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。     

虚实结合虚拟战场场景生成技术研究

阐述了虚实结合构建虚拟战场场景的基本思想,将虚景和实景相结合,对于需要操纵和改变外观轮廓形状的目标视景采用虚景即基于几何模型的方法建模,对于环境视景采用实景即基于图像（IBR）的方法建模,并对这两种模型进行图像合成,实现的场景既具有很好的真实感,又具有很好的实时性和可操纵性。实现了一个图像和几何模型相结合的虚拟战场视景系统,介绍了系统的结构、目标视景三维模型生成、环境视景的生成及虚拟场景图像生成与显示等关键技术。     

机群作战视景仿真系统的设计与实现

针对空间战场三维图像显示技术的需求,该文采用MultiGen Creator作为建模工具,Vega作为实时仿真驱动软件,在SGI图形工作站上开发了虚拟机群作战视景仿真系统,设计了系统软硬件体系结构,解决了地形分块、地形LOD（Level of Detail,层次细节）等大规模地形管理以及与飞行仿真系统的广播内存实时网络接口连接等技术,实现了空间战场环境、特效的逼真显示.仿真结果表明,该系统满足仿真实时性和逼真度指标要求,增加了飞行视景仿真的＂沉浸＂感.     

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。     

基于HLA的战术任务仿真系统研究

高技术条件下的武器试验、人员训练等对战术任务仿真提出了更高的要求,针对现有战场仿真系统在通用性、开放性、安全性等方面的不足,采用Ice中间件搭建起符合HLA规范的RTI支撑环境,在此基础上,构造出一种通用的、跨平台的战术任务仿真系统框架.该框架实现了战术任务仿真所需要的战斗实体生成、战场态势显示、想定编辑等功能,具有跨...     

虚拟战场环境中一种CGF系统开发①

战场环境仿真是作战仿真和模拟训练系统的重要组成部分,计算机生成兵力作为战场环境仿真中的一部分,是战场环境仿真中的关键技术之一。以保障某型飞机模拟训练系统的战术训练、作战任务与战术协同训练以及战法研究为目标,利用作战仿真平台VRForces提供的基于实体参数数据库的CGF实体框架结构,采用基于组件工厂机制的CGF实体建模技术开发了CGF系统。该CGF系统提供以虚拟蓝方兵力为主的战场环境仿真,为飞机模拟器提供了逼真的模拟作战环境,较好地满足了某模拟训练系统的训练需要。     

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NT的海战场三维地形的生成与实时显示

海战场环境仿真是海军作战模拟的重要内容,逼真的战场环境实时仿真是作战模拟的基础,它为保障、分析、作战评估等试验提供了仿真平台。针对海战场仿真中大规模三维地形的生成与实时显示问题,提出了一种基于VEGA和NT平台的解决方案,讨论了DEM数据的组织及分割、数据格式的转换以生成OpenFlight格式的地形数据,介绍如何把地形数据加入VEGA场景中重新拼接,设置视点参数,最后转换为Fret格式实现实时显示。     

基于有限状态机的战场环境仿真用户界面管理系统

为了降低编写作战环境专用仿真用户界面的繁杂性与重复性,提出了一种战场环境仿真用户界面管理系统;该系统基于有限状态机进行流程控制,利用XML描述用户界面静态布局,在系统运行时,动态生成仿真用户界面,并将该系统成功应用于海域战场环境仿真中;实验结果表明,基于状态机的战场环境仿真用户界面管理系统是具有良好扩展性和使用范围的系统,能够提高战场环境仿真的开发效率。     

综合环境仿真技术研究

为作战仿真提供综合战场环境,对于仿真结果的可信度具有非常重要的意义.该文对综合环境仿真技术进行了初步探讨,阐述了综合战场环境的组成,根据多武器平台综合仿真系统的需求,提出了一个综合仿真环境支撑平台的框架,并讨论了其中涉及的三维地形建模及显示、复杂战场环境仿真、大面积地形管理、特殊效果的生成和显示、以及综合战场环境对武器系统和作战行动影响的描述模型等关键技术.该支撑平台由一套开发工具、一组仿真数据库和分布交互仿真接口组成,可为开发大规模综合战场环境提供支持.     

基于粒子系统的战场环境特效仿真中云的模拟

基于粒子系统的特殊效果仿真是虚拟战场可视化仿真中的一个重要环节。本文以战场环境仿真为目的,阐述了粒子系统的原理,对自然环境中的云的物理特征进行了描述与分析,提出了基于粒子系统原理云模拟过程中的简化思路与模型,对云的动态方程进行改进分析,最终在Vega中根据简化模型实现了云的三维特殊效果仿真,并成功将其方法运用于某战场环境仿真系统中,最后给出了独立云团的效果图以及使用本文所研究的方法所得到的某战场环境仿真效果图。     

基于Simulink与Unity3D的制导弹药弹道可视化仿真

针对制导弹药的弹道可视化仿真中,观察视角单一,场景搭建简陋,无法模拟战场环境下制导弹药在攻击中的动态过程等问题,提出一种制导弹药弹道可视化模型的搭建方法。以某型激光制导弹药为对象,基于Simulink与Unity3D软件建立了联合仿真模型,采用Matlab/Simulink软件构建六自由度弹道仿真模型,采用Unity3D搭建包括制导弹药、目标和战场环境在内的三维场景,采用UDP通信协议将Simulink中的仿真数据传输到Unity3D中,提出一种数值可视化技术,能同时观察制导弹药的飞行姿态和仿真数值结果,实现制导弹药在战场环境下的弹道可视化仿真。将制导弹药参数加载到仿真模型中,对不同状态的目标进行了模拟攻击实验,实验结果显示,该仿真模型能够多视角、全方位地显示制导弹药的飞行姿态、弹道和过载情况,对于需要修改参数以逼近实战条件下的攻击过程,每次修正都能立刻通过可视化平台查看和验证修改结果。该可视化仿真模型为制导弹药的可视化仿真提供了便利的方法,对制导弹药的设计和作战使用具有一定的参考作用。     

基于OpenGL的仿真可视化技术研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术,其最重要的应用之一就是进行虚拟战场环境构建,供军事演习与训练,这样不仅节省了开支,而且资源还可重复利用。文章介绍了可视化仿真在各领域的重要性,详细阐述了可视化仿真的主要内容(原始数据、环境背景、仿真过程、仿真输出以及视点漫游),简单介绍了各方面的具体实现;并且结合某导弹联网训练模拟器,针对可视化仿真中最重要也是最困难的内容——环境背景,详细阐述了采用OpenGL和层次细节(LOD)技术的战场环境渲染流程及方法,最后给出了场景的渲染结果。     

基于突发事件的任务计划动态调整模型及算法

由于战场环境的复杂多变,在作战过程中会产生一些突发事件,这些事件主要包括新任务出现和平台实体失效.为应对作战中的突发事件,战前制定的任务计划在作战过程中需作出适应性调整,战时任务计划的调整是作战指挥控制领域的难点问题.首先,描述指挥控制组织的组成要素,分析在突发事件下任务计划调整的约束条件,建立以得到最小使命完成时间为目标函数,以任务完成质量、任务插入顺序和调整稳定性为约束的数学模型;其次,提出一种基于可行任务执行序列和贪婪算法(greedy strategy, GS)的任务计划调整方法,给出任务计划调整方法的设计思路和详细步骤;最后,结合联合登陆作战的案例进行仿真,仿真实验验证了所提出方法应对突发事件的可行性和有效性.     

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.     

考虑分配次序的无人机协同目标分配建模与遗传算法求解

本文研究了动态战场环境中的多无人机协同目标分配(MUCTA)问题.首先通过分析无人机(UAV)分配次序对打击任务总收益的影响,设计了动态战场环境的更新规则.将航程代价和任务代价作为惩罚项修正目标函数,建立了考虑分配次序的UAVs协同目标分配优化模型.然后针对模型的物理意义改进了遗传算法基因编码方式,设计了MUCTA遗传算法.该算法利用状态转移思想,引进SDR算子获得多种分配次序种群,同时以单行变异算子修正UAV与目标对应关系,并采用最优个体法和轮盘赌法筛选子代个体.最后仿真结果验证了所设计算法的有效性.     

MFC框架下Vega视景的视点控制技术

大范围战场环境的视景仿真中,仿真实体运动状态复杂多变。为解决这种视景仿真的逼真性问题,通过对观察者和目标间几何对应关系的分析,给出了三种控制模式：等距离模式、等速度模式、匀加速模式,设计了虚拟视景中视点控制的基本算法。在MFC框架下,应用Vega API函数实现C语言对Vega视景仿真平台的调用,实现了视点对目标的随动控制方法,解决了视景仿真系统中视点的随动控制问题。在视景仿真实验中,达到了对视点方式的灵活控制,具有较强的现实直观性,同时增强了视景的真实感和交互性。     

三维虚拟战场环境中雷达网防御范围建模计算及可视化方法

针对虚拟战场环境中雷达网防御范围的建模计算及三维可视化需求,参照STK的方法,在通用建模的基础上通过预先处理及三角形对的相交快速检测等算法求得雷达网防御范围。试验结果表明,该算法通用性较强,对战场环境三维可视化的建模与仿真具有重要的借鉴意义。     

机载无源干扰虚拟仿真系统研究

针对某型飞机电子对抗实装训练的困难,采用视景仿真技术进行了某型飞机机载电子对抗训练系统的开发。对虚拟座舱的构建方法、GL Studio开发的虚拟仪表与VP场景的交互问题和战场环境中基于粒子系统的无源干扰仿真方法进行了研究。系统虚拟训练部分以突防攻击任务为战术背景,包含了某型飞机机载电子对抗主要科目的仿真训练,可单科目训练也可进行综合训练,逐步提高飞行员对机载电子对抗设备的操作能力、在复杂战场环境中的敌情判断和战术选择能力。