水下战场环境虚拟仿真系统
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【Abstract】Aiming at the strong influence of underwater battlefield environment on the power of naval operation, the design scheme of environment virtual simulation system based on virtual reality and visualization techniques is researched and presented. The system simulation models are established. Based on the mainly characteristics of ocean environmental parameters and underwater acoustic models, the synthetic simulation and visualizing analysis system of ocean geography, hydrology and underwater acoustic environment are established, which give an efficient method for awareness, simulating training and operational application of underwater battlefield environment. 【Key words】underwater battlefield environment; underwater acoustic models; Virtual Reality(VR); visualization technology
水下战场环境数据库是整个虚拟仿真系统的基础数据 源，主要由海洋自然环境数据库和作战应用产品库组成。
(1)海洋自然环境库，主要包括：温度，盐度，密度和声 速，水色，透明度，海流，海底等数据。
(2)作战应用产品库，主要包括：会聚区参数，中尺度特 征以及环境季节性特征化参数等。 1.3 水声环境仿真平台
水声环境仿真平台主要由水声环境并行仿真系统和作战 应用产品制作系统组成，完成舰艇作战海域三维水声战场环 境的快速、高精度仿真计算以及水声环境作战应用产品制作。
1 系统总体结构
水下战场环境虚拟仿真系统总体结构如图 1 所示。
3DMAX, Multigen Creator 三维实体建模平台
作战应用产品制作
水声环境并行仿真
水声环境仿真平台
局域网
作战应用产品库
立体声声效
战场态势设定 二维环境参数分析 作战决策支持
海洋自然环境库 人机交互
水下战场 环境数据库
系统主控台
(1. 解放军信息工程大学测绘学院，郑州 450052；2. 海军潜艇学院，青岛 266071；3. 青岛农业大学信息科学与工程学院，青岛 266109)
摘 要：针对水下战场环境对海军武器装备战斗力的影响，研究并提出基于虚拟现实和可视化技术的水下战场环境虚拟仿真系统总体结构， 建立系统仿真模型，以海洋环境主要特征参数和水声模型为基础，实现对海洋地理环境、水文环境以及水声环境的综合仿真和可视化分析， 从而为水下战场环境的认知、模拟训练以及作战应用提供有效手段。 关键词：水下战场环境；水声模型；虚拟现实；可视化技术
Underwater Battlefield Environment Virtual Simulation System
LI Yu-yang1,2, DA Liang-long2, YANG Ting-wu2, SONG Jie3
(1. Institute of Surveying and Mapping, PLA Information Engineering University, Zhengzhou 450052; 2. Navy Submarine Academy, Qingdao 266071; 3. College of Information Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109)
海军作战，特别是潜艇战和反潜战都是在海水介质中展 开，作战舰艇的水下探测与反探测、战术机动、攻防决策、 武器装备的使用以及作战效能的发挥都与水下战场环境密切 相关。作为海军数字化海洋战场环境重要组成部分的水下战 场环境已经不仅仅是作战舰艇实施海上作战任务与海上活动 的空间，同时也是战斗力，是构成海军现代武器装备的必要 部件[1-2]。由于水下战场环境具有很强的时空易变性和不直观 性，因此，利用虚拟现实和可视化技术构建水下战场环境虚 拟仿真系统，将为作战指挥员发现和理解战场环境规律提供 有力的工具，并为水下战场环境的认知、模拟训练和作战应 用提供有效手段[3]。
第 34 卷 第 10 期 Vol.34 No.10
计算机工程 Computer Engineering
·多媒体技术及应用·
文章编号：1000—3428(2008)10—0221—03 文献标识码：A
水下战场环境虚拟仿真系统
2008 年 5 月 May 2008
中图分类号：TP391.9
李玉阳1,2，笪良龙2，杨廷武2，宋 洁3
Baidu Nhomakorabea
三通道水下战场环境可视化显示
三通道可视化仿真训练平台
图 1 水下战场环境虚拟仿真系统总体结构
该系统主要由三维实体建模平台、水下战场环境数据库、
水声环境仿真平台以及三通道可视化仿真训练平台组成。 1.1 三维实体建模平台
三维实体建模平台主要根据已有舰艇兵力实体的结构数 据，利用 3DSMAX 和 MultiGen Creator 软件，建立层次化、 细节化的兵力实体几何模型，包括螺旋桨、船舵等独立机构 的运动模型与数据表示。同时，通过设定兵力实体几何外观 形状特征点，在视景仿真过程中计算不同兵力实体特征点之 间及兵力实体特征点与地形结构是否相交来实现碰撞检测。 1.2 水下战场环境数据库
水下战场环境数据库是整个虚拟仿真系统的基础数据 源，主要由海洋自然环境数据库和作战应用产品库组成。
(1)海洋自然环境库，主要包括：温度，盐度，密度和声 速，水色，透明度，海流，海底等数据。
(2)作战应用产品库，主要包括：会聚区参数，中尺度特 征以及环境季节性特征化参数等。 1.3 水声环境仿真平台
水声环境仿真平台主要由水声环境并行仿真系统和作战 应用产品制作系统组成，完成舰艇作战海域三维水声战场环 境的快速、高精度仿真计算以及水声环境作战应用产品制作。
1 系统总体结构
水下战场环境虚拟仿真系统总体结构如图 1 所示。
3DMAX, Multigen Creator 三维实体建模平台
作战应用产品制作
水声环境并行仿真
水声环境仿真平台
局域网
作战应用产品库
立体声声效
战场态势设定 二维环境参数分析 作战决策支持
海洋自然环境库 人机交互
水下战场 环境数据库
系统主控台
(1. 解放军信息工程大学测绘学院，郑州 450052；2. 海军潜艇学院，青岛 266071；3. 青岛农业大学信息科学与工程学院，青岛 266109)
摘 要：针对水下战场环境对海军武器装备战斗力的影响，研究并提出基于虚拟现实和可视化技术的水下战场环境虚拟仿真系统总体结构， 建立系统仿真模型，以海洋环境主要特征参数和水声模型为基础，实现对海洋地理环境、水文环境以及水声环境的综合仿真和可视化分析， 从而为水下战场环境的认知、模拟训练以及作战应用提供有效手段。 关键词：水下战场环境；水声模型；虚拟现实；可视化技术
Underwater Battlefield Environment Virtual Simulation System
LI Yu-yang1,2, DA Liang-long2, YANG Ting-wu2, SONG Jie3
(1. Institute of Surveying and Mapping, PLA Information Engineering University, Zhengzhou 450052; 2. Navy Submarine Academy, Qingdao 266071; 3. College of Information Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109)
海军作战，特别是潜艇战和反潜战都是在海水介质中展 开，作战舰艇的水下探测与反探测、战术机动、攻防决策、 武器装备的使用以及作战效能的发挥都与水下战场环境密切 相关。作为海军数字化海洋战场环境重要组成部分的水下战 场环境已经不仅仅是作战舰艇实施海上作战任务与海上活动 的空间，同时也是战斗力，是构成海军现代武器装备的必要 部件[1-2]。由于水下战场环境具有很强的时空易变性和不直观 性，因此，利用虚拟现实和可视化技术构建水下战场环境虚 拟仿真系统，将为作战指挥员发现和理解战场环境规律提供 有力的工具，并为水下战场环境的认知、模拟训练和作战应 用提供有效手段[3]。
第 34 卷 第 10 期 Vol.34 No.10
计算机工程 Computer Engineering
·多媒体技术及应用·
文章编号：1000—3428(2008)10—0221—03 文献标识码：A
水下战场环境虚拟仿真系统
2008 年 5 月 May 2008
中图分类号：TP391.9
李玉阳1,2，笪良龙2，杨廷武2，宋 洁3
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三通道水下战场环境可视化显示
三通道可视化仿真训练平台
图 1 水下战场环境虚拟仿真系统总体结构
该系统主要由三维实体建模平台、水下战场环境数据库、
水声环境仿真平台以及三通道可视化仿真训练平台组成。 1.1 三维实体建模平台
三维实体建模平台主要根据已有舰艇兵力实体的结构数 据，利用 3DSMAX 和 MultiGen Creator 软件，建立层次化、 细节化的兵力实体几何模型，包括螺旋桨、船舵等独立机构 的运动模型与数据表示。同时，通过设定兵力实体几何外观 形状特征点，在视景仿真过程中计算不同兵力实体特征点之 间及兵力实体特征点与地形结构是否相交来实现碰撞检测。 1.2 水下战场环境数据库