视景仿真技术应用研究

概述视景仿真系统的软件系统和硬件系统基本组成,分析研究了软件系统中的一些关键技术问题,包括利用MFC实现分布式仿真、创建基于MFC的Vega SDI仿真程序、OpenGL回调函数、纹理映射建模等．提出了视景仿真的建模流程．采用了Vega渲染环境,用于实时视觉模拟的定义和场景的描述,选用编程工具Visual C ,进行视景仿真的调试．扩展了视景仿真技术在军事研究领域的应用,将对提高未来武器装备的性能和研制效率产生一定的影响．     

三轴稳定卫星姿态可视化绘制与建模

三轴稳定卫星飞行过程的可视化绘制与建模是航天飞行视景可视化开发中的一个重要内容。文中系统介绍了此类飞行器姿态数据的常用表达方式,对欧拉角及四元数姿态的可视化绘制技术、建模方法、编程实现等进行了研究,并给出了姿态球的绘制及姿态运动过程的建模方法。在此基础上,基于OpenGL图形库对其绘制过程进行了原型实现,给出了绘制效果,试验结果证明了该方法的可行性,同时对姿态绘制及航天视景系统开发具有一定的参考价值。     

基于OGRE的飞行器实时视景软件的设计与实现

针对飞行器实时仿真和三维视景显示的需求,设计并开发了飞行器实时视景仿真软件。仿真软件以OGRE图形引擎为基础,结合3DS MAX建模软件进行三维机体模型创建,利用基于MFC库和OGRE图形引擎开发的场景编辑工具实现场景生成,利用UDP协议与d SPACE主控计算机进行通信,为视景显示提供实时数据驱动。仿真软件由基础环境部分、基础开发模块、场景编辑工具和视景应用软件4大部分构成,可以实现飞行器飞行全过程的实时视景展示。仿真结果表明,视景仿真软件可以逼真地模拟飞行器飞行场景,能够实时地进行画面模拟和数据监视,具有广阔的应用前景。     

地基光学望远镜对目标飞行器成像的仿真与验证

以目标飞行器地基光学观测与姿态监测需求为背景，研究了地基光学望远镜成像仿真模型与方法，通过目标建模、轨道确定和光学成像建模，结合目标表面材质光散射特性和望远镜成像性能，基于OpenGL（Open Graphics Library）仿真生成目标飞行器在轨飞行光学图像序列。根据理论分析比对、第三方仿真软件STK（Satellite Tool Kit）比对、实测光学图像序列比对多种途径，验证了仿真方法和结果的正确性。可为目标飞行器观测任务制定与在轨姿态监控、空间目标姿态判别和目标识别提供参考和依据。     

海量数据信息管理系统设计与实现

为了提高不同场景的绘制效率,对网络中海量数据信息进行可视化管理,设计一种基于三维虚拟的海量数据信息管理系统。系统分为三维图像处理模块、信息感知模块、数据交互模块、三维模型重构渲染模块和输出程序控制模块。采用视景仿真渲染工具Vega Prime进行海量数据信息管理系统的三维立体建模和视景分析,采用3ds MAX软件进行海量数据信息管理建模,结合自适应图形跟踪渲染方法实现网络中海量数据可视化三维图形绘制,提高对海量数据信息的跟踪能力,构建视景分析模型数据库,实现对海量数据信息进行实时管理。仿真结果表明,设计的系统具有很好的三维虚拟重构能力,提高了海量数据显示与交互操作的绘制效率。     

基于VR技术的产品造型设计研究

为了提高产品造型设计的可视化效果,提出基于虚拟现实(VR)仿真技术的产品造型设计方法。采用边界体模型设计技术进行产品的三维造型重构,结合纹理渲染和场景数据库模型构建方法进行产品三维造型的特征绘制和虚拟视景设计。建立虚拟场景数据库,将场景数据库中的产品造型数据信息通过渲染指令实现程序输出控制,提高产品造型设计的模型控制能力。采用视景仿真渲染工具Vega Prime进行产品造型设计中的功能模块创建和可视化视景仿真,基于VR技术构建产品的三维造型设计模型。仿真结果表明,采用该方法进行产品造型的VR设计的可视化视景效果较好,满足特殊的产品造型设计要求。     

基于Creator的视景仿真建模技术

根据三维视景仿真场景实时性要求高的特点，对三维模型的建模及优化提出了更高要求。综合利用Multigen Creator和Terra Vista等软件，以“MQ-1捕食者”无人机为例，在虚拟现实技术的基础上，利用构造无人机模型过程中的自由度(DOF)控制技术、模型数据库优化技术和纹理映射技术等关键技术来实现对无人机动态实体模型的构建和任务飞行的模拟。对以无人机为主体的虚拟环境视景仿真建模关键技术进行研究，实现对无人机等视景仿真模型的构建、虚拟环境的建模，生成高效、优化的模型，为后续实时仿真应用以及在三维模型的优化以及地形、影像和地理信息系统(GIS)数据的相互精确匹配上，打下坚实基础。     

高速列控系统三维视景子系统设计与实现

针对高速列车视景仿真的特点,采用了对视景模型精度、逼真度要求高的解决方案,用3DS MAX进行建模,开源3D引擎OGRE进行视景驱动,利用多线程、视点预测、LOD以及BSP技术高效的解决了大地景的加载与显示、小物体的快速渲染等关键问题。仿真结果表明,该系统能够满足高速列控系统对于三维场景展示与验证的功能要求。     

地面坦克目标红外仿真方法研究

红外视景仿真目前已成为红外成像制导武器设计和评估的一种重要方法。在分析红外成像原理的基础上,提出了一种基于OpenGL的地面坦克目标实时红外视景仿真方法,并编制了仿真程序软件。首先,利用OpenGL建立可见光场景,并使用ANSYS软件构建该场景的温度场模型;其次,考虑模型和视点间的大气衰减作用,利用Modtran软件建立大气衰减模型;最后,对模型各部分到达探测器表面的红外辐射强度进行灰度量化处理,实现可见光场景的实时渲染,得到对应的红外仿真图像。仿真结果表明,该系统提高了计算目标红外辐射分布的实时性和便捷性,能够实时生成不同波段、不同大气环境下的红外图像。     

飞行器航迹规划与三维显示

主要讨论了航迹规划的国内外现状及意义,建立了简化威胁源模型,并采用改进遗传算法进行参考航迹规划,算法采用飞行指令编码和自适应交叉、变异算子,改进了简单遗传算法,仿真结果表明该方法快速收敛到全局最优解并能够很好的规避威胁,是一种有效的航迹规划方法。最后通过OpenGL导入三维模型,并利用算法改变飞行器的飞行姿态,逼真地展现了飞行器的三维航迹。