[發(fā)明專利]一種基于復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110619613.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN113378367B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉順華;顧進(jìn);羅志榮;劉學(xué)程;方民;宋斌;徐權(quán)周;李慧卓;張博;閆閏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍防化學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/05
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發(fā)明公開了一種復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，包括以下步驟：(1)傳統(tǒng)化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)設(shè)；(2)地形高程修正；(3)擴(kuò)散參數(shù)修正；(4)質(zhì)量守恒修正；(5)專業(yè)訓(xùn)練與裁決。在傳統(tǒng)的高斯模型基礎(chǔ)上，通過地形高程修正、擴(kuò)散參數(shù)修正、質(zhì)量守恒修正，可以得到與復(fù)雜地形大氣擴(kuò)散規(guī)律比較吻合的化學(xué)仿真環(huán)境，參數(shù)獲取容易，方法適用性強(qiáng)，計(jì)算速度較快，更符合專業(yè)訓(xùn)練的化學(xué)環(huán)境實(shí)際。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，它與復(fù)雜地形的化學(xué)訓(xùn)練仿真環(huán)境構(gòu)設(shè)有關(guān)，屬于模擬仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

任何訓(xùn)練需要在一定的環(huán)境條件展開，模擬訓(xùn)練更離不開環(huán)境仿真，環(huán)境仿真問題成為模擬訓(xùn)練建設(shè)中的最基礎(chǔ)的技術(shù)難題。在化學(xué)環(huán)境方面，看不見、摸不著，并且隨著時(shí)空進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)散變化，受地形影響的同時(shí)，對(duì)人員有生命危害，對(duì)裝備造成化學(xué)污染。如何把化學(xué)環(huán)境的特性及對(duì)人員、裝備的影響在模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中仿真出來，是當(dāng)前面臨的難題。

目前，訓(xùn)練過程中化學(xué)環(huán)境設(shè)置，基本上在風(fēng)向穩(wěn)定不變的情況下，化學(xué)云團(tuán)沿風(fēng)向上下擺動(dòng)、向下風(fēng)傳播，且云團(tuán)逐漸增大，通過地域?yàn)橐粋€(gè)復(fù)雜的平面，不考慮地形影響，且風(fēng)向穩(wěn)定不變的條件下，用簡易的方法在地理信息系統(tǒng)上設(shè)置上下夾角不超過40°的弧形區(qū)間為化學(xué)危害環(huán)境區(qū)域，如圖1所示。圖1為傳統(tǒng)化學(xué)環(huán)境設(shè)置。

此化學(xué)環(huán)境設(shè)置方法存在精度過低，沒有系統(tǒng)考慮復(fù)雜地形影響，不易動(dòng)態(tài)更新，導(dǎo)致模擬訓(xùn)練時(shí)化學(xué)危害區(qū)域設(shè)置不合理，出現(xiàn)人員傷亡、裝備受染等裁決與實(shí)際不一致等情形，影響訓(xùn)練效果。高逼真的化學(xué)仿真環(huán)境需要較長的模擬計(jì)算時(shí)間，不適應(yīng)訓(xùn)練的實(shí)時(shí)環(huán)境需求?；瘜W(xué)環(huán)境的仿真問題成為專業(yè)模擬訓(xùn)練的難點(diǎn)問題?；瘜W(xué)環(huán)境仿真的是否科學(xué)、逼真，特別是復(fù)雜地形的化學(xué)環(huán)境設(shè)置，關(guān)系到訓(xùn)練導(dǎo)調(diào)裁評(píng)和學(xué)員的訓(xùn)練興趣，直接影響到模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的使用價(jià)值。

在這種背景下，針對(duì)化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)設(shè)問題，為了構(gòu)建科學(xué)、逼真的化學(xué)仿真環(huán)境，在經(jīng)典的高斯模型基礎(chǔ)上，通過地形高程修正、擴(kuò)散參數(shù)修正、質(zhì)量守恒修正，可以得到與復(fù)雜地形大氣擴(kuò)散規(guī)律比較吻合的化學(xué)仿真環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)設(shè)存在的精度過低，沒有考慮復(fù)雜地形影響，且不易動(dòng)態(tài)更新等問題，利用地形高程、擴(kuò)散參數(shù)、質(zhì)量守恒對(duì)化學(xué)仿真環(huán)境進(jìn)行修正，得到與復(fù)雜地形大氣擴(kuò)散規(guī)律比較吻合的化學(xué)仿真環(huán)境，提供了一種新的基于復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，為專業(yè)模擬訓(xùn)練提供環(huán)境支持。

本發(fā)明一種基于復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，其設(shè)計(jì)思想是：在經(jīng)典的高斯模型基礎(chǔ)上，通過地形高程修正、擴(kuò)散參數(shù)修正、質(zhì)量守恒修正，可以得到與復(fù)雜地形大氣擴(kuò)散規(guī)律比較吻合的化學(xué)仿真環(huán)境。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種復(fù)雜地形的化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)建方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：傳統(tǒng)化學(xué)仿真環(huán)境構(gòu)設(shè)

采用以連續(xù)點(diǎn)源高斯擴(kuò)散模型，設(shè)置一定區(qū)域范圍的化學(xué)仿真環(huán)境，高斯模型公式如下：

公式(1)以化學(xué)源(地面源)為坐標(biāo)原點(diǎn)，風(fēng)向?yàn)閤軸，橫風(fēng)為y軸，z為空間點(diǎn)與原點(diǎn)的垂直距離，單位為m；Q為化學(xué)源的施放源強(qiáng)，單位為g/s；u為風(fēng)速，單位為m/s；σ_y、σ_z分別為縱向和垂直方向擴(kuò)散參數(shù)，單位為m，風(fēng)速數(shù)據(jù)通過氣象設(shè)備獲得；

步驟二：地形高程修正

化學(xué)源距地面h米高，則公式(1)變?yōu)椋?/p>

高程值z₀直接從地形數(shù)據(jù)中讀取，用下式計(jì)算高度：

z＝z₀+h (3)