多亮点目标模拟及其水下试验视景仿真应用的研究

论文摘要

目前,随着视景仿真技术在军事领域的应用越来越广泛,视景仿真在水中兵器攻击试验中作用也日趋显著。在传统的水中兵器攻击试验中,通常使用曲线与图表等方式显示试验数据和结果；如果把各种试验数据的信息用形象的动画场景表现出来,将有利于试验人员对试验过程与结果做出分析、判断和决策。此前在这方面开展的工作并不多,因此研究视景仿真技术在水中兵器攻击试验中的应用,重现已经完成的试验过程、实现试验方案的预演并实现从各个角度观察试验的态势是一项创造性的、意义非凡的工作。本论文研究了一种用于水中兵器攻击试验的新型多亮点水下目标模拟器,并研究了如何应用视景仿真技术描述目标模拟器水下工作态势的问题。论文首先综述了目前国内外关于水下目标回波特性和视景仿真技术的研究现状,分析了水下目标回波亮点模型的物理基础。论文通过分析水中兵器攻击试验的实际过程和涉及到的试验数据,明确了水下试验仿真演示的各种需求,规划了实现水下试验视景仿真的技术路线。论文以物理声学法为基础,推导了典型的多亮点水下目标回波的参数计算公式,利用MATLAB仿真验证了不同的入射角对该多亮点模型的影响,给出了水下目标回波的仿真结果。论文介绍了视景仿真软件环境Multigen Creator和Vega的功能与特点,研究了利用Creator的软件环境制作三维模型、利用Vega的Lynx图形用户界面配置虚拟试验场景的方法。随后设计制作了水下试验视景仿真所需的全部三维模型,并配置了模拟水中兵器攻击试验场景的虚拟环境。最后,在VC++6.0编程环境中调用MFC和Vega的API函数完成了对虚拟试验场景的二次开发,完成了设计的功能,实现了水中兵器攻击试验的视景仿真——以实时三维动画的形式复现试验过程和预演试验方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景和目的
• 1.3 水下目标回波特性研究现状
• 1.3.1 目标回波的成分描述
• 1.3.2 目标回波的理论解法
• 1.3.3 水下目标回波亮点模型介绍
• 1.4 视景仿真技术现状
• 1.4.1 视景仿真概述
• 1.4.2 国内外现状
• 1.4.3 视景仿真的开发平台
• 1.5 主要工作和内容安排
• 第2章 仿真演示的需求分析
• 2.1 演示的内容
• 2.1.1 试验过程
• 2.1.2 试验数据
• 2.2 演示的功能
• 2.2.1 主要功能定义
• 2.2.2 具体功能的设计
• 2.3 技术路线
• 2.4 本章小结
• 第3章 多亮点目标的模拟
• 3.1 多亮点目标数学模型
• 3.1.1 多亮点模型
• 3.1.2 亮点B参数计算
• 3.1.3 亮点A参数计算
• 3.1.4 亮点C参数计算
• 3.1.5 亮点D参数计算
• 3.1.6 亮点E参数计算
• 3.1.7 亮点F参数计算
• 3.2 多亮点目标回波仿真分析
• 3.3 多亮点目标模拟器设计
• 3.3.1 系统工作原理
• 3.3.2 亮点特征参数映射表设计
• 3.3.3 系统实时性方案改进
• 3.3.4 系统软件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 虚拟试验场景的构建
• 4.1 三维建模软件Creator
• 4.1.1 功能模块介绍
• 4.1.2 OpenFlight数据格式
• 4.2 三维模型的设计与制作
• 4.2.1 海底模型
• 4.2.2 潜艇模型
• 4.2.3 鱼雷模型
• 4.2.4 色棒模型
• 4.2.5 其他辅助模型
• 4.2.6 三维模型的FST格式转化
• 4.3 虚拟场景的管理平台
• 4.3.1 Lynx图形界面
• 4.3.2 ADF文件
• 4.3.3 位姿的概念
• 4.4 虚拟试验场景的设计与配置
• 4.4.1 仿真演示动画功能区域设计
• 4.4.2 配置三维虚拟场景
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真演示程序的设计与实现
• 5.1 程序开发的思路
• 5.2 基于VEGA的仿真演示程序开发
• 5.2.1 Vega的编程接口
• 5.2.2 Vega应用程序的基本框架
• 5.2.3 利用MFC开发Vega应用程序
• 5.3 程序的难点和创新点
• 5.3.1 主要函数简介
• 5.3.2 路径导航器的实时生成和应用
• 5.3.3 声信号的仿真演示
• 5.3.4 实时显示文字信息
• 5.3.5 碰撞检测
• 5.3.6 实现自由视点
• 5.4 软件的运行过程及仿真效果
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢