[发明专利]一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法

摘要

本发明提出一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法，属于计算机仿真领域，包括：步骤一：三维场景模型的建立；步骤二：三维模型配置和三维特效制作；步骤三：仿真过程实现共三个步骤。本发明提出的一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法，将近水面飞行器机动飞行进行可视化视景仿真，解决了传统的实物仿真具有的不可重复性和高风险性的缺点，具有高效率、可重复性和低成本的特点。在创建三维场景模型中加入了真实的海洋地理信息，使得仿真环境更加逼真。本发明可以显示和推演单个飞行器的航路的飞行态势，也可以在多个飞行器的多条飞行航路之间进行视角切换，提供全方位，多角度的仿真视角。

主权项

一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法，其特征在于：包括以下几个步骤：步骤一：三维场景模型的建立：建立三维场景模型包括海洋场景建模和三维实体建模，海洋场景模型包含海浪态势模型和岛屿模型，三维场景模型的建立过程具体包含以下几个步骤：（1）通过设计图纸和真实物体测量数据获得实体外观与几何形状等数据，通过实地拍摄照片及对材质图片库中的图片进行处理得到纹理数据，数据采集工作完成后，对采集到的真实海浪和岛屿图像数据进行初步的处理，去掉不正确和冗余的数据，进行数据转换和裁剪，把纹理图片转换为Creator软件支持的RGBA图片格式；然后将图像数据进行分类、整理和存储；（2）利用Creator软件建立海浪和岛屿模型.flt文件，首先，在Creator环境中建立海浪和岛屿多边形，海浪和岛屿多边形按树状层次结构进行定义，同一层次的节点内容，输出时按从左至右进行图形绘制渲染，采用单元分割法将场景模型分割成较小的单元，最终显示出海浪和岛屿的基本结构；然后选择步骤（1）中采集到的真实海浪和岛屿图像作为纹理，通过定义纹理、控制过滤、说明坐标方式、给出几何坐标和纹理坐标构建最终海洋场景模型.flt文件；（3）采用步骤（1）和步骤（2）相同的方法，完成建立船只和飞行器的三维实体模型.flt文件；（4）对三维场景模型进行结构调整，优化三维场景模型的视景仿真输出次序，提高视景画面的质量，采用分割法使当前岛屿模型中的实体被选择渲染；（5）提取电子海图中存储的真实数据信息，将所获取的海洋地理信息要素数据构建成一个海洋地理信息数据库，视景仿真程序调用海洋地理信息数据库，将海洋地理信息加载到三维场景模型；（6）通过以上步骤得到三维场景模型、三维实体模型和海洋地理信息数据库，最终得到三维视景数据库；步骤二：三维模型配置和三维特效制作（1）使用LynX Prime图形界面设计软件进行三维场景模型配置，通过LynX Prime图形界面设计软件对三维场景模型进行初始化设置；设置模型初始化的关键是岛屿模型在海洋场景模型中的定位，通过电子海图中岛屿真实的经纬度设置岛屿模型在海洋场景模型中的定位；（2）设置实体的运动效果，构建相关的特效模型，采用粒子系统和静态图像纹理映射的方法进行特效模型的实现；步骤三：仿真过程实现（1）仿真实现流程 采用Visual Studio 2003.NET和Vega Prime仿真软件相结合的方法实现视景仿真过程，视景仿真实现过程是结合Creator与Vega Prime仿真软件，建立系统实时处理过程，将步骤一生成的场景模型.flt文件加载到仿真软件Vega Prime中，将场景模型.flt文件成为视景仿真实时应用的一部分，具体流程为：a、首先将Creator建立的场景模型加载到Vega Prime仿真软件中，然后在应用界面Lynx中完成ACF中定义窗口、通道、观察者、运动模型、场景、场景中的对象、场景运动体、环境及环境特效、光源初始化的设定，然后配置实时仿真所需的环境，编译保存ACF文件，最后预览环境效果；b、编写仿真程序，在Visual Studio 2003.NET中调用Vega Prime的API函数初始化系统和模块类，调用帧循环函数绘制场景循环，从而实现可视化实时仿真应用程序；（2）视景漫游和实体属性查询的实现实现视景仿真场景内多角度的漫游，通过键盘、鼠标触发事件进行人机交互漫游功能，进行视角切换和实体信息查询响应，当用户进行多条航路视角切换时，漫游引擎立即调度场景数据库生成新的实时视点画面，并在仿真场景中显示；实体属性查询流程为：首先通过鼠标选择查询实体，如果选中实体，视景仿真系统收到查询消息，调用查询函数查询海洋地理信息数据库，系统查询到海洋地理信息数据库中实体属性信息，将其相应的属性数据值传到仿真系统，并显示到仿真界面，然后判断是否还需要查询其他的实体，如需要，则返回，重新查询相应的实体，如无，则结束；（3）视景仿真系统与航路规划系统的协调工作过程在Visual Studio 2003.NET平台上，搭建航路规划系统和视景仿真系统之间标准接口，将航路规划系统计算的飞行器航路信息输入到视景仿真系统中，视景仿真系统按照航路规划系统计算的飞行器航路信息进行飞行器机动飞行仿真，飞行器机动飞行仿真过程中，如果有多条航路轨迹，视景仿真系统会提示是否进行切换，观看到不同近水面飞行器的不同航路轨迹的飞行；仿真飞行结束后，视景仿真系统会将仿真结果信息反馈给航路规划系统。