基于Vega Prime的三维虚拟战场大地形动态生成研究

大地形的三维可视化直接影响虚拟战场的真实感、沉浸感、交互性及作战仿真任务的覆盖率。针对虚拟战场大地形可视化的特点,着重于大规模真实地形实时可视化技术的研究与实现,并以我国西北部某地区的DEM(数字高程模型)数据及其卫星照片作为原始数据,通过设置多层LOD和采用虚拟纹理、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件CTS(Creator Terrain studio)生成了一块400X400km2的大地形,满足了作战仿真对三维虚拟战场的需求。     

一种基于卫星照片的大地形仿真方法

提出了一种大地形制作方法,该方法采用多边形网格剖分算法由高程数据生成地形轮廓模型,以卫星照片作为贴图生成地形纹理,采用LOD技术提高地形显示速度。给出了卫星照片获取、卫星照片与地形轮廓匹配、贴图精度控制等关键技术的实现算法。结合某导弹飞行仿真项目,制作了某地区一万平方公里区域的大地形场景,仿真效果良好,验证了制作方法的有效性。     

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。     

增强型近地警告系统前视预警算法设计与仿真

增强型近地警告系统(EGPWS)是重要的航空机载安全系统.针对EGPWS中的重要组成部分-前视预警模块的组成框架、地形库设计、报警算法进行了研究.完成了基于正方形网格建模方法的地形数据库的设计,建立了前视预警的数学模型,重点推演了直接判断法的预警算法及其基于二次数据缓存技术的改进算法.以高逼真度飞行仿真软件FLSIM为工具,设计并实现了EGPWS仿真系统.仿真试验结果表明,所研究的前视预警算法快速、可靠,能满足增强型近地警告系统的设计需求.     

地形跟随飞行控制系统的仿真研究

首先通过对线性规划问题加以简化规划出了理想的飞行参考轨迹,然后采用预测函数控制计算控制指令,使飞机自动地跟踪已规划出的最优参考轨迹,最后针对各种典型地形进行了数字仿真,大量的数字仿真表明该方案符合地形跟随系统的要求.     

调水工程变比例三维视景仿真系统构建技术

以长距离输水工程为背景,重点研究了构建三维大地形视景仿真系统的实现技术.针对视景仿真技术在水利领域应用要求的特点,提出了变地形比例的处理方法,并在VC＋＋平台下编译开发了一个虚拟现实的应用程序.实验结果表明,通过大地形的生成、变比例拉伸和调度优化,系统能够在普通PC机上流畅的实时漫游并能弥补仿真中视觉局限的不足,从而更好地为科学选线和工程决策提供依据.     

基于真实地形数据的虚拟直升机低空飞行仿真

直升机的作战环境和运用特点要求直升机主要在低空或超低空飞行,因此在直升机飞行仿真中必须考虑地形因素的影响。本文研究虚拟战场环境中计算机生成直升机的自治运动仿真,实现了用于虚拟直升机低空飞行仿真的地形数据处理、路径规划、路径跟踪、实时避障以及与动力学模型的集成。     

最优飞行参考轨迹的线性规划算法与仿真

结合飞机地形跟随的实际,通过引入松弛变量,剩余变量和人工变量,构造辅助目标函数,以及应用换基运算,对线性规划问题进行了必要的简化,使参考轨迹的计算更简便。航迹角修正法的采用,进一步修正了规划出的飞行轨迹,从而获得了理想的飞行参考轨迹。最后,以各种典型地形为例对规划出的最优飞行参考轨迹进行了数字仿真,其结果符合地形跟随时最优飞行参考轨迹的要求。     

基于XVL技术的海底地形生成方法

XVL技术提供了大压缩比的不规则表面高精度简化和快速渲染的方法,可提高基于Web环境三维仿真的实时性。文中描述了在下一代三维引航系统中构建XVL格式的三维海底地形的方法,对于移动式、低带宽条件下的高逼真度三维仿真系统的实时性有重要的意义。经过水深数据提取、三角网构建和Lattice表面拟合等步骤后,生成的紧凑的、包含丰富细节的Lattice表面,能够大幅度地减少网络数据的传输量和提高客户端的渲染速度。采用从二维电子海图中提取海底地形数据的方法,充分地利用了珍贵的现有权威性资源,是一种快速构建海底地形的有效方法。本文还详细介绍了在VRML文件中扩展XVL标识,存储和表示海底地形数据的方法。     

虚拟战场环境中地形编码技术的研究与实现

详细讨论了虚拟战场环境仿真系统中地形编码的原理及技术实现。提出了一种简单的判断点在三角形内的方法,采用不规则三角形作为地形编码的基本结构单元,并结合地形分块思想,实现了对地形编码的实时仿真。本文的思想和方法对同类系统的开发具有借鉴意义。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

地形跟随/地形回避雷达数学模型的实现

综合地形跟踪／地形回避（TF／TA）是新一代低空突防技术，它能充分利用地形掩蔽提高飞行器生存能力，其核心部分是地形雷达，它的主要功能是获取精确的地形数据,本文通过分析雷达功能，参照其工作原理，设计出了该雷达的数学模型，并运用面向对象技术对其进行了实现。     

基于多分辨率格网数据的观察点设置问题研究

观察点设置问题是地形可视性分析中的一类重要问题，在军事、电信、野生动物保护等领域有着广泛的应用。在对该问题建模和仿真计算复杂性分析的基础上，通过分析地形数据分辨率对多观察点设置问题的影响，结合模拟退火算法，提出了一种基于多分辨率地形格网数据的多观亲点设置的优化解决方法．实验表明，该方法在保证仿真准确性的前提下，仿真计算时间比单纯采用模拟退火算法减少了50％-60％。     

基于VoronoiCells插值的三维海底地形图生成方法

水下地形匹配技术是近年来导航技术领域研究的新方向,三维海底数字地形图的制作是海底地形匹配技术的基础。提出一种利用电子海图已有的水深数据生成三维数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)的方法:首先提取电子海图的水深数据,接着通过基于Voronoi多边形的插值算法计算DEM网格节点的高程值,生成规则的DEM网格,最后对生成DEM的三维显示进行了仿真,仿真结果证明该方法是可行的,为海底地形匹配技术的研究提供了前提。     

越野路面不平度与车轮跳离路面量间的关系

为提高越野汽车的平顺性,研究了典型越野路面不平度与车轮跳离路面量间的关系.以采石场路面高程样本为研究对象,估算得到路面功率谱密度.把路面不平度作为输入,在设定悬架质量、车轮质量、阻尼和悬架弹簧刚度等条件下,建立了车轮突然失去支承时车轮向下加速度方程.利用仿真技术考察了不同尺寸凹坑作用下车轮的跳跃.结果表明,如果凹深较小时,有无减振器影响不大.当凹深达到一定值时,对没有阻尼作用的汽车,车轮不会从路面跳离.有阻尼作用时车轮开始跳离路面.该结果可以用来指导典型越野路面上行驶的汽车悬架设计.     

复杂场景中海量外存地形模型的实时绘制算法

针对地形相关复杂三维场景应用需求,提出一种海量地形外存实时绘制算法,该方法使用离散细节层次技术并结合视点相关动态连续细节层次选择.基于元网格连通边权值简化地表模型,并基于Hausdorff距离进行视点无关批LOD误差控制.提出一种海量数据实时调度方法,通过分层增量控制,两级数据预取和改进的快速视锥裁减实现了对外存数据的动态装载与调度.实验表明,该算法处理海量地形数据时占用较低系统资源,从而能够在复杂场景环境下进行快速实时绘制.     

三维大地形模型的生成与管理方法研究

以虚拟战场环境为背景，针对大地形可视化中的特殊要求，介绍了三维大地形模型的生成方法和步骤，阐述了地理数据格式的转化方法和人文特征的读取方法与显示途径。实验结果证明该方法可以有效地应用于三维大地形模型的生成与管理，并为最终建立大范围的虚拟战场环境提供基础。     

基于多分辨率遮挡剔除的复杂地形绘制框架的研究

基于复杂地形实时绘制的特性,分析了地形多分辨率建模与遮挡剔除技术结合的必要性,提出了一种将地形多分辨率建模与基于最小二次方平面的地形遮挡剔除相结合的地形绘制框架及其设计原则.基于该框架的地形绘制算法除了能有效减少送入绘制管道的多边形数量之外,还充分考虑了算法性能的最优化及地形的动态扩展.实验表明了基于多分辨率遮挡剔除的地形绘制框架的可行性和有效性.