虚拟地空战场通用视景仿真软件系统的设计

针对地空战场仿真的三维演示需求,基于高层三维图形开发环境设计了一套通用的视景仿真软件系统,适应于实时数据、人工规划路径等多种仿真驱动形式。使用MultiGenCreator建立了三维武器实体和地景模型;基于Vega仿真软件环境开发天空、地面背景和战场特效;利用大规模地形管理技术解决计算机对战场大地形实时处理能力不足的缺陷;通过设计粒子系统模拟了各种复杂的场景特效;利用C++编程,调用VegaAPI函数,开发了视景仿真程序。开发和应用结果表明,该系统灵活通用,效果生动,并且比以往直接基于OpenGL图形库开发的视景仿真软件提高了画面逼真度,缩短了开发周期。     

基于Vega的直升机视景仿真技术研究与实现

以开发一套直升机飞行模拟仿真系统为目的,对仿真应用系统开发中各种常见的建模和驱动技术尤其是动态仪表面板仿真模块进行了研究,提出了可行的实现方案;利用建模工具Creator对飞机、仪表和大面积地形进行了可视化建模,利用DOF(Degrees OfFreedom)技术实现了直升机旋翼、尾翼以及仪表指针的动态交互;基于VC++集成开发环境,应用Vega API编程技术实现了直升机视景仿真应用系统的全部设计功能;直升机试飞实验证明,该视景系统取得了比传统视景系统更好的效果。     

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.     

基于预测和双缓冲区的直升机视景仿真

为了解决直升机视景仿真中的飞控与视景不同步和降落问题,首次提出了一种基于预测和双缓冲的直升机视景系统数据同步的解决方法。该方法首先将直升机的姿态信息进行采样处理,使之与视景仿真频率匹配,然后将处理后的姿态信息分别存储于两个缓冲区中,一个缓冲区的数据驱动场景进行渲染,另一个缓冲区的数据被用来预测下一帧飞机的位置姿态,将预测到的数据发送给视景进行碰撞检测,最终引导直升机正确着落。实验结果显示,该方法产生的数据比不做处理的数据更接近真实数据,能够满足视景仿真数据的实时性需求,目前该方法已成功应用在直升机通用着舰训练系统中。     

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.     

某军用地面移动机器人视景仿真系统的研究

结合视景仿真技术和动力学仿真分析,提出了由视景驱动、交互、主控模块和动力学仿真调度组成的仿真系统结构;利用Pro／Engineer和MuhiGen Creator建立了机器人和地形场景模型,分析了数据的组织结构和模型的简化处理;基于Vega实现该地面移动机器人的视景仿真系统,提出了针对此机器人模型特点的地形匹配方法。仿真结果表明,该视景系统能够逼真地表现出地面移动机器人的仿真过程,并满足系统仿真的实时性要求。     

虚拟海战场中场景生成与实时显示技术研究

虚拟海战场的三维场景生成与实时显示是构成虚拟海战场视景仿真系统的重要部分,包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。以MultiGen Creator为建模平台,通过完成一个仿真模型讨论了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施;基于Vega仿真软件环境开发了海洋战场中的各种复杂场景特效,解决了非视觉物理量的可视化问题;利用Visual C＋＋开发了视景仿真程序。解决了视景驱动,自动视点切换及仿真记录回放等具体问题。仿真结果表明,该系统较好地满足了视景仿真实时性和逼真度的要求。     

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。     

基于大气散射模型的航空场景实时渲染算法

针对航空仿真系统视景渲染真实性和实时性的问题,提出一种基于大气散射物理模型的室外场景实时渲染方法.首先,根据瑞利散射和米氏散射构建基于地球椭球体的大气散射数学模型,通过预先渲染并将渲染结果保存至纹理以便实时绘制调用;其次,利用基于密度积分的方法进行雾霾效果的模拟,并利用柏林噪声实现雾霾的动态变化效果;最后使用高动态范围技术优化渲染图像.实验结果表明,上述算法适用于场景分辨率较高的航空场景仿真,能够提供帧率稳定、逼真的实时场景渲染画面.     

直升机视景仿真及座舱仪表显示系统实现

以开发一套直升机飞行视景仿真系统为目的,提出了一种基于Multigen Creator和Vega软件的三维视景仿真系统解决方案.利用三维图形开发软件Creator对座舱仪表模型进行可视化建模,使用自由度设置(DOF)技术实现仪表指针的动态交互.将模型加载到Vega的环境中,在VC++环境下,基于MFC实现了仪表的驱动程序,给出了具体的实现方法,设计了座舱仪表仿真界面.最后在Vega场景中仿真直升机的飞行状态,直观形象地反映直升机的飞行特性.实际仿真显示,该视是景系统的仿真效果形象逼真,令人满意.     

列车运行视景仿真及险情特效的实现

介绍了工具软件Multigen Creator和Vega的特点,并结合轨道交通列车运行仿真视景的实例说明利用Multigen Creator和Vega软件创建实时仿真程序的过程.在仿真程序的创建过程中,探讨了列车运行过程中突发险情以及天气特效的实现方法.仿真结果表明,基于Multigen Creator/Vega的列车运行仿真系统取得了很好的效果.     

虚拟海洋场景的实时模拟研究与实现

为了提高虚拟海洋场景的实时性和真实感,提出了用多重Perlin噪声的叠加和波浪粒子相结合的方法建立实时海洋动画系统.该系统采用Perlin噪声和投影网格绘制技术模拟海面几何形态;并采用Perlin噪声和波浪粒子来跟踪水波的运动,从而快速、简便地实现了水上物体运动产生的水波特效;在光影效果上加入纹理技术建立光照模型,生成了复杂的、真实感强的海洋场景.仿真实验结果表明,该方法适用于大多数流体的模拟,渲染的海洋场景具有很好的真实感和时效性.     

基于Creator和Vega的红外飞行视景仿真

目前,红外飞行视景仿真已成为飞行仿真的一个重要研究方向,具有重大的军事和经济意义.针对视景仿真技术对于在夜视条件下也可以进行飞行仿真的问题,文中提出利用Creator建立三维地形模型;基于Vega仿真软件环境开发天空、地面背景和飞机效果;利用Vega中的SensorVision模块讨论了红外飞行视景生成技术,模拟在夜视条件下红外飞行视景环境,以及观察到的红外景象;利用C 编程,调用Vega API函数,开发了视景仿真程序,最后基于MFC完成了对于红外飞行视景仿真的软件界面的开发.开发和应用结果表明,该系统灵活通用,比基于OpenGL图形库开发的红外视景仿真提高了画面逼真度,缩短了开发周期.     

船舶运动视景仿真系统设计与实现

针对研究船舶各种运动状态,为有效验证控制器的功能提供有效平台。采用船舶运动可视化,对视景仿真系统进行开发,对各种常见的建模和驱动技术进行了重点研究。提出了船舶运动视景仿真系统的整体设计方案及流程,利用建模软件Creator建立了逼真的三维船舶实体模型,采用DOF节点技术建立了舵\翼舵、鳍\翼鳍及螺旋桨的活动模型;解决了视景仿真系统开发中的视点切换、多通道显示、仿真数据加载等关键问题;基于VC++集成开发环境和Vega API编程技术开发了系统。三维仿真结果表明系统具有较好交互性和逼真度,为船舶运动特性研究提供了可靠手段。     

在Vega平台下实现三维可视化仿真的特殊效果

在OpenGL等主流开发平台上做特殊效果编程,常显得繁冗复杂。应用Vega工具,通过预定的扩展接口,可方便实现多种特殊效果,在体现视景仿真高逼真度的同时提高编程效率。采用Multigen公司的Lynx工具构建了虚拟场景应用定义文件,分析了特殊效果的主要涉及参数,结合C++语言编程实现了一个小型三维作战仿真环境,用实例表现出在可视化仿真系统中基于Vega平台的特殊效果的实现方法。     

基于OpenGVS战场火焰烟雾的模拟

战场特效有助于虚拟战场环境气氛的烘托,其模拟质量直接影响着整个战场仿真的质量.对于战场上的烟雾、火焰等不规则物体,不能采用传统的几何方法建模,而只能采用粒子系统等复杂的数学模型进行模拟.但在战场环境模拟时,同一场景中常常会出现多处火焰、烟雾的情况,这时巨大的计算量势必大大影响场景仿真的实时性.文章对基于OpenGVS的特效实现方法进行了研究,提出一种基于OpenGVS开发平台,将粒子系统模型与二维纹理动画模拟相结合的实现方式,明显减少了模拟所需计算量.将此方法运用到某型高炮训练仿真器的场景模拟中,实际应用表明,保证实时性的同时使战场特效得到了高质量的模拟.     

海洋环境视景仿真方法研究

针对海洋工程领域仿真可视化的需求,系统研究了海洋环境的视景仿真方法。以三维图形高层开发环境——Vega软件为开发平台,基于honguet-Higgins海浪模型和纹理映射实现了动态海面仿真;基于“Environment Effect”仿真模块生成了海空效果,并设计运动路径,在场景中添加了飞翔的海鸟;利用三维建模、雾化、粒子系统等方法模拟了水下空间效果,利用Creator创建了海底地形模型,通过循环纹理映射实现了海底闪烁光斑的显示;对舰船尾流特效进行了仿真,并概述了各种海洋特效的仿真方法。应用于基于微机平台的虚拟海洋战场实时视景仿真软件中,生成的图像逼真,帧频高于30帧／秒。     

基于OpenGVS的三维仿真软件的开发研究

视景仿真技术是在数值仿真的基础上以图形和动画来显示仿真的过程和结果，近年来视景仿真技术在军事领域上得到了广泛的应用。OpenGVS是专门用于实时3D图形开发的软件。该文在Multigen Creator 3D场景建模的基础上，采用OpenGVS来实现场景驱动，开发了一个导弹与飞机交战场景的仿真程序，并介绍了实现三维动画驱动时需要解决的几个关键问题，包括外部模型的导入，视点的选取，碰撞的检测，以及爆炸效果的产生等。这些技术的运用使得软件仿真的效果更加逼真。     

合成孔径雷达(SAR)实时成像仿真研究

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。该文在分析SAR成像仿真机理的基础亡,提出了一种利用视景仿真软件Vega进行SAR实时成像的仿真方法。该方法在建立场景模型的基础卜,利fEH场景纹理材料的物理属性数据及雷达参数计算雷达散射截面（RCS）,再把RCS值输入一个能模拟雷达真实设备的传感器模型,就得到SAR实时仿真图像。为了满足SAR成像仿真的需求,对Vega软件中的纹理材料数据库文件进行了修改,建立了新的纹理材料数据库文件。仿真结果表明新方法能较好地满足SAR实时成像仿真需求,有助于促进SAR成像实时仿真技术的发展。