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.     

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.     

基于机动动作库的飞机航路飞行仿真研究

研究飞机的航路飞行仿真技术,在空战对抗仿真中有着广泛应用.针对当前飞机动力学模型的仿真方法实时性较差以及航迹组合的仿真方法精度较低,且不能提供实时姿态信息等缺点,在航迹组合方法的基础上应用飞机动力学模型在典型状态下的简化形式,提出了一种基于机动动作库的飞机航路飞行仿真方法.仿真结果表明,可以更真实地模拟飞机航路飞行航迹,同时飞机的姿态信息也得到了实时展现.因此,能够满足空战对抗仿真在仿真精度和可视化方面的需求.     

视景系统云层的特效模拟

如何对云层进行建模和渲染是计算机图形学研究的热点问题.尤其是在飞行仿真系统中,云层的显示效果对于飞行模拟和飞行训练来说是非常重要的.Reeves提出的粒子系统是模拟云层的一种有效的方法.在分析粒子系统实现原理的基础上,提出了一种在天空场景漫游系统中实时地绘制云层的方法.基本思想是采用粒子系统建立云层的3D模型并进行渲染制,结合纹理映射、光照模型来实现逼真的云层模拟效果,同时采用Billboard技术以及Impostor技术来提高系统的实时性.实践证明,该方法实现的云层效果比较真实,而且在普通的PC机上也可以满足一般的实时性要求.     

直升机飞行训练系统的研究与应用

直升机飞行训练系统具有安全、经济、可复现且不受气象条件影响等特点。针对直升机飞行训练的实时仿真问题,开发了一套基于六自由度并联平台和虚拟现实(VR)技术的直升机飞行训练系统。该系统可使飞行员在控制操纵杆体验模拟飞行时,同时具有体感和观感的沉浸感。以六自由度并联平台为运动模拟平台,建立与直升机姿态对应的运动学反解模型;结合VR视景,可以逼真地模拟直升机在实际飞行中的各种环境和动作。该系统可以帮助飞行员完成训练科目,具有承担部分训练工作的功能。该系统可为直升机飞行训练提供新方向。     

基于物理的海浪模拟综述

真实感流体的模拟是计算机图形学领域中研究的热点和难点之一,海浪模拟是流体模拟动画的重要组成部分,其真实感、实时性和交互性等直接影响到海面场景逼真的程度。重点回顾了基于物理的海浪模拟研究方法的发展,并对近年来海浪模拟的热点问题如波浪的翻卷和破碎、浪花的飞溅和泡沫、流固耦合、两相流和多相流的模拟进行了详细的分析,最后针对有限的系统资源与随着规模增长的计算资源之间的矛盾,重点讨论了加速策略。未来将结合多种模拟方法的优点,对海浪建模进行合理的简化,改善数据结构,并在此基础上实现GPU并行化,以满足实时仿真的要求,这将是基于物理的海浪模拟的发展方向。     

基于微机实时网半实物仿真系统数据通讯研究

在半实物仿真系统中,仿真计算机与种类繁多的仿真设备间的实时数据通讯一直是困扰仿真工作者的难题.利用VMIC实时网卡广播中断以及高速率数据传输的特性,在VxWorks实时操作系统的软件环境下设计了从仿真机到三轴飞行模拟转台的半实物仿真实时数据传输方案.为了提高系统的实时性,减少通讯传输时延引起的滞后,采用实时广播中断技术,有效解决了仿真机与转台间时钟不同步问题,提高了半实物仿真系统的仿真实时性及仿真精度.试验结果表明改进的半实物仿真系统实时数据通讯方式满足实时通信的要求,为仿真系统的正确性提供保证.     

基于VAPS的FMS CDU 实时仿真系统开发

基于VAPS建立了飞行管理系统控制显示组件（CDU）实时仿真系统。在满足真实性和可靠性的前提下，给出了基于VAPS的CDU设计方法。建立了一个通用的、基于网络连接的飞行管理系统的CDU模型。在满足实时性要求的前提下，实现了飞机管理系统中控制显示组件的动态图形仿真以及在实时环境中飞行计划的生成。对飞行计划的生成进行了讨论，解决了仿真中的一些关键技术，并实现了在实时运行环境中的故障处理、数据传输及通信功能。为达到一个完整的FMS仿真系统打下了基础。     

基于RTX的飞行模拟器分布式实时仿真系统

飞行模拟器是一个复杂的分布式实时仿真系统.介绍了在飞行模拟器改造中所采用的RTX 实时以太网的方案,并详述了设计和实现方法.实践结果证明,该系统实时性高,工作稳定可靠,满足了设计要求.对实时性要求高的其他分布式仿真系统,本方案具有一定的参考价值和指导意义.     

一种海浪干扰IIR数字滤波器的设计与仿真

在船舶控制和性能研究中,海浪干扰是不可忽视的环境扰动.海浪影响着舰船的稳定控制和近海面作业的直升机的安全,所以应尽可能想办法消除海浪干扰.文中首先建立了海浪的模型,并进行了三级海况下海浪的实时仿真;接着采用巴特沃兹方法设计了一种海浪IIR数字滤波器,将海浪中的高频一阶波浪部分加以滤除;最后,运用MATLAB编程进行仿真实验,结果表明,所设计的海浪干扰数字滤波器的滤波效果显著,可以用于实际船舶控制应用中.     

海浪的实时视景仿真

该文研究了如何解决海浪的实时视景仿真问题。着重从仿真的实时性和真实感的角度出发,建立了基于海浪谱的不同波级的海浪的仿真模型,详细讨论了海浪数学模型中参数的求法,并探讨了在海浪的实时绘制过程中采取的措施。     

一种实时的3D动态海洋模拟新方法

海浪模拟是航海模拟器和海洋数值计算中非常关键的技术，直接影响到整个系统的真实性和可行性，但是实时模拟真实的海洋、湖水表面是非常困难的。文章设计了一种新的海浪模拟方法，即首先建立了新颖的海浪模拟的基本构架；然后提出了一个高性能的基于统计模型与FFT的波浪生成方法；最后研究了船舶在海浪中航行的各种特殊效果。实验表明该方法有着非常明显的改进效果。     

基于最大似然估计的雷达高度计跟踪处理

根据Brown海面回波模型,分析了海面回波中的噪声分布特性,即功率谱分别呈指数分布的 海面回波噪声和呈均匀分布的热噪声,并对此进行了仿真研究。在此基础上对海面回波的最大似然 跟踪处理方法进行了分析,提出了基于最大似然估计的跟踪器的实现方法,介绍了其工作原理、硬 件实现方法以及主要工作指标。该跟踪器在校飞实验中获得成功,获得了大量实验数据;展示了回 波波形、跟踪轨迹等校飞数据,从这些结果上反映出该跟踪器的精确性和健壮性。     

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．     

Change detection of ocean wave characteristics

In this paper, a novel feature extraction approach is proposed for identifying ocean wave characteristics in real time. The algorithm was developed through the integration of the fuzzy C-means clustering algorithm, statistics formulation, short-time Fourier transforms, high frequency radar data processing and window function analysis. This method provides new insight into the detection of ocean wave characteristics and provides a more direct and convenient way to detect changes in ocean wave characteristics than the conventional method. To demonstrate the proposed algorithm, two Wellen radar systems were installed in Samcheok City, Gangwon-do on the East Coast of South Korea. A data set was selected for training the proposed algorithm while three other data sets, not used for the training processes, were used to validate the proposed model. The testing results demonstrate that the proposed algorithm is effective in extracting characteristic features from a variety of ocean waves. It is expected that the proposed system will accurately predict natural hazards and provide adequate warning time for people to evacuate from threatened coastal area. Hence this approach will directly contribute to the reduction of injuries and deaths in natural disasters by supplying near real-time data of the environment around coastal areas.     

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。     

工程飞行仿真系统中实时监控系统的开发

工程飞行仿真系统是飞机设计研制及飞行员训练过程中不可缺少的工具，而实时监控系统对于处理飞行仿真中的大量数据，提高仿真效率起着重要作用。该文根据飞行模拟器的专用要求，总结了实时监控系统的功能特点，并详细阐述了系统结构，实时监控多线程管理，监控曲线绘制模块和仿真数据处理模块的设计方案。该系统经实际应用，满足工程飞行仿真的各项技术要求。     

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。     

空间近距操作视景仿真系统研究

在空间近距操作仿真中,根据航天器飞行轨迹和外部环境因素的影响实时的仿真控制航天器的位置、姿态与特效是关键点。通过对航天器飞行轨迹的数字仿真数据和飞行过程中特效的研究,采用数字仿真数据作为飞行状态数据库,基于软件平台Creator和Vega开发出空间近距操作视景仿真系统。对该系统的设计和实现进行研究,通过系统总体框架和场景的几何建模及动力学建模,实现了追踪航天器从最初机动到最终逼近目标航天器以及完成操作的精确仿真,较好地解决了飞行中航天器的位置、姿态控制和各飞行阶段特效的生成等问题,具有较好的实时性。