空天信息战场二维态势仿真

虚拟现实技术在飞行模拟中的应用

虚拟现实技术在模拟飞行领域的研究和应用将VR技术应用于模拟飞行系统是未来飞行仿真技术的发展方向。VR通过计算机图形显示技术为核心的新技术，在计算机中生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。用户可以使用必要的硬件设备（如数据衣、数据手套、数据鞋以及头盔、立体眼镜等），自然地与虚拟环境中的客体进行交互，相互影响，产生亲临现场的感受和体验。飞行模拟器不同于飞行模拟软件，它有真实的座舱设备和飞行杆力感觉，人作为一个环节参与到飞行模拟系统中,接受仿真系统提供的各种感官信息, 经过判断和决策对系统进行操纵和控制。使用虚拟现实技术对飞机相关设备进行虚拟飞行, 即使操作失误也不会危及装备及人员的安全, 同时通过对飞机及其内部设备外观、工作原理、操作逻辑等内容的虚拟,提高了飞行训练的经济效益。飞行视景仿真就是对眼睛所看到的景象进行仿真,是虚拟现实技术的重要的表现形式,采用计算机图形图像技术,构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境,达到非常逼真的仿真效果。一、模拟飞行仿真特点根据VR技术的三个特征，模拟飞行仿真应满足： 1、沉浸:在虚拟飞行中, 通过三维飞行环境图形图像库, 包括天气背景、地形环境、飞机设备等, 可为使用者创造一个立体飞行环境, 增强临场感，虚拟系统将参与者置于一种隔离的环境中, 可以听到三维仿真的声音, 参与者在虚拟飞行中, 一切感觉都是极其的逼真。 2、交互:使用者可以进行对虚拟的飞机设备等进行操作, 这些虚拟设备能够及时做出回应。而不是像观看三维动画那样, 只能被动地接受信息或仅仅作为一个旁观者。 3、构想:用户可以对飞机设备产生感性认识和理性认识。二、飞行模拟仿真关键技术 1、飞行模拟器关键技术主要为接受训练的飞行员提供真实的飞行操纵力感和飞行状态变化，飞行员通过操纵力感的变化，判断飞行状态并进行相应的操纵。力感模拟逼真度是评价飞行模拟水平的一个重要标准，要求操纵负荷系统对静态和动态操纵力感具有良好的模拟逼真度。飞行模拟器的操纵负荷系统分为主操纵负荷系统和辅助操纵负荷系统两部分：主操纵负荷系统用于模拟横、纵向驾驶杆力以及脚蹬力并且产生舵偏角信号，力感逼真度要求较高；辅助操纵负荷系统用来模拟油门杆、前轮转

基于数字地球的虚拟海战场环境仿真

—269— 基于数字地球的虚拟海战场环境仿真曾鹏1，陈长征1，李苏军2 (1. 北京市947信箱10分箱，北京 100083；2. 国防科技大学多媒体研发中心，长沙 410073) 摘要：分析传统海战场仿真方法的不足，提出以数字地球平台为基础来实现大规模虚拟海战场环境仿真的思路，从基于数字地球的大规模海洋表面生成、三维战场实体嵌入以及利用想定驱动虚拟海战场环境仿真3个方面展开虚拟海战场环境仿真技术的研究，通过实验给出实际的仿真效果。关键词：仿真；数字海图；数字地球；虚拟海战场；想定驱动 Simulation of Virtual Sea Battlefield Environment Based on Digital Earth ZENG Peng 1, CHEN Chang-zheng 1, LI Su-jun 2 (1. The 10th Sub-box of 947 Letter Box in Beijing City, Beijing 100083; 2. Multimedia R&D Center, National University of Defense Technology, Changsha 410073) 【Abstract 】This paper analyzes the deficiency of traditional simulation methods in virtual sea battlefield, and proposes the idea of realizing the simulation of large-scale virtual sea battlefield based on the digital earth. It extends the research on simulation technology of the virtual sea battlefield from three facets of large-scale ocean surface rendering based on digital earth, embedment of the three-dimensional combat entity and scenario-driven simulation of the virtual sea battlefield environment. The effect of simulation is given. 【Key words 】simulation; digital chart; digital earth; virtual sea battlefield; scenario-driven 计算机工程Computer Engineering 第35卷第8期 Vol.35 No.8 2009年4月 April 2009 ·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2009)08—0269—02 文献标识码：A 中图分类号：TP391.41 1 概述随着海洋战略思想的深入人心，世界各国军事研究人员一直对虚拟海战场环境的建设极为关注。从早期的SIMNET 计划到面向21世纪建立的下一代战争演练系统WARSIM ，美军已初步建成数字陆战场；并计划到2030年实现陆战场的全面数字化，同时建立虚拟海战场和空战场；拟在2050年前后建成陆海空天一体化的虚拟战场。目前，美军已经具备满足陆、海、空、特种部队等多军兵种军事训练的能力，并能实现虚拟与实际武备的对接，部分成果已用于一定规模的联合军事演习中。从目前国内发展情况来看，虚拟海战场的建设还停留在训练模拟器材等面向小区域的海上场景，而在面向大规模海战场态势的分析和理解时，指挥员仍普遍采用传统的基于数字海图的态势标绘和二维作业推演。造成这种现状的主要原因有：(1)海平面广阔，时空粒度与尺度跨度较大。 (2)海浪受力复杂，其波动受到重力、摩擦力、科氏力等各种力的综合影响。(3)时空互动。海浪是一个流体，海洋现象不但空间和时间上是动态的，更多的是时空互动，因此，很难用一个通用的方程来表示。(4)战场实体的嵌入以及实体与海战场环境间的交互较为复杂。然而，随着海战场感知手段的不断增强，海战场环境保障方式开始向数字化、可视化、多比例尺三维海图方向发展，以纸质海图、二维电子海图和沙盘为主的海战场环境保障手段已无法满足信息战的迫切需求。随着数字地球和数字海洋的提出以及虚拟现实技术、计算机技术和数据仓库技术的快速发展，展开基于数字地球的虚拟海战场环境仿真技术的研究能够为我军海上作战、训练和海上抢险救灾以及多军兵种联合作战提供良好的信息保障和技术支持。 2 基于数字地球的海洋表面生成数字地球与数字海洋的提出为虚拟海战场与数字地球的结合提供了契机，也为虚拟海战场环境建设提供了良好的基础平台[1]。在该平台实现了三维虚拟海战场环境的生成，主要体现在海洋球面生成、LOD 球面高度网格生成和海面光照效果模拟等方面[2]。 2.1 海洋球面生成由于地球的球体特性，要构建基于数字地球的海洋表面模型必须在三维球面上进行。这需要求解海洋表面各点(x , y , z )的值，同时考虑时间因素t ，生成动态海洋表面 h (x , y , z , t )，转换为经纬度坐标即h (a , β, t )，该点的实际高度值为 surface surface (, )(,)(cos ,)h h f αβαβαββ=+??N 其中，cos β为修正值；surface N 为(a ,β)切平面的法向量。得到某时刻t 海洋表面各点的高度值就可以实现某时间点t i 海洋表面的生成，如图1所示。图1 海洋表面点的高度值与对应的效果图作者简介：曾鹏(1978－)，男，博士，主研方向：虚拟现实，计算机仿真；陈长征，高级工程师；李苏军，博士研究生收稿日期：2008-09-20 E-mail ：zengpeng_chsh@https://www.360docs.net/doc/7a5080236.html,

基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究 (1).

基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究 (1) 论文首先讨论了GIS的概念及相关技术，重点讨论了基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形的关键技术和实现过程。包括：基于GIS实现的原理，虚拟战场地形的建模，可视化的操作和分析。并结合实例进行了说明。实验结果表明用该方法开发的虚拟战场三维地形环境仿真系统具有良好的用户界面和形象逼真地动态地形显示效果。关键词 GIS技术三维可视化数字模型虚拟战场地形 0 引言近年来，随着GIS和虚拟现实（VR）技术的发展，军事演习和指挥决策在概念上有了新的飞跃，通过建立虚拟作战实验室来进行军事训练和研究。利用基于GIS三维动态可视化仿真技术，场景建模技术和图形图象处理技术，开发出关于某一特定的战场地形区域的真实全面的虚拟战场地形环境系统，使指挥人员有身临其境的体验。 1 GIS及其可视化原理 1．1 GIS简介地理信息系统（GIS）是一门地学空间数据与计算机技术相结合的新型空间信息技术。它以空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间数据进行采集，管理，操作，分析和显示，并采用地理模型分析法，适时提供多种空间和动态地理信息的计算机系统。近几年来把GIS技术用到军事上的战场地形的研究已经取得了不少的进步。 1．2 基于GIS的图形表达 GIS中的图形以矢量表示和存储的。图形的实质就是空间点在三维平面的投影，可以分解为：点，线，面，体等几种不同的图形元素。因为矢量化图形的各个部分可以用数学的方法加以描述，可以对其进行任意的变换，放大，缩小，旋转，变形，移位，叠加等，并保持图形的空间拓扑关系不变。而且矢量图形的基本组成是点，线，面，体，可以进行单独定义，控制，操作，分析，查询图形对象的空间信息及其相关的属性信息。 1．3 基于GIS的战场地形信息的组织 GIS将空间实体对象用空间数据和属性来共同描述并分别存储。前者描述实体的数据和拓扑关系等，后者描述实体的属性和两者的关联标识，空间数据和属性数据通过内部代码和用户标识码作为公共数据项连接起来，使得空间对象的每个图元与描述图元的属性一一对应起来（如图1）。利用GIS特有的混合空间数据组织形式为反映战争中复杂的地形环境提供了条件。战场数字建模是把客观存在的战场地形环境实体在计算机中用真实的空间位置来表示，实现了地形空间实体与属性数据一一对应（如图2）。

战场态势估计复习过程

基于多传感器数据融合的战场态势估计周云110719 1.引言近20年来，多传感器信息融合技术受到广泛的关注，成为80 年代形成和发展的一种自动化信息综合处理技术。由于其充分利用多源数据的互补性和电子计算机的高速运算和智能,提高了信息处理结果的质量。该多传感器信息融合是数学、军事科学、计算机科学、自动控制理论、人工智能、通信技术、管理科学等多种学科的交叉和具体运用。该融合技术最初仅用于军事科学，现己广泛适用于民用工程。多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。在多传感器系统中，信息表现形式多样，信息数量巨大，同时要求信息处理迅速及时，人脑的信息综合处理能力已经无法胜任，因此，一个新兴的学科——多传感器信息融合便迅速发展起来，并在现代化作战系统和各种武器平台上得到了广泛的应用。多传感器数据融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。多传感器融合技术就是对同一检测对象,利用各种传感器检测的信息和不同的处理方法以获得该对象的全面检测信息,从而提高检测精度和可靠性。在多传感器系统中,信息表现为多样性、复杂性以及大容量,信息处理不同于单一的传感检测处理技术,多传感器信息融合技术已成为当前的一个重要研究领域。 2.战场感知与理解战场感知与理解是对战场空间内敌、我、友各方兵力部署，武器装备与作战平台，和战场环境等信息的实时掌握的过程。战场感知与理解包括战场环境感知与战场态势理解两个层次。战场态势感知综合多个水下信息探测网络和作战平台传感器所获取的关于战场的片面的、离散的信息，提取出目标相关属性。战场态势感知属于信号级的数据融合，所完成的主要功能包括环境监测、目标检测、定位跟踪和分类识别，是进一步实现战场环境理解的基础。战场态势理解则从感知信息中抽

虚拟仿真技术及其军事应用

虚拟仿真技术及其军事应用作者摘要：虚拟仿真技术是近年来系统仿真领域研究的热．氛问题，而且在军事领域有了广泛的应用。本文以庄拟现实技术为基础，具体讨论了虚拟现实技术在作战仿真中的应用，对虚拟作战仿真的研究进行了探讨。关键词：虚拟仿真技术虚拟现实技术虚拟作战仿真 1. 引言自从世界上出现第一台训练仿真系统（以1929 年美国空军飞机练习器-林克机为代表）以来，经过了以机电解算装置为主的仿真系统，以模拟计算机为主的仿真系统，以数字计算机为主的仿真系统等几个阶段，系统仿真技术得到逐步发展。特别是近十几年来，随着计算机技术的发展，系统仿真技术的发展也更加迅猛，而且在军事领域中的应用也越来越广泛。虚拟现实（Virtual Reality 简记VR）技术是近年来系统仿真领域研究的热点，并且在很多行业开始有了实际应用。在军事领域，美国最早将虚拟现实技术应用于作战仿真。其研究人员在虚拟现实技术构造的数字化地形、地貌和敌情数据库上进行作战仿真和武器装备性能的评估。由于虚拟现实技术在军事领域有着广泛的应用前景，因此，美国军方始终把虚拟现实技术的研究与应用列于《国防部关键技术计划》中，并将虚拟现实技术视为建设21 世纪军队和培训21世纪人才以及发展新一代信息化战争武器装备的“革命性”手段。目前，我军对作战仿真的研究日趋深人，但与先进的军事大国相比，仍存在不少差距。由于虚拟现实技术的出现极有可能为未来军事领域带来革命性的影响，因此我军应积极研究虚拟现实技术在作战仿真中的应用。本文以虚拟现实技术为基础，具体讨论虚拟作战仿真及其军事应用。2. 虚拟现实技术简介 2.1 虚拟现实技术的内涵虚拟现实技术是80年代提出的一种新兴技术，它是将计算机技术、自动控制技术、系统工程方法、人工智能、仿真技术、多媒体技术、信息融合技术、立体影像技术、光电技术以及神经生物学、心理学和行为科学等诸多科学技术成果融合一体的崭新的人工合成的“虚拟环境”。 2.2虚拟现实技术的特征虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。它利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。VR 的主要特征为： (1)多媒体感知性在虚拟现实系统中，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去，即指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2)交互性用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。 (3）自主性指虚拟现实系统中的物体可按各自的模型和规则自主运动，即指虚拟环境中物体依据客观规律动作的程度。 2.3 虚拟现实系统的分类依据交互界面的不同，可将VR 系统分为下几种类型：（1）世界之窗（Window on World

虚拟战场的实时四声道立体声合成

国防科技大学学报第22卷第4期J OURNAL OF NATIONAL UNIVE RSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY Vol122No142000文章编号:1001-2486(2000)04-0045-06 虚拟战场的实时四声道立体声合成* 曾亮,李思昆 (国防科技大学计算机学院,湖南长沙410073) 摘要:面向虚拟战场提出了实现实时四声道立体声合成的简化算法。针对四声道立体声的特殊性,首先探讨了四声道立体声系统中扬声器的配置方案。在四声道立体声系统扬声器配置方案的基础上,解决了单声源的表示、声强衰减及实时立体声化问题,然后提出一种评价混声效果的标准及一个评价声源对整个声音所作贡献的公式,并由此提出一个混声公式,从而解决了多声源环境的实时混声问题。该套算法用于应用系统,取得了较好的效果。关键词:四声道立体声;虚拟战场;虚拟现实中图分类号:TP39119文献标识码:A Realizing a Rea-l time4-C hannel Stereo Sound Environment for Virtual Battlefield ZENG Lian g,LI S-i kun (College of Computerm,National Univ.of Defense Technology,Changsha410073,China) Abstract:Rea-l time algorithms are given to generate4-channel stereo sound for vi rtual battlefield.For the special case of4-chan-nel stereo sound,first we studied the speaker layout scheme of4-channel stereo sound system.Based on the given speaker layout,we dealt wi th the attenuation of sound intensi ty and turned a mono sound into a stereo one.Then,a cri terion for evaluating the effect of sound mixing is proposed.An algorithm based on this cri terion is also given to mix sounds randomly in rea-l time.T he algorithm has been successfully applied in one of our applications to realize a rea-l ti me4-Channel Stereo Sound environ ment for virtual battlefield.The effect is quite good. Key words:4-channel s tereo sound;vi rtual battlefield;virtual reali ty 分布式虚拟战场系统是典型的多用户虚拟现实应用,它通过局域网或者广域网络由分布的各种交互设备将成员引入由计算机合成的虚拟战场环境中,对作战单位成员进行训练和执行相关课题的研究任务。虚拟战场环境下成员的沉浸感,来自于良好的人机接口界面,并为仿真的可信度和可用性提供保障。虚拟战场环境下,成员与环境之间信息的交互在很大程度上依赖于视觉通道和听觉通道。真实的合成空间声音将大大增强环境的沉浸感。听觉信息一方面为视景伴音,对视觉效果进行增强和渲染,另一方面独立提供重要信息。由于人对环境中声音信息的接收没有像接收视觉信息那样受角度和方位的限制,通过声音可以获得不可见事件或实体的行为、状态信息,无疑是对视觉信息的重要补充,这在战场环境下更有特殊重要的意义。随着计算机软硬件技术的发展以及对合成环境逼真度要求的提高,三维立体声的合成与播放技术已经成为必需和可行。面向虚拟战场的VR环境中,由于多通道交互的相互辅助,对立体声精确性的要求适度降低,我们由此提出一个实现实时四声道立体声合成的简化算法。这套算法针对四声道立体声的特殊性,首先解决了四声道立体声系统中扬声器的配置方案。在此基础上通过对WAV格式的声音文件的处理,具体解决了单声源声强的衰减、实时立体声化和多声源环境的实时混声等几个关键问题。 1扬声器的配置方案在利用PC机实现立体声的方案中,往往采取双声道耳机来实现立体声的输出。采用双声道耳机*收稿日期:2000-02-17 基金项目:国家863计划资助项目(863-306-ZD10-02-3) 作者简介:曾亮(1970-),男,博士后。

战场环境分析

联合作战战场环境分析 --地形地貌

地形摘要:将军的优劣常体现于他的战术，而地形是战术中必须考虑的因素，所以地形对于战争有着不可估量的影响，但归根结底是将军如何运用地形的问题. 地形不仅是作战布阵的考虑因素，也是扎营、行军、进攻方式和时机的考虑因素。关键词：战场环境、地形、作用影响、特点特征众所周知，在二十一世纪的今天，科学技术已经发展到一个相当高的水平，我们可以不受舟车劳顿之苦而与大洋彼岸的人说话，不必亲临现场也能看一场NBA 比赛，甚至我们已经有能力飞上天去观察我们美丽的星球，所以，某些人就认为现代战争中，有了先进的科学技术，地形地貌就不重要了！当然，这不能说没有一点道理，但我认为，地形地貌在现代战争中依然有不可动摇的地位。

1.地形地貌对作战防守的重要影响首先，地形地貌对防守有重要意义。如果战争一方拥有山地，丘陵等有利地形，即使对方能用先进的仪器设备探知敌人的位置，也难以摧毁敌军，现代战争无外乎卫星与导弹的较量，但山区地形复杂，容易挖洞穴藏身，故导弹虽威力无穷，却也要做无用功，即使有最先进的飞机，坦克，也不能完全摧毁敌军。本.拉登的恐怖组织之所以迟迟未被拥有先进的卫星导弹的美国所击败，很大程度上是因为他们占据了有利的山区地形地貌，因此，有利的地形地貌易守难功。美国虽然击败了萨达姆政权，但在伊拉克仍然陆续有很多美军死亡，就是因为其不熟悉伊拉克的地形，被恐怖分子依托有利地形地貌牵着鼻子打。所以有利的地形地貌能够发起有效的反击，从而击退敌人。依托有利的地形地貌，防守一方肯定不会轻易出击，而进攻一方则想尽办法尽快干掉对手，于是几番狂轰烂炸过后，便萌生了大举进攻，近距离作战的念头，此时正是防守一方奋起反击的时候，从而有效的打击敌人。当年中国共产党之所以能让日本人望而生畏，靠的就是山区的有利地形，采取游击战，虽然武器不如对手，但还是给对手以有力打击，从而捍卫了中华民族的尊严！当然，有些人可能会说现代战争武器威力之大足可以将大山夷为平地，真实展现中国古代的愚公移山！

虚拟现实技术在军事上的应用

你可否见过这样的场景：在一个大型室内训练场地中，数名头戴头盔显示器、身着数据服、手配数据手套的士兵，紧握自动步枪，密切地注视着周边，并以专业姿态、战术动作紧张地搜索穿行。这是在干什么？他们是在玩游戏吗？当然不是，这是在进行野战环境下的军事训练，借助的工具正是当下最火的虚拟现实技术来实现。虚拟现实技术（又被称为灵境技术或人工环境技术）是一种数字仿真技术，它采用以计算机技术为主的多种信息技术和其他高技术手段，在特定范围内生成一种能融合人的视觉、听觉、触觉和嗅觉于一体的、逼真的三维人工虚拟环境，用户通过特殊装置可将自己“投射”到这个立体环境中，在看到虚拟的自然景象的同时，通过辅助传感设备，可以与虚拟环境产生互动，从而产生“看、听、触、闻”等这些在真实世界中才有的体会。利用虚拟现实技术构设出来的可视化虚拟现实系统，与传统的数字仿真系统比较，具备三个重要基本特征：一是沉浸性。在虚拟现实系统提供的虚拟环境中，体验者的确有了“看得见、听得到、摸得着、闻得出”的真实感受。二是交互性。体验者用在日常生活中的方式与虚拟场景中的人或物进行各种交流、产生真实的互动体会。三是构想性。用户能在虚拟的环境中获取新的知识和经验，形成感性或理性的认识，从而产生新的思想和行动，有效提高思考和行动能力。值得一提的是，这三者中，沉浸性是虚拟现实系统的核心，交互性是要求，而构想性则是目的。在目前的技术现状下，用虚拟现实技术构建起的三维虚拟空间，更多注重的是用户的视觉、听觉和触觉体验，所以主要是凭借这“三觉”仿真系统来为用户营造出一种“身临其境”感受。其中，视觉仿真系统主要由具备显示和跟踪功能的头盔显示器组成；听觉仿真系统主要由传输声音的立体声受话器组成；而触觉仿真系统主要是由有着传感器作用的数据服和数据手套等组成。通过它们，把用户的眼睛、耳朵、关节和大脑，与计算机等技术创造的虚拟世界联系起来。当用户置身于虚拟空间时，头盔显示器的显示部分能连续显示变化的三维立体图像，跟踪部分不断跟踪用户眼睛的视线和视点，受话器实时向用户耳朵发出不同环境和对象的声音，数据服和数据手套随时测定用户身体、手指的位置和移动轨迹。与此同时，所有这些都被转变成信号实时地输入计算机，由计算机“随机应变地”生成更新的立体图像，复制出各种相应的声音，给出用户触及或操作实物般的感觉，从而使用户就像在现实世界一样，穿行于虚拟世界中。正因为能营造出那种在虚拟的环境或场景中体验真实世界、操作实物的感觉，进而获得能力的极大提升，使得虚拟现实技术日益受到人们的重视，很多国家都在大力研究和开发它。最近几年，虚拟现实技术有了较快发展，并在经济社会等很多领域都得到了进一步的应用，在国防军事领域更展现出诱人的巨大应用价值。一方面，虚拟现实技术通过构建和选择三维实战环境，逼真地模拟实车、实兵、实人，渲染出生动的视觉、听觉和触觉效果，使士兵像在野外参加实战一样，在室内“临场”感受“刀光剑影”“险象环生”“变化莫测”的战场对抗场面，熟悉作战区域的情况，操练战术动作，从而能在危险小、耗资低、有趣生动的训练环境中，实现“在游戏中训练”，锻炼和提高实际战术水平以及临场快速反应、心理承受和战场生存等能力，增强作战技能和训练效率。另一方面，它通过侦察情报和地理环境信息合成出立体的战场全景图，让受训指挥员立足作

基于虚拟现实技术的战场环境仿真

基于虚拟现实技术的战场环境仿真摘要：战场环境是一切军事行动的空间基础，战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容，重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。关键词：战场环境，战场环境仿真，虚拟现实战争具有很强的实践性特点，指战员的指挥艺术和作战能力，都需要在一定的战争环境中得到锻炼和提高。战争年代，这种能力可以通过真正的战争实践得以积累，但这种实践是不可重演、不可试验的，其代价也十分高昂。因此，即使在战争年代，非战时的训练也成为决胜的关键，指导训练的标准就是战争实践本身。和平时期，军事演习是一种普遍的训练方法，驾驭战争实践的能力是通过各种作战样式的试验来积累和提高。由于缺少实际战争的检验，各训练样式也就规定着未来作战的样式。自人类历史上出现战争以来，人们对军事训练的研究都是以对战争规律的学习和探讨为目的，并在训练领域逐渐形成了“作战模拟”这一特殊的研究主题。作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟[1]，其首要的一点就是要创造一个贴近实战的训练环境，使得各类受训人员能够在此环境中得到恰如其分的训练[2]。战场环境是敌对双方作战活动的空间，在现代作战模拟中，要营造一个贴近实战的训练环境，首先就要根据仿真原理来建立一个符合特定的作战训练科目需要的数字化的战场环境，这就是战场环境仿真（Battlefield Environment Simulation）。战场环境仿真在内容上包括战场感知虚拟现实是二十世纪90年代末出现的一种十分有效的仿真技术，本文将重点讨论如何运用虚拟现实技术来实现战场环境仿真。 1．战场环境仿真概述 1．1 战场环境的构成战场环境是指作战空间中除人员与武器装备以外的客观环境。从战争所涉及的客观因素来分析，战场环境应该包含战场地理环境、气象环境、电磁环境和核化环境。也许，随着网络信息战的形成，战场网络环境也将成为战场环境的一个重要的组成部分。战场环境具有多维性、互动性的特点。多维性的含义是：①战场环境是由多个具有自身变化规律的客观环境构成的，上述的四个环境分属于不同的学科领域；②这些客观环境的空间形态是随作战过程而演变的。互动性的含义是：上述环境之间互有影响，其中，地形环境是其他环境的物理依托，是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。如图1所示，战场环境中，气象环境与地理环境互有影响，气象环境具有地缘特点，如不同的地理位置具有热带、亚热带等气象特征，而气象环境会影响地理环境，如流水侵蚀地貌、冰川地貌的形成，雨天和晴天对地面土质有影响，进而影响行军速度；地理环境和气象环境都对电磁环境的形成有重大影响，不仅规定了电子设施的分布，还决定着电磁波的传递范围和受气象

虚拟战场态势显示系统的开发研究

虚拟战场态势显示系统的开发研究摘要：以分布交互仿真中的虚拟战场态势显示为需求背景，基于地理信息系统的理论和相应的软件工具，在虚拟战场态势显示中引入GIS技术，实现了基于GIS的虚拟战场态势二维与三维、静态与动态的显示，以及战场数据的添加与查询，计算机生成兵力的初始化及实时驱动、飞机地形高程匹配飞行的三维仿真。开发了一个具有统一集成环境、二维与三维态势显示相对应等特点的原型系统,并介绍了其组成、功能和特点。关键词：虚拟战场；地理信息系统；分布交互仿真；态势显示通过虚拟战场态势显示，为指挥员提供决策信息，已经是现代战争中的一种常用方法，而“3S”技术(RS，遥感；GPS，全球卫星定位系统；GIS，地理信息系统)被广泛的运用到从战略构思到战术安排的各个环节，它们已经成为决定战争成败的一个重要因素，例如：在计算机上建立GIS与RS的集成系统，它能用自动影像匹配和目标识别技术，处理卫星和高空侦察机实时获得的战场图像，及时的将反映战场现状的图像叠加到数字地图上，数据直接传送到前线指挥部，为军事决策提供全天候的实时服务。地理信息系统采用空间数据库以及矢量图系统管理和显示各种地理信息及其属性信息，可以使战场的二维态势信息管理更加规范，使用灵活方便，同时可以将基于地图的二维态势显示与三维战场环境对应起来，便于更为直观反映作战实体的动态性能和交互过程。 1系统功能该系统的主要功能有：（1）二维态势显示：包括地图的显示、缩放、平移、区域选择及划分等。（2）三维态势显示：基于DEM（数字高程模型）数据，以等高线和表面的形式把战场态势显示出来，并于二维态势相对应。（3）地形高程匹配：生成的三维地形可以用来进行飞机在给定高度范围内自动飞行的仿真。（4）计算机生成兵力（CGF）的初始化及其实时显示：在地图上布置红蓝双方的固定目标，并显示双方活动目标的运动轨迹和对抗效果。（5）信息查询：建立数据库，实现地理、人文等信息的查询，以及对它们进行添加、修改和删除等操作。（6）网络通讯：分布式交互仿真离不开网络通讯，建立控制台和仿真结点，实现前者发出指令，驱动实体运动，后者接收数据，绘制出实体运动的轨迹。 2系统结构该系统使用PC机在Windows2000操作系统中，以Microsoft Visual Basic为总体开发环境，集成多种工具软件进行开发的。下面将分软件和硬件两部分讲述系统的结构。硬件结构如图1所示：控制台和结点通过基于UDP/IP的通讯协议连接起来，可根据需要添加新的结点或把该系统加入到一个更大的系统中去。

基于Unity3D虚拟战场真实地形创建技术研究

2017年第4期信息通信2017 (总第172 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. No 172) 基于Unity3D虚拟战场真实地形创建技术研究杨奎河，李一,郭东方 (河北科技大学，河北石家庄050018) 摘要:针对虚拟战场真实地形的基本要素，研究了基于lM y3D开发引擎的虚拟战场真实地形的创建具体流程。并虚拟战场真实地形的精度高、复杂度高、实时性、动态性等特点，采用LOD算法进行了动态地形的渲染，实现了真实，流畅的渲染效果〇关键词:Unity3D;真实地形;LOD算法中图分类号:TP391.9 文献标识码:A文章编号:1673-1131( 2017 )04-0107-02 〇引言2创建地形关键技术研究虚拟战场真实地形的创建是进行虚拟战场研究的基础。本技术的主要特点是:创建的地形是基于真实DEM高程图数据的，精度较髙。动态渲染相对来说就会对性能的要求较大 —些。因此，本文对地形大规模动态渲染采用了 LOD算法。并且对高程图获取，地形纹理，道路交通，山丘河流等地表细节等关键技术进行了相关探讨。该项研究对于之后进行虚拟现实开发的项目中有关真实地形创建具有很好的借鉴作用。2.1地形数据获取建立虚拟战场真实地形首先需要的是真实的地形参数，主要包括DEM和与之相对应的卫星图数据，以及一些相关的纹理数据和文化特征数据。 MaptileDownloader提供了卫星遥感数据获取的向导，通过逸择对应的地理位置信息，然后进行一系列的设置,最后就可以生成带有有地理信息的tiff格式卫星遥感数据。 1虚拟战场真实地形的创建技术本文研究的虚拟战场真实地形是基于真实地形数据的虚拟化，是现实世界中真实地形的再现，必须采用真实世界中的具体数据来构造，在这种情况下一般采用数字高程模型(DEM)的方法。虚拟战场真实地形通常包括战场地形的基本要素，如道路、河流、植被等。经研究发现，基于Unity3D开发引擎比较优化的虚拟地形生成方法可简化为以下几个步骤。其构建具体流程如图1所示。 C开?始3 地形数掘获取地形数姻格式料换、丨叫格 _______________f g i化_______________ 由于本研究前期创建的模型主要是基于WorldMachine 来进行的，因此，采用的D E M数据是从地理空间数据云 (www.gscloud.c n)上直接获取基于Google Earth服务器的的 GDEMDEM格式30m分辨率的DEM数据如图2所示。并且获取的DEM数据的经纬度必须与卫星图的相一致。 ?木地形地貌的横型设计地衣纹理的映射 ?可谢U道路、满木杂，每文化 M_________ ^征I映 C纳束) 图1基于Unity3D虚拟战场真实地形的创建流程图2 GDEMDEM格式DEM数据 2.2地形数据转换本研究所采用的地形原始数据是从Google E a rth的 GDEMDEM格式数据，它并不是WorldMachine所能识别并可以转换的数据格式，因此需要先将它转换成标准的hfc/h￡2格式。可以通过专业的格式转换软件(Global Mapper)进行转换，它能够将多种非标准的地形资源数据进行有效的格式转换。了ZigBee无线局域网络来实现家居环境监测控制系统。各传感器节点将温湿度计烟雾等数据采集完成后发送给Zi讲ee 协调器；再将采集到的数据信息上传给上位机进行存储、显示和处理，同时通过上位机可以对各传感器节点的终端设备进行相应的调节控制等。经过测试运行证明,本系统能够通过ZigBee无线技术进行家庭环境的监测与控制，系统运行稳定，可以推广应用到医疗、工农业等诸多领域，具有一定的应用发展前景。参考文献： [1]陆秋俊.物联网智能家居应用方案[J].物联网技术，2014 (11):60-61. [2]卿:/^olitic8.pe(plex(mcn^015/0128/c70731-26462Q57

海洋水下战场态势仿真系统的设计与实现-

第３８卷第４期２０１６年８月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ．３８Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１６文章编号：１６７３-３８１９（２０１６）０４-００７９-０５海洋水下战场态势仿真系统的设计与实现? 李卓１，２，王庆裕２，高大远１（１．海军潜艇学院，山东青岛２６６１９９；２．海军９２９９５部队训练部，山东青岛２６６１００）摘要：在作战仿真领域，由于水下战场环境的特殊性以及水下作战对抗的复杂性，构建具有水下战场实景态势展现以及水下作战对抗演示分析等功能的仿真系统始终是一个难点问题三基于现代海战条件下水下对抗的应用背景，设计实现了海洋水下战场态势仿真系统，给出系统的功能结构二功能流程以及数据处理流程和方案，并对系统的开发部署进行了具体实现，应用情况表明系统能够实现对水下战场实景态势的高精度仿真，可作为海洋水下战场实景态势的演示分析研究平台和水下作战对抗的论证评估工具三关键词：水下战场；实景态势；仿真系统；开发部署；设计实现中图分类号：ＴＰ３９１．９；Ｅ９４３文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３-３８１９．２０１６．０４．０１７ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｉｔｕａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭａｒｉｎｅＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＢａｔｔｌｅｆｉｅｌｄＬＩＺｈｕｏ１，２，ＷＡＮＧＱｉｎｇ-ｙｕ２，ＧＡＯＤａ-ｙｕａｎ１（１．ＮａｖｙＳｕｂｍａｒｉｎｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１９９；２．ＵｎｉｔＮｏ．９２９９５，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｉｓａｌｗａｙｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｓｈｏｗｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｗａｒｆａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｗａｒｆａｒｅｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｓｅａｆｉｇｈｔｃｏｎ-ｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｅｔｃａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ，ａｎｄｉｔｓｅｒｖｅａｓａｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄａｎｄａａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｏｏｌｓｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ；ｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎ-ｔａｔｉｏｎ收稿日期：２０１６-０２-２８修回日期：２０１６-０３-３０ ?基金项目：国家８６３基金（ＡＡ８０９４０２７Ｂ）作者简介：李卓（１９７５-），男，辽宁兴城人，博士后，工程师，研究方向为模拟仿真二导航系统二水下作战理论等三王庆裕（１９７１-），男，高级讲师三高大远（１９７８-），男，博士，讲师三近年来，水下作战在信息化海战中的地位逐渐凸显，海洋水下战场空间特殊的军事价值和战略意义已经被广泛认可，各海洋军事强国纷纷推动和实施与海洋水下作战相关的战略和计划，不断加强对水下战场空间的控制，并基于不同的使命任务体系论证了多种水下作战模式，发展了大量的水下武器装备［１-２］三其中美国相继通过ＳｅａＷｅｂ二ＰｌｕｓＮｅｔ等计划和项目，针对水下远距离探测和预警二水下通信和组网等水下信息技术进行研究和验证三另外，早在冷战时期，美俄就在大洋海底建立了防范对方潜艇的海底反潜网络，近年来更是进一步发展了多种样式的海洋水下对抗系统和对抗节点，包括美国的先进可布放系统（ＡｄｖａｎｃｅｄＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔａｌＳｙｓｔｅｍ，ＡＤＳ）二水下持续监视网（ＰｅｒｓｉｓｔｅｎｔＬｉｔｔｏｒａｌＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＳｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅＮｅｔｗｏｒｋ，ＰＬＵＳｎｅｔ）二可部署自主分布式系统（ＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｙｓｔｅｍ，ＤＡＤＳ）等，俄罗斯最新研制了固定式被动水声观测系统德涅斯特尔系统，并将其部署海军，这些海底观测网都可直接用于军事对抗三在水下节点的研究方面，相关研究进展也非常快，包括美国的先进无人搜索系统ＡＵＳＳ和Ｒｅｍｕｓ-６０００型水下航行器，英国的海洋调查与监视水下航行器ＡｕｔｏＳｕｂ，德国的无人水下侦察航行器ＤｅｅｐＣ等，这些节点均可作为水下各类活动的手段和载体三鉴于水下战场具有迥异于其它战场空间的复杂性和特殊性，同时还涉及来自不同战场空间的多种作战平台以及多种技术手段的综合应用，因而水下作战活动异常复杂，对水下战场态势的分析验证以及对水下作战活动的演示呈现等都面临很多困难三信息化海战场上作战环境复杂多变，战场态势转换迅速，作战对抗异常激烈，采用抽象单一二静态描述的战场态势图等表达方式很难实现对水下战场态势进行准确直观的描述，对水下战场的实景态势仿真历来