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武警指挥训练仿真系统关键技术与应用模式研究

作　者: 王卫峰
导　师: 汤晓安
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 地形建模 建筑建模 道路建模 场景规划 指挥控制 作战应用
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 138次
引　用: 1次
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内容摘要


伴随着信息技术的深入发展,虚拟现实技术与GIS技术的结合使得虚拟环境的仿真得以实现。数字城市、数字地球及虚拟战场等一系列研究方向取得了突飞猛进的发展,并逐步由理论走向应用。武警(CAPF)指挥训练仿真系统就是应用虚拟现实技术和GIS技术的一个可视化仿真系统,三维地理环境建模是构成该系统的基本要素,也是系统实现中的关键技术,因此本文将对三维地理环境中地形地物的建模技术及系统在武警部队指挥控制中的应用作较深入的研究和探讨。本文所做的研究工作集中在五个方面:1.提出了一个武警指挥训练仿真系统的体系结构,研究了系统的功能结构和处理流程。在深入分析系统功能需求的基础上,重点研究了该系统各功能模块的具体功能和系统场景集成与仿真的具体流程,最后对系统实现中的一些关键技术及实现方法进行了研究和讨论。2.研究了基于LOD三维地形的生成与实时显示技术和复杂建筑物CSG建模技术,并研究了地形与地物的匹配方法,实现了二者的无缝拼合。在三维地形建模方面,重点研究了基于LOD三维地形建模的模型简化和绘制方法,满足了大规模地形绘制对实时性和真实感的要求;在复杂建筑物建模方面,重点研究了复杂建筑物的CSG建模方法,实现了复杂建筑物的简化建模。最后采用改造地形将其置平来匹配建筑物的方法,实现了地形与地物的良好匹配。3.提出了一种在三维道路建模中利用计算机自动实现交叉口检测与建模的处理方法。提出了一种基于包围矩形判断算法的三维道路交叉口自动检测与建模的方法,利用该方法,实现了对三维道路中的交叉口进行自动检测与建模,并可实现对地形的自动匹配。4.设计并实现了一个指挥训练仿真实验系统,研究了系统实现过程中涉及的一些关键技术。5.通过对武警部队现有指挥方式的分析研究,对武警指挥训练仿真系统在武警部队指挥控制中的应用模式进行了探讨,研究了系统在作战指挥和军事训练中的应用。文章最后对所研究的工作进行了总结,并提出了进一步研究的内容和方向。

全文目录


摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章 绪论  13-19
  1.1 本课题相关技术  13-17
    1.1.1 虚拟现实技术  13-14
    1.1.2 可视化技术  14-15
    1.1.3 地理信息系统  15-17
  1.2 本文的工作  17-19
    1.2.1 课题内容  17-18
    1.2.2 论文组织  18-19
第二章 系统体系结构和处理流程  19-26
  2.1 系统概况  19
  2.2 系统功能需求分析  19-20
  2.3 系统功能结构  20-22
  2.4 系统处理流程  22-24
    2.4.1 系统信息流程  22-23
    2.4.2 场景集成流程  23
    2.4.3 仿真流程  23-24
  2.5 系统关键技术及实现方法  24-25
    2.5.1 系统关键技术  24-25
    2.5.2 系统实现方法  25
  2.6 本章小结  25-26
第三章 地形与复杂建筑物的三维建模  26-47
  3.1 引言  26
  3.2 地形与建筑物三维建模的基本方法  26-28
    3.2.1 三维地形建模的基本方法  26-27
    3.2.2 三维建筑物建模的基本方法  27-28
  3.3 基于LOD的三维地形建模  28-34
    3.3.1 数据结构的分类  29
    3.3.2 DEM数据获取与建模流程  29-31
    3.3.3 模型简化  31-32
    3.3.4 基于四叉树算法的LOD模型构造及绘制  32-33
    3.3.5 基于视点的场景管理调度  33-34
  3.4 复杂建筑物的三维建模  34-42
    3.4.1 三维空间数据模型  34-35
    3.4.2 建筑物的三维几何数据和纹理数据的获取  35-37
    3.4.3 复杂建筑物的三维模型构建  37-41
    3.4.4 建筑物的纹理映射  41-42
  3.5 建筑物模型与地形的匹配  42-43
    3.5.1 独立建筑物与地形的匹配  42
    3.5.2 建筑物群与地形的匹配  42-43
  3.6 实验结果及分析  43-46
    3.6.1 实验环境  43
    3.6.2 实验结果及分析  43-46
  3.7 本章小结  46-47
第四章 三维道路建模及道路交叉口自动检测与建模  47-60
  4.1 引言  47-48
  4.2 基于横截面的三维道路模型  48-49
    4.2.1 基于横截面的道路模型结构  48
    4.2.2 基于横截面的三维道路建模  48-49
  4.3 交叉路口自动检测  49-55
    4.3.1 道路模型的简化  49-50
    4.3.2 交叉路口的自动检测  50-55
  4.4 交叉路口的建模  55-57
  4.5 实验结果及应用  57-60
第五章 武警指挥训练仿真实验系统  60-68
  5.1 系统模型库  60-61
  5.2 场景  61-62
  5.3 场景规划相关技术的实现  62-63
    5.3.1 地面坐标拣选方法  62-63
    5.3.2 模型拾取策略  63
  5.4 系统软件截图  63-67
    5.4.1 场景截图  64-65
    5.4.2 地物规划截图  65
    5.4.3 场景数据量算截图  65-66
    5.4.4 城市街道视景仿真截图  66-67
  5.5 本章小结  67-68
第六章 系统在武警部队指挥控制中的应用模式研究  68-75
  6.1 国内外相关技术的研究和发展现状  68-70
    6.1.1 美积极开展军用仿真技术研究  68-69
    6.1.2 以开展地形建模和战术决策支援系统的研究  69
    6.1.3 我国的研究状况  69-70
  6.2 武警部队现有指挥方式的研究  70-73
    6.2.1 武警部队现有指挥方式  70-71
    6.2.2 武警部队的特殊性对指挥方式的影响  71-72
    6.2.3 武警部队现有指挥控制中的局限性  72-73
  6.3 仿真系统在武警部队指挥控制中的应用模式研究  73-75
    6.3.1 武警指挥训练仿真系统的优势  73-74
    6.3.2 武警指挥训练仿真系统的应用模式分析  74-75
第七章 总结和展望  75-78
  7.1 本文的工作总结  75
  7.2 进一步研究设想  75-78
致谢  78-79
参考文献  79-81
作者在学期间取得的学术成果  81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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