多警种合成作战虚拟演练平台的研究与开发

论文摘要

随着计算机技术、通信技术及其它相关技术的飞速发展,信息的可视化成为新的应用发展方向。基于虚拟现实的仿真技术日益成为当前研究的热点。常规的公安抓捕训练和研究会受到各种现实条件的限制,浪费财力物力且效率低。在公安抓捕中急需一个可供模拟训练和战术研究、指挥的可视化系统。本文在分析了虚拟现实技术在国内外发展及应用情况的基础上,结合具体情况,开发了多警种合成作战指挥虚拟演练平台,包括抓捕现场环境三维实体建模和人物建模,实现虚拟现场抓捕功能,并实现模拟过程的录像回放。具体工作包括以下几个部分:1、通过对国内外虚拟现实技术及战术演练系统的研究及应用情况综述,阐述了本课题的现实意义,并针对实际需求提出了本课题的研究目标与研究内容。2、对相关软件和技术进行分析与比较,提出了多警种合成作战指挥虚拟演练平台的总体设计和实现方法,并提出实现步骤。3、使用三维建模软件MultiGen Creator对抓捕现场进行虚拟场景的构建。建模过程中采用了实例化技术、外部引用技术、纹理映射技术等多种方法。在建立场景数据库后,采用了LOD技术等多方面对模型进行了优化。4、使用Boston Dynamic公司的DI_Guy软件开发包进行人物建模。采用关节化人体结构对人体外形进行建模。5、使用视景驱动引擎Vega实现虚拟环境的漫游和情景仿真,介绍视景仿真系统的设计方法及实现过程。6、介绍了仿真过程的录像与回放功能的设计与实现过程。分析了AVI文件的结构,用程序实现录像的AVI格式生成。由此实际开发的警用作战演练系统,将各种地形与战术演练结合在一起,为各级领导的指挥决策提供更形象、更直观的可视化的平台,在公安实战中发挥了重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.1.1 课题研究意义
• 1.1.2 多警种合成作战虚拟演练平台概要
• 1.2 本课题研究目标及内容
• 1.3 相关技术及国内外研究状况
• 1.3.1 虚拟现实技术概要
• 1.3.2 国外研究状况
• 1.3.3 国内发展状况
• 1.4 本文的组织
• 第二章 多警种合成作战虚拟演练平台的设计分析
• 2.1 系统的功能分析
• 2.2 MULTIGEN CREATOR 三维场景建模软件
• 2.2.1 三维建模软件分析
• 2.2.2 MultiGen Creator 概述
• 2.2.3 MultiGen Creator 主要特点
• 2.2.4 OpenFlight 数据库格式
• 2.3 人物建模软件
• 2.4 实时仿真软件
• 2.4.1 实时三维处理软件比较分析
• 2.4.2 Vega 概述
• 2.4.3 Vega 的核心模块
• 2.4.4 Vega 应用程序接口
• 2.5 系统实现方案
• 2.6 本章小结
• 第三章 现场虚拟场景三维模型的建立与优化
• 3.1 虚拟场景三维模型的建立
• 3.2 资料的预处理
• 3.3 3DS MAX 构建模型
• 3.4 CREATOR 处理模型
• 3.4.1 场景数据库层次结构
• 3.4.2 实例化技术
• 3.4.3 外部引用技术
• 3.4.4 纹理映射技术
• 3.5 虚拟场景三维模型的优化
• 3.5.1 实时视景生成技术
• 3.5.2 模型结构的优化
• 3.5.3 层次细节技术
• 3.6 本章小结
• 第四章 虚拟场景漫游的实现
• 4.1 虚拟场景漫游的概念
• 4.2 建立基于 MFC 的 VEGA 视景驱动程序
• 4.3 自动漫游的实现
• 4.3.1 设置自动漫游路径
• 4.3.2 实现自动漫游
• 4.4 可控制漫游的实现
• 4.4.1 可控制漫游的概述
• 4.4.2 实现可控制漫游
• 4.5 漫游方式及观察者位置的变换
• 4.5.1 漫游方式的切换
• 4.5.2 观察者位置的变换
• 4.6 本章小结
• 第五章 人物建模与情景仿真
• 5.1 人物建模
• 5.2 情景仿真
• 5.3 录像与回放
• 5.4 用户系统设计
• 5.4.1 用户系统概述
• 5.4.2 用户系统界面设计
• 5.5 本章小结
• 第六章 测试与应用结果
• 6.1 测试方案
• 6.2 测试应用结果
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录