高速列车模拟器的视景建模与仿真

高速列车模拟器是培训高速列车司机的先进工具。本文介绍了高速列车模拟器中视景仿真系统的开发,对视景仿真系统构成,视景仿真软件的开发,场景模型的建立进行了研究,并给出了适合于沿铁路轨道进行视点计算的数据结构。     

列车运控系统视景仿真的设计与实现

研究了一种基于虚拟现实技术的视景仿真系统,并将其应用于地铁列车运行控制仿真系统中。设计了基于数值分析的通信数据的拟合算法,很好的解决了视景输出的实时性问题。从视景仿真模块与列车运行仿真平台间的通信、场景模型的建立和简化、视景仿真程序等方面对该系统进行了介绍,并给出了视景仿真结果。该仿真系统已应用于北京地铁环线基于通信的列车控制（CBTC）实验线路的研究与开发。     

作战视景仿真系统开发框架

分析了现有的视景仿真技术在系统结构和构建方法上的不足,针对鱼雷等制导武器工程研制仿真的共同特点,提出了一种基于VegaPrime的通用视景仿真开发框架GVSDA.GVSDA的特点在于:对视景仿真系统进行了抽象,建立了动态实体、静态实体、实体关联关系等基于XML技术的元模型,讨论了利用这些元模型建立视景仿真系统模型的方法,实现了XML模型到C 程序代码的自动转换.     

具有动态编辑功能的视景仿真平台的开发

在一般的视景仿真应用中,通常只是对特定模型在给定场景下的仿真,显得过于单一性和针对性。随着视景仿真的迅速发展,视景仿真平台的开发过程要不断面向多用户的多需求,以往的技术会加大开发成本。为了方便快捷对仿真任务进行开发,利用VegaPrime和OpenFlightAPI对模型进行实时在线编辑,对仿真任务的细节进行编辑,并将编辑后的模型直接用于仿真任务,设计一种面向多用户的视景仿真平台系统。此平台综合运用了视景仿真、数据库、网络传输、多通道显示拼接等多种技术,具有一定的通用性,简化了仿真任务的设计过程,很大程度上提高了仿真任务设计的效率。     

视景仿真联邦成员的基础对象模型开发

分析了分布交互仿真中视景仿真联邦成员的结构和开发流程,描述了接口规范。利用基础对象模型(Base Object Mode,BOM)技术开发了视景仿真联邦成员的对象模型,并以动态实体为例,详细说明了建立视景仿真联邦成员各个组成部分基础对象模型的开发方法。     

基于视景仿真的某型武器分布式模拟系统设计

以某大型武器实装为背景,介绍了用于模拟训练的半实物模拟系统的设计方案。利用模块化设计方法实现主控计算机与各操作单元的分布式仿真;ADAM-5000系列模块实现各操作单元的指令和数据传输,通过RS-485总线来实现单元间的分布式的检测与控制;采用三通道立体视景系统作为输出界面,采用Creator构建武器和环境模型,在VC平台通过Vega编程实现模型驱动。应用表明该系统在实时性、逼真度、可靠性和效费比等指标方面较传统模拟器材均有较大提高。     

交互式飞行视景仿真系统的设计与实现

基于六自由度运动模型,提出了Vega环境中飞行运动的数学表示及其C 语言描述方法,构建了通用的基于C /Vega的交互式飞行视景仿真系统的驱动程序流程和模块化功能结构,并基于MFC构架利用Vega的实时仿真驱动开发了交互式的实时飞行视景仿真系统。该系统可与控制主机、光电跟踪设备一起形成控制闭环,模拟飞机对运动目标的跟踪过程,并将相应的飞行参数以仪表的显示方式输出,辅助用户测试和评估光电跟踪设备的性能。     

视景仿真可信度评估体系的扩充及其应用

随着视景仿真技术的发展,仿真可信度评估也应相应扩充,满足全面评价视景仿真系统的需求.首先针对目前视景仿真技术出现的新形式进行了探讨,提出了对可信度评估进行扩充的一种思路,给出了视景仿真系统可信度评估的体系结构,并对模糊AHP评估方法进行了改进以减少评判专家的主观臆断;然后依据扩充后的可信度评估体系并结合改进的模糊AHP评估方法对某新型远程自主式水下航行器仿真系统进行了评估,最后给出了该仿真系统的定量可信度.实践证明,扩充后的视景可信度评估适用范围更加广泛,具有一定应用前景和工程使用价值.     

分布式仿真系统的多通道视景生成

多通道视景生成可以给用户带来具有强烈沉浸感和宽视野的数据可视化效果。讨论了一种在HLA仿真架构下,基于PC机群的分布式仿真系统的多通道视景生成的体系结构,以及在该体系结构下各主要功能模块的工作流程。实验结果表明,该系统在实现分布式仿真系统数据驱动下的多通道静态场景、动态实体实时生成的同时,能够及时响应用户的交互操作,并且具有很高的性能价格比。     

视景仿真中车辆在不同路面上运动状态的研究

在视景仿真中,通常对地形的属性考虑的较少,或者在同一视景中只考虑一、两种不同种类的路面。对于车辆在不同路面上的运动状态也涉及的不多。介绍了车辆在不同种类平地上的直线运动原理,分析了在不同作用力下车辆的直线运动状态。针对该过程建立了仿真模型,并为车辆模型进行视景仿真制作了程序流程图。通过区域划分实现了车辆对不同种类路面的判断。通过对车辆模型中DOF节点的控制,实现了车辆打滑的姿态。最后通过VC 和OpenGVS编程来实现该过程的视景仿真。     

面向场景的人群疏散并行化仿真

随着计算机仿真技术的发展,人员疏散仿真逐渐在公共安全领域得到越来越广泛的应用.目前,关于疏散仿真的研究主要关注于人员行为模型的建立,无法满足对场景的复杂性和各种大范围公共安全事件的实际仿真需求.从对疏散仿真的场景组织研究入手,探讨可以为大规模、复杂场景中的人员疏散仿真模拟提供支撑的仿真架构,提出的面向场景的人员疏散仿真算法,并在此基础上,对大规模人员疏散仿真并行化进行了研究.     

景像匹配仿真中实时图的仿真生成

实时图的仿真生成是景像匹配仿真研究中的重要内容之一。系统研究了实时图仿真中的各种畸变模型的建立问题。分析了实时图与基准图之间存在的主要差异,设计了包括噪声干扰、几何畸变、灰度畸变等形式的10种畸变模型,给出了相应的实验结果。通过匹配仿真实验验证了这些模型在匹配算法性能评估及基准图可匹配性检验中的实用意义。     

一种实用的景象匹配仿真方法

设计了一种实用的景象匹配仿真方法。用该方法对匹配算法进行性能评估，可提高所获取的算法性能参数的可信度。基于对特定匹配算法的性能参数进行分析，提出了一种面向景象匹配制导的基准图可匹配性检测方法，为匹配区基准图的选定提供了新的度量参数。仿真比较实验结果验证了本文仿真方法的实用性、有效性。     

一个视景仿真平台的设计与开发

从功能定位入手,介绍了使用Visual C++基于DirectX SDK设计并实现一个视景仿真软件平台的思路和方法。该平台采用了基于共用内核的双平台总体架构,建立了可重用的框架和二次开发机制,采用功能实体-集合管理-用户界面三层设计模式,提高了代码重用度,在降低问题复杂度的同时提高了开发效率。该视景仿真平台建立了可扩展的可视对象管理机制、实现了中小规模场景的显示优化和高效地形匹配计算、实现了基于粒子系统的烟云、雨雪、爆炸、燃烧等特殊效果的逼真显示以及对于关键帧动画的支持。最后介绍了应用案例。     

虚拟地球场景的可视化建模与仿真

从地球自身模型出发,提出了按季风带划分大气云层实现其转动的新方法。为了提高拟真性,探讨了大气散射的成因,研究了大气散射算法并通过GPU编程实现,最后给出了基于多重纹理混合映射的星空背景模型。实验结果表明,这些方法可以大幅提高整个场景的拟真度,同时具备高实时性。可以被广泛地用于空间作战、探测等仿真任务。

Abstract：

Starting from the earth model,a new method was proposed that the rotation of atmospheric could be divided by monsoon belt.In order to improve the fidelity,the reason caused atmospheric scattering was investigated,and the scattering algorithm was studied and implemented by GPU programming.At the end,the star scene model based on multiple texture blending was given.The result of experiment shows that these methods have not only given a substantial increase in fidelity,but also guaranteed real-time rendering.It can be widely used in simulation of space battlefield and exploration.     

虚拟空间场景的建模与仿真

建立了日、月、地球以及各类航天器的三维实体模型，利用视景仿真软件Vega实现了实体模型的驱动与场景特效的渲染，并利用Vega的回调机制绘制出星空背景，初步构建了一个虚拟的空间场景。系统引入图形案群，利用其强大的分布式计算与图形渲染能力，结合分布式Vega良好的帧同步特性，建立了双通道、八节点的被动立体投影环境，大大增强了系统的实时性与沉浸感，取得了良好的仿真效果。     

一种基于图像的雪景模拟算法

针对传统的天气模拟算法过程复杂的情况,提出了一种完全基于图像的雪景模拟算法.算法以一幅雪景参考图像和一幅目标图像作为输入,先通过雪色模型提取参考图像中的雪色区域;然后根据参考图像的数据,对目标图像进行数据调整和颜色传榆实现对目标图像的雪景模拟.实验结果表明算法能取得较好的模拟质量且速度快.     

景像匹配仿真中基准图的制备方法研究

为了提高景像匹配仿真的有效性、可靠性,设计了一种实用的景像匹配仿真基准图制备方法。给出了该方法的基本原理及实现思路,定义了其中了匹配区分析准则参数及基准图生成准则参数,主要有图像方差、独立像元数、相似长度、边缘密度、匹配百分比、边缘质心偏度,构建了基准图分析与生成软件平台。应用实验验证了该方法的有效性及实用性。     

基于可编程GPU的红外场景仿真实现

针对以前红外仿真方法细节差、实时性不高等技术难点,提出了一种新的红外物理模型实现方法。该方法将物理信息与物体的几何模型顶点绑定,提高了对红外场景的描述细节。该方法对物理模型的计算在CPU与GPU之间进行了分配,充分利用了可编程GPU的强大运算能力,有效提高了红外场景生成的实时性。讨论了几种典型探测器效应的添加方法。使用仿真图像来说明所提出方法的有效性,同时分析了该方法的优缺点。