坦克分队虚拟战场的构建

摘要

随着科学技术的不断进步，现代战争向作战人员提出了一系列极其复杂的新问题，如常规军事训练耗资巨大，安全性差等。而虚拟战场以其在军事训练演习上特有的科学性、经济性、对抗性、直观性、交互性、实时性等诸多优点，为各国军队提供了在新时期下实现战略、战役、战术想定演练的有效途径，能大大提高军事作战模拟训练质量。
　　本文的研究内容主要是研究如何构建逼真的坦克分队虚拟战场。开发虚拟战场系统涉及诸多方面的技术问题，本文重点对虚拟战场的场景建模和虚拟战车的全局路径规划做了研究。主要研究工作和成果如下：
　　(1)通过对坦克分队虚拟战场进行系统分析，根据目前获取的资料，最终确定了系统开发的整体方案和流程。
　　(2)研究了基于等高线地形图的地形建模方法，从等高线地形图上获取高程信息和文化信息，利用大地形生成工具Terra Vista建立了逼真的三维地形模型。研究了基于MultiGen Cretor的三维实体建模方法，在深入了解Openflight数据库结构的基础上研究了提高模型实时显示的技术。
　　(3)考虑到自然环境对虚拟战场的影响，研究了基于粒子系统的雨雪模拟。针对雨和雪的不同特性，提出不同的模型。
　　(4)虚拟车辆是坦克分队虚拟战场的重要仿真实体，重点研究了虚拟战车的全局路径规划，用障碍物多边形表示运动环境，采用A*算法实现虚拟车辆从起始点到目标点的无碰最优路径搜索，并对A*算法进行了改进。
　　(5)选用VC++作为开发平台，使用Vega完成了坦克分队虚拟战场的显示、渲染和漫游功能。针对虚拟战场的大场景的实时显示，本文采用了A01(感兴趣区域)和动态调度策略解决方案。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 本文研究背景

1.1.1 虚拟战场的概念

1.1.2 虚拟战场的应用

1.1.3 虚拟战场研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 主要研究工作

第2章 系统的需求分析与设计

2.1 系统的需求分析

2.1.1 系统的总体目标

2.1.2 系统的功能需求

2.2 系统设计

2.2.1 系统的组成

2.2.2 系统的结构

2.3 系统实现方案

2.4 系统开发环境

2.4.1 硬件环境

2.4.2 软件开发环境

第3章 三维场景建模

3.1 三维地形建模

3.1.1 地形数据的获取

3.1.2 三维地形模型的生成

3.2 三维实体建模

3.3.1 简单三维实体的建模

3.3.2 复杂三维实体的建模

3.3.3 具有交互性实体的建模

第4章 基于粒子系统的雨雪模拟

4.1 粒子系统的基本原理

4.2 降雪模拟

4.1.1 粒子的产生域和限定域

4.1.2 粒子的产生

4.4.3 粒子属性的更新

4.4.4 粒子的消亡

4.4.4 粒子的绘制

4.3 降雨摸拟

4.3.1 产生域和限定域

4.3.2 运动模型

4.3.3 粒子的绘制

第5章 虚拟战车全局路径规划

5.1 总体思想

5.2 环境的表示

5.2.1 多边形障碍模型在虚拟环境中的表示

5.2.2 凸凹项点的判断

5.1.3 障碍多边形向外扩张

5.1.4 工作空间范围内的障碍物确定

5.3 寻址空间-可视图的构造

5.3.1 可视图边判断

5.3.2 可视图边的方向的确定

5.4 A*算法求最优路径

5.4.1 A*算法求最优路径

5.4.2 A*算法的改进

第6章 坦克分队虚拟战场的合成

6.1 VEGA程序开发过程

6.1.1 模型准备:

6.1.2 场景配置

6.1.3 场景驱动

6.2 大规模地形管理

6.2.1 地形区域划分

6.2.2. 兴趣区域

6.2.3 地形坐标系统和转换矢量

6.3 场景漫游

6.3.1 自由漫游

6.3.2 跟踪漫游

6.4 导航功能

第7章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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