不用管。


通过LabVIEW编写的地面站软件显示得到如下的效果（动图）。
从软件界面可以清晰看到Xplane飞机的俯仰角、横滚角、经纬度、高度，飞机电子地图显示等。



如果需要使用LabVIEW控制Xplane飞行，则需要使用UDP发送。发送时候，格式需要查看xplane的说明。后面，大家可以自由使用LabVIEW获取飞机信息啦。

末尾实际效果，可以欣赏下面的视频（之前已经在个人视频号和b站发布过）：
【声明】：文本纯做个人经验上简单介绍，很多功能还在研究中，具体知识点在于LabVIEW的UDP实际应用，请勿索求源码。