海洋环境的动态仿真系统研究

采用Open Inventor作为三维建模和视景仿真的工具,构建了一套海洋环境动态仿真系统.本系统利用声纳等水下数据采集设备实时获取的海洋数据信息(如海底深度、海洋底质类型及其声学参数、舰艇潜艇位置信息等)构建三维海洋环境.本系统不仅可以满足多个用户对当前海洋环境实时仿真的需求,还允许用户能够根据各自的需求进行不同场景的定点、定时回放,并实现播放、暂停、快退、停止等功能.本系统在南海浅信区进行了海试试验.试验结果表明,此仿真系统可以取得非常逼真的仿真效果.     

基于Vega的潜艇虚拟视景仿真

结合某型艇航海训练模拟器中潜望镜视景仿真系统,研究了基于Vega环境的视景系统的开发方案,并建立了虚拟的战场环境和场景模型,实现了视景环境中实时驱动、控制模型和碰撞检测,生成了逼真的海洋效果和环境特效.仿真结果表明,该系统可使受训人员产生强烈的沉浸感,改善训练效果.     

真实海洋环境视景仿真技术研究

真实海洋环境的视景仿真技术一直是虚拟现实仿真技术的重要研究方向之一。针对此课题,系统研究了三维海洋环境的组成和环境建模技术,从二维电子海图中直接获取海洋地理环境数据,作为虚拟海洋环境视景仿真的数据基础,采用基于Delaunay算法的三维数字地图地形建模方法,将三维地形数据转化为可以直接进行三维建模的ded文件。实验演示了海洋地理信息三维模型库的构建方案、模型示例及三维虚拟海洋环境的实现,取得了逼真的仿真效果。     

虚拟海洋环境中潜艇六自由度运动的视景仿真

利用虚拟现实技术对潜艇的六自由度模型进行视景仿真,可以实时的对潜艇运动模型的运动效果进行修正,对于潜艇航行训练模拟器的研究及虚拟海战场的实现具有重大的意义。对潜艇的运动模型进行了合理的简化,确立了设计模型,然后利用多边形建模软件Creator及视景驱动软件Vega建立虚拟海洋地理环境及潜艇的几何模型,并在API应用程序中对潜艇的六自由度运动进行实时控制。设计结果表明本仿真系统很好的模拟了潜艇的运动情况,在开展实艇的虚拟训练、应急操纵等方面有广阔的应用前景。     

基于HLA的潜艇航行训练模拟器的研究

根据当前的仿真技术发展和面临的潜艇航行训练模拟器实际需求，提出并设计了基于HLA(High Level Architecture)的潜艇航行训练模拟器的体系结构，并对各联邦成员的构成、开发过程及其关键技术进行了研究，包括HLA、基于FEDEP(Federation Development and Execution Process)模式的开发过程，基于虚拟现实技术的三维视景联邦成员的实现等，最后阐明了该模拟器的实用性。     

虚拟座舱实时视景仿真系统的设计与实现

本文首先阐述了虚拟现实技术在虚拟座舱视景仿真领域的应用，并通过三维可视数据库对物体及地形场景进行了建模，然后利用实时开发应用程序对场景动画进行驱动，最后实现了虚拟座舱的实时视景仿真系统。该系统可以完全满足虚拟座舱实时性的要求，为研究座舱仿真系统的视景实时生成问题提出了新的解决方案。     

飞行模拟器视景系统的设计与实现

飞行模拟器视景系统是飞行模拟器的重要组成部分,和其它视景系统相比飞行模拟器视景系统具有其自身的特点,包括场景覆盖范围大、涉及的场景对象复杂、视场角较大、对虚拟环境模拟和系统实时性要求较高等特点.针对于这些特点以及整个模拟器应用对视景系统的要求,对飞行模拟视景系统的视景数据库、多通道组网结构以及仿真程序进行了设计,给出了基于Creator/CTS/VegaPrime实现整个系统的开发流程,并对系统实现中的关键技术,包括多通道同步技术、大场景数据库的调度和实时绘制技术、环境模拟技术等进行了较为深入的研究.整个视景系统应用于飞行模拟器平台,实现了对于飞行模拟视景系统特定功能和性能的要求,能够在保证实时性要求的前提下达到预期的视觉效果.     

真实场景的生成与实时绘制技术

真实场景的实时绘制是飞行模拟器视景系统开发的一个难点。本文介绍了采用大幅遥感卫星照片和DEM数据生成真实场景和使用IRIS Performer开发工具，实时绘制真实场景的技术，提出了采用区域分割，多精度模型等方法，将大片区域场景分成若干了子块，每块有几层模型的设计思想，提出了基于视步的场景数据动态分块调入与释放策略，应用该方法实时绘制的真实场景已投入飞行模拟训练，获得了满意效果。     

视景仿真技术在油田井下作业中的应用研究

介绍了视景仿真技术的概念，阐述了在视景仿真技术中三维场景的显示、多边形网格模型、碰撞检测、粒子系统等关键技术。以油田井下作业视景仿真系统中的多流测试器建模以及井场搬家为例，介绍了在视景仿真系统中建模的过程以及三维引擎的设计开发。     

主动式红外条件下的视景仿真技术

夜视条件下的视景仿真是VR虚拟环境中的关键技术。现代高科技兵器都配备有夜视装置，在虚拟战场演练和训练模拟器的视景系统中应该支持对夜视仪成像的仿真。结合主动式红外工况下虚拟场景的实现，阐述了主动式红外的成像原理；介绍了其视景仿真实现的基本思路；对移动光源的使用进行了详细的阐述；介绍了场景材质的使用和视口遮蔽光圈的制作方法及其应用。     

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。     

潜艇水下航行的安全性评估

根据潜艇航行安全受潜艇自身以及海洋环境等多种因素影响。分析了各种因素对潜艇水下航行安全性的影响,确定指标体系,并据此建立潜艇水下航行的安全性评估体系。超标权的含义与潜艇航行安全评估相吻合,而且实际海洋环境因素具有一定的模糊性,因此应用基于超标权的模糊综合评估法对潜艇航行安全性进行评估。最后通过实例演示评估过程。     

基于三维纹理的水下三维声场直接体可视化

声波是潜艇进行水下目标探测的最有效手段,因而在潜艇水下作战环境三维可视化研究中,水面舰船和水下潜艇声能场的可视化是核心技术之一,应用硬件加速的三维纹理技术实现了三维声场直接体可视化。仿真结果表明该方法在三维声场可视化中,能够实时生成高质量的体可视化图像。     

基于水声环境的潜艇阵地优化方法研究

针对现有阵地伏击战法主要根据作战任务对阵地进行规划的不足及水声环境对潜艇隐蔽性和声纳探测效能的影响,系统分析了水声环境对阵地设伏战法的影响,通过建立声纳探测模型,并针对目标深度不确定情况下的探测对策对我潜艇声纳作用距离进行了量化,提供了潜艇伏击阵地的优化配置方法。仿真结果表明该方法对提高潜艇的攻防能力具有较强的实用性。     

分布式潜艇作战系统仿真设计环境研究

分布式潜艇作战系统仿真设计环境是目前国内功能较全、规模较大、技术较新的潜艇作战系统仿真平台,是数学仿真环境和半实物仿真环境的综合集成。该仿真设计环境可在较真实的水下战场环境中,利用异地分布的设备和仿真模拟器进行互操作,完成潜艇作战系统及分系统的仿真、验证和培训等应用,通过Stage软件的集成实现对整个仿真过程中战场态势的实时显示,并能对仿真结果进行评估。     

基于HLA的潜艇作战仿真平台设计与实现

建立了集潜艇装备仿真、反潜CGF仿真、武器对抗仿真、海洋环境仿真为一体的潜艇作战模型体系,采用HLA仿真体系结构构建了完整的潜艇作战分布式仿真平台,系统提供有效的仿真数据收集、存储及分析功能,可以在＂虚拟战场环境＂中开展对抗条件下的潜艇作战效能评估、作战使用方法研究等工作,系统通过扩展接口可与其他非HLA仿真系统互连从而扩展了研究范围。

Abstract：

A comprehensive simulation model framework was established,which included equipment models,anti-submarine forces model,weapon counterwork model,ocean environment model. A HLA-based distributed simulation system for submarine warfare was built to form a virtual ocean combat space,in which research works could be carried out by the means of counterwork simulation. This system provides the functions of simulation data collect,access and analysis,also this system can interlink with other non HLA systems through extension interface.     

海上战役态势三维显示的研究与实现

战役态势的三维显示为指挥者提供对战役态势直观明确和快速的理解,是提高指挥自动化程度的重要技术措施。针对作战仿真中海上战役态势三维显示的需求,研究实现了地球遥感纹理的校正拼接以及与地形高程结合的三维漫游显示。在此基础上,通过HLA接收仿真网络中的作战实体状态,将实体与环境进行合成,实现了卫星、舰艇和武器等多种作战实体的三维立体战役态势显示。研究成果独立开发完成、并作为一个相对独立的联邦成员形式运行。     

船舶自动化电站系统仿真

应用系统建模技术和计算机系统仿真技术，在研究了某大型船舶电力系统的基础上，运用MATLAB软件，结合船舶柴油机发电机组和异步电动机的特性，完成了船舶自动化电站系统的建模。实现的船舶自动化电站仿真器系统特性与实际系统特性接近。该系统对船舶轮机员技术培训和船舶电力系统的故障分析具有很高的价值。     

航空搜潜装备搜潜范围建模与仿真研究

根据航空搜潜装备的特点，结合主／被动声呐方程、潜艇目标强度、潜艇目标辐射噪声特征、搜潜装备性能、浅海传播损失模型、海洋环境特点等，建立了单基地条件下搜潜装备搜潜范围的数学模型，并以海洋环境噪声的变化为条件，仿真分析了搜潜装备有效搜潜半径随海洋噪声的变化情况。通过本文的研究，可以根据海洋环境等变化，确定出搜潜装备的搜潜范围变化情况，为航空搜潜训练提供了理论依据。