基于虚拟力的水下传感器监控反潜策略研究

近年来无人潜航器对海上重要目标的威胁逐渐增大,体积小、噪声低、行动隐蔽的特点使其很难被发现。为此提出了一个基于虚拟力的传感器监控网络构建算法,通过将三维地形分割,得到面积最小的垂直切面。在该切面上部署传感器,定义了传感器所受重力、互相之间斥力以及边界斥力,在合力的作用下达到平衡状态时完成传感器部署。理论分析和仿真验证表明,提出的算法对复杂地形适应性强,能够根据覆盖率要求得到对应的传感器部署策略,与传统方法相比更灵活,且通过与VFOPCA算法比较,其能耗更低收敛更快。该研究对监控无人潜航器的侵入有指导借鉴意义。

基于多源遥感数据的大范围仿真三维地形重建

文章聚焦面向虚拟仿真应用的城市级仿真三维地形重建应用,针对基于遥感数据的十米级分辨率大范围基础三维模型快速重建方法进行研究。重建方法采用卫星数字高程模型完成三维模型的白模重建,引入多光谱遥感数据完成模型贴图生成,利用多种遥感参数进行模型细节的优化。结果表明,生成的三维地形模型可在虚拟仿真软件中渲染显示8000 km^(2)城市仿真三维地形,同时能够满足虚拟仿真应用中对地形细节和真实性的要求。

复杂地形横断面测量数据提取方法探讨

为提高道路实时监测和维护能力,一般需要对其进行横断面测量。然而对复杂地形横断面测量时,劳动强度大、效率低且数据准确性差。基于TIN模型提出了一种在复杂地形横断测量的新方法,该方法可以大幅提高横断面数据的提取效率,针对类似项目,具有一定的参考意义。

虚拟环境下船舶安全航行路径智能规划仿真

为使驾驶员能够识别出航道存在的危险,确保船舶航行安全,研究虚拟环境下船舶安全航行路径智能规划仿真方法。在虚拟环境下,基于船舶航道高程信息,利用连续极小泛函序列方法获取船舶航行航道等距网格数据,利用对象图像渲染引擎处理航道网格数据,得到航道地形模型。利用Solid Works软件,通过创建基准面、生成船舶船体型线以及构建船体曲面模型等过程生成船舶三维模型。根据生成的航道地形模型与船体模型,提出适用于三维空间路径规划的空间分层路径规划方法,通过逆向逐步搜索路径过程得到船舶安全航行路径规划结果。实验结果显示,该方法生成的航道地形与船体模型较为完善,路径规划过程中能够有效躲避固定障碍物与移动障碍物,既保障船舶航行安全性又确保航程最短。

虚拟地景仿真中地物的几何建模技术

地物的几何建模技术是虚拟地景仿真中最重要的研究领域之一。本文重点对几何形态建模、纹理映射建模等技术进行了较为详细的论述,并建成了“虚拟小区”三维视景模型。

虚拟地形环境仿真中的若干空间认知问题

虚拟地形环境仿真是数字地图支持下的一种新的空间认知工具。它们需要有新的认知理论和建模方法。本文从地图的空间认知、多感觉通道、人机交互技术、感觉不协调性。

三维对象模型与地形的匹配方法研究

提出并详细论述了四点匹配的方法并对该方法中的悬空点计算、姿态突变等问题 ,给出了相应的解决方案 针对点、线、面匹配方法中存在的问题 ,各种方法的效率、质量、适用范围进行了比较 。

虚拟地形环境中道路与地形模型融合算法研究及精度评价

以大比例尺地图构建的虚拟地形环境,由于观察视点的接近以及应用中对各种查询和分析的需要,所以要求构建的环境既能准确地表现地形特征又能使地物与地形精确融合,准确地查询出地物的属性,以满足目视及精确定位的要求。然而,实际应用中往往忽视地形与地物的密切关系,从而导致在目视比例尺条件下出现地物飘在空中或钻入地下等失真现象。为此,本文以道路为例提出了道路模型与地形模型的融合算法,同时对融合后道路与地形模型的精度进行了评估,为构建逼真的地理环境提供了基础。也为河流、岛屿、湖泊等地物与地形模型的融合提供参考。

全球地形可视化方案的设计和实践

地形数据是地理环境中的基础数据,也是地理环境中数据量比较大的部分。实现海量地形数据的实时交互显示是构建虚拟地理环境的关键技术之一。本文以全球地形数据为研究对象,探讨解决全球地形数据的实时显示方案。通过对全球地形数据进行分层和分块预处理,在实时显示的过程中运用动态数据页和多线程技术,对海量地形数据实现快速提取;同时采取与视点相关的细节层次控制方法对地形数据进行进一步简化,实现在微机环境下全球多分辨率地形三维场景的实时漫游和缩放。在图形加速卡的支持下,三维场景实时交互的效果将更好。

一种基于地形匹配的自适应道路建模方法

道路建模是虚拟战场及数字城市等领域的重要研究内容之一。以横截面道路模型结构[1]为基础,给出了一种基于地形匹配的自适应道路模型的构建方法。通过引入道路控制点结构,为四种主要道路现象建立了模型,然后提出一种“预测-判断”匹配法,用来在各个控制点之间实时生成地形匹配的非均匀截面串。算法可以较好的解决道路与地形的匹配问题,同时可以有效的降低道路模型的复杂度,提高渲染效率。

无人机飞行视景仿真平台的设计与实现

基于相对低成本的PC机和OpenGLAPI构建了一个完整的飞行视景仿真平台。基于该平台,可以快速定制出特定的视景仿真环境,满足不同的飞行仿真任务需求。同时,还对视景仿真中的大地形显示等关键算法进行了深入研究,并提出了解决方法。

地形RSG模型的动态构网算法

论述了一种基于规则格网地形模型的动态构网算法。通过定义模型中顶点间的约束关系以及顶点误差的继承方法 ,利用四叉树构建出顶点的层次结构 ,有效解决了不同分辨率网络间接边的裂缝问题 ,实现在模型误差控制下的多分辨网络的实时正确构网。实验证明 ,该方法对于实时控制地形模型的细节层次 ,增强地形模型的绘制效率是非常有效的。

三维矢量结构GIS拓扑关系及其动态建立

本文借鉴二维矢量结构ＧＩＳ和三维几何造型理论，结合矿山与地质领域的应用特点，提出三维矢量结构ＧＩＳ的结点、边、环、曲面片、体之间的五组拓扑关系。以“界面引入－体划分”这一方法来动态建立与维护这五组拓扑关系，并用一棵“界面－体二叉树”来记录这一过程中界面与体之间的关系。

水稻田虚拟试验场景建模与仿真

为解决插秧机自动驾驶田间试验受季节、场地等限制的问题,研究了水稻田虚拟试验场景建模与仿真技术。研究了基于分形技术的水稻田地势生成方法,结合耕作区域的数字地图,得到水稻田地形及地势数据。在Creator软件中,加上水稻田内秧苗及地表映像纹理,产生带有垄带、秧苗、水渠等信息的三维场景。研究了基于分形技术的水纹模拟方法,模拟插秧机在田间行走时水纹的动态效果。根据摄像头获取的秧苗作物行与插秧机模型位置偏差,控制插秧机模型在虚拟场景中沿秧苗行前行。

基于Vega Prime的三维虚拟战场大地形动态生成研究

大地形的三维可视化直接影响虚拟战场的真实感、沉浸感、交互性及作战仿真任务的覆盖率。针对虚拟战场大地形可视化的特点,着重于大规模真实地形实时可视化技术的研究与实现,并以我国西北部某地区的DEM(数字高程模型)数据及其卫星照片作为原始数据,通过设置多层LOD和采用虚拟纹理、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件CTS(Creator Terrain studio)生成了一块400X400km2的大地形,满足了作战仿真对三维虚拟战场的需求。

苏锡常地区地面沉降的虚拟表现

地下水的长期过量开采导致了苏锡常地区的地面沉降,引发了严重的地质灾害,威胁人民的生活安全,影响了该地区经济的发展;因此,查明含水层结构及各地层的分布规律,研究地面沉降的发生发展过程和机理甚为重要。作者利用Visual C++作为开发工具,采用OpenGL(Open Graphics Library)三维图形生成技术虚拟表现出苏锡常地区第四系含水层结构以及地面沉降的发生发展过程,从而,为研究地面沉降的机理提供了一个辅助手段。

基于图象空间判据的地表模型加速绘制技术

在利用图形绘制实现虚拟现实的研究工作中，为了加速图形生成以保证实时的图形绘制，物体层次细节模型ＬｏＤ（ｌｅｖｅｌｏｆｄｅｔａｉｌ）的选择是其最主要的解决办法．其主要原理是根据物体对于观察者的重要性选择该物体绘制的细节．地表模型作为多边形网格模型的一种特殊几何模型，在各种虚拟现实系统中有着重要而广泛的应用．该文通过对地表模型实时生成特殊性要求的分析，提出具有焦点加权因子的基于图象空间误差的、适用于地表模型特殊性的、有效的加速简化方法．以焦点和显示面积的有效结合作为物体重要性评价尺度，有效地简化了地表模型的绘制．同时，算法结合均匀网格模型的多分辨率细节层次模型，以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位，加速地表模型的简化操作，以实现较为复杂的地表模型的实时绘制．

基于VRML的三维地质体可视化研究

论文根据地学领域的实际情况,提出了一种在VRML环境下实现地质体三维可视化的方法。该方法采用双层高程格网分别模拟地质体上下表面,用普通三角网连接两层表面的边界,从而构成一个视觉上的三维地质体。最后,笔者综合运用VRML语言中IndexedFaceSet节点和ElevationGrid节点中的coord、color、coordIndex以及normal等字段构造了一个能够在网络上运行的三维地质体,取得了良好的视觉效果。

全球虚拟地形环境中Mipmap纹理技术研究

M ipm ap纹理技术是目前解决纹理分辨率与视点距离关系的最有效途径。将M ipm ap纹理引入全球虚拟地形环境的金字塔模型中,在分析现有M ipm ap纹理生成技术不足的基础上,提出了一种新的M ipm ap纹理生成技术,并针对M ipm ap纹理以多级形式存储会使数据量增加的问题,提出了M ipm ap纹理压缩算法,以提高实时渲染中M ipm ap纹理的装载速度和创建速度,并用实验结果验证了算法的可行性。最后给出了全球金字塔模型中M ipm ap压缩纹理的存储结构。

大规模战场地形的实时可视化算法的研究

三维地形可视化是虚拟战场环境中重要的组成部分,在具体应用环境中由于地形特征信息的影响,渲染时逼真度较差,构造多分辨率四叉树结构组织数据;为使四叉树多分辨率地形可视化方法适应于更多的应用环境,引入地形特征重构节点评价函数,保证了应用环境中地形特征信息失真最小;提出一种基于视点的匹配方法来消除裂缝,实现了大数据量网格模型绘制过程中平滑无缝过渡;实验表明在大规模地形绘制中,提高了地形漫游的效率与可视化效果.