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基于编队的海战场态势仿真研究

宁猛  
【摘要】:海战场态势仿真系统对现代信息化战争中的海军信息获取、战法评估和指挥训练具有十分重要的作用。目前,我国航母刚刚入列,国内还没有专门针对航空母舰编队作战训练开发的战场态势仿真系统,并且当前的海战场态势仿真系统大多以二维态势图作为可视化显示方式,无法直观的呈现战场环境和兵力分布。为解决以上问题,本文采用VR-ForcesAPI和HLA (高层体系架构)开发了面向航母编队作战的海战场态势仿真系统。首先,在需求分析基础上从功能、逻辑、物理连接三个方面对系统进行总体设计。生成了二维视景数据库,并在其基础上绘制了二维虚拟海战场环境。分析了高程数字模型(DEM)数据的来源和处理方法,利用全球瓦片分割算法、地形网格多分辨率构建算法和高层数据增量存储算法对三维地形网格的绘制进行加速,使用Mipmap纹理映射技术对全球地形进行表面贴图,实现了全球三维虚拟海战场环境。然后,提出了基于组件进行实体行为建模的实体行为仿真框架,该框架以组件实现最基本的仿真功能,通过各种组件之间的组合和连接模拟实体的行为。在该框架基础上建立了航空母舰模型和雷达组件模型,航空母舰模型由雷达系统组件、声呐组件、武器系统组件、通信组件和运动系统组件构成,预警机雷达组件利用雷达方程判断目标是否进入其探测范围,并通过输入输出端口输出探测结果驱动通信组件发送探测报告。在功能验证实验中,以预警机搭载该雷达组件进行空中目标探测仿真,证明了雷达组件建模的有效性。最后,在虚拟战场环境和实体模型基础上设计了航空母舰编队的兵力编成和防空作战战斗队形,以预警机、防空哨舰和掩护幕舰艇构成远程、中程、近程三层防空体系。在实体任务的基础上设计并执行了敌机来袭、预警机巡航、中远程战斗巡逻机拦截敌机、航母舰载机起飞支援等仿真剧情。提出了以路径损耗公式和战场区域网格划分为基础的海战场能量态势估算模型,并通过OSG的节点绘制方法实现了海战场电磁能量态势在二维和三维虚拟战场环境中的可视化显示。海战场态势仿真系统可在实际或假想的环境下对海军编队作战行为进行模拟和战场态势信息展示,为海军模拟训练和战法评估提供了战场信息感知和战场信息深层次挖掘的有效手段。


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