基于OpenGL的通用视景仿真平台关键技术研究

虚拟视景技术(Scene Simulation Technology)在计算机仿真中占有重要的地位,它是众多技术比如视频静态图像处理、多媒体技术、屏显技术、多信息合成技术的集中体现。本论文围绕"基于OpenGL的虚拟视景仿真平台"的设计、开发及实现过程,基于OpenGL的实例开发环境,实现了通用的虚拟视景仿真平台,虚拟仿真结果最后验证了系统的实现性和正确性。     

基于OpenGL的激光探测系统视景仿真

基于典型导弹、雷达和主战坦克几何模型及作战环境,应用OpenGL技术建立导弹、雷达、坦克目标和战场环境的三维视景模型,并通过对探测器、导弹、目标和环境在不同属性参数设置下弹目交会过程的模拟,实现虚拟战场环境中激光探测器工作性能的仿真推演功能.     

基于OpenGL的3-CCD靶定位仿真系统

为了提高高功率激光装置中各组成系统调试阶段的工作效率,利用OpenGL图形软件建立靶了定位仿真系统,使得靶定位算法的调试和初步验证在实验平台等硬件条件尚未完善的情况下能够独立进行。利用模板匹配和3-CCD空间定位法对靶丸进行定位监测,并考虑姿态调整过程中由于靶杆长度引起的位置偏移,在算法中给予补偿。仿真系统不仅实现了目标靶丸、送靶机构等虚拟构建,还运用OpenGL成像技术实现了CCD仿真图像的采集。最后利用该仿真系统对靶丸特征检测、空间位姿计算、补偿式姿态调整等算法进行了调试。结果表明,通过相机监测可将靶丸由任意位姿调至目标零位,验证了该检测与定位算法应用于实际工程的可行性。     

基于OpenGL的载体姿态实时显示系统设计

针对目前实时姿态显示系统在数据通信和数据显示等方面的不足,设计并完成SINS实时姿态测量系统。在介绍该系统原理和组成的基础上,着重阐述了系统上位机软件的设计方法和流程。通过多缓存、数据连接等手段解决了数据实时通信过程中产生的数据错帧、丢帧等问题。同时利用OpenGL较好实现了数据的实时显示和三维姿态显示。通过功能测试实验,验证了系统的预期功能,且实时数据显示直观、流畅。     

基于OpenGL的星载可见光相机成像仿真系统

介绍了一种星载可见光相机成像仿真系统,它主要用 于模拟星载可见光相机观测其他空间目标时的场景并输出仿真 图像。该系统不仅可以为空间目标检测与追踪研究提供图像数 据,而且还可以为空间相机的设计及性能评估提供技术支持。采用 3ds Max软件建立了空间目标的精准三 维模型,并给其赋予了材质属性;使用卫星工具包(Satellite Toolkit, STK) 预报了被观测目标和相机的轨道参数,并利用星表提供了星空背景中 恒星的位置、星等和自行等参数;在开源图形库(Open Graphics Library, OpenGL)中 建立了星载可见光相机观测空间目标时的场景,并模拟了星载可见光 相机的观测效果。结果表明,本文系统具有较高的仿真度和渲染速度,可 以实现深空点目标和近距离面目标的观测成像效果图的实时渲 染。     

基于极化电磁波的飞行器姿态角估计新方法

提出使用单矢量传感器进行飞行器姿态角估计的新方法,安装在飞行器平台的单电磁 矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号,用MUSIC算法进行信号DOA和极化参数估计,得 到机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵即飞行器姿态矩阵,最终估计飞行器姿态角。Matlab 仿真验证了该方法的有效性,姿态角估计误差在15°内,满足飞行器控制的要求。     

基于特征点的飞行器局部模板匹配

提出了一种基于特征点的飞行器图像模板匹配的方法.针对航空测试图像飞行器局部模板匹配的特点,提出用数字图像处理的手段,对目标图像进行基于Harris算法的特征点提取,并结合基于不变矩局部模板匹配算法,计算飞行器在航母降落过程中,航空测量图像飞行器的局部特征点附近进行快速的模板匹配.     

基于OpenGL的海面场景模拟

研究海面场景的三维模拟技术。针对军事试验中对海面场景的需要,从分析海浪的物理模型出发,分析和研究基于海浪谱的海面建模方法,选取Pierson-Moskowitz海浪谱,利用具有平台独立性的OpenGL图形库对海面场景进行模拟,快速实时有效地的模拟了,不同风速下的海面场景。     

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。     

基于MEMS加速度计的飞行器姿态识别技术研究

研究了一种利用多只低灵敏度的微机电系统（MEMS）重力加速度传感器实现对飞行器姿态识别的方法。通过对MEMS加速度传感器的输出信号进行A／D采样，获得相应的数字信号，并将其送进单片机进行处理，实现对飞行器的仰角和倾角的高精度测量，最终得到飞行器的姿态信息。该方法可实现-180°～＋180°范围内的倾角值测量，即使飞行器在旋转时也能进行实时测量，可用于需要进行姿态控制的各类飞行器的实时姿态识别。     

基于OpenGL的地球/地图三维模拟软件设计

OpenGL作为现今开放的三维动画显示设计环境，以其高效快速，稳定可靠性在三维仿真领域得到广泛应用。而地球及地图视图的三维模拟又是现今游戏动画设计及GIS系统中重要的组成部分，本文便针对地球运动、地图显示及空对地波束指向位置及范围，用VC／MFC的文档/视类结构。C＋＋类的面向对象技术，以OpenGL作为图形开发平台，设计了广泛通用的动画演示软件，为游戏及GIS系统设计人员提供了一定参考及指导意义。     

基于线性调频信号的ISAR成像仿真

逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨率的微波成像系统,它能够对运动目标进行精确成像.现介绍了线性调频信号,论述了ISAR成像的数学模型,并对ISAR成像的原理进行了详细的介绍,然后将线性调频信号应用于ISAR成像模型中,最后建立仿真平台,实现了对目标的成像.     

Aircraft attitude estimation from horizon video

Measurement of aircraft attitude is a necessary step for autonomous control of aircraft. Autonomous aircraft are useful for a range of military and civilian purposes. A method of very low computational complexity is presented that allows the pitch and roll angles of an aircraft to be measured onboard an unmanned aircraft from real-time video of the horizon. This method can be used for maintaining level flight, and provides a degree of automatic terrain avoidance.     

基于OpenGL与Direct3D的室内软装三维模拟系统设计

针对传统室内软装三维模拟系统选取几何建模方法三维模拟室内软装效果,缺乏有效的充实和渲染手段,真实性差。文中设计一种基于OpenGL与Direct3D的室内软装三维模拟系统,采用3DMAX软件建立室内模型,将该模型导入OpenGL三维图形标准库模块中,利用基本几何图元绘制室内软装场景元素,通过穿墙、重叠以及尺寸约束函数对场景元素进行约束,确保室内软装代理区域合理布局,充实室内模型,充实后室内模型传送至Direct3D渲染引擎模块变换单元实施软装布局,利用照明单元和光栅化单元对布局后室内进行渲染,获取最优室内软装效果,并输出室内软装三维模拟图像。实验结果表明,利用该系统三维模拟的室内软装真实性强,编辑操作平均运行时间为327 ms,用户满意度高。     

An attitude algorithm based on the band seamless splicing imaging for agile satellite

In order to realize fast maneuvering imaging of the target area with high resolution agile satellite, a new attitude matching algorithm is developed. A strict mosaic imaging model of ray trace and the velocity vector mapping are built according to the strip mosaic imaging principle and the relationship between imaging target and the camera focal plane. The three-axis attitude is deduced based on the principle of optimal tracking of the maneuvering path. Finally, the geometric scaling simulation is carried out through the time delayed and integration (TDI) charge coupled device (CCD) prototype system, satellite attitude control physical simulation platform and the LED earth target simulator. The experimental results show that the algorithm could realize the matching band seamless splicing imaging of the target very well, confirming the correctness of the algorithm.     

基于OpenGL的水下云台可视化实现

用于控制声纳姿态的水下云台在实际应用中需要实现可视化。将设计云台的Pro/E模型保存为STL标准三维图形文件格式,利用3D Explore软件将该STL文件转换为标准数组。通过Visual C++结合Open GL编程技术,实现了水下云台的可视化,对准确控制云台提供了帮助。     

基于三维仿真的飞行姿态与航迹监控软件的设计

三维仿真技术在试飞试验领域越来越得到重视与应用。本文介绍了基于三维仿真技术的飞行姿态与航迹监控软件的总体设计结构,并着重阐述了主要组成模块的功能、设计方法与应用效果。该软件的成功研制,使得能够从全局的角度对目标试验机的姿态、位置及系统状态进行掌控。同时,利用回放能够逼真再现飞行全过程,可作为飞行演示和事后分析的一种手段。该软件在提高试飞效率和保障试飞安全方面发挥着重要作用。     

基于OpenGL的三维模型点坐标拾取方法

获得三维模型指定点的空间坐标是针对模型文件操作的基础。针对传统算法的不足提出一种获取所选点原始坐标的方法。在选点的过程中,该算法允许模型进行任意角度的旋转,以选取模型侧面及背面的点,并通过旋转矩阵对该点还原。算法完成从屏幕的二维像素坐标到模型的三维坐标,再到模型文件原始坐标的转换。实验表明,该方法可以准确获取模型的所有可视表面的点坐标,提高了拾取的灵活性。