航海模拟器中海面溢油的三维可视化研究

对短时问尺度内的点源瞬时溢油进行研究,将溢油过程分为油膜自身扩展和油膜漂移、扩散两个阶段,分别用椭圆模型和油粒子模型计算溢油的轨迹.采用基于海浪谱的快速傅立叶变换方法绘制大规模海面.利用粒子系统方法实现油粒子模型.提出利用平面反射技术实现海面溢油的三维可视化,即将溢油平面轨迹渲染为纹理图,再将纹理图通过反射技术映射到海面上.提出的方法已成功应用在航海模拟器的溢油事故模拟中.     

Vega中云的仿真方法

比较了飞行视景仿真中几种常用的云模拟方法，分析了Windows平台上Vega中仿真天空和云的局限，提出了一种在Vega中基于非物理模型的模拟方法。该方法采用粒子系统实现，粒子为带纹理的多边形，并使用分段抛物线与随机量的叠加作为粒子运动方程。云层由大量粒子系统组成，并采用与视点相关的层次技术对场景中的各个粒子系统的粒子数量进行动态管理以减少计算量。最后给出了在Vega中的实现方法。     

海面连续溢油的三维实时绘制

对短时间尺度内的连续溢油进行研究.海面采用同心圆网格模型模拟,海浪高度图采用快速傅立叶变换方法生成.提出利用平面折射技术实现海面油膜的绘制,采用粒子系统实现油粒子模型,粒子所在位置的潮流速度采用分区方法高效计算.模拟试验表明,该方法可实现海面连续溢油的逼真、快速模拟.     

梯形载荷下圆筒内粒子系统运动的数值仿真

活塞在梯形载荷的作用下,对圆筒内由大量钢球粒子组成的粒子系统产生挤压。粒子-粒子、粒子-边界间频繁的发生接触和分离,甚至每一次接触中,也会发生依附和滑动之间的过渡。为了数值仿真这个过程,首先采用快速接触识别算法,找到每一时间步内粒子系统中所有接触粒子对,然后建立了接触粒子对的接触模型。通过跟踪系统中的所有粒子的运动和受力情况,获得了整个粒子系统运动的数值仿真结果。仿真结果表明,在不同的载荷时整个粒子系统存在各自的暂时稳定状态,和实际情况相符,说明了接触模型的正确性。     

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。     

粒子系统的频率层次模型

为了提高粒子系统进行自然场景仿真应用的效率，提出了频率层次模型（Level of Frequency,即LOF)。在分析了各种基于粒子系统的自然现象(如雨、雪、云彩等)的表现特征之后，可以赋予各种粒子集以不同的刷新频率即建立频率层次模型。根据频率层次模型，可以使有限的计算资源实现重新分配，从而达到更佳表现效果。另外，粒子系统的频率层次模型的提出，使得自然场景仿真可以按不同频率进行任务分割，从而有利于将来进一步实现并行处理。     

基于粒子系统的实时雨雪模拟

雨雪效果的模拟可以大大提高飞行模拟器视景的逼真度，粒子系统是模拟雨雪效果的有效方法。在分析粒子系统的基础上，提出了一种模拟雨雪的实时算法。该算法的基本思想是将全部雨雪粒子分布于眼点前的视区内，高效率地利用有限的粒子来渲染场景。通过恰当选择粒子数量和粒子模型，该算法可以生成逼真的视觉效果并满足视景系统实时性的要求。     

基于OpenGL技术的火灾场景实时生成算法研究

针对舰船火灾特点,根据舰船损管指挥模拟系统场景需求定义了火焰、烟雾粒子系统和灾害结构体的数据结构,建立了火焰和烟雾粒子系统的结构模型;讨论了火灾场景中粒子系统的实时生成和蔓延算法;运用OpenGL技术完成了灾害场景的程序实现,分析了火灾场景渲染过程中粒子参数、蔓延周界、粒子个体表面绘制方法等问题,提供了一种不采用序列贴图实现火焰和烟雾效果的方法.     

面向对象的通用粒子系统设计

粒子系统很好的能够实现三维复杂自然景物的模拟,设计一个通用的粒子系统可以大大提高粒子系统的效率,同时在计算机性能允许的条件下表现出逼真的效果以满足虚拟现实中“沉浸感”的要求。使用面向对象的方法设计了一个通用的粒子系统,用通用的用户接口实现了不同物态和同种物体形态的实时切换,讨论了系统设计所需要的若干关键技术,所完成的粒子系统仿真效果逼真并能达到实时性要求。     

可视化粒子编辑系统的设计与实现

粒子系统是描述自然现象及其他过程式模型的有效方法，目前已在可视化仿真中得到广泛的应用。针对目前粒子系统算法研究分散的现状，利用通用的算法和面向对象的结构设计方法和随机纹理控制的方法，开发了一种可视化粒子编辑系统。该系统不仅可以实现多种特殊效果，而且可以完成其他建模软件难以实现的过程式模型。简述了系统的基本功能及粒子系统的基本原理，论述了系统的设计与实现过程，讨论了利用该系统开发一个过程式模型的基本过程及面向对象的系统结构设计方法，给出了该系统实现的一些典型效果截图。     

基于MAS和航海模拟器技术构建船舶自动避碰仿真平台

船舶自动避碰是航海研究的热点之一,国内外专家学者提出了许多方法并开发了多种系统。然而,如何测试和验证这些方法和系统仍然是一个有待解决的问题。实船海上试验风险高费用大,同时灵活性差花费时间长;许多研究人员所采用的单机仿真试验则难以有效仿真复杂的海上航行情况。应用Multi-agent系统(MAS)理论和技术以及多本船航海模拟器,构建和开发了自动避碰仿真试验和测试平台。仿真试验表明该平台可以取得与实船海上试验相类似的效果,并且可以有效解决海上实船实验和单机仿真试验所带来的缺点和局限。     

自然现象的实时仿真

雨、雪、闪电等自然现场－因其具有不规则性、动态性和随机性，很难在仿真系统中用FBM方法和L－系统方法实现对它们的实时仿真。作者将粒子系统成功地应用于航海仿真系统中的雨、雪等自然现象的仿真，其实现了雨、雪的动态实时仿真。     

"船舶-双水舱"减摇系统设计及仿真

减摇水舱是一种广泛使用的船舶横摇减摇装置,由于船舶的空间非常宝贵,水舱体积不能太大.为了在船舶不同装载情况下达到满意的减摇效果,考虑安装两个固有频率不同的U型减摇水舱.针对这种情况,采用频率法结合实际船舶的布局条件,设计了双水舱减摇系统.对双水舱减摇系统和船舶原设计的单水舱的减摇效果进行了仿真对比,结果表明:在减摇性能上双水舱减摇系统优于单水舱,并且可以兼顾船舶的纵倾.     

基于多重分形模型的海杂波特性分析与仿真

在分析实测雷达海杂波数据时域特性的基础上,发现海杂波具有长时相关特性,且在较大的范围内具有尺度不变性,因此,利用多重分形模型可以较好的刻画海杂波的复杂特性。在此基础上,提出一种基于小波多重分形模型的海杂波建模与仿真方法。实验结果表明该方法可以较好的模拟海杂波的统计特性和多重分形特性,并且具有较小的计算量,为雷达海杂波的建模和仿真提供了一条新的思路和有效手段。     

Vega Prime实时视景仿真中粒子系统的应用研究

介绍了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本步骤。应用了VegaPrime实时视景仿真软件中的粒子系统,通过设置粒子系统的颜色、亮度、透明度、形状、纹理、大小、速度和位置,逼真的模拟了火焰和烟雾的特效。通过将火焰粒子系统在发射坐标系中的速度转换到场景坐标系中,实现了火焰随着发射装置的随动。     

时变海面舰船目标动态雷达特征信号模型

提出了一种时变海面舰船目标动态雷达特征信号的仿真方法。建立了海面舰船目标雷达回波多径效应模型、二维动态粗糙海面的时变复反射系数模型和动态海面舰船运动的水动力模型,并同目标电磁散射计算的高频方法相结合,形成了时变海面舰船目标动态雷达特征信号仿真模型。利用海面浮球的测量数据对模型进行了验证,并对典型舰船目标的动态雷达特征信号进行了仿真和分析。     

舰船目标回波高分辨数据仿真

高分辨技术能够有效地从电磁波参数中抽取有关目标的信息。为了充分利用这些信息，就必须详细了解电磁波与目标之间的相互作用机理。本文采用点散射模型对舰船这类分布式目标的雷达回波进行了仿真。组成目标的各散射体具有不同的散射强度和高度，各散射体之间产生的电磁耦合采用能量守恒原理来处理；并依此给出了几类典型舰船目标雷达回波的高保真数据仿真结果。     

数字流域仿真系统中水流模拟技术

水流模拟是数字流域仿真模拟的重点和难点,模拟需求差别很大,不但要模拟水流的自然形态、光影效果,而且要反映水位起伏淹没、流速流态等物理特性。在大型流域实时模拟系统中,需要在计算量和模拟效果两者之间寻求平衡,根据硬件、资料、需求的不同采用不同的模拟方法。总结了数字流域仿真系统中水流模拟的几种常用方法:静态纹理法、纹理变换法、水位与纹理动态变化法、水位波动法、粒子系统;分别阐述了各种方法的实现过程,并结合具体工程实例展示了模拟效果;最后综合讨论了各方法的优缺点及适用范围。     

三自由度运动仿真平台设计及应用

详细介绍了船舶三自由度运动仿真平台的控制原理及硬件和软件的工程实现，硬件由运动平台和电控系统构成，电控系统是双闭环反馈控制系统，执行机构是伺服电机，输入信号由计算机中控制软件给出，编制不同的控制软件，平台可以仿真实船不同的运动历程，最后介绍了平台在船舶运动预报中的应用。