面向复杂电磁环境的体系作战仿真平台设计

战争模拟可划分为战略、战役、战术和技术4个层级。国内外现有战役战术级体系作战仿真平台无法驱动技术层电磁设备专用模型，导致其战场复杂电磁环境仿真逼真度受限。借鉴柔性分析建模与训练平台(flexible analysis modeling and exercise system,FLAMES)系统模型体系架构，基于离散事件仿真系统(a discrete event system simulator,ADEVS)引擎模拟库，设计开发了一套融合战役、战术和技术3个层级，支持系统、实体和组件三级独立仿真步长设置且动态可调的柔性作战仿真平台柔性作战仿真平台(flexible operation simulation,FOSim)。通过驱动技术层专用模型，该平台可将更细粒度电磁设备模型纳入体系作战仿真回路，从而在大规模的战役战术级体系作战仿真中实现高逼真度的复杂电磁环境生成和电磁环境影响效应模拟。     

战场资源的裁剪与聚类方法研究

战场资源的裁剪是从战场态势的全局资源视图产生基于任务的战术视图。通过对功能能力、作战平台资源和作战任务的定义,提出了基于任务的作战资源实体剪裁方法,包括作战使命的分解、资源实体裁剪过程的数学描述以及作战资源实体分配到任务的匹配算法,并以联合战役为例,分析并设计了从联合战役作战资源的全局视图生成基于任务的战术资源视图。     

一种基于Web的作战模拟态势显示方法

态势显示是作战模拟中的关键一环,以往基于HLA作战模拟系统中的态势显示方法暴露出灵活度不够、态势共享能力不足的问题.下一代分布式仿真标准可扩展建模与仿真框架XMSF和网络中心战NCW强调Web技术应用和态势信息的共享.本文首先介绍了传统方法的不足,并根据作战模拟的新要求提出了一种基于Web的态势显示方法.其次详细阐述了该方法的工作原理和关键技术:利用GSDC方法实现仿真态势数据的收集、入库、发布和映射.随后在该方法的基础上,以地理信息平台ArcGIS和视景仿真软件Vega Prime为支持实现了基于Web的作战模拟态势显示系统.最后,总结了该方法的特点并展望其发展.     

基于HLA和VR的防空导弹作战仿真系统研究

应用分布交互式仿真高层体系结构(HLA)和虚拟现实技术,结合防空导弹武器系统仿真背景,研究开发了基于HLA的分布交互式防空导弹武器作战仿真系统,并对开发过程中的关键技术:三维实体建模、三维实体模型在虚拟场景中的集成、驱动和显示、HLA联邦的开发、联邦成员的实现进行了研究。     

虚拟战场环境生成系统设计与研究

虚拟战场环境是军事仿真应用的可视化平台。结合具体应用系统的研制开发，对虚拟战场环境生成系统的构成进行了论述，对虚拟现实技术应用于虚拟战场环境的关键技术进行了分析、探讨，包括基于复杂度的三维实体建模方法，三维地形的快速生成与漫游控制、多窗口与多视口、人机交互等技术的实现。文中所述及的系统已成功应用于某大型网上战役训练和作战指挥系统。     

预警机指挥引导编队协同对海作战系统建模与仿真

从大系统的角度出发,对预警机指挥引导有人机/无人机编队协同对海作战系统进行了闭环设计,实现从作战方案装订到任务完成后返航整个作战过程的建模与仿真。整个过程提出了多种新的算法及思想,其中包括纯追踪、平行接近、捕获法3种自动引导模型和引导员手动引导模型,以消除僚机与长机的〖JP2〗相对位置偏差为思想设计的编队队形变换模型,以禁飞区对编队具有排斥力为思想设计的威胁规避模型等。最后通过Visual C++对各模型进行仿真实现,通过具有强大图形显示功能的二维仿真软件MapX和三维仿真软件Vega Prime实〖JP〗现战场态势可视化,并通过二维/三维显示模块之间的通信实现二维/三维视景显示的同步及实时切换。仿真结果表明,整个系统设计合理有效。     

分布式战役仿真系统的数据交互管理策略

目前大规模分布式战役仿真系统的数据交互一般采用基于HLA思想的数据发布/订购机制,存在静态资源绑定和通信带宽要求高等问题。提出将仿真实体的输出数据分类汇总形成"态势层",每个"态势层"构成一个全局共享的分布式虚拟环境,实体与虚拟环境进行数据交互。该方法与传统的以实体为中心的数据交互思想相比,实现了实体间数据交互的松耦合,降低了数据交互定义的逻辑复杂度,有效减小了网络交互数据量。     

基于HLA的仿真系统多重表示模型集成

进行多分辨率建模并将其综合集成成为作战训练仿真的重要发展方向.分析了多分辨率建模的要求和多重表示建模方法的优势.以战役级和战术级雷达对抗仿真为背景,应用多重表示实体建立仿真网关以实现不同层次仿真对象属性的一致性更新,并提出了多分辨率实体属性映射关系建立的方法.     

虚拟作战系统中场景生成与显示关键技术研究与实现

三维场景生成与显示是虚拟作战系统中的重要组成部分。在一个演示虚拟战场同时观众参与战斗的系统中，设计开发了基于微机的分布式虚拟作战系统，建立一个具有宽视场和大范围动态变化的虚拟战场环境，可逼真地实现人机交互的作战过程。系统研究开发过程中解决了若干技术问题：如画面拼接技术，画面同步技术，视点规划技术，负载平衡，仿真实体时空一致性等。     

多域作战下的群目标意图识别与预测

多域作战具有实体多类、队形多变、意图多样等诸多挑战,难以综合利用多元知识,因而主要依靠人工判决,以至于自动化水平不高。为了实现计算机自动推演态势,需要解决知识的图形化建模和意图推理综合两大难题。对此,在空海域管控知识图谱的基础上,搭建了多域作战战术规则库、编队队形与场景态势的映射关系,提出了基于多实体分层贝叶斯网络的群目标意图识别与预测方法。首先,运用群内目标实体的状态和事件信息,构建目标作战实体行为推理层。其次,利用综合作战实体的时序规则、双方相对距离及航向等信息,构建同类目标元意图推理层。最后,利用实体序列协作关系及编队队形信息,构建多域作战下的群目标总意图推理层。以航母群活动仿真数据为例,验证了所提算法能够获得较为可靠的意图推理结果。     

虚拟海战场态势三维显示系统设计与实现

对战场态势显示系统所需要显示的要素进行了详细的分析;给出了建立的战场综合态势显示系统的功能需求;建立了操控接口、通信接口、数据处理、操作控制和渲染显示等5个功能模块,设计了以HLA/RTI为底层通信协议,以GIS为前端显示的虚拟海战场三维态势显示系统,提供海战场地理环境、自然环境、电磁环境、作战兵力、特效等环境在内的战场三维环境描绘、显示;最后给出了实现结果和结论。     

基于本体语义分析的三维文物模型检索

随着互联网和计算机图形图像技术的迅猛发展,以三维模型为主要展现方式的多媒体资源数量呈现井喷式的增长,这不仅归因于三维模型具有更丰富的展现力,同时还弥补了图像和视频等多媒体资源在信息共享、存储、展示等多方面的不足。针对文物数字化保护领域中三维模型海量增长所带来的模型管理和检索等问题,提出了基于本体语义分析的三维文物模型快速检索方法。首先,对三维文物模型进行分类,构建针对文物领域的本体,建立模型的属性信息以及构建文物分类概念之间的关系;其次,根据本体之间的属性关系,建立该领域的相关推理规则,形成文物保护领域的语义网络;再次,利用本体语义信息以及本体之间的关联关系,生成本体信息之间的语义推理系统;最后,基于上述工作基础完成文物三维模型的快速、准确检索。实验结果表明,该方法在检索结果的查准率和查全率方面较传统检索方法达到了更好的效果。     

VRML模型创建工具中可视化交互操作的设计和实现

虚拟现实模型语言VRML可用于构建基于Web的虚拟现实,由于直接用传统的文本编辑加浏览器验证的构建方法,未能提供所见即所得的建模手段和可视化的交互操作模式,不便于VRML虚拟场景的创建。鉴于此,在研究VRML现有规范的基础上,用VisualC 6.0作为系统开发平台,用目前通用的3D图形API标准OpenGL实现模型的真实感显示和动态预览,建立了一个VRML模型创建工具,并提供了可视化的交互操作模式,使得用户无须直接接触VRML代码,即可建立基于Web的虚拟场景。     

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。     

机场三维态势呈现中IMMKF平滑ADS-B数据

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)数据进行机场三维态势呈现的应用,研究了在态势显示的第一步,ADS-B数据精度不高、不平滑问题,预处理后数据可以用于后续插值生成高帧率的航迹数据。交互式多模型卡尔曼滤波(interacting multiple model Kalman filter, IMMKF)算法可以较好地解决机场场面运动目标ADS-B轨迹数据的实时平滑问题。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀加速运动、匀速转弯运动及匀速运动模型,然后利用卡尔曼滤波Singer模型与IMM相结合的IMMKF算法对场面飞机的ADS-B轨迹进行了跟踪滤波,达到目标轨迹光滑的效果。实验结果表明,与多种经典的滤波方法相比, IMMKF方法在保证了光滑性的情况下跟踪失败概率低,可实时计算,精度能满足要求。     

航海模拟器中多通道三维视景显示技术

提出了船舶操纵模拟器三维视景仿真中多视景显示规则、多视景显示顺序及多通道视景的实现原理和技术,应用这种技术易于实现全景显示,既提高了显示速度,也保证了图像的正确显示。     

基于PC硬件加速的三维数据场直接体可视化

在科学计算可视化中，由于直接体可视化技术能够反映数据场内部的信息，所以它已经成为近年来研究的重点。通过应用三维纹理和可编程显卡的片段着色器（Fragment Shader）技术，在当前主流PC机上，实现了带有完整Phone光照阴影效果的三维数据场直接体可视化。仿真结果表明该方法在医学和军事学的三维数据场可视化中，能够实时生成高质量的体可视化图像。     

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。     

理想成象面上飞行器运动轨迹映射研究

研究了飞行器轨迹三维坐标在理想观测象面上的二维映射方法，在此基础上，对飞行器在位于地球静止轨道上的传感器理想象面上的映射进行了仿真，实验效果较为理想。仿真过程中作者提出了把映射中用到的参数分为相机指向参数和定位参数等方法以更准确地描述飞行器运动轨迹的在理想象面上的映射。     

三维虚拟士兵建模与仿真研究

针对三维虚拟士兵在军事仿真领域的需求,重点研究了虚拟士兵几何外形特征的快速重建,动作分析与合成,行为模型等关键技术,并基于OpenGL开发了具有较强通用性的数字化三维虚拟士兵生成与模拟开发平台(3D Soldier Pro SDK)。该平台在三维战场仿真、城市反恐作战仿真等领域中有广泛应用。