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大规模作战仿真平台可视化关键技术研究

陈怀友  
【摘要】:大规模作战仿真是各国军队训练和作战的重要方式,战场可视化是作战仿真贴近实战的关键手段。随着演练规模的不断扩大,分布范围越来越广,参加实体越来越多,大规模作战仿真中的三维可视化问题也更加突出。 本文对大规模作战仿真可视化技术如三维模型的匹配、战场地形的LOD绘制、群体的快速绘制、模型的碰撞检测等方法进行深入研究,提出相应的解决方案,为大规模作战仿真可视化提供一种新的途径和方法。 1、提出一种基于表面展开图的三维模型匹配方法。分析基于平坦度的模型表面展开算法,将三维模型展开成二维形状,同步进行自动裁切和分割,从而避免了全局和局部的自交叉,并使产生的裂缝长度最小;研究基于傅立叶变换的形状匹配方法,将展开图用极坐标标准化,通过傅立叶变换进行形状的相似性判断;研究实现基于TAR的形状匹配方法,通过测量周围三角形的面积,计算展开图上每个顶点的凸度进行相似性判断。 2、提出一种基于九宫格的地形快速绘制方法。利用九宫格的特性建立地面多分辨率“块”结构,将分辨率的变换都集中在周围八格中,使地形分割与视点中心块分割合并为一次分割,减少分割次数。研究边界裂缝消除算法,以修正多分辨率模型所产生的裂缝。提出一种基于累进地平线的可见性判断方法,利用模型的轮廓线构造累进地平线,加快地形的遮挡剔除,并对九宫格算法进行性能分析和误差评估。提出一种基于移动Agent的分布式战场环境调度方法,该方法由诸多具有协同工作能力的移动Agent组成,能够支持和管理分布式虚拟战场环境,对地理上分散的跨区域场景处理具有扩展功能。 3、提出一种基于光滑粒子流体动力学(SPH)的群体快速绘制方法。该方法使用离散单体和连续流体两个属性表示群体中的个体和整体,提出群体中各单体的自主行为模型,研究一种基于任务的单体行为规划算法。在连续动力学的基础上,引入一种新的双向距离变分约束加速群体的绘制,提高群体中单体间的避碰速度。 4、提出一种基于拓扑层次图的碰撞检测方法。研究模型拓扑层次图的构造方法,先将模型按照拓扑关系分解为不同的子物体,然后以子物体结点为根建立OBB层次包围盒树。对A*算法进行改进,使之适应拓扑层次图的搜索;改善三角形对的相交测试方法,在两个OBB叶结点进行测试时,部分中间结果可以重用,减少计算量。


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