[发明专利]潜射导弹出水过程三维动态仿真方法

权利要求书

1.潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，所述方法是基于CPU-GPU异构的多线程开发环境来实现的，其特征在于所述方法包含以下内容：

一、搭建人机交互平台；

二、潜基导弹出水过程三维虚拟建模与显示：利用Multigen Creator和3DS MAX建立潜艇、导弹及水面舰艇的三维模型，并建立海洋、天空、岛屿及海底地形的虚拟仿真场景；

三、基于粒子系统的潜基导弹出水可视化建模：采用粒子系统建模方法，建立船行波、导弹尾焰、弹仓开盖气泡、导弹出筒水汽、导弹出水水汽粒子特效，模拟潜基导弹发射出水过程中的现象；

四、基于着色语言的潜基导弹出筒空泡可视化建模：采用GLSL着色语言编写空泡形状，综合导弹水下出筒阶段的水-气交互及Fluent仿真数据建立潜基导弹出筒空泡可视化模型，模拟导弹出筒空泡变化规律；

五、海洋深度标尺动态显示：使用投影节点构建海洋深度标尺，建立海洋深度与颜色变化对应的函数，并添加滑动浮标，动态显示潜艇的下潜深度和位置；

六、潜基导弹出水过程的多视角交互式三维漫游：读入不同时刻导弹和潜艇位置、姿态数据其中，x、y、z表示位置坐标，θ、ψ分别表示滚转、俯仰、偏航三个姿态角，对场景运动体进行实时驱动，设计使用多视角显示观测潜射过程中潜艇、导弹、海洋的变化情况；

七、潜基导弹出水过程的关键参数可视化：显示潜基导弹出水过程中的位置、姿态、速度方面的参数信息，并绘制不同时刻潜基导弹出水过程中的位置、姿态、速度的变化曲线。

2.根据权利要求1中所述的潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，其特征在于步骤一中所述的搭建人机交互平台是在VC++和OSG三维渲染引擎环境下搭建完成的，VC++用于构建系统平台和界面，OSG三维渲染引擎提供虚拟现实技术用于实现潜基导弹出水过程的三维虚拟仿真。

3.根据权利要求2中所述的潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，其特征在于步骤二中所述的三维模型以IVE格式的二进制文件方式存储。

4.根据权利要求3中所述的潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，其特征在于步骤二中所述的潜基导弹出水过程三维虚拟建模的具体方法如下：根据真实的潜艇、导弹尺寸，利用三维动画渲染制作软件3DS MAX重构出相应的虚拟三维对象实体，运用材质贴图、布尔运算方法进行处理和构型，并以FLT格式文件导出，利用三维虚拟仿真建模软件Multigen Creator对潜艇弹仓舱盖和尾部螺旋桨建立自由度DOF节点，使用OSG访问上述节点并调用，实现螺旋桨旋转和弹仓舱盖开启和关闭功能，绘制潜艇和舰艇模型时，采用多细节层次LOD技术，使用多组由简到繁的绘制方案来实现同一个模型的渲染，并设置由远及近时的LOD切换动作，最后将FLT格式文件转换为IVE格式文件。

5.根据权利要求4中所述的潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，其特征在于步骤二中所述的海面场景仿真是基于开源海洋仿真方案osgOcean进行二次开发，可实现的功能有海浪动画、海面倒影、光线的反射与折射、菲涅尔效果、水下光照、水下浮帘粒子、水下扭曲失真等海洋效果；所述的天空场景仿真是利用纹理映射方法，将天空图片映射到天空盒的内侧，并结合光照系统实现场景的天空效果；岛屿及海底地形场景仿真是使用Global Mapper下载高程数据DEM，使用Google Earth下载纹理数据，最后采用Multigen Creator对所述数据进行合成处理，实现岛屿及海底地形模型。

6.根据权利要求5中所述的潜射导弹出水过程三维动态仿真方法，其特征在于步骤四中所述的空泡的状态参数可通过流体分析软件Fluent仿真模拟得出，所述参数包括迎水面和背水面的空泡变化速率V₁、V₂，空泡半径R以及空泡半径的变化速率V_r。