水下航行器视景仿真系统的研究

基于软件平台MultiGenCreator和Vega开发出DIS环境下航行器视景仿真系统。提出了视景点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于creator建模和Vega软件环境的海面、水下等海洋环境效果的生成方法、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该视景系统逼真地演示出水下航行器仿真过程，并且满足系统仿真的实时性要求。     

基于LabWorks、pRTI的水下战分布交互仿真系统开发研究

分析了构建水下多武器平台作战动态仿真使用的综合环境的需求和意义,提出采用基于高层体系结构(highlevelarchitecture,HLA)先进的建模、开发软件平台LabWorks、pRTI来构建一个开放式、可扩展的水下对抗建模仿真综合环境的构想。并以单潜和单舰水下作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统总体结构及功能需求,并对水下仿真系统的联邦成员开发过程进行研究。目前所建成的仿真系统已投入运行,达到预期设计指标。     

水下航行器一体化、分布交互仿真环境设计与实现

基于一体化仿真方法进行了局域网下五个仿真节点组成的水下航行器分布交互仿真环境的设计，利用Winsock2．0完成了网络通讯接口——专用通讯接口协议数据单元的开发，应用SQL Server完成了仿真数据库的设计，实现了潜-舰、潜-潜多武器平台作战对抗仿真功能。所完成的一体化分布交互仿真环境具有以下优点：集仿真建模、实验、结果分析全过程的一体化；利用人机界面可以对各仿真平台的系统模型及随机误差参数进行设置、修改和存储；通过设置不同的航路和仿真次数能够重复地进行分布交互仿真并获得统计结果。该项研究成果已在某航行器系统战技指标评估研究项目中得到应用。     

V. Dragon 2000分布式航海仿真系统中的图形技术

介绍了V．Dragon2000分布式航海仿真系统的体系结构和采用的图形技术：视景生成技术、雷达图象生成和电子海图显示技术。从仿真系统的实时性和真实感角度出发，着重介绍了视景生成技术中基于海浪谱的不同浪级海面的仿真模型、基于粒子系统和图象合成的船舶航迹流仿真模型和基于海图等高线数据的三角优化构网算法，这些算法可实现海面和船舶航迹的实时动态仿真，并可自动实现真实港口的地貌建模，方法简单、实用。     

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HLA的水下战仿真系统研究

针对水下对抗仿真环境需支持多种不同对抗样式水下战仿真实验的功能需求,提出了一种基于HLA的可扩展的开放式水下战仿真体系结构,基于该结构,仿真用户可以通过目标系统重组方式组建具体的联邦应用系统。并就系统设计、开发及实现过程中所需解决的主要关键技术,如FOM/SOM建模、成员框架结构设计、DIS/HLA网关、仿真运行机制、网络统计等分别作了讨论。本项研究对其它领域内基于HLA的联邦设计和开发具有参考价值。     

一体化水下对抗仿真环境的设计与实现

建立一体化仿真环境是满足不同目的水下对抗仿真的有效途径。通过分析水下对抗仿真对一体化仿真环境的需求,构建了一体化水下对抗仿真环境,给出了系统构成及软件结构,并对各组成部分的具体功能进行了详细阐述,讨论了仿真环境实现过程中的水声信息处理等关键问题,最后通过一个应用实例验证了仿真环境的有效性。一体化水下对抗仿真环境可扩展性好、通用性强,为水下对抗的深入研究提供了有力支持,具有广阔的应用前景。     

基于HLA的水下对抗仿真想定生成与管理

针对基于HLA的水下对抗仿真中的想定生成与联邦管理(ScenarioGeneration&FederationManagement,SG&FM)需求,采用模块化及层次化软件设计方法,给出了SG&FM软件系统的结构;通过对战役军事概念模型的分析,研究开发了水下对抗仿真军事想定概念模型,给出了适应于水下对抗仿真虚拟战场环境的想定数据库及想定实体参数模型的标准化设计方法;解决了联邦管理与控制、二维态势显示、动态实体信息处理等相关技术问题,在此基础上,完成了水下对抗仿真SG&FM软件系统的设计与开发。     

连续爆炸式水声干扰弹对抗仿真系统开发研究

以水下武器对抗作战为背景,设计开发了一种以连续爆炸式水声干扰弹为基础、基于声信号仿真的水声对抗仿真系统。在详细讨论了系统的模块组成及其相应仿真功能的基础上,构建出基于分布交互式体系结构的水声对抗仿真系统,特别给出了连续爆炸式水声干扰弹的声学模型与仿真模型,介绍了系统实现上的关键技术,最后以对抗某型鱼雷为例进行了仿真实验,证实了系统设计方案的可行性和有效性。仿真实例表明,该系统具有很好的实验研究功能。     

列车运控系统视景仿真的设计与实现

研究了一种基于虚拟现实技术的视景仿真系统,并将其应用于地铁列车运行控制仿真系统中。设计了基于数值分析的通信数据的拟合算法,很好的解决了视景输出的实时性问题。从视景仿真模块与列车运行仿真平台间的通信、场景模型的建立和简化、视景仿真程序等方面对该系统进行了介绍,并给出了视景仿真结果。该仿真系统已应用于北京地铁环线基于通信的列车控制（CBTC）实验线路的研究与开发。     

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。     

水下制导仿真系统中的VR技术及其实现

以一个基于分布交互式的水下制导仿真系统为需求背景，论述了VR中实时三维图像生成与显示的相关内容及其实现技术，并对应用开发中的有关技术问题做了分析，给出了解决方法。“VR”的实现基于OpenGL图形库，采用计算机图形技术和多媒体技术，能够快速、逼真地建立水下虚拟场景，并已应用在水下制导仿真系统中，仿真实验表明该方法有良好的视觉效果。     

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。     

基于动态数据驱动的反潜战仿真系统目标探测设计

潜艇是海战中军舰的主要安全威胁,反潜成为海上作战的首要任务。为了更精确地探测潜艇的状态信息,提出基于动态数据驱动的反潜战系统目标探测方式,在仿真模型中融入真实测量数据,把反潜战仿真系统和真实系统相结合,使应用仿真与测量系统之间构成相互协作的动态反馈控制系统。考虑测量不确定性和杂波等因素,采用随机有限集(random finite set,RFS)实现反潜战系统的仿真建模,设计基于RFS的数据同化算法和测量控制方法。实验表明基于动态数据驱动的反潜战系统能够使仿真系统、反潜战系统和测量系统形成可行有效的动态数据驱动应用系统(dynamic data driven application system,DDDAS),并且能够实现对潜艇目标进行精确可靠地探测。     

超空泡水下航行器可视化仿真技术研究

针对超空泡水下航行器的工作机理以及超空泡形成难度及复杂性的问题,首次开发出超空泡水下航行器的弹道可视化仿真系统.设计了超空泡水下航行器视景仿真系统的框架结构;利用Vega Prime和C 仿真应用程序建立了天空、海面.海底环境;研究了超空泡形成的工作机理,建立了超空泡的三维实体模型;实现了超空泡水下航行器发射,运行、助推发动机脱离、超空泡形成以及攻击等功能,形象逼真地模拟了超空泡水下航行器的运行过程.所建三维模型逼真度高、特效设计形象,可视化效果良好,使得科研人员在超空泡水下航行器的研究过程中,能够获得直观.清晰的认识,满足了超空泡水下航行器研究的要求.     

基于方向谱的海浪合成方法

研究海浪对反舰导弹的控制系统与飞行弹道的影响,需要对海浪进行逼真模拟。在分析随机三角函数叠加产生海浪及反演海浪频谱模拟海浪不足的基础上,提出基于方向谱的海浪合成方法:采用Gerstner波形描述海面,通过对方向谱进行四叉树采样,提取组成波振幅、频率、传播方向等参数合成海浪。该方法能够模拟远离海岸的任意大小、任意精度的连续海洋表面,效果逼真,可用于海浪的数值仿真与视景仿真中,能够为反舰导弹控制系统仿真及三维弹道仿真提供连续海洋波面数据。     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

基于海浪谱的随机海浪仿真及验证

将VV＆A技术引入了海浪仿真研究。首先比较了线性叠加法和线性滤波法并对其仿真结果进行了校核，然后验证了仿真结果，并讨论了谱窗估计和最大熵谱估计两种方法在海浪谱仿真验证中的可用性，最后通过在PC机和工作站上的大量仿真试验分析了海浪视景实时仿真相匹配的网格、频率等参数的选择对帧时间的影响。研究表明上述结果在海浪仿真、验证和视景生成方面具有参考应用价值。     

星载SAR海面顺轨干涉仿真研究

星载SAR海面顺轨干涉(ATI)仿真对理解海面ATI成像机制、指导海洋遥感SAR系统设计具有重要意义.在基于时序的星裁SAR海面场景回波生成基础上,对海面ATI展开仿真研究,内容包括顺轨编队设计、海面建模、海面电磁散射建模、动态场景回波生成、SAR成像和AtI数据处理,给出单色波和分形海面仿真实例,ATI处理结果表明该星载SAR海面顺轨干涉仿真思路有效.     

基于复包络的目标回波信号高效仿真方法

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源。在水声对抗仿真系统中，目标回波信号的仿真逼真性和数据量又是制约仿真实时性的关键问题。因此，在仿真中有必要建立一种高效的目标回波仿真模型，既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的特征，又要满足仿真实时性的要求。针对这一问题，提出了一种基于复包络的目标回波信号高效仿真方法，它以窄带信号的复包络为基础，综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响，更加符合实际目标回波的特征，且实时性好。该方法具有采样频率低，仿真数据量小的优点，能够满足仿真系统逼真性和实时性的要求，并已用于研制成功的水声对抗试验仿真系统，证明了该方法的正确性和有效性。