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虚拟自然环境集成技术研究及软件开发

董昊  
【摘要】:虚拟自然环境是武器系统进行虚拟试验的重要组成部分,单一、理想化的自然环境不能满足当前武器装备对典型、恶劣自然环境通过性的需求,而综合的、复杂的虚拟自然环境往往需要根据不同虚拟试验系统的要求进行单独开发,耗费资源,且开发周期长。本课题开展了虚拟自然环境集成技术研究,并且开发了相应软件,根据对自然环境的想定,快速生成具有典型环境因素的复杂自然环境数据,并为HIT-TENA虚拟试验系统提供环境数据,实现了HIT-TENA虚拟试验系统中对虚拟环境即想、即得、即运行。本文首先开展了虚拟自然环境数据生成方法研究,包括大气、电磁、地形环境的背景数据生成方法,提出工程模型生成方法和数值模型生成方法,以及为验证武器系统在恶劣环境下的通过效能,研究微下冲气流、大气紊流、地闪、弹坑等典型环境要素工程模型生成方法;研究了背景环境与典型环境集成方法,包括虚拟自然环境想定空间构建方法,设计了均匀网格、非均匀网格、嵌套式网格三种不同空间类型,适用于不同环境场景;研究了背景环境数据与典型环境数据集成方法,采用替换法和叠加法对二者数据进行集成;研究了虚拟自然环境表示和交互规范,基于SEDRIS规范设计多分辨率环境数据表示模型。在虚拟自然环境集成技术研究的基础上,通过总体需求分析,提出了虚拟自然环境集成软件的总体方案,主要包括虚拟自然环境数据生成软件和资源组件。其中虚拟自然环境数据生成软件实现多种模式快速生成想定的复杂自然环境数据,虚拟自然环境组件通过索引环境数据库向试验中其他成员实时提供环境数据,还可根据环境要素工程模型实时运算提供数据。通过需求分析,设计了软件的静态模型和动态模型,分别开发了虚拟自然环境数据生成软件和资源组件。经过软件测试,虚拟自然环境数据生成软件能够根据想定,生成多分辨率的环境数据,并想定添加典型环境数据,以符合SEDRIS规范的数据格式存储;虚拟自然环境资源组件也能够很好地与HIT-TENA平台中其他组件进行数据交互,实时提供环境数据。


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