[發(fā)明專利]一種近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行視景仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210228942.6
• 申請(qǐng)日: 2012-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN102800130A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈志峰;柴鵬飛;趙玉新;劉廠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T19/00
• 分類號(hào): G06T19/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 官漢增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域，具體涉及一種可視化視景仿真技術(shù)，特別涉及一種近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行視景仿真方法。

背景技術(shù)

航路規(guī)劃技術(shù)是近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一，航路規(guī)劃系統(tǒng)可為近水面飛行器規(guī)劃出精確的飛行路徑。通過對(duì)航路規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行仿真，驗(yàn)證航路規(guī)劃結(jié)果的有效性和正確性具有非常重要的意義。而傳統(tǒng)的近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行仿真方法是實(shí)物仿真，實(shí)物仿真可以從宏觀上全局把握近水面飛行器的性能和運(yùn)動(dòng)情況，但是該方法實(shí)施成本高、工藝復(fù)雜，不能對(duì)近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行的性能進(jìn)行細(xì)致的分析，這體現(xiàn)出傳統(tǒng)的實(shí)物仿真具有不可重復(fù)性和高風(fēng)險(xiǎn)性的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)視景仿真技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用視景仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)近水面飛行器航路規(guī)劃結(jié)果的機(jī)動(dòng)飛行仿真，不僅滿足了對(duì)近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行的性能進(jìn)行深入、細(xì)致的分析，又可以降低仿真的成本。

視景仿真是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生“沉浸”于等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。

可視化視景仿真技術(shù)自誕生以來，就在航空航天、航海、軍事、核工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，并通過不同的仿真軟件進(jìn)行了視景仿真應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮?00810137411.x的《飛行器視景仿真系統(tǒng)》專利是運(yùn)用Vega視景仿真軟件進(jìn)行仿真，Vega基于進(jìn)程工作，每個(gè)進(jìn)程都要開銷內(nèi)存單元，將內(nèi)存空間作為進(jìn)程的資源，執(zhí)行效率低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行視景仿真方法，針對(duì)近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行進(jìn)行視景仿真，使用Visual?Studio?2003.NET軟件和Vega?Prime視景仿真軟件相結(jié)合的方法進(jìn)行近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行仿真，使其具有高效率、可重復(fù)性和低成本的特點(diǎn)，并且本發(fā)明提供了一種通過仿真手段使用戶更直觀的了解近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行情況的方法，從而為驗(yàn)證航路規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃結(jié)果的正確性提供了保證。

一種近水面飛行器機(jī)動(dòng)飛行視景仿真方法，其特征在于：包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：三維場(chǎng)景模型的建立：

建立三維場(chǎng)景模型包括海洋場(chǎng)景建模和三維實(shí)體建模，海洋場(chǎng)景模型包含海浪態(tài)勢(shì)模型和島嶼模型，三維場(chǎng)景模型的建立過程具體包含以下幾個(gè)步驟：

（1）通過設(shè)計(jì)圖紙和真實(shí)物體測(cè)量數(shù)據(jù)獲得實(shí)體外觀與幾何形狀等數(shù)據(jù)，通過實(shí)地拍攝照片及對(duì)材質(zhì)圖片庫(kù)中的圖片進(jìn)行處理得到紋理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集工作完成后，對(duì)采集到的真實(shí)海浪和島嶼圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的處理，去掉不正確和冗余的數(shù)據(jù)；進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和裁剪，把紋理圖片轉(zhuǎn)換為Creator軟件支持的RGBA圖片格式；然后將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、整理和存儲(chǔ)；

（2）利用Creator軟件建立海浪和島嶼模型.flt文件，首先，在Creator環(huán)境中建立海浪和島嶼多邊形，海浪和島嶼多邊形按樹狀層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，同一層次的節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，輸出時(shí)按從左至右進(jìn)行圖形繪制渲染，采用單元分割法將場(chǎng)景模型分割成較小的單元，最終顯示出海浪和島嶼的基本結(jié)構(gòu)；然后選擇步驟（1）中采集到的真實(shí)海浪和島嶼圖像作為紋理，通過定義紋理、控制過濾、說明坐標(biāo)方式、給出幾何坐標(biāo)和紋理坐標(biāo)構(gòu)建最終海洋場(chǎng)景模型.flt文件；

（3）采用步驟（1）和步驟（2）相同的方法，完成建立船只和飛行器的三維實(shí)體模型.flt文件；

（4）對(duì)三維場(chǎng)景模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化三維場(chǎng)景模型的視景仿真輸出次序，提高視景畫面的質(zhì)量，采用分割法使當(dāng)前島嶼模型中的實(shí)體被選擇渲染；

（5）提取電子海圖中存儲(chǔ)的真實(shí)數(shù)據(jù)信息，將所獲取的海洋地理信息要素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建成一個(gè)海洋地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，視景仿真程序調(diào)用海洋地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將海洋地理信息加載到三維場(chǎng)景模型；

（6）通過以上步驟得到的三維場(chǎng)景模型、三維實(shí)體模型和海洋地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，最終得到三維視景數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟二：三維模型配置和三維特效制作

（1）使用LynX?Prime圖形界面設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維場(chǎng)景模型配置，通過LynX?Prime圖形界面設(shè)計(jì)軟件對(duì)三維場(chǎng)景模型進(jìn)行初始化設(shè)置；設(shè)置模型初始化的關(guān)鍵是島嶼模型在海洋場(chǎng)景模型中的定位；通過電子海圖中島嶼真實(shí)的經(jīng)緯度設(shè)置島嶼模型在海洋場(chǎng)景模型中的定位；

（2）設(shè)置實(shí)體的運(yùn)動(dòng)效果。為了生成真實(shí)感更強(qiáng)的環(huán)境，在不降低視景仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性前提下，構(gòu)建相關(guān)的特殊效果模型，本發(fā)明采用粒子系統(tǒng)和靜態(tài)圖像紋理映射的方法進(jìn)行特殊效果模型的實(shí)現(xiàn)。