基于Vega的航天发射场视景仿真系统实现

为了适应现代化航天技术的发展,需要建立先进的数字化航天发射场视景仿真系统来保障和辅助航天发射任务的顺利开展和实施.以某卫星发射场为研究对象,提出了采用基于三维几何模型构建及动态显示技术的虚拟场景创建方法,利用MultiGen Creator和Vega软件平台,并结合C 编程语言,开发出一个完整的交互式航天发射场及火箭发射三维视景仿真系统,并介绍了其系统设计、开发流程及关键技术.系统在实际发射任务中的使用结果表明,系统运行稳定,仿真效果真实流畅,能够实现预计的功能和效果.     

虚拟现实建模技术在数字化发射场中的应用

建立数字化发射场是卫星发射信息化和应急保障的基础。本文结合某卫星发射场实时性和交互性视景仿真实现的特点，采用基于三维几何模型的建模及动态显示技术的虚拟场景创建方法，讨论了虚拟漫游系统中建模流程、方法，以及关键技术的实现，分析了通用的三维场景建模的技术路线和流程，给出了地物、天空和实体模型构建的实际解决方案、方法，讨论了基于MultiGen Creator的模型格式转换、纹理贴图、模型简化、LOD技术、DOF技术等建模关键技术。采用MultiGen Creator和Vega软件平台，开发出了一个桌面型的虚拟发射场仿真系统，实现了发射场的数字化和卫星发射的实时仿真。     

基于STK的航天发射可视化仿真系统设计与实现

针对航天发射实时性、高风险、不可逆的特点,设计出一种基于STK的航天发射可视化仿真系统,给发射决策层提供可靠的决策信息;设计了仿真系统的结构框架和网络结构,探讨了设计中的三维地形建模、航天器飞行数据的转换、实时仿真的时间同步等关键技术问题,通过系统集成,实现了对航天发射全过程的实时可视化;经卫星发射任务检验,结果表明,该仿真系统能够对航天发射的弹道数据进行实时处理,并实现快速显示,与传统的用VC++、Vega、OpenGL开发的仿真系统相比,具有编程工作量少、模型移植简单、代码编制与调试过程简洁等优点,能够满足航天发射任务指挥和决策的需求,对后期开展的探月工程可视化有一定的工程指导意义和应用价值。     

航天发射场电磁环境仿真模型研究

航天发射场电磁环境日趋复杂和恶劣,电磁辐射及干扰已经成为影响航天发射安全不可忽视的重要因素,为了有效控制和规避电磁干扰对航天发射与测控系统产生的不良影响,需要对航天发射场电磁环境进行仿真研究。通过对比分析理论模型、确定性模型和经验模型等几种常用的电波传播模型,从计算效率、计算准确度以及使用的难易程度出发分析了几种模型对于航天发射场电磁环境仿真的应用。通过适当选择经验模型,能够在获得理想的仿真效果,而且很大程度上缩短了仿真时间、减少对硬件系统的要求。得出可以利用经验模型对航天发射场电磁环境的进行仿真分析;利用经验模型对雷达电磁场覆盖分布情况进行了仿真分析,进一步验证了该模型的适用性。     

基于高层体系结构的航天发射场电磁环境系统设计

航天发射场电磁环境较复杂,必须做好各电子设备的电磁兼容,才能确保航天发射任务圆满成功;为此,设计了一种基于高层体系结构的航天发射场电磁环境系统,对航天发射场的电磁环境进行测量、显示和评估;采用分层设计的思想,给出了系统的总体结构;按照发射场系统划分的方法,将仿真系统的联邦成员划分为8类,给出了各联邦成员的交互关系;整个系统的信息交互采用时间戳方式,在时间推进机制上采用基于时间步长的推进方式,给出了系统运行时间支撑环境RTI的时间管理算法;最后,将系统进行集成实现,并在卫星发射任务中进行检验;仿真时间从0s到400s,步长为1s,仿真结果表明该系统测量的电磁频谱的电平值与理论值基本吻合,误差小于0.01dB,完全满足发射场电磁频谱监测的需要。     

基于HLA的分布式作战视景仿真系统开发

随着分布交互仿真体系结构技术的发展,需要开发新一代的基于HLA的视景仿真系统.该文基于实时视景仿真软件平台Vega和HLA仿真支撑平台pRTI设计开发了作战对抗视景仿真系统.该文介绍了作战对抗仿真大系统的总体框架,规划了视景仿真系统的各项功能单元,详细说明了视景仿真系统的联邦设计,并且解决了HLA下视景图像的平滑显示这一关键技术.与作战对抗仿真大系统的联调表明,该系统逼真流畅地演示出仿真系统作战想定的全过程,并且满足系统仿真的实时性要求.     

基于TCP/IP的航天发射场一体化试验信息系统设计

为提高航天发射试验各类信息传输、处理的实时性和可靠性,实现综合信息的安全共享,在航天发射场现有信息资源的基础上,设计了一种基于TCP/IP的航天发射场一体化试验信息系统;构建了系统的总体架构,详细设计了系统的体系结构和数据交换协议;重点对系统的信息获取、传输、处理分系统进行了详细设计;最后,对系统的QoS保障机制、瞬时故障恢复机制、TCP/IP协议在卫通中的应用等关键技术问题进行了讨论,提出了解决办法;实践表明,该系统的应用,可以提升航天发射场的信息化水平和综合试验能力。     

基于dSPACE的高超声速飞行器实时仿真平台

围绕高超声速飞行器模型与控制器设计问题,提出具有实时性能的高超声速飞行器仿真平台。该平台基于分布式架构,集成了主控计算机、dSPACE设备和视景计算机。针对dSPACE自带监控软件的缺点,主控计算机采用MFC框架,基于TRC文件解析和Clib API技术,集成了dSPACE设备实时仿真功能,自主开发了仿真监控软件;视景计算机基于OpenGL技术实现了实时显示与驱动飞行器视景动画的功能。在上述功能设计的基础上开发的实时仿真平台实现了对飞行器模型或控制器算法的实时仿真验证、抗干扰功能验证及可视化视景显示功能,使对高超声速飞行器的研究结论更加可靠。     

飞机防滑刹车系统的视景仿真设计及实现

针对飞机防滑刹车系统的特点,在Labwindows/CVI环境中利用OpenGL开发工具设计实现了飞机刹车过程的视景仿真.采用OpenCL和3DSMAX相结合的方法逼真、准确地完成了飞机模型设计;通过二次曲面模型、二维贴图、光照以及粒子系统等技术形象地虚拟出了飞机刹车的仿真环境;结合Labwindows/CVI中的图形控件和OpenGL函数实现了多窗口视景;采用RS-485总线技术解决仿真数据的实时通信.通过雨天刹车系统的仿真实例可看出,该系统较好的满足了飞机防滑刹车系统仿真的可视化要求,为飞机防滑刹车系统提供了逼真、实时的视景仿真环境.     

航天发射场质量与流程管控系统设计与实现

针对航天发射场目前在任务实施过程中,对测试前的技术状态检查确认、关键环节及关键岗位操作质量控制和测试结果的综合判断等环节存在的一些不足,提出、设计并实现了航天发射场试验任务质量与流程管控系统。该系统可以实现对发射场试验任务的全系统质量控制和全过程精细管理,有效提高发射场质量控制信息化水平以及测试发射工作效率,同时能够降低航天发射场低层次质量问题发生概率。     

基于虚拟现实技术的飞行视景仿真

飞行视景仿真是飞行仿真的一个重要组成部分，它的视觉效果和逼真程度将直接影响整个飞行模拟器的逼真度。讨论了飞行视景系统的构成、视景的生成与显示，并介绍了几种开发视景系统的工具软件，重点讨论了虚拟现实技术在飞行视景仿真中的应用和关键技术。     

模拟用地形图的生成及其实现

地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实 (VR)、仿真和地理信息系统 (GIS)等环境中 ,地形图是其中不可缺少的部分。一般可以采用真实测绘或者采用随机生成模拟地形两种方法来得到。基于地形图的生成 ,着重分析了随机生成模拟地形的方法 ,并利用 Terragen这一地景渲染工具加以实现。     

基于局部熵和四叉树结构的地形简化算法

地形实时简化在三维地形可视化和虚拟现实的应用中是非常重要的,为此提出了一种基于地形局部熵的实时地形简化算法,该算法采用四叉树结构进行地形简化,并使用局部熵作为误差测度来提高简化结果的质量,在四叉树结构“裂缝”的消除方面,采用更加合理的数据结构来提高算法的效率,实验结果表明,该算法具有实时,高效的特点,可以满足三维地形可视化和虚拟显示应用中地形实时简化与显示的要求。     

多机空战战法训练飞行视景仿真系统研究

多机空战战法训练设备研制是适应大规模分布式空战仿真训练的必然趋势.分析了战法训练的虚拟现实技术应用及其优势,对多机空战战法训练设备中飞机仿真平台的功能模型、视景流程和帧渲染顺序进行了总体设计.通过三维建模、虚拟场景配置、虚拟场景实时驱动三个步骤对视景系统进行实现,开发出一套适用于多机空战战法训练的飞行视景仿真系统.测试结果表明,所建立的飞行仿真视景系统能够满足飞行战法训练的要求.     

月球车仿真系统中若干视景真实感实现技术

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、优化等提供了新的有效手段.为在虚拟现实环境下开发月球车仿真系统,视景真实感实现技术在其中具有霞要地位.研究了真实感地形生成技术、仿真过程中的粒子系统特效技术以及车轮沉陷和车轮轨迹生成技术.基于分形技术和月面特征地形生月面高程数据;利用Muhigen Creator构建和渲染了月面几何模型;基于OpenGL Performer开发了仿真程序并应用到一种月球车运动仿真系统中.系统可在微机和SGI图形工作站运行,仿真结果显示具有良好的真实感.     

交互式自行车模拟器视景仿真系统开发

视景仿真系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分。其给骑车者提供逼真的虚拟三维漫游场景。开发的视景仿真系统硬件上采用PowerWall虚拟现实系统，软件上基于自主开发的虚拟现实通用应用开发平台VR Flier，提高了开发的效率。VR Flier采用面向对象方法设计，能够全面地支持小同领域和不同规模的VR应用开发。视景仿真系统通过优化以及动态调度三维场景模型的方法提高了大范围漫游场景的渲染帧率；并对场景路面坡度及视景转向信号进行平滑处理，获得很好的视景仿真效果。     

GIS数据融合的虚拟现实系统探讨

针对现有三维GIS系统以及虚拟现实系统存在的问题,基于可动态更新GIS数据开发了具备三维场景漫游、外部数据库查询和部分空间分析功能的虚拟现实系统。该文首先介绍了地理信息系统和虚拟现实的现状及其融合发展的背景,然后描述了在Visual VC＋＋．NET开发环境及OpenGL函数库的基础上,利用Terra Vista、MuhiGen Creator及Vega等仿真建模、实时渲染工具建造系统的过程,并以“数字都江堰演示系统”的建设证实了其实用效果。     

地面站视景仿真系统的设计与优化

为了能更直观形象地展现无人机的飞行状态及攻击目标的效果,提高地面站操纵人员的操作效率,开发了无人机地面站三维视景仿真系统.论述了无人机地面站三维视景系统的设计方法,给出了系统总体结构图,研究了基于Vega Prime视景仿真软件的三维视景系统开发流程,以及如何采用大地形动态分页调度、独立通信线程等先进技术,重点解决了大场景下视景仿真刷新率低的难点.软件设计中引入多线程编程思想,详述了每个线程的具体实现,极大优化了程序性能.