大气环境仿真的工程化应用研究

随着系统仿真技术的纵深发展,大气环境仿真技术已成为仿真技术领域中一项重要的公共支撑技术,逐渐向大型化和复杂化的方向发展。针对工程化应用对大气环境仿真的需求,设计了大气环境仿真应用流程,并对大气环境仿真应用中涉及到的大气环境仿真表述、环境仿真的校核和验证、工程化应用接口、大气环境联邦等技术进行了阐述,为大气环境仿真应用提供了思路。     

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。     

基于HLA的地地导弹操作训练仿真系统设计

针对地地导弹操作训练的全天候需求,提出了一种基于HLA的分布式导弹发射操作仿真体系结构.在对各功能模块进行需求和能力分析的基础上,以组件重用和系统可扩展为目标,运用HLA分布式技术进行系统分析和功能划分,设计了联邦对象并实现了联邦开发,组建了分布式仿真系统,并就设计开发过程中的关键技术如联邦成员框架结构设计,FOM/SOM设计、仿真运行机制等分别做了研究.仿真结果显示该仿真系统设计合理、逻辑正确、组件通用性好.     

大气环境仿真建模方法研究

大气环境仿真模型是大气环境仿真试验及大气环境仿真系统建设的基础和前题,是综合自然环境仿真的重要组成部分。阐述了大气环境仿真模型的三种设计方法,即理想化模型、统计特征模型和数值模型,并着重以统计特征模型为例,提出了统计建模的具体步骤和方法,最后指出了大气环境仿真模型的关键技术及其发展中应注意的问题。     

基于HLA某型装备虚拟操作训练系统

针对某大型复杂装备的操作训练,提出了基于HLA的分布式虚拟操作训练系统设计方案。文中首先对系统的特点和功能进行了简要的介绍,并在此基础上给出了联邦成员的划分原则,然后重点研究了各类型联邦成员的设计方法,主要包括本地仿真逻辑设计和联邦成员间通过RTI的交互方法设计,给出了本地仿真设计的流程和联邦成员间发生交互的具体步骤,最后给出了操作类联邦成员的仿真流程。     

基于HLA的鱼雷声自导系统仿真平台开发研究

针对鱼雷声自导系统及其作战环境。提出了基于高层体系结构（HLA）的鱼雷声自导系统仿真平台设计方案。以高层体系结构作为技术框架，分析仿真平台的特点和实现功能，并在此基础上介绍了仿真平台的模块组成及其相应作用，给出了仿真平台的联邦构架、联邦信息流图以及联邦对象模型产仿真对象模型（FOM/SOM），最后说明了仿真平台联邦成员的实现过程。     

基于基本对象模型的仿真模型组装器的研究

在遵循联邦开发运行全过程标准的联邦开发过程中,出现了一种新的联邦开发模式.新的模式不再以联邦成员为单位,而是以仿真模型组件为单位多人协调合作开发所需的联邦.仿真模型组件的组装技术是构建这种仿真应用系统的关键技术之一.仿真模型组件必须通过组装才能形成仿真应用系统,才能实现仿真模型组件的价值.通过组合具有可重用和互操作能力的仿真模型组件来构建一个功能可定制和大小可伸缩的联邦成员,使联邦成员在不同的联邦中仍然保持重用性和互操作性.     

无人飞行器飞行实时大气环境仿真服务器

无人飞行器飞行仿真实时大气环境服务器是大气环境仿真服务系统(Atmosphere Environment Simulation Platform)的一部分.在仿真应用中,它负责响应仿真联邦内无人飞行器以及其它实体的大气环境信息请求,并反馈以正确的环境信息.实时大气环境服务器的实时性是保证整个仿真系统正常运行的重要环节.介绍了实时大气环境服务器的设计方案,引入内存数据库技术,提出磁盘与内存交换策略来解决实时大气环境服务器的实时性的问题.在实际应用中,实时大气环境服务器运行良好,满足了多用户实时的环境信息请求.     

大气环境仿真剧情生成系统

大气环境仿真剧情生成系统(AESSG)辅助用户利用不同来源的大气环境数据生成能够满足仿真需求的大气环境仿真剧情.支持输入人类语言描述的模糊查询条件.模糊检索后查询结果按照符合度来排列,供用户选择.模糊逻辑技术引入到环境信息搜索引擎来实现模糊搜索.AESSG运行时系统作为联邦成员参与仿真联邦的仿真,实时响应联邦内的环境信息请求.大气环境信息资源库支持多来源、多分辨率的大气环境数据与模型的存储.     

面向大规模体系仿真的高性能仿真计算机系统

随着应用的不断深入,大规模体系仿真对计算资源的要求越来越高。归纳总结了大规模体系仿真所具有的＂多样本＂、＂超实时＂、＂复杂模型解算＂、＂因果序协同＂四个特点,分析了大规模体系仿真对计算平台在计算能力、通信、I/O、并行、建模开发等方面的需求,指出了目前国内大规模体系仿真软件上采用HLA架构、硬件上基于工作站联网或商用集群系统的解决方案存在的不足。在此基础上,介绍了研制的高性能仿真计算机系统的组成和主要关键技术突破,并给出了两个典型应用效果。应用表明,与HLA加通用高性能计算机的解决方案相比,高性能仿真计算机系统具有更好的使用效能和更高的产出率,对于一般的大规模体系仿真系统,效率可提高几十倍到数百倍不等。     

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。     

随机线加速度运动环境生成原理及实现

在大气层中飞行的飞行器，往往易受大气扰动的影响，大气紊流现象可用随机过程的理论和方法来描述，其对飞行器的影响反映为飞行器含随机加速度分量。本文利用关联驱动六自由度平台来模拟随机线加速度运动环境，可实现空间六自由度模拟。试验结果表明，该平台有能力实现随机线加速度运动环境。文章也提出了用平台模拟该环境需解决的一些问题。     

近地空间环境要素三维建模与可视化仿真研究

提出了近地空间环境要素三维建模的静态模型和实测模型。根据近地空间环境各要素的特点，首先利用各种静态模式和实测数据构建三维空间数据场。然后对数据场进行六面体单元剖分，其中对实测得到的空间数据利用雅克比矩阵转换为规则六面体数据。最终，分别给出了中性大气、电离层等离子体、地球基本磁场和地球辐射带的几何模型，提出了一种适合于近地空间环境要素仿真的通用三维可视化方案。     

地球云场景的模拟仿真

为了研究全球的大气运动情况,需要不断观察地球云层的分布状态和运动趋势。运用计算机技术建立了基于八面体剖分法构造的球面网格模型;以全球高程数据为基础进行了三维地球的模拟;利用改进的分形几何算法生成了逼真的静态与动态云图;通过球面纹理映射实现了云场景在球面上的融合;最终给出了逼真的全球云场景的模拟。仿真模拟算法在虚拟战场环境模拟和全球气象环境再现等软件中进行了应用,模拟仿真效果满足了系统的需要。     

红外成像制导导弹虚拟战场仿真

红外成像制导导弹的战场环境包括导引头所探测到的目标，背景和干扰，本文提出了一种仿真方法模拟产生其战场环境，由目标，背景，干扰，大气，传感器五个模型相互作用生成，通过分析目标，背景和干扰的红外辐射特性，采用CIG技术将目标和干扰叠加到背景中，产生三维动态图像，真正实现战场环境的任意可变，加入导引头仿真模块，可以在实验室中考核制导系统的战场适应性，这正是外场打靶中难于考核或不能考核的重要性能。     

不均匀大气结构中的电磁环境仿真研究

采用三维矢量抛物方程方法建立了电磁环境仿真模型,提出了基于旋转波阵面处理不规则地表边界条件的算法,简化了边界处理过程;为了计算脉冲电波传播场,采用傅里叶变换方法用脉冲包络代替单频电波,提出了近似系数求解多频点反复计算的方法;通过Kriging算法对地形高程进行插值,分析了脉冲电波在不均匀大气结构中的传播特征;最后通过数值仿真说明了模型的正确性。     

基于虚拟现实技术的地球太空环境仿真

描述了一种地球太空环境的仿真,采用几何计算构建地球形状模型,将地球划分为128块（经线方向16块和纬线方向8块）,计算得到每块区域顶点坐标,法向量,纹理坐标;使用MipMap技术根据视点与每块区域距离变化选择不同精度纹理粘贴;实时判断该区域的可见性,剔除不可见区域减少绘制开销;并采用cg和NormalMap技术将normal图与地球纹理图进行处理,实现地球表面的轮廓凹凸效果,同时添加云层纹理,得到了由地球纹理,云层纹理及NormalMap的多层混合纹理,达到比较逼真的效果;另外采用Billboard技术和纹理融合技术实现地球大气层光晕效果,使用了LensFlare技术实现太阳照射效果,最后采用skybox技术实现星空背景效果。

Abstract：

A simulation of earth and space environment was describedr.The whole earth was cut into 128 parts,16 in longitude,8 in latitude,and the position of vertices,normal vectors,texture coordinate were computed by geometry.Different resolutions of texture were chosen according to the distance from the eye to the area presented by the technique MipMap.The unvisible parts were eliminated by judging the parts’ visibility in realtime.Using the techniques of Cg,NormalMap and the mixture of the textures of the earth,the clouds and the multi-layered clouds,the relatively vivid result for representing the surface of the earth was achieved.Moreover,the technique of Billboard,Lensflare,SkyBox and texture blending were used to show the shine of atmosphere,sunshine,and the background of space.     

综合自然环境建模仿真平台的研究

综合自然环境建模与仿真是分布复杂仿真系统中的重要组成部分,提出了分布复杂仿真系统支撑环境中综合自然环境（SNE）建模仿真平台,其中将开发环境和运行环境两部分分开,在开发环境部分按照SEDRIS标准建立环境数据库,为环境数据的共享打下了良好的基础;在运行环境部分采用联邦成员的方式,兼顾了环境数据量庞大的特点。对所提出的SNE建模仿真平台涉及的关键技术进行了阐述和实现,并给出了具体的开发步骤。     

水面舰水声对抗综合仿真环境研究

在水声对抗仿真研究中,由于依据声纳方程建立的声抗模型误差较大,因此可通过信号仿真及半实物仿真方法来提高模型精度,但这将为水声对抗仿真环境的构建带来较大困难。为了尽可能真实地评估水面舰水声对抗系统对抗来袭鱼雷的作战效果,建立了包括作战平台、声抗平台以及半实物平台的水面舰水声对抗综合仿真环境。本文给出了构建该综合仿真环境的解决方法,并介绍了该环境中的三个子环境的组成及作用,而后描述了本综合仿真环境的功能及运行效果。该综合仿真环境的构建,对提高评估结果的可信度以及水面舰水声对抗系统的研制和使用有着重要的意义。