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.     

一个基于粒子系统的战场火焰模型及其实现

作为虚拟战场中特殊效应的一部分，火焰和爆炸效果在整个条纹中有着重要的作用，生成具有真实感火焰生成的重要步骤是建立相关的模型。本文介绍了一个基于粒子系统的战场火焰模型。该模型引入了随机过程，能够大大减少计算机的工作量，从而磁加实时性，并能获得不同精细程度的火焰，最后给出了算法的实现结果。     

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。     

基于粒子系统的战场环境特效仿真

基于粒子系统的特效仿真是虚拟战场环境可视化仿真中的一个重要环节。文章首先阐述了粒子系统的原理,然后根据粒子系统原理为虚拟战场环境中爆炸、火焰、云彩、烟雾、尾迹、雨雪等不规则景物建立了粒子系统模型,最后文章还分析了基于粒子系统的特效仿真中的动态链表、三角函数链表、实时性等关键技术。战场环境特效仿真为分布式虚拟战场环境提高了逼真度。     

一种基于粒子的火焰模拟方法

火焰模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题。提出了一种新的基于粒子的火焰模拟方法,不同于经典粒子系统,统一了粒子和粒子发射器,发射器是特殊的粒子,另外建立了一个速度场实现了具有较强真实感的火焰效果。     

基于矢量控制法和LOD的音乐喷泉模拟

喷泉效果可以大大增强虚拟现实系统的沉浸感。粒子系统是实现喷泉效果的有效方法。基于粒子系统基本思想，提出了矢量控制法并以此法利用OpenGL建立了喷泉模型。为进一步提高模型的绘制效率，引入了LOD技术。最后，利用背景音乐的感性特征参数对该喷泉模型动态驱动，实现了对音乐喷泉的模拟。     

基于粒子系统的导弹尾焰和尾迹的实时模拟

导弹飞行尾焰和尾迹的模拟效果极大地影响飞行类视景仿真的真实感和用户的沉浸感.基于粒子系统的原理,首先,分析了导弹尾焰和尾迹的运动模型:其次,采用了一种新的三元十字交叉粒子系统模型并简化了数学计算模型;另外,还结合纹理映射、公告板技术和其它计算机图形技术,对导弹尾焰和尾迹进行了同时模拟.仿真效果逼真且满足系统实时性的要求.     

视景系统中三维动态模型加载方法的研究与实现

虚拟场景中如果缺少了三维动态表现,会影响到模拟的真实感和系统表现。基于OpenGVS开发平台提出两种动态模型的加载方法:(1)利用3DSMAX加载三维刚性物体运动过程;(2)加载使用底层图形库开发的动态效果,例如基于粒子系统的火焰等。同时,还对动态过程表现中要求的帧速稳定性提出了一种解决方案。上述方法无需过多资金投入,加入虚拟场景后耗费资源少,程序控制简单有效,实现效果逼真。     

基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

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。     

基于粒子系统算法的矿井火灾可视化研究

利用虚拟现实技术系统对矿井火灾进行模拟,从而提高矿井火灾救灾处理及事故勘察水平是当前煤矿灾害处理的发展方向。其中最关键的技术是解决矿井火灾模拟中火灾现象可视化的问题。本文从矿井火灾现象独有的现象出发,论述了采用粒子系统建立矿井火灾虚拟现实系统中火灾现象的可视化表现的原理、算法,介绍了煤矿火灾的特点以及粒子系统算法应用于煤矿火灾虚拟现实时的特殊处理方法。据此编制了基于粒子系统算法的矿井火灾可视化程序。     

一种简便高效的导弹尾焰的绘制算法

针对原始的粒子系统方法计算量大及实时性差的缺点，给出了一种简便高效的导弹尾焰的绘制算法。利用粒子系统的基本原理，通过绘制一个小四边形，在小四边形上进行纹理映射，形成纹理映射争粒子系统原理相结合的简化粒子系统模型算法，该算法减少了计算量并且有效地满足了导弹尾焰生成的实时性要求。     

基于HLA的森林灭火仿真系统的研究

针对虚拟森林灭火仿真需要支持多种不同要素可同时参与灭火仿真的功能需求，提出了一种基于HLA的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构，基于这种结构，仿真用户可以通过目标系统重组的方式构建具体的联邦应用系统，并就系统设计、开发过程中的关奠技术，如FOM／SOM设计、联邦成员框架结构设计，仿真运行机制，时间策略设王等分别作了深入研究，在此基础上完成了森林灭火仿真原型系统的设计与开发。     

基于HLA的森林灭火仿真系统的关键技术研究

针对虚拟森林灭火仿真需要多种不同要素同时参与灭火仿真的功能需求,提出了一种基于HLA的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构。由于涉及大范围三维场景仿真,系统同时需要实时逼真的显示效果。从项目需求出发,就系统设计、开发过程中的关键技术,如FOM/SOM设计、联邦成员框架结构设计,联邦成员内部的多线程软件设计等分别作了深入研究,在此基础上实现了森林灭火仿真原型系统的设计与开发。     

基于虚拟现实技术的居家火灾逃生系统的研究

火灾逃生教育具有重要的现实意义,但在现实生活中,面向公众的火灾逃生演练通常花费很大。虚拟现实技术也能模拟火灾场景,可以增强逃生教育的效果,同时能大大降低训练的费用。建立了面向火灾逃生训练的虚拟现实原型系统,我们编制了集粒子动画和声音于一体的游戏风格图形界面,用户可以控制替身在虚拟火灾场景中逃生,替身的运动采用骨骼动画实现,我们使用面部表情图片来描述替身的情绪状态。初步的实验结果表明,该演示系统能够使火灾逃生演练变得更形象。     

基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源,增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感,设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号,利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景,通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互,完成系统的设计。结果表明：仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练,能极大地提高受训者的沉浸感和体验感,提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。     

基于物理仿真的煤炭自然发火研究

煤炭自然发火是导致矿井火灾的主要原因之一，也是煤炭安全生产急待解决的问题。本文简述了煤炭自然发火研究的一般方法－物理仿真方法，指出将煤炭自然发火研究简单地归结为一个温度调节问题是错误的。在给出煤炭自然发火的基本数学模型的基础上，提出了这一问题的研究主要归结为非线性多变量控制问题的观点，根据这一观点，设计了一种实验研究装置并用于某矿井研究，该装置基于计算机系统，智能控制方法。     

基于元胞自动机的地下矿火灾蔓延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿火灾发生时火灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用元胞来描述火焰蔓延能量单元,该单元用火焰温度、蔓延速度、烟雾浓度和有毒气体浓度等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于火灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成火灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

超低空拦截导弹武器系统的UKF-IMM目标跟踪算法

针对超低空拦截导弹武器系统的特点,提出了运用基于交互多模型的无迹卡尔曼滤波算法(UKF-IMM)对来袭目标进行状态估计的滤波方法.根据来袭目标的运动特点建立了特定的模型集,模型集由CV模型、比例导引模型和"当前"统计模型组成.每个模型分别采用UKF滤波器进行滤波,UKF-IMM滤波器的输出为各滤波器状态输出的概率加权融合.仿真结果表明,该模型集能够概括超低空拦截导弹拦截目标的运动样式,模型之间切换迅速,滤波算法收敛速度快.运用UKF-IMM滤波算法能够实现超低空拦截导弹火控系统对来袭目标及时准确地跟踪.