[發明專利]一種無人機大地形仿真場景創建的方法

在審

• 申請號: 202011000487.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112150597A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 張明義;李猛;李曉明;王濤;汪玉美;王東;黃克明;王劉軍;鄭臣
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04;G06T17/00;G06T17/05
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種無人機大地形仿真場景創建的方法，準備仿真飛行場景所需的高程數據、影像數據、文化特征數據、三維模型數據、紋理數據；將準備的數據，導入矢量數據，轉換為具有專用矢量文件格式的矢量數據；為上述矢量數據賦予特定的信息，分別按用途賦值，構建出地物模型；根據區域的大小和紋理的精度以及無人機飛行仿真時的飛行高度確定LOD的個數及距離、網格采樣間距和虛擬紋理的大小；通過MetaFlight數據模型生成適合硬件渲染的地形模型。本發明創建的無人機仿真場景與實際飛行場景基本一致，且可以添加任意的文化特征數據，而且理論上可以制作無限大的仿真飛行場景，加載顯示時間平均都在30秒內。

技術領域

本發明涉及無人機仿真技術領域，尤其涉及一種無人機大地形仿真場景創建的方法。

背景技術

傳統的地形生成方法一般是利用常用的一些參數曲面，如貝塞爾曲面、樣條曲面通過插值、曲面擬合的方法來生成所需要的三維地形，這種方法采用的是計算機幾何學建模^[1]，采用歐式幾何來描述物體具有的光滑表面和規則形狀，由于其數學建模的復雜性，計算量大且要采用大量的曲面擬合^[2]，模擬出來的高程和影像都是隨機產生的，這樣就需要配置較高的電腦硬件，加載時間過長，且這樣創建出來的三維地形與實際地形相差太大^[3]，在無人機仿真飛行中沒有身臨其境的感受。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種無人機大地形仿真場景創建的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種無人機大地形仿真場景創建的方法，具體包括以下步驟：

（1）數據的準備

準備仿真飛行場景所需的高程數據、影像數據、文化特征數據、三維模型數據、紋理數據；

（2）矢量的賦值與修正

將步驟（1）中的高程數據、影像數據、文化特征數據、三維模型數據、紋理數據，導入矢量數據，轉換為具有專用矢量文件格式的矢量數據；由于矢量數據表現為實際的三維實體，進而為上述矢量數據賦予特定的信息，分別按用途賦值，構建出地物模型；

（3）地形參數設置

根據區域的大小和紋理的精度以及無人機飛行仿真時的飛行高度確定LOD的個數及距離、網格采樣間距和虛擬紋理的大小；通過MetaFlight數據模型生成適合硬件渲染的地形模型。

所述的LOD個數為3個，其中LOD3的距離是1430米，LOD2的距離是2860米，LOD1的距離是10000米，虛擬紋理的大小為512X512，采樣間距為2048米。

本發明通過MetaFlight數據模型采用四叉樹管理地形^[4]、影像、紋理、模型等數據集,MetaFlight數據模型中包含了各種地形數據的數據集，數據集是描述地形數據庫內容的元對象。數據集通過將元數據與文件系統中的一個或多個文件關聯來描述數據。有兩類數據集：列表數據集和網格數據集。網格數據集是一個抽象類，該數據集被細分為一個多級網格，我們稱之為網格堆棧。網格堆棧在空間上劃分地理區域（或覆蓋范圍），并將索引綁定到磁盤上符合文件名模式所描述的某些命名約定的文件。列表數據集是一個抽象類，表示不按空間組織的文件的簡單集合。MetaFlight數據模型采用四叉樹分層遞進的方式構造地形的多重細節，即第一層的一個地形網格到第二層又劃分為四個網格，第三層又將第二層的每一個網格進行四分，各層的每個網格的三角形數據量相同。同樣影像紋理也根據地形網格的劃分進行重新采樣，對應各層次地形網格輸出相應網格大小和精度的紋理圖片，從而達到渲染量和顯示速度的協調。