[发明专利]一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机仿真领域，具体涉及一种可视化视景仿真技术，特别涉及一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法。

背景技术

航路规划技术是近水面飞行器机动飞行的关键技术之一，航路规划系统可为近水面飞行器规划出精确的飞行路径。通过对航路规划系统的规划结果进行仿真，验证航路规划结果的有效性和正确性具有非常重要的意义。而传统的近水面飞行器机动飞行仿真方法是实物仿真，实物仿真可以从宏观上全局把握近水面飞行器的性能和运动情况，但是该方法实施成本高、工艺复杂，不能对近水面飞行器机动飞行的性能进行细致的分析，这体现出传统的实物仿真具有不可重复性和高风险性的缺点。随着计算机视景仿真技术的飞速发展，应用视景仿真技术实现近水面飞行器航路规划结果的机动飞行仿真，不仅满足了对近水面飞行器机动飞行的性能进行深入、细致的分析，又可以降低仿真的成本。

视景仿真是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验。

可视化视景仿真技术自诞生以来，就在航空航天、航海、军事、核工业中发挥着不可替代的作用，并通过不同的仿真软件进行了视景仿真应用。申请号为200810137411.x的《飞行器视景仿真系统》专利是运用Vega视景仿真软件进行仿真，Vega基于进程工作，每个进程都要开销内存单元，将内存空间作为进程的资源，执行效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种近水面飞行器机动飞行视景仿真方法，针对近水面飞行器机动飞行进行视景仿真，使用Visual Studio 2003.NET软件和Vega Prime视景仿真软件相结合的方法进行近水面飞行器机动飞行仿真，使其具有高效率、可重复性和低成本的特点，并且本发明提供了一种通过仿真手段使用户更直观的了解近水面飞行器机动飞行情况的方法，从而为验证航路规划系统规划结果的正确性提供了保证。

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）通过以上步骤得到的三维场景模型、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。为了生成真实感更强的环境，在不降低视景仿真系统的实时性前提下，构建相关的特殊效果模型，本发明采用粒子系统和静态图像纹理映射的方法进行特殊效果模型的实现。