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而日本坚持,冲绳航场环境中的巨大的信息量暴露出了多方面的局限性。二维显示方式虽然可以一定程度上观察到整个战场态势,但不能直观的显示空间立体信息,不能指导C2指挥员进行空间范围的兵力部署和战术决断。传统三维演示系统只是对战场的局部显示,而对整个综合战场空间中其它部分的信息不能获取,还可能使观察者迷失于综合战场环境中,这显然不能满足控制指挥员的需要。所以需要一种综合2D/3D优点的综合战场环境信息显示方式,这种显示方式将从人进行信息处理,解决问题的角度并结合视觉显示理论提供给人一种了解虚拟环境的界面,我们称之为多维信息综合显示(Synthetic Display of Multi- dimensional Information, SDMI)。 2 综合战场环境中的信息组成 综合战场环境中的信息包括多个方面:自然环境信息,实体状态变化及实体间的交互信息,听觉信息等。 自然环境就是地球及近空间的海洋、大气和空间形成的物理状态、特征和影响,这个定义能扩展到包括已成为环境的一部分的人为因素。控制指挥员为了进行兵力部署和和战时决策,并完成对不同作战条件进行模拟和对武器性能的评估,需要详细的大气-海洋-沿海-太空自然环境的联合 动态描述,包括山川,河流,森林,湖泊等自然景观,交通路线,通讯电力设施,工业设施,城市建筑等人文景观以及行政区划等静态信息,还应包括大气能见度,气压、温度、湿度、风力、气流、云的类型及云层底部和顶部高度、降雨等大气和气象信息,海浪、水温、洋流、潮级等海洋信息,以及白天,黑夜的时间变化和电磁环境等。 现代综合战场环境仿真中包括大量的实体,例如飞机,坦克,舰船,雷达等红兰双方军事实体。控制指挥员需要及时了解实体状态变化及实体间的交互信息,包括实体的位置、速度、运动轨迹,实体间开火、红外探测、通讯联络等行为当的显示。 听觉信息对视觉信息有着重要的辅助作用,战场环境中存在诸如风声,雨声等多种背景声音以及诸如飞机、导弹等实体的运动、爆炸的音响,此外有些非听觉信息也可用声音进行提示,在多维信息综合显示系统提供对多种听觉信息的显示,以增加控制指挥员的沉浸感,减轻视觉负担。 3 综合战场环境中的多维信息显示框架 多维信息综合显示的最重要的特点是能够以非标准透视关系并结合视点变换和模型的缩放直观的显示整个综合环境的全局信息,并且对飞机,坦克,舰船等实体建立3D军标库,对实体运动轨迹及实体间开火、探测、通讯等交互信息的图形显示进行标准化,对各种文字描述性信息如实体标识,城市名称等的显示也进行了规定。多维信息综合显示系统通过网络与各仿真节点相连,由网络数据驱动综合战场的态势变化,总体框架结构见图1。 3.1 实时的多分辨率地形显示 地形地貌是综合战场环境的基础,由于仿真对地形地貌真实性的要求以及对地理信息的需求,我们很自然的想到了地理信息系统(GIS),现在的流水线3D图形硬件技术和有效的地形可视化新算法,使三维地理信息系统(3DGIS)得以应用于综合战场环境的仿真中,地理信息系统与地形可视化技术相结合的系统称为“虚拟GIS”。为了适应全局显示的需要,需对虚拟GIS的地形数据进行必要的简化,在虚拟GIS中数字地形模型是由长方形表示的,具有一致的网格高程数据,地面植被,水域等信息由纹理提供,并不进行细致建模。同时,应用层次细节(LOD)技术减少地形数据,并采用多分辨率模型即用不同的分辨率来表示地景不同的区域。基本做法是用不同的LOD构造或近似表示地景,其中对局部分辨率依赖视点变化的地景模型,距视点不同距离区域的层次细节可以不同,并且随着视点的移动作相应的变化;而对于依据地表特征变化的模型,在突变和缓变处采用不同的细节层次。则场景的不同部分必须从多个LOD模型中获取,即前景或突变区域从高细节版本中获取,背景或突变区域从高细节版本中获取,不同的模型缝合到一起,要求连续且结合处无缝。 3.2 规范的实体标识及实体间的交互显示 对飞机,坦克,舰船等所有军事实体建立标准化的完备的3D模型库,并对红兰白各方加以区分,当实体运动或不同实体之间发生交互时,能将实体的运动轨迹或实体的交互信息以图形的形式显示出来。例如,以线段表示实体的运动轨迹,用半透明的圆锥体表示雷达探测范围或导弹的攻击范围等。为了直观了解实体的毁伤情况,实体爆炸,燃烧,冒烟等特殊效果也以一定的简化形式显示出来。 3.3 地理信息的显示 许多地理人文特征和描述性信息如河流,道路,桥梁,通讯电力设施,机场,仓库以及城市的名称,行政区划等对于控制指挥员在训练和仿真中部署兵力、确定作战策略意义以很大,所以要对这些信息建库并以标准的形式进行显示,综合信息显示系统中对如道路、河流等的线状物体以曲线表示叠加于地形纹理之上并规定了线的宽度和颜色。类似的,对点状信息(如城市的位置)和文字信息(如城市的名称)也进行了相应的规定。 3.4 环境信息的显示 HLA主干网GIS地形数据库 文字描述信息库 环境条件信息库(大气, 气象, 海洋等) 三维实体标识库 实体交互信息标识库 人文特征行政区划信息库 多通道战场信息综合显示 显示控制 显示规则 增强训练效果的方法之一是给仿真平台、传感器和武器提供一个能够相互作用的逼真的自然环境,以训练为目的的战场环境中,能够模拟真实的恶劣环境。这种真实性的新水平对仿真和演习有着重要的影响。随着计算机图形技术及复杂科学可视化技术的飞速发展,大量气象数据的可视化得以实现,例如以箭头表示风力、风向,以不同的颜色表示温度或湿度,用粒子系统模拟雨雪等等。所有这些技术都可应用于综合信息显示系统中,同时还应以光照度及背景颜色的变化模拟出白天、黑夜的时间变化。 探测器是我们感知环境信息并与其交互的途径,这些数据与生成视景的数据是不同的,为了适应仿真演练的要求,综合信息显示系统提供对红外、雷达等探测信息的显示。电子战在现代战争中的地位已经越来越重要,随着电磁环境的全数字化模型的建立,电磁环境信息的可视化显示也成为综合信息显示系统的一项必要的内容。 3.5 听觉信息的显示 听觉信息是仅次于视觉信息的第二传感通道,它是虚拟环境多维信息中的一个重要组成部分,给综合战场环境中加入虚拟声音,增强了综合战场环境的真实性和完整性,可以给控制指挥员提供强烈的沉浸感和临场感,减弱大脑对于视觉的依赖性,并获得更多的信息。与一般虚拟环境中的声音显示不同,在多维信息显示系统中要充分考虑全局因素,声音的强度不能以声源的真实距离计算,例如在一般虚拟环境中爆炸在十几公里的距离内才能被听见或看见,而在综合战场环境显示系统中观察范围很大,有时几百公里内的爆炸都能有图形显示,所以这时有必要增加听觉信息起提示作用,但需要将声音的显示算法进行一定的修改。由于同时观察到的实体数目很大,所以为了不造成混乱,也不能对所有实体的声音都一一显示,只能按照一定规则进行有选择的显示。除了环境中真实存在的声音外,综合信息显示系统中还应提供一些起辅助作用的提示性声音,如威胁警告等。 3.6 显示控制 上文中提出了大量的需要显示的信息,在综合信息显示系统中我们只能在同一时刻尽可能多的显示信息,但决不可能同 时显示所有信息。将综合战场环境中所有信息同时显示,不仅会给多维信息显示系统的设计与实现造成巨大的困难,而且也会超出人的大脑对信息的采集和处理能力,所以针对不同信息的显示控制是必要的。对于构建综合战场环境的基本要素如地形,军事实体等给予完全显示,而对于实体交互信息以及温度、湿度、风力等气象信息则由控制指挥员根据需要控制其是否叠加在视景上。综合信息显示系统采用多通道显示以获得更大的视场角,以非标准透视关系调整观察视角以及场景中景物的比例关系,对虚拟战场环境进行观察时,控制指挥员可以控制视点绕场景移动或适当拉近、移远视点,但总保证对战场环境的全局观察,这就不会出现观察传统三维虚拟环境时的“迷失”问题,使控制指挥员对战场信息能够及时掌握,以迅速做出决策或评估。考虑红、兰、白三方的需要,场景显示具有隐蔽功能,它对于红、兰双方来说是透明的,红、兰双方只能观察到己方侦察探测系统“视线”范围之内的信号,而白方则能观察到综合战场环境中的所有信息。 图3 多维信息综合显示的实例 4 结束语 多维信息综合显示系统提供兼容HLA的网络接口,通过网络与综合战场环境的各仿真节点相连,各仿真节点为多维信息综合显示系统提供数据以更新显示。在多维信息综合显示系统的基础上可以构建虚拟指挥控制中心(Virtual Command and Control Center,VC3),它在地理上可以是分布的也可以是集中的,但在逻辑上是一个统一的整体,个分系统通过高速网络相联,指挥员可以通过电话会议系统对作战效果进行评估。进一步的发展会在系统中加入把语音命令的输入与识别功能,这样控制指挥员就可以在仿真演练中直接用语音命令调动“军队”了。 虚拟战场环境中的多维信息综合显示@刘卫华$北京航空航天大学先进仿真技术航空科技重点实验室!北京100083 @冯勤$北京航空航天大学先进仿真技术航空科技重点实验室!北京100083 @王行仁$北京航空航天大学先进仿真技术航空科技重点实验室!北京100083综合战场环境;;多维信息;;环境信息;;综合自然环境;;虚拟地理信息系统(GIS)21世纪的综合战场环境(SB)中演练将包括陆海空天多种实体在综合自然环境(SNE)中的 协同作战,指挥控制(command and control,C2)系统操作员需要一种直观、自然的方式了解整个战场的所有信息,以便对训练效果和武器性能做出高效快速的评估和分析。传统的桌面显示模式面对综合战场环境中的巨大的信息量暴露出了多方面的局限性。本文综合2D/3D优点提出多维信息综合显示的构想。[1]GaryR George,et al.AirForceC2TrainingSolutions inDistributedMissionTrainingEnvironments[R].A Report from theSyntheticBattlespace'99Interservces/IndustryTrainingSystems andEducationConference,Proceedings[C]. [2]齐敏等.三维地形生成及显示技术研究进展[J].中国图象图形学报(A版),2000, l5(4):269-275. [3]程成等.基于场景的虚拟环境用户界面研究及实现[J].系统仿真学报,2000,12(5):534-539. [4]李革,黄柯棣.分布式交互仿真中的白方体系结构[J].系统仿真学报,1999,11(4):236-239. [5]HaaseH, et al.Meteorology meets computer graphics- a look at a widerange of weather visualisations for diverse audiences[J].Computers&Graphics,2000,24:391-397. [6]罗福元.虚拟环境中的声音生成和显示技术研究[D].北京:北京航空航天大学,1999. [7]杨宝民,朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用[M].北京:科学出版社,2000. [8]曾洪祥等.电子战仿真数字系统模型及设计方法[J].国防科技大学学报,1999,21(6).
源自:   《》
中心s站仿真模型工作原理如图2: 图2:中心s站仿真模型工作原理图中心usb遥控终端接口仿真箭遥仿真航天器仿真2.3测站s站仿真模型 测站s站仿真模型工作原理如图3:韶吞图3:测站s站仿真模型工作原理图中心rmcsusb接口仿真航天器仿真2.4中心c站仿真模型 中心c站仿真模型,即在中心将c频段70m基带接入仿真系统中,70m基带的上行信号通过视频电缆,与遥控解调板相连,接口仿真软件将遥控解调板解调出的遥控信号送航天器仿真软件进行仿真
源自: 航天器测控系统通用仿真平台  《中国空间科学学会空间探测专业委员会第十七次学术会议》2004
3 先进分布式仿真技术在测控领域的应用研究 当前,仿真技术在应用的推动下也正飞速发展,从纯数字仿真、半实物系统仿真,到人在回路中的仿真,包括多媒体仿真、专家系统仿真和虚拟现实仿真,系统仿真的规模也从单机单系统仿真,到多机多系统仿真,到复杂系统的分布交互综合仿真
源自: 仿真技术在航天测控领域的应用  《二○○一中国系统仿真学会学术年会》2001
在先进制造仿真中包括几个重要的仿真,即制造方法仿真、制造生产线设计与仿真、制造产品设计与仿真、制造材料与能源仿真、制造企业性能仿真(直接影响并行工程的实施)、制造对资源与环境的影响仿真,以及拆卸制造仿真等,这些仿真都能被纳入本文的4级仿真尺度中。
源自: 开放网格计算环境中的先进制造仿真  《计算机集成制造系统-CIMS》2005年05期
进入70年代后,随着计算机图形技术的迅速发展,系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性、直观性等方面取得了比较大的进展,先后出现了动画仿真、可视交互仿真、多媒体仿真和虚拟环境仿真、虚拟现实仿真等一系列新的仿真思想、仿真理论和仿真技术。
源自: 航天仿真技术的现状及展望  《系统仿真学报》1999年02期
2 0世纪 80年代以后 ,随着计算机图形技术的迅速发展 ,系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性等方面取得了较大进展 ,先后出现了动画仿真、可视交互仿真、多媒体仿真和虚拟环境仿真以及虚拟现实仿真等一系列新的仿真理论和仿真技术 ,使飞行仿真技术也进入一个崭新的发展阶段。
源自: 飞行仿真技术的发展与展望  《飞行力学》2002年03期
本届系统仿真学术年会共收录论文 159篇,其中建模、仿真理论与方法33篇,仿真软件与仿真计算机系统8篇,仿真支撑环境的集成与复杂系统仿真的开发平台7篇,分布交互仿真与高层体系结构17篇,仿真器与仿真设备30篇,虚拟现实、虚拟样机、虚拟制造与虚拟采办24篇,建模与仿真的m(校核、验证与确认)9篇,系统仿真技术应用引篇。
源自: 序言  《二○○一中国系统仿真学会学术年会》2001
仿真控制 266机制中具体的仿真控制动作有:参加仿真仿真初始化、仿真开始、仿真同步、仿真暂停、仿真恢复、仿真调速、仿真停止等。
源自: 分布交互式仿真框架结构研究与实现  《二○○一中国系统仿真学会学术年会》2001
3.3 仿真重演 仿真重演是对某一次仿真的再现,再次试验的方法不能保证仿真准确的再现,因此要对仿真中的各种关键信息进行记录,一要记录仿真的想定信息(包括静态仿真想定和动态仿真想定):二要记录仿真过程中各个席位之间交互的信息(不包括仿真控制信息)。
源自: 分布交互式仿真框架结构研究与实现  《二○○一中国系统仿真学会学术年会》2001
建模与仿真技术的发展与军事需求密切相关,从40年代的火炮仿真,50年代的飞行器仿真,60年代的导弹仿真,70年代各种武器系统装备的仿真,直至近些年发展起来的作战仿真及综合性防御系统的性能仿真,充分说明了军事需求对建模与仿真技术的推动作用,80年代国外对军事电子信息系统和武器装备的建模与仿真工作开发得十分广泛和深入,既有方法论的研究,又有实战的仿真
源自: 回转体超空化仿真研究  《西北工业大学硕士学位论文》2003
 
 
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