基于分形的多分辨率三维海浪实时仿真

海浪的实时仿真与传统的计算机真实感图形的主要区别是,它将绘制的实时性和真实感同时作为衡量系统有效性的重要指标。论文跟踪了国内外海浪仿真前沿,结合具体的工程需求和软硬件环境,通过建立数学模型,基于海浪的分形特性,提出并实现了满足模拟飞行训练需要的多分辨率三维海浪实时仿真。在编程中,对实时性进行了研究并提出了相应的对策,较好地满足了实时性要求。文中提出的海浪实时仿真方法和关键技术,既可为模拟飞行训练提供一个虚拟海战场环境,又可为其它自然景物仿真提供经验和方法。     

潜艇在随机海浪中摇荡运动的仿真研究

该文采用PM随机海浪频谱来实时仿真长峰波随机海浪对潜艇的随机扰动,对潜艇在海浪中的横摇和纵摇运动进行了时域仿真,潜艇在海浪中的升沉运动则采用Hirom波浪力近似计算公式进行仿真计算。所采用的仿真方法已应用于六自由度潜艇操纵训练模拟器上,结果表明该方法能比较逼真地模拟各种海情下潜艇在海浪中的运动情况,仿真实时性好,仿真精度较高。     

基于物理模型的近岸海浪建模与实时绘制

提出一种可以逼真地模拟大面积近岸海浪的方法。首先利用Boussinesq类方程求得指定海域一段时间内的海面运动序列;然后通过对此序列进行重建,得到"无限"长的海面运动序列;最后把相应的海面高度场作为顶点纹理进行绘制。在绘制时采用视点相关的海面网格,达到实时绘制的效果。实验表明,该方法模拟的大面积近岸海浪真实感强,绘制速度快,适合于实时仿真应用。     

基于GPU的海浪特效实时渲染

对于海浪特效的模拟能有效增强海洋场景仿真的真实感,模拟的实时性也是海洋场景仿真系统的重要需求之一.为了实现基于GPU的海浪特效实时渲染,以PM海浪谱为基础进行了研究,从而生成海浪高度场,并结合视相关反投影方法生成海浪网格,采用硬件着色器进行基于物理光照模型的实时光照处理,生成了具有较强真实感的海面效果,较好地满足了时渲染场景实时性和真实感的要求,达到了实时视景仿真系统中对海洋模块的实时仿真要求.     

基于FFT的海浪实时仿真方法

针对虚拟海战场仿真需求,提出一种真实感海浪的实时仿真方法。在改进Gerstner波形的基础上,构建海浪的基本模型,推导出海浪的离散FFT模型,并通过采样波数谱提取FFT模型所需参数。仿真结果表明,该方法用于大面积海浪的实时仿真时,能获得高度逼真的动画效果。     

基于多波模型和多策略的真实海浪仿真研究

海浪运动随机性大、波谱范围宽,且涌浪波谱窄、能量大,是仿真大规模海浪的难点所在.针对难点问题,采用频率等分方法对海浪波进行区间等分分割,获取海浪真实性有效数据区域,提出了一种在Gerstner软件上扩展多波模型叠加LOD多情况绘制策略的海浪仿真模型.使用P-M波浪谱和SWOP观测数据求解真实海浪一系列参数,完成了海浪模型的真实造型;叠加LOD视点算法和多情况绘制策略解决了海浪模拟实时性问题.基于多波模型,设计了海浪仿真的UML类图,并运用Direct3D技术实现了海浪的实时仿真.实验证明,等分方法能够满足海浪真实场景实时仿真的要求,取得了较好的实验效果.     

水下航行器测量海浪方向分布研究

研究水下优化测量海浪信息问题,由于海浪谱准确实时测量比较难,针对传统的海浪方向谱测量方法均需要大量的仪器设备和长时间的数据测量处理的不足,为提高测量效率,提出一种通过水下航行器测量海浪方向分布的方法.首先利用水下航行器携带的流速测量设备得到所经过海域的三维流速序列,通过计算三维流速的互谱和自谱,得到描述海浪方向分布的傅立叶系数,利用系数推算出各个频率波浪的主波向角,用海浪能量密度加权处理后得到整个海域内海浪的主波向角进行仿真.仿真结果表明了不同海浪参数下估计结果,验证了方法的有效性.改进方法不仅可以获取某一特定地点的海浪方向谱,还可以随水下航行器的位置变化准确实时获取相应海区的海浪方向谱,为设计提供了依据.     

海浪实时生成技术研究

在分析和研究海浪特点的基础上,提出了一种动态海浪高度场的实时建模与绘制方法,其核心是现场的分割算法,该算法不仅具有良好的常速泻染属性,而且能支持实时动态连续分辨率海兴高采烈表面的建模与仿真,应用该算法生成的具有较高的真实感,又具有较快的绘制速度,满足了虚拟海战场景的需要。     

三维海浪造型的研究

为了表现海浪的真实感和实时性仿真,本文以Pierson．Moskowitz模型为基础,采用波的波长和波速建立了海浪波高的初始状态值．通过FBM（FractalBrownMotion）的菱形网格方式计算海浪曲面片上每个网格点的波高,把每个点画出;再以菱形网格模拟海浪形状,将海浪点的波高描述为随时间和空间变化的多个正弦波叠加近似地表现海浪的运动效果;利用光照模型给海浪添加明暗凹凸效果,增加海浪的真实感;将真实世界中某一海浪的图像作为纹理源,贴到每个网格上,提高仿真的逼真度和运行速度,达到实时仿真的效果．利用Java和JOGL编程模拟,逼真地生成了海浪在不同风向、不同等级情况下的场景．实验表明文中所述方法得当,技术可行．     

海浪噪声的仿真与滤波

运用海浪谱分析方法,基于MATLAB/SIMULINK对航行中船舶遭遇到的海浪进行实时仿真,描绘出了不规则海浪的特征.海浪对船舶的控制和性能的研究带来很多不便,应该设法消除或削弱其影响.基于切比雪夫函数逼近方法, 设计了一种无限冲激响应(IIR)数字滤波器来实时地对海浪噪声进行滤波.对三级海况下船舶遭遇的海浪进行仿真实验,结果表明,该滤波器不仅设计简单、经济,而且实时性强,滤波效果显著.     

基于OpenGVS的视景仿真的关键技术研究

该文介绍了如何解决视景仿真应用中的一些关键技术,如控制显示应用程序中的动态视景、地形匹配、碰撞检测、动态地形中海水的实现等,可以用视景管理软件OpenGVS为工具实现。上述关键应用技术已在国家863计划重点项目“分布式虚拟战场环境中仿真实体及其应用研究”中得到应用,并取得了良好的效果。     

基于PowerSGL视景仿真中的若干关键技术

该文探讨了基于ＰｏｗｅｒＳＧＬ视景仿真中的一些关键技术,这些技术已在多种模拟器视景仿真中得到应用,产生了良好的效果。     

OpenGL在Vega Prime开发环境中的应用研究

分析了Vega Prime在视景仿真中相对于Vega的改进之处,讨论了基于Vega Prime的视景仿真框架,针对Vega Prime在视景仿真系统开发中对某些特效表达存在的困难,提出将OpenGL引入到Vega Prime中的方法,通过分析Vega Prime中的事件发布订阅机制,阐述了Vega Prime开发平台与OpenGL相结合的关键技术及开发方法,并将其应用于水下武器对抗视景仿真系统中的鱼雷自导声波显示和武器实体间通信链路可视化过程中,应用结果表明视觉效果逼真,弥补了Vega Prime在基本图形显示上的缺点,取得了良好的应用效果.     

城市交通环境视景三维仿真

为解决城市视景仿真还原度差、系统流畅度不佳等问题,提出一种基于Vega Prime与VC++联合仿真的视景仿真框架。使用Multigen Creator与3D MAX联合建模,在VC++环境下利用Vega Prime实现场景动态驱动。并着重研究了模型优化、节点动态驱动、模型封装等视景仿真关键技术。利用上述视景建模关键技术,完成城市交通环境视景仿真系统搭建。应用结果表明：关键技术的应用将视景加载时间缩短为初始加载时间的1/6,平均帧频提升约30%,并提供了丰富逼真的图形画面,良好的用户感受,呈现出高还原度的视景仿真效果。     

可视化仿真关键技术及其在数字流域可视化中的应用

数字流域是数字地球的一个重要区域层次，数字清江是数字流域建设在清江流域的具体实践。本文讨论了多层次细节技术、虚拟纹理技术和大规模数据库管理技术等可视化仿真关键技术及其在隔河岩坝区漫游系统中的实际应用，为搭建数字流域的可视化基础信息平台提供了技术依据和实践经验，对创建面向数字流域的可视化仿真系统进行了有益的探索。     

空间动态场景的建模与仿真

空间环境可视化仿真体系对于管理、分析、展现空间物体工作方式至关重要.结合计算机图形学,天文学,数学,运动学等知识,建立了一个以地球为中心的空间环境仿真平台,在此基础上开发出卫星在轨运行实时仿真系统.对仿真系统的设计及实现进行了详细地描述,并论述了系统的主要功能和框架、场景的几何建模和动态建模、卫星覆盖范围建模、通讯特殊...     

大面积三维地形生成和显示技术及实现

大面积三维地形的生成与显示是军事仿真视景系统开发的难点问题.本文研究了解决此问题的关键技术,包括LOD、纹理映射、分页调度策略和大地形数据库管理;提出了应用上述技术的方案,利用Creator的地形建模模块,生成大面积地形,采用视景仿真软件Vega绘制虚拟场景,实验表明达到了良好的效果.     

碰撞检测技术在空间飞行器视景仿真中的应用

视景仿真技术是空间飞行器系统仿真中的关键技术之一。该文阐述了碰撞检测技术在视景仿真中的应用，旨在提高飞行器视景仿真的逼真度。文中列述了视景驱动软件Vega的8种碰撞检测方法，分析了各种方法的特点，并展示了各种碰撞检测方法应用于空间飞行器视景仿真中的结果，包括卫星星下点轨迹绘制、卫星照相效果显示等，从而证实了将碰撞检测技术应用于空间飞行器视景仿真能取得良好的仿真效果。该文为空间飞行器视景仿真以及碰撞检测技术应用者提供了应用范例，具有一定借鉴价值。     

大型船舶物资补给可视化仿真

大型船舶物资补给可视化仿真可以形象地模拟物资补给搬运流程, 计算搬运时间, 发现搬运中的瓶颈问题, 进而实现搬运流程优化. 在定性分析大型船舶物资补给类型和搬运流程的基础上, 提出了基于Flexsim的大型船舶物资补给可视化仿真体系结构, 设计了仿真模型, 探讨了仿真平台实现的关键技术. 结合具体的案例, 开展了仿真实验, 结果表明, 可视化仿真对于大型船舶物资补给物料搬运系统的设计和运行管理具有重要作用.