[发明专利]移动目标趋向性运动模型及其三维动态构建方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及移动目标趋向性运动三维仿真。

背景技术

随着计算机技术的不断提高，对于移动目标趋向性运动的研究越来越多地应用到了计算机仿真技术。利用仿真技术，人们可以直接在计算机上观察到移动目标在某个区域内的有趋向性的移动情况，记录移动目标的方位，计算移动用时。采用计算机来模拟移动目标的运动趋势，具有较强的直观性，而且这种模拟不需要付出实际的代价。正由于上述优点，移动目标趋向性运动的研究得到了国内外学者的重视，出现了多种仿真模型。

移动目标趋向性运动的仿真模型根据标准不同可以分为很多种，较为常用的有磁场力模型、社会力模型和元胞自动机模型。但是，这些仿真模型都存在着一些不足之处。磁场力模型将移动目标以及障碍物全部视为有磁性的个体，运动中满足库伦定律，不过其模型参数目前无法被验证是合理的；社会力模型将移动目标视为粒子，粒子的运动符合牛顿运动定律，由牛顿运动方程求解得到运动方向和速度，该方法得到的数值精确，但是其编程极为繁琐，运算量巨大不利于应用在工程上；元胞自动机模型将空间和时间变成离散状，具有较好的仿真效果，不过“场域”构建非常繁琐，而且功能上还不能被完全实现。

同时，现行的移动目标趋向性运动的仿真系统主要利用传统的二维仿真技术，在可视化方面不能满足具体应用系统的移动目标种类多、运动复杂、趋向各异性等特点，不能对真实移动目标进行深层次刻画并提供全方位多角度的三维仿真展示。

发明内容

针对现有技术的上述特点，本发明的目的在提出了一种基于“格子气”模型的移动目标趋向性运动模型及其三维建模与仿真系统及其方法。格子气模型，该模型运算规则简单，计算效率高，在保证仿真效果的同时，提高了系统性能。

本发明给出的技术方案为：

一种移动目标趋向性运动模型及其三维动态构建系统，其特征在于，该系统包括预处理层、运算层、显示层、和数据层。所述预处理层包括系统配置信息处理模块、移动区域信息处理模块和移动目标信息处理模块。所述运算层包括仿真计算模块和监听模块，其中仿真计算模块又包括移动目标运动计算模块和移动区域信息更新模块，监听模块又包括接收消息模块和发送消息模块。所述显示层包括移动目标显示模块和移动区域显示模块。所述数据层包括移动目标信息、移动区域信息和三维模型，数据层为预处理层、运算层和显示层提供所需的数据信息和模型库。它们之间的关系为：

所述系统配置信息处理模块，从配置文件中读取仿真系统的总体配置信息，这些信息是由用户设定的，配置与系统仿真相关的各种控制以及设置信息，包括格子气模型的偏向强度参数D、移动目标运动速度和数目等。

所述移动区域信息处理模块，将移动区域进行划分，得到同等大小的M*N个格子区域，并为每个格子设定对应的ID号和状态信息。

所述移动目标信息处理模块，为每个移动目标初始化个体信息，主要包括：移动目标位置ID、移动目标的目标ID以运动趋向。

所述仿真计算模块，是运算层乃至整个仿真系统的核心模块。采用格子气模型进行仿真，判断移动目标所处的位置状态，确定其运动方向并更新其位置信息，同时还需要更新相应网格的信息。仿真计算模块又包括移动目标运动计算模块、和移动区域信息更新模块，所述移动目标运动计算模块主要负责处理移动目标的状态信息，即包括计算运动方向和更新位置信息。移动区域信息更新模块主要负责更新移动区域的状态信息，即包括移动区域状态可用性和区域中的移动目标信息。移动目标运动计算模块和移动区域信息更新模块是两个独立分开的模块，当仿真过程中环境发生变化则只需要更新移动区域信息，则也只调用移动区域信息更新模块即可，所以有时系统只会调用其中的一个模块。

所述监听模块，负责与后台服务器之间的通讯，采用后台线程的模式，监听并接收服务器端的消息，并将消息及时传送给仿真计算模块。监听模块又包括接收消息模块和发送消息模块。监听模块主要负责整个仿真过程中与后台的通讯任务，随时对后台的信息做出响应，根据接收的消息分别调用仿真计算模块中的移动区域信息更新模块和/或移动目标运动计算模块以执行相应的仿真计算。在整个仿真过程中，监听模块始终处于运行状态。

所述显示层的移动目标显示模块和移动区域显示模块同时接收仿真计算模块发送的脚本信息，串行更新移动目标的当前位置。

一种移动目标趋向性运动模型及其三维动态构建方法，其特征在于，包括步骤：