水下滑翔机器人实时仿真平台研究与开发

为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想.介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明.仿真平台系统包括虚拟水下滑翔机器人系统和虚拟显示系统两部分,其中虚拟显示系统包括:MultiGen Creator建立的三维载体模型和海底地形;Vega生成的实时视景程序;基于MFC的视景仿真程序.     

基于飞行工程模拟器的视景系统有效性研究

介绍了自主研制的飞行工程模拟器视景系统,并以该系统为研究对象讨论了影响视景系统有效性的关键因素。对于大型场景,提出采用分块调度和实时修正的动态数据管理策略解决了飞行仿真中有限的硬件处理能力与不断增长的大地形仿真之间的矛盾。试验测试证明,驾驶员能够根据OTW场景内容准确的判断仿真飞机姿态、机场位置、地面和空中目标等,从而高效完成相关试验科目和飞行任务。     

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。     

基于模糊AHP的视景仿真系统逼真度评估方法研究

总结了在当前视景仿真逼真度研究中存在的不足,即大多数研究都集中在评估方法上,而忽视了指标体系的作用。对此提出了一套视景仿真逼真度评估的指标体系,包括了从三维建模到仿真画面输出在内的整个视景仿真系统构建的各个步骤,并以某鱼雷视景仿真系统为例,探讨了这套指标在工程实践当中的运用,最后得出了设计和开发视景仿真系统的5条原则。     

基于虚拟现实的载人潜水器操纵运动仿真系统

载人潜水器操纵运动仿真系统可用于性能研究和人员训练.与已有类似仿真系统不同的是,介绍的仿真系统显示的海底视景是基于驾驶人员通过摄像头所观察到的清晰化小场景,更符合潜水器操纵实际情况.介绍了仿真系统的体系结构,建立了空间六自由度运动方程,进行了仿真计算,讨论了两个影响视景显示的关键问题:视景建模和显示的实时性.工程试验结果表明,仿真系统的设计是合理有效的.     

空地战场作战可视化仿真系统研究

采用STAGE作为作战想定编辑器,MultiGenCreator和Vega作为视景仿真开发工具,在SGI350大型图形工作站上开发了空地战场作战可视化仿真系统。解决了作战想定的二维显示、三维地形建模、UNIX系统下的视景仿真软件开发以及经由实时网络接口与分布交互仿真系统的连接等关键技术。结果表明系统具有图像刷新快,实时性好和逼真度高等优点。     

视景仿真可信度评估体系的扩充及其应用

随着视景仿真技术的发展,仿真可信度评估也应相应扩充,满足全面评价视景仿真系统的需求.首先针对目前视景仿真技术出现的新形式进行了探讨,提出了对可信度评估进行扩充的一种思路,给出了视景仿真系统可信度评估的体系结构,并对模糊AHP评估方法进行了改进以减少评判专家的主观臆断;然后依据扩充后的可信度评估体系并结合改进的模糊AHP评估方法对某新型远程自主式水下航行器仿真系统进行了评估,最后给出了该仿真系统的定量可信度.实践证明,扩充后的视景可信度评估适用范围更加广泛,具有一定应用前景和工程使用价值.     

测量船校飞试验的视景仿真系统实现

大面积真实地形场景的生成、管理与实时显示是军事视景仿真系统开发的难点问题.给出了一种基于SRTM的GeoTIFF数据生成DEM规则格网数据的方法;应用DEM数据构建地形场景时,针对飞行仿真的特点,应用了场景空间分割和细节层次模型技术,保证了绘制的实时性以及良好的显示效果.同时通过对地形数据的分块组织,系统易于扩展.     

基于实时测控数据驱动的航天可视化仿真系统

随着我国航天事业的发展,对航天测控可视化系统仿真技术的要求也逐步提高.文章以我国嫦娥一号卫星首次月球探测工程为背景,分析并口研究了基于实时测控数据驱动的可视化仿真系统需要实现的功能,并针对过去实时视景仿真系统中视点设计适应性差、缺乏灵活性等弊病,提出了可应用于航天探测视景仿真的通用视点设计步骤,实现对三维视景灵活多变的实时渲染显示.     

基于GeoTIFF格式的Creator三维地形建模技术

大面积真实地形三维建模技术是视景仿真系统开发的难点问题。提供了基于GeoTIFF数据格式的三维地形建模方法,采用Global Mapper格式转换技术将GeoTIFF数据格式转换为USGS DEM数据格式,应用Creator地形建模技术建立了某地域的三维地形仿真模型,实现了真实地形三维建模的快速化、实用化。     

一种空间战场视景仿真系统的开发

通过分析空间战场地形模型的特点,比较了不同的地形生成算法。提出了一种用纹理简化地形文件LOD(Level of Detail)的方法,并据此创建了适用于空间战场环境的地形模型;针对Vega软件环境中碰撞检测过量占用系统资源问题,设计并实现了一种简化的碰撞检测方法;创建了由多种飞机、雷达、战车等组成的三维实体模型库;在以上几种技术的基础上构建了一个空间战场视景仿真系统。     

大面积真实地形场景库的生成与实时显示技术

大面积真实场景库的生成与实时显示是军事仿真视景系统开发的难点问题。作者研究了解决此问题的关键技术,包括LOD、虚拟纹理、纹理映射、页面动态调度策略和大地形数据库管理;提出了应用上述技术的解决方案,利用CreatorTerrainStudio工具建模,生成逼真的大面积地形,采用VegaPrime及其LADBM模块绘制真实场景,保证了驱动实时性,并达到了良好的仿真效果。     

低空突防中战场模拟仿真平台研究

为了模拟低空突防中飞行器面临的武器威胁、地形环境和大气环境等情况,需要建立一套完整的战场模拟仿真平台。在仿真平台结构分析的基础上,研究了低空条件下的威胁模型和环境模型,其中,着重描述了武器威胁各因素的自身特性,讨论了几种威胁形式的计算方法,提出利用地形组合、地形拼接的方法来处理地形数据以形成需要的战场地形,还考虑了大气环境对低空飞行的影响,最后结合实例说明生成的虚拟战场数据可以作为背景数据提供给低空突防航迹规划和导航、控制。     

动态地形仿真研究

动态地形仿真主要研究动态地形和军事系统之间的相互作用,这些作用直接影响着作战仿真过程和结果的逼真度和可信度。从动态地形仿真需求与原理出发,研究了动态地形仿真的两个关键技术：时序一致性和多态一致性,并基于综合环境数据表示与交换规范（SEDRIS）和高层体系结构（HLA）技术设计实现了一个动态地形仿真联邦,该联邦具有动态生成弹坑、反坦克战壕和阵地等军事实体的功能,能满足对动态地形有一定要求的作战仿真。     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显,仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显，仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

一种海底地形和海流虚拟生成方法

提出了一种用于AUV视景仿真的海洋环境中海底地形和海流的虚拟实现方法。海底地形不但考虑了离散点电子海图数据，而且也将某些特征数据考虑在内，从而生成相对精度较高的海底地形。海洋中的海流采用两个层次的方法进行模拟：建立海流数据库方法以及水动力软件计算方法。该方法的研究对于AUV自主地形导航技术以及避碰策略等研究具有极为重要的意义，并且上述方法生成的海洋环境已经在AUV数字仿真平台中得到了应用。     

高动态飞行器姿态解算及三维视景仿真研究

建立了高动态飞行器姿态解算的数学模型,探讨了利用等效旋转矢量法解算姿态角的方法,并与四元数法进行了比较。建立了飞行器、地形、地物的三维模型,利用计算出来的数据进行飞行器的实时三维视景仿真模拟。三维视景仿真对直接观察、验证高动态飞行器的运动变化规律提供了极大的便利。