多自主地面无人车辆系统的三维图形仿真

摘要

多地面自主无人车辆(MUGV)的研究由于智能机器人技术的进步得到了快速发展，目前在军事、民用领域的应用越来越广泛。多自主无人车辆系统是通过全局规划以及多辆地面自主无人车之间的协作完成任务的，系统的功能是在多层次的分工与协调中集成的。由于多地面自主无人车辆体系结构的复杂性和实时性，要验证并实现体系结构非常困难而且代价很大，而三维图形仿真在验证与改进系统体系结构的合理性与鲁棒性中起到了重要作用。 本文通过对三维图形仿真和实时渲染现有技术的研究，描述了多自主地面无人车辆系统三维图形实时仿真的设计与实现。 本文的主要贡献有以下几点。(1)调研了多地面自主无人车辆系统的研究背景，体系结构、工作原理和所涉及到的关键技术；(2)深入研究了三维图形仿真中的关键问题与技术，包括大型场景管理，细节层次渲染(LOD)，真实感自然景物模拟等技术；(3)提出了引擎无关接口的概念，并给出了定义和规范，提高了实现的可维护性与可扩展性；(4)针对基于几何分形地形算法作了研究，提出了改进后的算法，用于根据地图的连通信息自动生成地形；(5)对网络的不稳定性所带来渲染的不流畅问题进行研究并提出了相应的解决方案。 本文的最后部分提出了进一步研究的方向。

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1研究背景

1.2三维图形车辆仿真技术及意义

1.3本文的组织和贡献

第2章多自主无人地面车辆系统的体系结构

2.1多智能体技术概述

2.2系统体系结构

2.2.1总体介绍

2.2.2三维图形仿真与体系结构

2.3本章小结

第3章三维图形仿真关键问题理论及研究

3.1概述

3.2引擎无关层与引擎无关接口

3.2.1引擎无关层与引擎无关接口的意义

3.2.2三维图形仿真引擎无关接口的定义和规范

3.3地形数据的生成

3.3.1问题表述与模型建立

3.3.2分形地形生成算法的介绍和研究

3.3.3改进后的地形生成算法及实验结果

3.4数据实时性和抖动现象消除

3.5大型场景绘制

3.5.1场景树的思想

3.5.2 BSP树

3.5.3八叉树

3.5.4细节层次技术

3.5.5自然景物的生成

3.6本章小结

第4章三维图形仿真的具体实现

4.1三维图形仿真的软硬件环境及整体框架

4.2场景渲染层

4.2.1概述

4.2.2准备工作—基本空间几何数据类型和算法

4.2.3动态场景管理：场景树的设计与实现

4.2.4静态场景管理：八叉树空间剖分的设计与实现

4.3应用实现层

4.3.1程序入口与参数初始化

4.3.2静态场景的载入

4.3.3网络数据的接收

4.3.4车辆的绘制

4.3.5摄像机及观察角度的改变

4.3.6人机交互界面

4.4仿真实验结果及性能

4.5本章小结

第5章总结与展望

5.1本文的主要工作

5.2进一步的研究工作

参考文献

致谢

作者简历