基于改进模拟退火算法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,在空间信息辅助决策、电信、野生动物保护等领域有着广泛的应用.在深入分析观察点设置问题特点的基础上,对经典模拟退火算法的状态产生过程和状态更新过程进行了问题相关的改进.状态函数的设计同时考虑了观察点的视域和彼此之间的距离影响,而退温函数的设计则实现了高温阶段的退温时间远长于低温阶段的退温时间,提高了计算效率.仿真实验表明,基于改进模拟退火算法的观察点设置问题计算时间比采用经典模拟退火算法减少了50%-95%,并且问题解决准确度也有一定提高.     

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.     

基于海量空间数据的实时地形视景仿真算法研究

随着数字地球和数字城市概念的提出，建立海量空间数据的实时地形视景仿真系统受到了越来越多的关注。建立了多分辨率空间数据的四叉树结构模型，提出了基于屏幕分割的LOD数据装载算法和基于相同地理空间大小的LOD数据分割方法，实现了任意方向和分辨率数据块之间的无缝拼接，融合了视相关和地表特征的地形简化方法，同时综合运用了可视区数据的各种预处理手段，提出了可视区数据小号更新算法．通过原型系统开冀。在微机平台上地形绘制速度可达每秒25帧.     

基于ROAM算法的弹坑实时可视化系统设计

基于复杂的虚拟战场环境仿真及三维游戏的高逼真度要求，多分辨率动态地形的实时可视化，近年来在国内外得到了普遍的重视和研究。在前期初步研究动态地形的表示及动态地形多分辨率实时可视化的基础上，基于ROAM静态地形算法的动态扩充，设计了弹坑实时可视化系统的仿真管理。并初步实现了战场环境中弹坑的实时可视化。     

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.     

基于流式渐进传输的大规模网络地形实时漫游

针对基于网络大规模三维地形的仿真应用需求,提出一种网络地形流式渐进传输与实时绘制方法,该方法通过提出适用于地形几何特征的整数提升小波变换来构造多分辨率地形四叉树模型,并将地形压缩为渐进比特流,提出了针对流式传输的客户端数据调度与预测算法,并基于视点无关批LOD误差控制实现渐进渲染。实验表明,该方法无层次数据冗余,数据压缩比率高,能够有效降低网络数据传输量,客户端能够适应网络带宽变化,实现大规模网络地形场景的实时交互式漫游。     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显，仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

基于自适应四叉树视相关的多分辨率地形简化

提出了一基种于自适应四叉树结构视相关的动态多分辨率地形简化算法。主要讨论了地形简化中多分辨率地形网格生成、节点评价函数、多分辨率LOD转化时的图像跳跃以及多分辨率地形纹理映射着等关键技术问题，有效地解决了多分辨率地形网络拼接中的裂缝问题和层次细节转化中的图像跳跃现象。     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显,仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

重力场匹配导航的全张量重力梯度基准图模拟

针对目前重力场匹配导航研究的需要,提出了一种计算机模拟全张量重力梯度基准图的方法,可利用地形高程数据模拟计算局部地区的重力梯度数字地图.该方法从扰动重力梯度的原理出发,分析了地形起伏对重力梯度场的影响,并提出以立方体为地形单元模型,积分计算测量点附近的地形对测量点重力梯度各个分量值的扰动影响.在此基础上模拟格网式测量,从而得到较高分辨率的全张量重力梯度数字地图.仿真实验表明,这种方法计算所得的重力梯度基准图可以精确到10-2～10-1E,相对误差为8.27%,并且存在大量的细节纹理,有着较好的导航应用前景.与实测数据的对比分析说明,所得的重力梯度基准图基本符合实测数据的特性,所提出的方法可以作为一种有效的全张量重力梯度基准图模拟的方法.     

飞行视景仿真中三维大地形的生成

如何既逼真的实现三维大地形的可视化,又消耗尽量少的系统硬件资源,是飞行视景仿真必须克服的问题.从飞行仿真中三维地形显示的特点出发,以我国东南部某地区的DEM(数字高程模型)数据块及其航拍照片作为原始数据,采用先生成测试地形,再实现全部大地形的方法,通过设置3个级别的LOD和采用地形转换、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件Creator生成了一块400×400km2的大地形,满足了飞行仿真的需求.     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于Direct3D的虚拟战场环境中动态地形的实现方法

动态地形技术突破了以往地形结构不可破坏的限制，能够体现环境自身的内力作用和仿真实体的行为对环境的作用而引起的地形结构的变化，拉近了仿真与现实之间的距离。以最常用的不规则地形网格为研究对象，提出了通过建立“参照网格”来规则化的管理不规则网格的方法，分析了Direct3D环境中地形数据库的存储格式，给出了确定地面上任意一点在地形网格中的投影位置的遍历方法，基于以上，通过修改地形数据库内存数据实现地形外观的局部修改。