三维技术在作战态势显示中的应用研究

论文摘要

随着计算机技术的进步,三维技术得到了迅猛发展,在科学研究、工程、医学、游戏等各个领域得到了广泛的应用。在信息化的现代战争中,正确的战场态势评估是决策指挥的基础,会影响一场战争的胜负。与此同时海军装备的不断换代更新和各种尖端科学技术的应用,促使现代海战作战任务的变化,现代海战已经由过去平台与平台之间的对抗转变成包括空中、水面、水下和陆地诸兵种的体系与体系之间的对抗。伴随战场资源的增加,海战场环境会越来越复杂,传统的二维态势显示已经不能完整地表达出战场态势信息和准确地给指挥员提供决策参考。针对这一需求,文章提出了一种基于面向对象三维引擎的态势显示三维化的架构。文章首先通过分析三维技术的发展和现状,分析了态势三维化的意义和需求。研究了在三维态势显示中的相关三维建模技术、三维投影和场景管理等;三维态势显示是基于开源面相对象图形引擎OGRE编写,本文分析了OGRE的架构和核心对象,以及相关技术特点;实现了三维态势场景中通过3D MAX将外部战场模型的导入。通过研究三维空间中的二维对象显示和轴向包围盒技术(AABB),文章实现了一种三维空间中目标标签非重叠、不缩放、始终前端显示的方案。在三维场景中的人机交互应用中应用了开源GUI库CEGUI,方便了指挥员与场景的实时交互。最终给出了三维态势场景的运行效果图和测试结果对比,并提出了改进方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国外研究背景
• 1.2.1 美军战场可视化系统
• 1.2.2 “红旗演习”空战训练系统
• 1.2.3 美海军舰桥模拟仿真训练系统
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 本文的工作和论文组织
• 1.5 本章小结
• 第二章 态势显示三维技术研究
• 2.1 计算机三维建模原理与方法
• 2.1.1 多边形网格实体建模
• 2.1.2 用网格逼近光滑物体
• 2.2 坐标系统
• 2.2.1 2D 笛卡尔坐标和坐标裁剪
• 2.2.2 把绘图坐标映射到窗口坐标
• 2.3 三维空间的几何变换
• 2.3.1 三维平移
• 2.3.2 三维缩放
• 2.3.3 三维旋转
• 2.4 三维观察
• 2.4.1 投影：从3D 到2D
• 2.4.2 图形绘制管线
• 2.5 场景管理技术
• 2.6 包围盒关键技术研究
• 2.6.1 基于轴向包围盒（AABB）
• 2.7 本章小结
• 第三章 面向对象的三维图形引擎
• 3.1 三维引擎概述
• 3.2 三维引擎架构分析
• 3.3 三维态势中的场景管理与显示
• 3.4 三维空间中的二维对象显示研究
• 3.4.1 表层
• 3.4.2 表层框架
• 3.4.3 表层脚本
• 3.5 本章小结
• 第四章 态势中的三维显示
• 4.1 三维态势显示体系架构
• 4.2 构建三维态势场景
• 4.2.1 场景初始化
• 4.2.2 天空系统
• 4.2.3 加载地形
• 4.3 兵力实体模型导入
• 4.4 场景模型的真实渲染
• 4.4.1 为兵力模型着色和和添加纹理
• 4.4.2 使用材质技术
• 4.5 目标标签的非重叠显示
• 4.6 态势显示中的人机交互
• 4.6.1 三维态势UI 界面
• 4.6.2 场景中使用GUI
• 4.6.3 鼠标键盘事件派发
• 4.7 本章小结
• 第五章 场景性能测试
• 5.1 测试目的
• 5.2 测试环境
• 5.3 测试方法
• 5.4 测试结果对比
• 5.5 本章小结
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 学位论文和科研成果目录
• 详细摘要