通用战场态势可视化系统的设计及实现

为了降低当前战场态势信息系统开发和使用的复杂性,提出了一种通用战场态势可视化系统的显示元素、框架及接口的设计并完成实现。系统能显示战场绝大部分信息,采用数字地球和视景仿真的双平台架构,可表现全局和局部高精态势,另外无需进行系统内部开发,快速实现二次应用。针对通用化特点,实现了双引擎一体化平台、同类型绘制元素的多种接口控制、自动化相机控制等关键技术。目前在应用工程当中,系统已完成了多个配合仿真平台的实验参数验证及战术战略推演工作。     

防区外导弹攻防对抗可视化仿真研究

防区外导弹攻防对抗可视化仿真系统是防区外导弹攻防对抗仿真分析系统的一个重要组成部分,可以实时呈现三维攻防对抗战场态势,是虚拟现实技术的重要应用.针对防区外导弹攻防对抗系统的特点,基于Creatar和Vega视景开发的一般过程,采用Cmator建立了各个仿真实体的三维模型以及地形等环境模型,并采用Vega进行了视景仿真系统的驱动,完成了空地远程防区外导弹攻防对抗可视化仿真系统,根据攻防对抗推进过程,实时呈现三维攻防对抗战场态势,给仿真试验者形象直观的感觉.结果表明视景仿真系统模型准确,三维视景逼真,并具有良好的实时性和可控性,很好地再现了防区外导弹攻防对抗过程.     

海战场环境仿真系统的三维建模与实时仿真

＂海战场仿真系统＂作为舰艇编队作战仿真系统的显示模块,属于战术级的仿真应用,对仿真数据精度和视景特效有较高的要求,性能的优劣决定了作战仿真的逼真度和可信度。为解决上述问题,利用HLA的海战场环境仿真系统的功能和组成,提出了海战场地形和实体建模过程和具体可行的实现方法,并详细说明了三维视景显示台开发的关键技术和主要过程,有效解决了Vp线程的协调控制、目标实体的动态加载、多通道的海战场态势浏览和攻击特效的生成等技术问题,通过仿真实验表明,在PC图形工作站上实现了满足实时性要求的海战场综合环境仿真系统三维视景显控功能。     

大战场局部地表面视景仿真

分析了大视景战场内局部地表面变化的特点,建立了描述大视景战场的一级坐标系和描述战场内局部地表面变化的二级坐标系。对二级坐标系下的土壤表面的形状特征进行了分析,在不影响土壤表面的视觉效果前提下,对土壤表面的形状特征进行了简化处理。以工兵战场仿真中挖土作业时土壤表面视景仿真为例,介绍了纹理映射技术在模拟土壤变形过程中的运用。仿真效果表明,该方法有效地减少了生成大视景战场仿真画面时的计算量,画面的实时性和逼真性达到较好效果。     

一种简化的雷达三维探测数据生成方法研究

雷达电子战三维实时视景仿真能够全面表现雷达电子战系统的作战态势、进程和对抗效果,为指挥员正确把握战场态势提供支持。在进行雷达电子战三维视景仿真时,传统的方法是直接构建雷达的三维探测数据,然后生成三维态势图。传统方法导致计算复杂,数据量大,不能够满足实时仿真的要求。现提出了一种在雷达探测范围二维包络线计算模型的基础上,结合垂直面上雷达天线方向图,空间数据生成的简化算法,同时考虑了雷达受到干扰情况下雷达天线垂直方向函数的修正方法。以上方法简化了计算过程,有效的减少了数据量。利用提出的方法,开发的视景仿真系统在实践中得到了应用,能够满足实时要求,文中给出了具体实例和仿真结果图。     

基于SQLite的战场态势信息快速存取研究

为满足使用移动终端设备的作战单元对于战场态势信息的实时查询需求,提出了一种以小型嵌入式数据库SQLite为底层存储的查询预处理方法.根据态势信息的描述方式建立了信息存储模型,在此基础上结合Hash表检索思想设计了表结构,进而采用抽取压缩的思想实现态势信息的快速查询,通过仿真分析表明了该方法具有较好的效果.     

基于xml的实时战场环境仿真

针对传统军事演练仿真实验中,一次试验只能仿真一种战场环境的情况。提出了一种实时战场环境仿真方法,该方法采用分布式仿真技术,将系统分为任务端与视景仿真端,任务端负责作战任务的生成,视景仿真端负责战场环境的创建和显示;通过xml文件将任务端作战任务下达给视景仿真端,视景仿真端根据xml解析内容动态生成战场环境,并显示仿真效果,解决了系统的配置问题和实时性显示问题。采用该方法生成的二维或三维战场环境,能随仿真试验要求的改变而改变,无需重新编译,实现多次仿真试验,提高仿真效率。通过仿真表明了该方法的有效性。     

海战场态势实时三维显示系统研究与实现

针对当前舰载指挥控制系统只能基于二维图形、图标显示战场态势的问题,提出和开发了基于UDP的海战场态势实时三维显示系统,将虚拟现实技术应用到作战指挥控制系统中,用三维视景实时显示战场态势变化过程、战场态势发展以及双方兵力对抗过程。系统对战场实体位置进行了从经纬度坐标到直角坐标的转换,并为战场实体建立了简单的行为模型。为满足实时渲染和实时显示的需要,系统对模型、场景范围、显示方式等都做了优化处理,减少计算量,同时减少对硬件的依赖。     

分布虚拟环境中视景系统的视点变换与图像平滑的研究

在以ＤＩＳ（分布式交互仿真）为标准的ＤＶＥ（分布虚拟环境）系统构成的大规模虚拟战场环境中,视景系统由于其在观察战场、评估作战计划等方面占据了不可替代的重要地位,所以在虚拟战场中生成视景的可信性和可靠性日益受到人们的广泛重视。本课题对虚拟战场视景系统的视点变换、延时及图像平滑等算法进行了分析和研究。     

基于数据模型的战场态势图信息管理技术

在高技术战争中,如何有效地管理态势信息成为军事信息技术的核心问题。通过研究基于信息交换数据模型的态势图信息管理技术,分析了战场态势数据的存储、分发以及可视化表示技术。在此基础上扩展了态势图信息的可视化要素实体,提出了管理态势信息和应用的态势图数据管理方法。对原型系统的扩展实验验证了该战场信息数据模型对支撑态势应用数据管理的可行性与合理性。     

农业场景中下雪和积雪的实时模拟

下雪和积雪是农业场景中常见的自然现象.提出了一种下雪和积雪过程模拟的方法,算法采用粒子系统对雪粒子建模来模拟下雪过程,同时加入了风吹的效果.在模拟积雪时,通过在地面和屋顶构造一层三角形网格来保存雪的堆积信息,避免了保存雪粒子作为积雪实体的内存开销,同时考虑了雪飘落过程中与温室墙壁的碰撞检测.在渲染时,采用了平均法向量和混合顶点颜色的方法来获得平滑的效果.模拟结果表明,该方法能有效地再现农业场景中下雪和积雪场景,在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感.     

基于虚拟现实的室内仿真操作系统研究与应用

随着人们对于居住环境要求的提高、家居设计行业的需求加大,传统的设计图纸不能让用户直观地感受到装修效果,装修效果往往不能够让用户满意。基于虚拟现实技术对室内家居仿真操作系统进行研究,设计并制作了三维家居模型,研究并制作了虚拟角色骨骼动画。系统设计过程中充分集成网格建模、Biped骨骼关键帧技术、自动寻路检测算法、角色管理器调用、碰撞体检测技术、射线检测技术,并运用Oracle数据库和SQLite数据库对用户操作信息及模型信息进行存储。最终实现三维场景的实时漫游、背景音乐的切换、室内光影效果展示、模型的删减、模型贴图的动态更换、场景截图等功能。该系统实现了友好的模拟操作接口和人机交互界面,增加了用户的沉浸感,更大程度地满足了用户的需求。     

虚拟装配系统的技术与实现

本文实现了在JAVA3D场景中构建B/S模式的虚拟装配平台。分析了零件模型的三角片表示方法和数据存储方法,并在此基础上实现了基于三角片的碰撞检测方法,给出了一个应用实例。     

基于延迟着色与动态目标光效应的航空场景反走样算法

针对航空仿真中的视景画面走样问题,提出一种基于延迟着色与动态目标光效应的反走样算法。首先,针对宏观静态场景,综合利用法线信息与位置信息提取场景的边缘区域,通过抖动采样对边缘进行平滑处理,并采用一定倍数的超采样进行反走样结果优化;其次,在上一步的基础上,针对场景中的动态目标,建立几何变换与光效应的数学模型,通过计算动态目标伪距离和动态目标在虚拟场景中的位置坐标确定最终的显示效果,以解决动态目标在实时运动中走样和像素丢失的问题。最后,在某型号飞行仿真平台进行了算法验证。实验结果表明该算法能够解决航空仿真中静态场景和动态目标的走样问题,适用于航空仿真训练。     

基于Web的实时虚拟仿真系统研究与实现

根据真实场景设计数据库,并将场景信息的变化实时地更新到数据库中.将虚拟现实技术和计算机仿真相结合,基于该数据库建立基于W eb的实时虚拟仿真系统.实时生成场景过程中,根据真实物体在数据库中的位置信息对场景中的虚拟物体进行定位.此外,采用了VRML与JAVA通信的技术为虚拟场景提供交互功能,使用户可以通过网络查询到场景的实时信息.     

AR场景中的基础态势数据展示与优化

随着增强现实(AR)设备的发展,增强态势已经成为其主要应用点.由于AR设备计算能力和图像处理能力的不足,存在场景生成速度慢和视野狭窄等问题.基于AR设备上的态势信息显示应用和设备地理信息场景显示功能的实现,本文对地形分块化算法进行优化,并提出一种自适应Mesh区域化算法来解决上述问题.对所提出的算法、传统地形生成算法和...     

基于VRML和JavaScript的动画控制机制

VRML(Virtual Reality Modeling Language)是一种用在Internet和Web超链接上的多用户交互的、独立于计算机平台的网络虚拟现实建模语言。目前基于VRML的虚拟现实动画仿真控制机制都是采用通用3D软件或Flash制作的,这种机制在场景实体较少或控制逻辑简单时是可行的,但对于虚拟场景实体较多且控制逻辑复杂的情况,会导致场景抖动、程序运行缓慢、灵活性不足以及程序过大。就上述问题,使用VRML与JavaScript结合的方法利用JavaScript构建仿真器直接驱动VRML场景,研究了实验过程的仿真控制,解决了场景抖动、程序运行缓慢、灵活性不足以及程序过大等情况,使仿真过程能够平稳、正确地运行。     

基于VRMLScript的装配生产虚拟现实仿真控制研究

提出一种使用VRMLScript直接控制VRML场景的新机制,较好地解决了如装配生产等场景实体较多且控制逻辑复杂时存在的场景抖动、易产生仿真逻辑错误的问题,给出了装配生产中非匹配工序的仿真控制以及匹配工序的仿真控制的一般方法,并在基于VRMLScript的飞机部件装配生产虚拟现实仿真系统中验证了本控制机制的有效性.     

一种三维图形视景中激光测距的仿真方法

该文研究在三维图形视景中实现对任意目标的激光测距仿真。通过对生成三维图形视景变换矩阵的分析,提出了一种基于像素空间的激光测距仿真新方法。该方法充分利用了视景中三维数据的信息,不仅突破了传统方法只能对有限目标进行测距的限制,而且大大提高了测距的精度。基于像素空间的激光测距仿真方法,不仅适用于单车训练环境,而且也适用于红蓝对抗的战术环境。