三维随机海浪交互式仿真技术研究

随着自然现象的交互式模型不断发展,海浪的可视化模拟日益受到关注。通过研究三维随机海浪的仿真技术,基于Gerstner海浪模型开发仿真系统,并利用海浪谱对其进行仿真控制。此外,从网格模型的建立与优化,纹理映射与光照三个方面讨论了三维海浪的仿真方法。仿真结果表明,该系统不仅可以实现实时、逼真的三维随机海浪仿真,同时具有较好的交互性。     

基于谱分析的实时波浪模拟

海洋表面有各种各样的波浪，作为一种自然现象，其模拟已成为计算机图形学中最具挑战性的问题之一。风浪是最主要的一种波浪，其模拟在工程及影视中的应用已日益引起人们的关注。本文从海洋学已有的统计观测结果出发，利用海浪频谱与方向谱的相关公式，对开阔海面深水域的风成波浪进行了模拟。实践证明，该方法对波浪的模拟在实时性与真实感方面均取得了不错的效果。     

潜射反舰导弹自控段建模与实现

对飞航式反舰导弹自控段仿真中的影响因素进行分析，并运用海浪谱进行海浪仿真，对反舰导弹的作战环境进行了较好的描述，最后对导弹的自控段仿真进行建模。     

海洋表面红外成像模拟

主要工作是对利用海浪谱模型，生成了海洋表面几何构形。考虑海洋表面自身的红外辐射以及海洋表面对太阳辐射和周围环境辐射中红外辐射的反射辐射，建立了海洋表面的红外光照模型。利用海洋表面的几何构形和红外光照模型的计算结果，生成了海洋表面的红外模拟图像。所模拟的图像符合实际情况，效果逼真，可以用于海洋背景下的红外目标的识别和仿真应用。     

一种基于分形的海浪视景仿真方法

鉴于目前的海浪视景仿真模型要么逼真性不好、要么实时性较差的现状,提出了一种基于分形的海浪视景仿真方法,即以简单三维进行波为基本波形,采用地形模拟中的连续随机增加法对基本波形进行变形,同时为了保证图像的连续性采用了多重插值的方法。该方法能够很好的体现海浪的随机性,具有较好的逼真性和实时性,且容易构造视点相关的LOD模型。     

海面连续溢油的三维实时绘制

对短时间尺度内的连续溢油进行研究.海面采用同心圆网格模型模拟,海浪高度图采用快速傅立叶变换方法生成.提出利用平面折射技术实现海面油膜的绘制,采用粒子系统实现油粒子模型,粒子所在位置的潮流速度采用分区方法高效计算.模拟试验表明,该方法可实现海面连续溢油的逼真、快速模拟.     

基于海浪谱的波浪模拟

近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。作为自然景物模拟的重要内容，对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。现有的模拟方法要么从流体力学方程组出发，去求解复杂的Navier-Stokes方程，要么根据波浪的形状，去构造具体的波形函数。本文从海洋学现有的观测和研究成果出发，利用海浪频谱和方向谱的相关公式，实现了基于海浪谱的浪波造型及显示，实践证明该方法可以快速有效的模拟波浪。     

基于Simulink的子导弹全弹道仿真

在MATLAB／Simulink环境下，针对子导弹武器系统，应用全弹道建模方法开发了包括运动学与动力学模块、制导与控制系统模块，弹目相对运动模块等组成的仿真系统数学模型，进行了全弹道数字仿真。仿真实验表明，该仿真系统较好的模拟了子导弹的飞行弹道，为子导弹武器系统的开发研制提供了必要的仿真工具。     

反舰导弹攻防对抗仿真系统

结合反舰导弹攻防对抗特点,设计了模块化、易扩展、可视化的仿真框架,分析并建立了导引头、制导控制、干扰等关键模块的数学模型,通过加入惯导实物构建了反舰导弹攻防对抗半实物仿真与视景显示系统,进行了空射型反舰导弹全弹道飞行、反舰导弹雷达导引头极化抗干扰两个典型场景的仿真,实验结果表明本系统的研究开发可为反舰导弹作战效能分析与评估提供平台和依据。     

基于智能空间环境的群体行为建模研究

为了能够逼真模拟复杂虚拟环境中大规模群体行为,在国内外相关研究成果基础上提出一种基于分层智能空间环境的群体行为模型建模方法.基本思想是把传统的三维连续地理空间环境分解为一组局部智能空间环境对象,对象中不但存储有约束个体行为模型的基本约束信息,同时还储存有不同个体在环境不同区域可执行的行为信息.这样,虚拟环境中的个体可以在其所处的具体环境提供的信息的约束和指导下进行实时行为合成与决策.仿真实验表明,该方法不仅能够逼真的模拟大规模群体在复杂虚拟环境中的各种规范化行为,而且可以有效减少个体决策模型的计算量,提高模型运行效率.     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

基于线性海浪理论的海浪数值模拟

概述了海浪理论发展的历史和现状，对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法，给出了具体的数值算法，讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法，指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后，对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

改进的实时海浪网格模型

基于深水中的长峰波波浪模型,给出了视点相关的梯形海面网格自适应模型,能快速逼真的实时生成航海仿真系统中的多通道海浪。本算法只对每个通道可见部分的网格海面进行计算,满足屏幕图像各点的分辨率,在保证较好的图像质量的同时提高了绘制效率。可以通过控制网格的疏密和波浪序列的数目,灵活的控制绘图的质量和计算时间上的花费,满足不同配置的仿真应用。     

海浪实时建模与绘制技术研究

通过对国内外目前典型的海浪建模和绘制方法的分析与研究,提出了一种新的海浪模拟方法。该方法基于Gerstner-Rankine模型,引入了概率统计思想,采用视点相关的圆形网格,代替传统的普通网格完成海面高度场的采样,且能支持实时动态连续分辨率海浪表现的建模和绘制。运用此方法生成的海浪,既具有较高的真实感,又具有较快的绘制速度,满足了数字化海战场环境保障的需要。     

基于方向谱的船舶摇荡运动仿真系统研究

船舶摇荡运动数据对于船舶设计与航行安全性分析十分重要,船舶模型在不同海况下的摇荡仿真可指导工程师优化船舶设计。构建了一种基于方向谱的船舶摇荡仿真方法。该方法采用方向谱描述海浪,由切片法获得船舶的响应振幅算子(RAO),基于线性假设和叠加原理采用频谱分析法计算获得船舶摇荡运动频域解和时域解。基于DIRECTX和VC++建立了船舶摇荡运动仿真系统,能仿真工作于不同风浪环境下的船舶摇荡运动响应,仿真结果与实测结果的频谱特征一致,并实现了船舶摇荡运动的仿真结果可视化,可综合反映船舶的航行状态。     

星载SAR海面顺轨干涉仿真研究

星载SAR海面顺轨干涉(ATI)仿真对理解海面ATI成像机制、指导海洋遥感SAR系统设计具有重要意义.在基于时序的星裁SAR海面场景回波生成基础上,对海面ATI展开仿真研究,内容包括顺轨编队设计、海面建模、海面电磁散射建模、动态场景回波生成、SAR成像和AtI数据处理,给出单色波和分形海面仿真实例,ATI处理结果表明该星载SAR海面顺轨干涉仿真思路有效.