虚拟战场环境中智能视点控制技术与粒子系统研究

作     者：胡佳鑫 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊岳山

授予年度：2013年

学科分类：11[军事学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：可视化仿真 有限状态机 视点控制 战场仿真 粒子系统 

摘      要：随着信息革命对未来军事的影响不断加深,战场环境仿真技术在作战指挥、军事训练和战法研究方面的作用至关重要。在此基础上产生的作战仿真训练系统发挥出科学性、经济性、对抗性、真实性、直观性、严密性、交互性、实时性、可控性和再现性等诸多优点。战场环境仿真的最终目的要求达到“身临其境,所以对虚拟环境的逼真度要求以及实现技术的研究将是无止境的。针对虚拟战场环境可视化仿真系统的需求,本文重点研究智能视点控制技术与战场环境中的特效模拟,主要研究工作如下:1.针对虚拟战场环境的特点,研究了战场环境可视化相关技术。应用人工智能中有限状态机理论设计了适用于某型号战斗机的状态转换类。采用VWorldTerrain技术解决大范围地形生成问题,模拟出逼真的自然环境。2.为满足战场环境的可视化仿真需求,采用vieWTerra可视化开发平台,完成主程序框架和外部数据接口的设计,并确定了实时显示的系统工作模式。最后以模块化的思想建立了系统的核心架构。3.对虚拟战场环境可视化仿真系统中的视点控制技术进行了研究,针对目前主流的视点控制技术,指出其不足之处,并运用人工智能中智能体的概念,提出一种全新的智能视点控制方法。在仿真系统中,对该方法进行功能测试,分析其优点以及需要改进的地方。4.复杂的战场环境中充满了火焰、烟雾、爆炸等特殊效果。采用粒子系统技术,对战场环境中火焰燃烧和爆炸的特效进行模拟,全方面对火焰粒子以及爆炸产生的碎石粒子属性进行建模,并设计出相应的实现类。仿真实验表明模拟的特效既能满足真实感要求,又能在不增加系统计算负载的情况下,保证实时性的要求。基于上述研究工作,开发完成了虚拟战场环境可视化仿真系统,满足了战场环境的可视化需求。