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联合模拟训练系统的设计与实现

顾德明  
【摘要】:分布式仿真技术是计算机仿真中的一个重要领域,它以网络为基础,采用一致的结构、标准规范,通过局域网和广域网将各种仿真子系统或真实的系统连接起来,采用仿真手段构造一个在时间和空间上互相耦合的虚拟合成环境。该项技术被广泛应用于各类交通工具的模拟、军事训练、城市规划及大型工程项目仿真等领域。对它的研究具有重要的理论意义和较高的实用价值。 本论文结合实际工程项目经验,研究了现代仿真方法和游戏引擎技术,并在此基础上结合分布式仿真(DIS)协议,开发了一套基于游戏引擎DirectX9.0的联合模拟训练器系统,具有一定的创新性。该系统具有画面好,帧速率高、运行稳定等特点,其成果有望广泛应用于实时战场态势仿真、战术演练、人员训练以及游戏等。论文的主要工作和创新点包括: 1、所开发系统具有帧速率高、画面好、运行稳定、开发成本低等特点 本设计突破常规仿真软件的束缚,将游戏技术与仿真技术相结合,采用先进的游戏引擎作为开发工具,使所开发系统在各个方面逐步超越常规仿真软件所能达到的性能。突破单兵种联合仿真的限制,实现了多兵种的联合作战,使得系统的实用性有了进一步的提高。 2、提出采用可编程图形管线的方法实现虚拟场景的渲染 该技术与固定管线相比,可以实现更加复杂的场景渲染,且能充分利用图形处理器性能,减轻CPU(中央处理器)负担,利于系统的进一步升级。 3、本文的设计方式具有维护方便、排错容易,以及各个模块可以独自优化等优点 在系统的设计过程中,采用平台无关的面向对象技术,将分布式仿真的任务需求与多线程设计技术相结合,使得最终设计的系统不仅具有良好的架构,而且各模块之间具有高内聚、低耦合等特点。 4、提出了一种利用环境贴图实现漫反射和高光反射实时渲染的综合算法在系统实现过程中,通过对分布式仿真中的各项关键技术——网络、数据库、多线程、图形技术等进行研究,封装了具有通用性、重用性和高效性的通讯模块、数据库模块、粒子特效模块以及地形模块,并通过对图形技术中的基于环境贴图的光照算法进行研究,提出了一种实现漫反射和高光反射实时渲染的综合算法,该算法可以实时完成复杂的光照计算。


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