基于OSG的战场态势三维可视化研究
基于OSG的风场三维数据可视化研究
基于OSG的风场三维数据可视化研究摘要：为了研究三维流场数据的可视化方法，本文应用fluent软件对三维流体模型进行网格划分、网格数据求解分析，然后基于OpenSenceGraph（简称OSG）图形系统在C++平台上，对分析的三维流场网格数据进行科学存储、可视化映射、绘制，完成可视化的后处理，最终实现了三维流场数据的可视化。
本文应用了矢量线的方法，并在实际风场三维数据上也得到了验证，研究对三维流场特征等有效信息的获取及可视化实际应用有着重要的意义。
关键词：可视化；流场；OSG；三维数据；网格数据引言科学计算可视化是将计算机图形学、图像处理及计算机视觉综合应用于计算机的学科，实现数据实时处理和显示、数据交互处理及计算结果的后处理等。
然而，随着数据量的不断增大，有效数据的利用率越来越低，甚至低于10%。
因此，数据场的可视化就成为了工程软件后处理的重中之重，它能把有效的数据直观清晰的展现出来，更易于总结和发现物质运动和变化的规律。
本文是以风场为例研究流场可视化的基本方法，当气流经过旋转的风力机时，由于动能的转移，会在下游形成风速下降的尾迹区致一些风力机处在其他风力机的尾迹中，尾迹附加的风剪切和湍流结构会影响下游风力机的疲劳载荷、使用寿命和结构性能，减少风力机的输出功率，影响整个风电场的总输出功率进，因此，对风场的可视化有利于对尾流的影响作更加进一步的研究。
本文简述了一种将风吹过风能发电机产生的尾流可视化出来的基本方法，并能通过3D投影仪、3D眼镜等外设沉浸在虚拟的三维风场环境中，实现了基本的人机交互。
1.三维数据可视化流程图1 三维数据可视化流程①数据生成是由计算机数值模拟或测量仪器产生的数据。
计算机数值模拟的结果形成数据文件，文件格式由科学计算机来定义。
因此是已知的，可以比较方便地输入计算机。
②数据的精炼与处理，对原始数据需要精炼和选择，对影响可视化的效果的需要进行处理。
采用四面体或六面体体元的方法将复杂的数据组织起来，使之与规则的计算空间建立意义映射的关系。
复杂战场电磁态势三维可视化研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ３Ｄ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
ＹＡＮＧ Ｆｕ－ｍｉｎ，ＷＡＮ Ｇａｎｇ，ＬＩ Ｆｅｎｇ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）
及粒子系统的绘制 算 法，是 迄 今 为 止 用 于 描 述 不 规 则物体最成熟的理论之一。其基本原理是将大量简 单形状的粒子作为 基 本 元 素 聚 集 起 来，形 成 一 个 不 规则的模糊物体，构 成 一 个 封 闭 的 系 统。 粒 子 系 统 是 一 个 动 态 变 化 的 系 统 ，随 着 时 间 的 推 移 ，新 粒 子 通 过可控的随机过 程 不 断 产 生，旧 粒 子 不 断 消 亡。 每 个粒子均有一定 的 生 命 周 期，使 其 经 历 出 生、生 长、 衰 老 和 死 亡 的 过 程 ，随 着 虚 拟 世 界 时 间 的 流 逝 ，每 个 粒 子 都 要 在 虚 拟 世 界 经 历 “产 生 ”、“活 动 ”和 “消 亡 ”３ 个阶段。因此，控制 粒 子 系 统 运 行 的 关 键 是 确 定 粒
制 体 数 据 的 表 面 信 息 ，减 少 了 内 存 ，提 高 了 绘 制 渲 染
速度，缺点是缺乏 符 号 内 部 信 息。 下 面 以 雷 达 电 磁
符 号 为 例 ，介 绍 面 绘 制 的 过 程 。
雷达在 自 由 空 间 最 大 扫 描 距 离 Ｒｍａｘ 由 雷 达 方 程 决 ［４］ 定，公式为
［ ］ Ｒｍａｘ ＝
ＰｔＧｔＧｒσλ２ Ｆｔ２Ｆｅ２ （４π）３（Ｓ／Ｎ）ｍｉｎｋＴｓＢｎＬ
基于osg的战场视景仿真研究
分类号 UDC 注 1
密级
学位论文
基于 OSG 的战场Βιβλιοθήκη 景仿真研究（题名和副题名）
刘增明
（作者姓名）
指导教师
朱清新 电子科技大学
教授 成都
申请学位级别 硕士
（姓名、职称、单位名称）
学科专业 计算机软件与理论
提交论文日期 2014-03 论文答辩日期 2014-05-14 学位授予单位和日期 电子科技大学 2014 年 6 月 28 日
1.1 论文研究背景及意义 ........................................................................................1 1.2 国内外研究现状 ................................................................................................2 1.3 本文的研究内容与结构安排 ............................................................................4 第二章 OSG 三维渲染引擎概述 ....................................................................................5
基于OSG的三维地形制作原理与方法 曲超
基于OSG的三维地形制作原理与方法曲超摘要：本文讨论了基于开源三维引擎OpenSceneGraph（OSG）的三维地形模型制作技术。
借助地形数据库制作工具VirtualPlanetBuilder（VPB）创建了天津市中心城区的地形分页数据库，并利用OSG自带的分页数据调度支持来查看这些数据。
关键词：三维地形；OSG；VPB0 引言近年来，大范围地形可视化的概念随着地理信息系统的出现而逐渐形成。
随后以地形地貌为研究重点的三维可视化技术在实时仿真领域应用广泛，如战场环境仿真、三维游戏、飞机汽车驾驶训练、土地管理与利用、水文气象数据可视化、地理信息系统等。
借助计算机技术，生成具有高度真实感和可量测的地形三维模型，实现三维地形表面的逼真还原，一直是人们研究的热点。
本文基于OSG三维引擎，介绍了利用VPB制作大范围三维地形模型的原理与方法，最后使用OSG自带的场景浏览器osgViewer在场景中进行漫游。
1 OSG和VPB简介OSG 是一款目前非常流行的开源三维引擎，是一个面向对象的三维开发包，包含了极丰富的类库，操作灵活，性能优越，广泛应用于虚拟现实仿真、科学可视化等领域。
它以已经成为工业标准的OpenGL为底层平台，使用可移植的ANSIC++编写而成，实现了对OpenGL进行的完全类封装，建立了一个面向对象的框架。
是编程者可以摆脱底层的繁杂建模，更便于应用程序的开发和管理，可运行于包括Windows、Linux、Mac OSX在内的大部分操作系统。
VPB是一个基于OSG和GDAL的强大的地形数据生成工具，可以读入多种类型的地理影像和高程数据，并构建各种规模的分块分页地形数据库。
VPB与OSG紧密结合，它所生成的瓦片数据可以方便地通过网络进行传输，或者保存在本地进行快速、精确的浏览。
目前已经具备TB级别的数据处理能力，并可以使用分布式文件系统来执行并发的数据处理[1]。
2 基本原理大规模场景绘制时带来的海量数据，远远超过了计算机的实时处理能力，使得数据无法一次性调入内存。
基于osg的战场态势三维可视化关键技术研究
摘要摘要虚拟仿真技术在军事领域的应用研究一直是各个国家关注的重点。
战场态势可视化是军事虚拟仿真系统的关键技术之一。
随着军事技术和作战方式的不断发展，战场态势的动态性和多维性不断增强。
利用三维可视化技术构建的战场态势三维可视化系统，能够帮助指挥人员更好地感知复杂的战场态势，作出合理的决策。
目前战场态势三维可视化系统的研究还存在对移动装备的建模、计算分析和态势数据的多维度可视化表达两个方面的不足。
本文针对这两个方面的不足进行研究，并提出解决方法。
主要工作包括：第一，设计并实现了一套数学表达系统和数据结构，来表达可视化系统中移动装备的连续变化的时空信息。
并针对该数据结构设计了一套操作来完成相应的数学计算和查询功能。
通过导弹装备对移动装备的模型进行了验证。
同时，针对导弹和攻击事件相绑定的特殊性，本文单独为导弹装备设计并实现了一套表达和管理的体系。
第二，本文设计并实现了多视图的功能，增加了二维视图，方便用户在不同的视图中进行不同态势的对比，解决了二维视图和三维视图同步时相关的数学计算问题。
第三，参照WebGIS的思想，设计并实现了数据导出功能，使得本系统产生的态势数据可以服务给Web客户端。
支持用户远程通过Web查看态势，并且不需要额外安装软件。
第四，战场态势通常是多个装备之间的相互作用，本文实现了可视化系统同时锁定多个移动装备进行观察的功能，通过视点计算的算法，产生能够同时观察到多个移动装备的视点。
综上所述，本文在基于osgEarth和Qt开发的战场态势三维可视化系统之上，设计并实现了一套能够表达移动装备连续变化的时空表达系统，并通过导弹装备对移动装备模型进行了验证，同时实现了多视图以及多个装备的视点跟踪等功能，为战场态势可视化系统的后续研究做了铺垫。
关键词：虚拟战场，移动装备，二三维同步，OSG，多装备视点跟踪ABSTRACTABSTRACTThe application of virtual simulation technology in military field has always been the focus of each country. Battlefield situation visualization is one of the key technologies of military virtual simulation system. With the continuous development of military technology and combat methods, the dynamic and dimension of the battlefield situation are increasing. The battlefield situation system build on three-dimensional visualization technology, can help commanders perceive the complex battlefield situation in better terms, and make reasonable decisions.At present, there are two aspects of the deficiency in battlefield situation visualization system, including modeling of mobile equipment, calculation and analysis of mobile equipment and multi-dimensional visualization of battlefield situation data. This thesis does some research on the two aspects of the lack, and proposes solutions for these problems. The main contributions are as follows:Firstly, this thesis designs a mathematical expression system and data structure to express the temporal and spatial information of mobile equipment in the visualization system. And it designs and implements a set of operations to complete the corresponding mathematical calculation and query function for the data structure. Then verifies the model of mobile equipment via missile equipment. This thesis also designs and implements an expression and management system for missile equipment specially, due to the particularity of the binding of missiles and attack events.Secondly, this thesis designs and implements the multi-view function, and adds a two-dimensional view. It is convenient for users to compare different situations in different views. This thesis solves the problem in synchronizing between two-dimensional and three-dimensional view.Thirdly, this thesis designs and implements the data export function according to the idea of WebGIS, so that the situation data generated by the system can be served to the Web client.Fourthly, generally speaking the battlefield situation is the interaction between multiple equipment, this thesis implements a function that allows multiple mobile equipment to be observed at the same time. A viewpoint is generated by the viewpoint calculation algorithm, that can observe a plurality of mobile equipment simultaneously.In summary, this thesis enhances the mobile equipment expression and analysis capabilities in the three-dimensional visualization system based on osgEarth, increases the expression of the visualization system, and paves the way for the follow-up study of the battlefield situation visualization system.Keywords: Virtual battlefield, Mobile equipment, 2D and 3D sync, OSG, Multi-target tracking插图索引插图索引图1.1 “红旗”军演 (2)图2.1 地理坐标系 (5)图2.2 墨卡托投影 (6)图2.3 WebGIS原理 (7)图2.4 Cesium三种视图 (8)图2.5 正投影 (9)图2.6 透视投影 (9)图2.7 渲染管线和着色器 (10)图2.8 三种坐标系转换 (11)图2.9 OSG组成结构 (12)图2.10 OSG场景树 (13)图2.11 OSG渲染流程 (13)图3.1 系统架构 (17)图3.2 系统地理环境数据 (18)图3.3 态势管理模块结构 (20)图4.1 带有时间的二维数据 (27)图4.2 空间数据类型 (30)图4.3 类型系统结构 (30)图4.4 MPoint实现类图 (32)图4.5 导弹实现类图 (36)图4.6 抛物线轨迹合成 (36)图4.7 导弹功能流程图 (37)图4.8 导弹发射 (38)图4.9 直线弹道 (38)图4.10 抛物线弹道 (39)图4.11 爆炸效果 (39)图5.1 数据共享方式 (41)图5.2 相机坐标系中的视见体 (43)图5.3 二三维同步实现类图 (44)图5.6 2.5D和3D视图 (46)图5.7 多三维窗口 (47)图5.8 地理信息查询 (49)图5.9 实体查询 (49)图5.10 扫描区域和轨迹 (50)图5.11 运动轨迹和点集 (51)图5.12 导出文件布局 (53)图5.13 字幕实现效果 (54)图5.14 移动装备运动流程 (55)图5.15 单装备视点跟踪实现类图 (56)图5.16 计算包围球三种情况 (57)图5.17 包围球计算结果 (58)图5.18 多装备视点生成算法工作流程 (59)图5.19 多装备观察视点计算效果 (59)表格索引表格索引基础属性 (23)动态属性 (24)位置属性 (24)功能参数 (24)模型图标 (25)运动轨迹 (26)类型系统的基调 (30)非时态类型操作 (31)时态类型的操作 (31)导弹参数 (35)缩略语对照表缩略语对照表缩略语英文全称中文对照AJAX CZML DIS DVENET GCS GIS GLSL glTF GPU HLA HSL JSON KML OGC OpenGL OSG osgEarth SIMNET STOW UI WCS WebGIS WebGL WFS WMS XML Asynchronous Javascript And XMLCesium LanguageDistributed Interactive SimulationDistributed Virtual Environment NetworkGeographic Coordinate SystemGeographic Information SystemOpenGL Shading LanguageGL Transmission FormatGraphics Processing UnitHigh Level ArchitectureHue Saturation LightnessJavaScript Object NotationKeyhole Markup LanguageOpen Geospatial ConsortiumOpen Graphics LibraryOpen Scene GraphOpen Scene Graph EarthSIMulation NETworkingSynthetic Threat Of WarUser InterfaceWeb Coverage ServiceWeb Graphics LibraryWeb Graphics LibraryWeb Feature ServiceWeb Map ServiceeXtensible Markup Language异步JavaScript和XMLCesium 语言分布式交互仿真分布式虚拟环境网络地理坐标系地理信息系统OpenGL着色语言GL传输格式图形处理器高级体系结构色相、饱和度、明度JavaScript对象标记语言Keyhole标记语言开放地理空间信息联盟开放图形库开放场景视图开放场景视图地球仿真网络战争综合训练用户界面网络地理覆盖服务网络地理信息系统网络图形库网络要素服务网络地图服务可扩展标记语言目录目录摘要 (I)ABSTRACT (III)插图索引 (V)表格索引 ............................................................................................................................ V II 缩略语对照表 ..................................................................................................................... I X 第一章绪论. (1)1.1课题研究背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3论文主要工作及章节安排 (3)第二章相关背景知识 (5)2.1GIS相关知识 (5)2.1.1地图投影 (5)2.1.2WebGIS (6)2.2图形学概念及技术 (8)2.2.1图形学概念 (8)2.2.2OSG（Open Scene Graph）概述 (12)2.2.3OSG渲染流程 (13)2.2.4osgEarth概述 (14)2.3本章小结 (15)第三章战场态势可视化系统结构 (17)3.1整体框架 (17)3.2地理环境模块 (18)3.3态势管理模块 (20)3.4本章小结 (21)第四章移动装备的时空数据建模 (23)4.1装备基础属性 (23)4.1.1装备数据属性 (23)4.1.2装备显示属性 (25)4.2移动装备数据建模 (26)4.2.3数据建模方法及特性 (28)4.2.4数据建模 (29)4.2.5数据模型实现 (32)4.3移动装备模型验证 (34)4.3.1导弹仿真简化 (34)4.3.2导弹功能实现 (35)4.3.3导弹功能截图 (38)4.4本章小结 (39)第五章战场态势数据多维度表达 (41)5.1多视图及其同步 (41)5.1.1共享方案设计 (41)5.1.2二三维同步计算 (42)5.1.3多视图实现 (44)5.1.4多视图实现效果 (45)5.2时空信息查询 (47)5.2.1时空查询的分类 (47)5.2.2时空查询的过程 (48)5.3战场态势数据导出 (52)5.3.1态势数据导出方案 (52)5.3.2态势数据导出实现 (52)5.4观察多对象时的视点控制 (54)5.4.1单装备视点控制 (54)5.4.2多装备视点跟踪 (56)5.5本章小结 (60)第六章总结与展望 (61)6.1总结 (61)6.2展望 (61)参考文献 (63)致谢 (65)作者简介 (67)第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景和意义自上世纪50年代中期开始的信息革命，其代表性象征为“计算机”，主要以信息技术为主题，重点是创造和开发知识。
基于OSG的南海岛礁三维地理信息系统的设计与实现_郗笃刚
收稿日期 :2010-07-30;修回日期 :2010-10-10 作者简介 :郗笃刚 (1980-), 男 , 山东新泰人 , 工程师 , 硕士 , 主要从事军事地理与 ＧＩＳ应用研究 。
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海 洋 测 绘
第 30卷
可实现坐标量算 、距离量算 、面积量算 、坡度坡 向量算 、通视分析等常规量算功能以及敌占岛礁的 内控警戒范围 , 岛礁专属经济区范围的分析显示等 功能 。
关键词 :地理信息系统 ;开放 场景视图 ;南海岛礁 ;三维可视化 中图分类号 :Ｐ208 文献标识码 :Ｂ 文章编号 :1671-3044(2010)06-0067-04
1 引 言
南海岛礁是指我国 在南海的东沙 、西沙 、中沙 和南沙四群岛的总称。 位于中国大陆以南, 分布 于南海北部 、中部和南部 。北 起北卫滩 , 南达曾母 暗沙附近海域 , 跨纬度 17°多 , 绵 延约 1 800ｋｍ;西 起万 安 滩 , 东 至 黄 岩 岛 , 跨 经 度 11°多 , 伸 展 约 900ｋｍ。共有国家已 公布地 名的岛 屿 35 个 , 沙洲 13个 , 岩石 6个 , 暗沙和 暗滩 233个 , 陆地总 面积 约 12 ｋｍ2。 自 20世 纪 70 年代以 来 , 我国南 海岛 礁中的部分岛礁及附近海域相继被周边 国家非法 侵占 , 矿产 、渔业 等资源 遭到 掠夺 , 国家 利益 受到 严重侵犯 。建立南海岛礁三维地理信息系统 , 可 为国家在南海岛礁及附近海域维护海洋权益 , 提 供有力的技术支持 。
图 3 目标查询功能效果图
4.4 场景的渲染及实时漫游的实现 场景图形系统一般通过程序保存几何体并执行
循环的绘制 工作 , 将场景 图形 中的 几何 体信息 以 ＯｐｅｎＧＬ指令的方式 , 发送到硬件设备上的方式 , 实 现场景的渲染 。系统中场景图形的渲染通过更新 、 拣选 、绘制三种方式 , 循环遍历来实现场景的动态 、 高效渲染 。由更新操作实现场景的更新达到动态场 景的效果 。 系统通过实例化 ＯＳＧ中的 ｏｓｇＰｒｏｄｕｃｅｒ 接口的类 , 实现三维场景的实时漫游 。通过鼠标事 件和键盘事件的控制 , 实现用鼠标和键盘控制漫游 的功能 。 根据视点距离目标的远近 , 判断具体目标 是否显示以及整个场景的显示内容 。 如图 4所示 , 在视点距离某岛港池较远时 , 场景中不显示该岛新 港池的图标 , 随着视点的移动 , 距离目标越来越近 , 当视点距离目标到一定范围时 , 目标的图标显示出 来 , 达到实时漫游的效果 。
基于OSGEARTH的国产航天三维仿真软件设计
基于OSGEARTH的国产航天三维仿真软件设计施斌; 王华; 伍辉华; 姚宇婕; 杨洋【期刊名称】《《计算机系统应用》》【年(卷),期】2019(028)012【总页数】7页(P105-111)【关键词】OSG; OSGEARTH; 三维仿真; 国产化【作者】施斌; 王华; 伍辉华; 姚宇婕; 杨洋【作者单位】中国卫星海上测控部江阴 214431【正文语种】中文引言目前,航天领域的各类三维仿真软件仍然较依赖于国外成熟商用组件(如STK[1,2]),或者依赖于X86架构的硬件平台,无法完全满足“自主可控”要求.“自主可控”就是要依靠自身研发设计,全面掌握产品核心技术,实现信息系统从硬件到软件的自主研发、生产、升级、维护的全程可控.目前,国内已经开展了很多基于OSG或OSGEARTH的跨平台研究和应用,主要应用于虚拟校园漫游、城市三维场景、空战模拟场景、战场态势等方面[3-9],在航天三维仿真领域应用[10-13]不多,在全国产化平台(国产CPU板卡和国产操作系统)上经过可靠性和性能验证的更是空白.本文尝试针对全国产化平台进行航天三维仿真软件的设计和实现,以解决在全国产化平台上进行三维仿真的可靠性和渲染效率问题.1 相关概念1.1 国产化在CPU领域,目前较主流、成熟的国产化CPU是飞腾和龙芯.飞腾CPU采用ARM 指令集,目前主推的是FT1500A芯片,龙芯CPU采用RISC指令集,目前主推的是龙芯3A3000芯片,主频均达到1.5 GHz.国产化CPU芯片与X86芯片(主频大多在2.8 GHz以上)相比,主频相对落后,使用体验上存在明显差距,特别是在软件编译、图形绘制等计算量大的任务中更为明显.在显卡领域,目前尚未推出成熟的国产化显卡产品,暂时仍依赖国外显卡.在操作系统领域,目前已出现了中标麒麟、银河麒麟、深度Linux等多种国产操作系统,已经具备较强的替代能力,但在运行稳定性、性能等方面存在短板.1.2 OSG与OSGEARTHOSG是一个开源的场景图形管理开发库,为图形图像应用程序的开发提供场景管理和图像渲染优化功能[14].OSG具备跨平台特性,可以在大部分CPU上编译通过,可以运行于Windows、Linux等大多数操作系统,具备线程安全性. OSGEARTH是一个基于OSG的开源跨平台类库,提供了一个地理空间SDK和地形引擎,可以从数据源构建可视化地形模型和影像,方便快速构建基于三维数字地球的各类应用,在各领域已有广泛应用.2 系统设计2.1 系统架构航天三维仿真软件的系统架构如图1所示,底层是麒麟国产操作系统,第二层的Qt 提供基本界面功能支持,第三层的OSG提供三维仿真基础框架和功能,第四层的OSGEARTH提供三维数字地球相关的应用接口,顶层是三维仿真软件.三维仿真软件主要包括了场景资源初始化加载、三维场景管理、关键事件与视点控制、仿真动画控制、粒子系统控制、数据驱动、弹道数据筛选、弹道外推、地球自转及轨道推算、测站自动跟踪、多屏切换、场景配置等主要功能模块.关键流程如下：软件初始化时基于OSGEARTH加载地球影像和高程数据从而构建三维数字地球场景,然后通过网络接收弹道、关键事件等各类任务数据,弹道数据经过筛选、插值处理后驱动飞行器位置变化,关键事件数据通过事件机制触发相应动画播放,各模块协同实现飞行器三维仿真.2.2 地球影像和高程数据的组织在三维数字地球的构建过程中,涉及到地球的影像和高程数据的组织.软件通过OSGEARTH自动加载指定位置的影像和高程数据,叠加渲染在地球表面.考虑到影像和高程数据量大,非常消耗软硬件系统资源,而全国产化平台的性能一般,因此必须对影像和高程数据的加载进行优化.图1 软件系统架构图对于影像数据,地图影像数据量很大,10级全球地图影像大约需要15 GB,而道路标注影像数据相对较小.考虑到高精度影像数据不但占用空间,在进行三维场景渲染时也非常耗费资源,影响渲染效率.因此,软件采用分区域分层方式加载不同精度影像数据,共分三层：底层采用中等精度级别(如10级)的全球地图影像,中间层采用较高精度级别(如16级)的全球道路标注影像,上层采用较高精度级别的各发射场区域地图影像(如11-16级).当在火箭起飞离地面较近、可视地域较小时调用发射场区域的高精度数据,当火箭或飞行器远离地面、可视地域较大时调用全球低精度数据,而道路标注层数据量不大,采用全球高精度数据.对于高程数据,同样存在数据量大的问题,但简单地通过上述方式加载高程数据无法避免出现较明显的“地形断裂”现象.因此,软件仅在中国区域加载了一层中等精度级别(如10级)的高程数据,其他区域未使用高程数据.当火箭起飞至进入大气层前,恰在中国区域范围内,此时距离地面较近,加载中等精度地形,当火箭进入大气层后,此时距离地面较远,高空俯瞰对地形的关注程度降低,没有加载地形基本不影响整体演示效果.通过差异化的加载策略,在不同场景切换时,影像和地形不会出现明显突变现象,最大限度地减少了实时渲染的数据量,有效提升了渲染效率,保证了流畅的仿真效果. 2.3 三维场景的组织与构建OSG中存在场景树的概念,这棵树是一棵由Node(节点)组成的树,反映了场景的空间结构和可绘制对象的状态.场景树结构的顶部是一个根节点,从根节点向下延伸,各级树枝上的Group节点(组节点)包含了几何信息和用于控制其外观的渲染状态信息,底层的Geode节点(叶节点)包含了场景中物体的实际几何信息[15].通过建立场景树,OSG可以高效地渲染对应的三维场景.根据场景树的定义,构建出整个三维仿真场景对应的场景树结构,如图2所示.图2 三维场景组织图顶层的rootNode是整个场景的根节点,第二层的earthNode表示整个地球节点,所有具体的场景节点都隶属于该节点控制,第三层的earthPATNode是地球惯性系旋转节点,可以控制地球自转,其下属所有节点均随着该节点的旋转变化而进行相应的相对变化,第三层有3个分支：左侧的skyNode及其下各级节点是通过OSGEARTH加载外部的影像和高程数据后自动创建的,描述了天空和地球地形；中间的earthGroup是包含了各种附属于地表模型的组节点,第四层的3个节点分别代表测站、星下点轨迹和发射塔架,第五层及以下均是各类测站、星下点轨迹和发射塔架的具体组成节点；右侧的rktRootNode是火箭的根节点,第四层的rktLocalMT是火箭局部位移节点,用于完成火箭整体模型加载后从模型坐标系到真实火箭坐标系的转换,其下各级节点是火箭的各级部件和载荷的分层节点,centerMTNode是火箭中心位置节点,用于在火箭部件分离后火箭中心位置的调整,其下的节点是火箭轨迹线叶节点.某级节点的旋转平移就可以改变对应仿真对象的位置姿态,增加和删除某个节点就可以显示和隐藏相应仿真对象.在运行时,OSG将会按照以上的场景树结构逐层裁剪、渲染三维场景,通过合理、灵活地组织、调整场景树,即可高效地完成场景的渲染,有效提升在全国产化平台上的渲染效果.2.4 弹道数据筛选方法通过网络接收以驱动飞行器模型的弹道数据可能存在非正常数据(主要是相对飞行时出现跳动),因此在后端弹道数据插值处理前应先进行相应的筛选,避免不必要的计算处理,有效提升飞行器仿真流畅程度.整体流程只要满足网收启动的条件就循环执行.内部基本流程如下：首先,如果没有新数据到达或为非弹道类数据,则结束本轮处理,否则继续根据弹道数据和起飞时间计算当前弹道飞行时间rt,获取本地飞行时间lft(每秒自动计算当前本地时间与起飞时间之间的差值),并获取上一帧弹道数据的飞行时间rt0；然后,判断rt和rt0的大小,如果rt小于rt0,则数据非法,结束本轮处理,否则继续判断rt和lft的绝对误差,如果误差超过阈值Threshold,则数据非法,结束本轮处理,否则数据合法,继续完成弹道数据插值处理并更新数据引擎驱动模型的位置变化,转入下一轮处理.整体流程如图3所示.2.5 弹道外推自动控制在飞行器飞行过程中存在滑行段的过程,即一段时间没有弹道数据更新,或者突发的链路故障导致没有弹道数据更新,但飞行器模型的位置却不能中断更新,因此需要设计自动启停的弹道外推控制机制,根据当前速度和位置矢量预测飞行器的位置和速度,保证飞行器位置连续更新.软件中设计了弹道计数监视器DDMonitor和弹道外推驱动器PredictDriver,弹道计数监视器用于监视接收的弹道数据的计数并产生启动和停止信号,弹道外推驱动器用于实际控制弹道外推的启动和停止,这两个类都是线程类,主体函数Run函数在各自的线程中执行.当DDMonitor每隔固定时间进行轮询,如果判定进入滑行段则向PredictDriver发送DDStop信号,PredictDriver启动弹道外推,如果判定退出滑行段则向PredictDriver发送DDRecover信号,PredictDriver停止弹道外推.弹道计数监视器DDMonitor的轮询控制流程如图4所示,其中tSinceLast表示距离上次收到有效弹道后轮询的次数,isHXD表示滑行段标志(true为滑行段,false为非滑行段),isStart表示线程运行标志,lastCount表示上次收到的有效弹道计数值,maxSpan表示判定进入滑行段的最大轮询次数.图3 弹道筛选流程图2.6 测站自动跟踪在飞行器仿真过程中,需要显示各测站到目标飞行器的跟踪状态.当目标飞行器相对于测站出地平,即仰角大于等于0度,测站开始跟踪,显示跟踪线,当目标飞行器相对于测站入地平,即仰角小于0度,测站停止跟踪,隐藏跟踪线.基于目标跟踪的原理[16],通过OSG中节点更新回调机制实现测站自动跟踪.某个测站到目标飞行器的跟踪线通过跟踪线场景节点对象lineNode定义,lineNode节点注册一个节点回调对象TTCNodeCallback.测站自动跟踪的流程是这样的：当渲染整个三维场景的场景图且遍历至lineNode节点时,会自动调用回调函数并传入该测站的地理位置信息和飞行器目标节点对象targetNode,根据targetNode获取当前时刻目标的地理位置信息,从而计算出该测站到目标节点的仰角E.如果E<0,则清理lineNode的显示缓存,隐藏跟踪线,否则用测站和目标的位置信息更新lineNode的顶点信息,刷新lineNode的显示缓存,从而显示跟踪线.图4 弹道计数监视器轮询控制流程图2.7 基于地惯坐标系的地球自转设计在航天器分离后,需要根据轨道根数推算航天器飞行轨迹并展示.基于地惯坐标系的轨迹能形成趋于闭合的大椭圆轨迹,符合航天器在轨态势显示的需要. OSGEARTH中的世界坐标系是按照地固坐标系定义的,原点在地球中心,x轴向右(指向本初子午面),y轴指向屏幕里,z轴(地轴)向上.在该坐标系下地球是静止的,而地惯坐标系下地球是自转的.因此需要实现坐标系的转换和地球的自转.首先,进行坐标系转换.采用瞬时真赤道地心系(一种地惯坐标系)定义场景的坐标系统,而地固坐标系与它的差别即地球自转角——格林尼治恒星时S0[17].因此,在系统初始化时根据当时时刻计算S0,让地球绕z轴旋转S0角度,完成地球初始位置的设定.然后,实现地球的自转.在场景树中,地球是其中的一级节点,利用OSG中节点更新回调机制控制地球节点进行连续角度的旋转变化,从而实现地球的自转效果.地球节点注册一个节点回调对象EarthRotate Callback,当渲染整个三维场景的场景图且遍历至地球节点时,会自动调用回调函数并传入地球节点对象,回调函数的流程如图5所示,其中t0表示当前时刻值,lastT表示上一次回调时刻值,dt表示本次回调与上次回调的时间间隔,Span表示更新地球旋转的时间间隔(例如,按照1秒24帧的刷新频率,Span就设置为1/24秒),EarthRotSpeed表示地球自转角速度常量(7.292e-5 rad/s),deltaZaw表示dt时间间隔对应的地球自转角度.图5 地球自转回调函数流程图2.8 多屏输出与切换控制实际应用中,三维仿真窗口常需投影到外部设备(如超长超宽屏幕)进行全屏演示,这种需求往往通过分别部署于两个平台的控制端和显示端软件进行通信来实现.软件利用支持多屏输出显示的显卡和Qt中QDesktopWidget多屏显示[18]技术实现了同一软件在同一平台上进行多屏扩展显示与切换控制的效果,降低了软件结构的复杂性,避免了对网络通信的依赖,有效提升了在全国产化平台环境下切换控制的可靠性.以扩展3屏显示为例说明.在多屏显示环境的系统中,应用程序所在屏幕默认为主屏幕(screen 0),其他屏幕都是扩展屏幕(screen 1,screen 2,…),主屏幕的左下角屏幕坐标为(p.x,p.y).整个扩展显示区域横跨了3个扩展屏幕,其左下角坐标为(p.x+p.width,p.y),宽度e1.width+e2.width+e3.width,高度为p.height,其中p、e1、e2、e3分别表示主屏幕和3个扩展屏幕,width表示屏幕的宽度,height表示屏幕的高度,如图6所示.图6 多屏显示区域的定义在切换扩展显示时,首先按照上述定义扩展显示区域对象extWinGeometry,设置其宽度和高度；然后,将软件界面中的仿真演示窗口部件对象viewerWidget设置为扩展窗口extendWindow的中央窗口部件,将extendWindow的显示区域设置为extWinGeometry,设置extendWindow为无边框显示模式；最后,更新显示extendWindow即可实现扩展3屏效果.这样,主屏幕显示软件的控制界面,扩展的3屏显示仿真演示窗口.3 国产平台下的仿真验证在研发机房部署仿真验证环境,包括两台工作站,一台是国产化工作站(飞腾1500A、16 GB内存、1 TB硬盘、AMD RX570独显、银河麒麟操作系统4.0.2),部署航天三维仿真软件,一台部署数据仿真重演软件及数据处理软件.仿真重演软件加载仿真数据发送到数据处理软件经处理后,模拟任务网络环境向三维仿真软件发送数据,验证三维仿真的可靠性和渲染效率.仿真重演软件以100帧/s的帧频发送数据,三维仿真软件接收、仿真渲染均正常.飞行器三维仿真全过程中,仿真环境逼真、飞行器位置和姿态调整流畅,实时监测结果如图7所示,实时采集的三维渲染性能统计结果如表1所示.图7 三维仿真渲染效率实时监测结果表1 实时采集的三维渲染性能统计统计指标含义值帧速率每秒钟渲染帧数(fps)28.78事件处理时间每帧事件处理时间(ms)1.72更新时间对场景树遍历更新时间(ms)0.43拣选时间对场景树遍历拣选时间(ms)1.32绘制时间对场景树遍历绘制时间(ms)6.81 GPU渲染时间显卡GPU渲染时间(ms)28.65几何体数当前渲染的几何体数量(个)496三角形数当前渲染的三角形数量(个)207 862顶点数当前渲染的顶点数量(个)311 578根据实时渲染性能统计,在绘制几何体和三角形数量较大的情况下,平均渲染帧率不低于24 fps,能够较好满足三维仿真的需求.测站跟踪、模型动画、地惯坐标系下轨迹效果如图8至10所示.图8 测站跟踪图9 火箭助推器分离动画4 结论本文基于OSGEARTH设计和实现了一款国产航天三维仿真软件,通过地球影像和高程数据的差异化加载、场景树的优化构建、弹道数据筛选等设计策略,解决了在全国产化平台上进行三维仿真的可靠性和渲染效率问题,并通过仿真实验进行了验证.图10 空间目标在地惯坐标系下的轨迹下一步的研究方向：(1)进一步研究大规模地形组织和渲染效率的优化问题,使得软件加载更大范围、更高精度的地形成为可能；(2)在现有软件基础上,进一步实现可视化任务完成情况快速评估功能,并拓展至空间态势感知领域.参考文献【相关文献】1 张云燕,张科,李言俊,等.基于STK的月球任务设计与仿真.火力与指挥控制,2008,33(11)：13-16.[doi：10.3969/j.issn.1002-0640.2008.11.004]2 范纪松,任辉,史红艳.STK三维战场态势研究与实现.火力与指挥控制,2017,42(6)：132-135.[doi：10.3969/j.issn.1002-0640.2017.06.030]3 吴晓雪,王魏,李响,等.基于osgEarth虚拟校园漫游的研究.现代电子技术,2017,40(20)：18-21.4 王雷,丁华.基于OSGEarth的大型三维空战场景的搭建.软件,2016,37(1)：114-116,131.[doi：10.3969/j.issn.1003-6970.2016.01.025]5 于艳超,许捍卫,吴小东.基于OSGEarth的城市三维地物模型组织与调度研究.测绘与空间地理信息,2014,37(11)：63-67.[doi：10.3969/j.issn.1672-5867.2014.11.018]6 韩哲,刘玉明,管文艳,等.osgEarth在三维GIS开发中的研究与应用.现代防御技术,2017,45(2)：14-21.[doi：10.3969/j.issn.1009-086x.2017.02.003]7 陈波,任清华,杨化斌.基于OSGEARTH的三维数字地球平台设计与实现.电子科技,2015,28(10)：65-68.[doi：10.3969/j.issn.1009-6108.2015.10.034]8 吴小东,许捍卫.基于OSGEarth的城市三维场景构建.地理空间信息,2013,11(2)：107-110.[doi：10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.034]9 余航.基于OSG的战场态势三维可视化关键技术研究[硕士学位论文].西安：西安电子科技大学,2017.10 赵小丹.基于OSG的航天任务三维仿真系统研究与实现[硕士学位论文].重庆：重庆大学,2015.11 连云霞.基于OSG的运载器与航天器飞行仿真系统研究[硕士学位论文].太原：中北大学,2018.12 闫大洲.基于osgEarth的卫星轨道外推数据可视化仿真系统研究[硕士学位论文].太原：中北大学,2018.13 杨亮.空间任务视景仿真系统的设计与实现[硕士学位论文].北京：中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心),2007.14 肖鹏,刘更代,徐明亮.OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南.北京：清华大学出版社,2010.41-42.15 Wang R,Qian XL.OpenSceneGraph 3.0：Beginner’s Guide.Birmingham：Packt Publishing Ltd,2010.93-94.16 简仕龙.航天测量船海上测控技术概论.北京：国防工业出版社,2009.254-255.17 刘林.航天器轨道理论.北京：国防工业出版社,2000.17-21.18 金大臣尔.Qt5开发实战.张红艳,译.北京：人民邮电出版社,2015.77-79.。
基于OSG的战场态势三维可视化研究
基于OSG的战场态势三维可视化研究摘要：战场态势三维可视化是指利用计算机技术和三维图形技术对战场信息进行模拟、实时显示和人机交互，以实现对战场态势的全面了解和有效指挥。
本文以开放场景图形计算机图形库(Open Scene Graph，简称OSG)为基础，研究了战场态势三维可视化的关键技术和方法，并实现了一个基于OSG的战场态势三维可视化系统。
该系统可以实时获取传感器和战场信息，并通过OSG进行三维场景的建模、渲染和展示。
通过实地考察和仿真实验对系统进行了验证，结果表明该系统可以有效地帮助指挥员获取战场信息，提高指挥效能。
关键词：战场态势；三维可视化；OSG；战场信息；指挥效能第一章引言1.1研究背景和意义在战争中，获取准确的战场信息对指挥员来说至关重要。
传统的战场信息通过地图、图标和报告等方式进行展示，但这些方式存在局限性，无法直观地反映战场实际情况。
随着计算机技术和三维图形技术的不断发展，战场态势三维可视化技术成为了一种重要的手段，可以实时模拟和显示战场信息，帮助指挥员全面了解战场态势，快速做出准确决策。
1.2研究内容和目标本文的研究内容主要包括战场态势三维可视化的关键技术和方法，以及基于OSG的战场态势三维可视化系统的设计与实现。
通过对战场信息的获取、建模、渲染和展示，实现对战场态势的全方位展示。
研究目标是提高指挥员的指挥效能，帮助其快速准确地获取战场信息，做出正确决策。
第二章相关技术和方法2.1截图技术通过截图技术可以将战场信息实时捕捉为图片，为后续的建模和渲染提供数据源。
截图技术主要包括屏幕截图和摄像头截图两种方式，通过对不同情况的选择和调整，可以实现高效准确的截图。
2.2场景建模技术场景建模技术是将战场信息转化为三维场景模型的过程。
本文中采用的是基于OSG的场景建模技术，通过对战场信息的解析和处理，将其转化为OSG可以识别和渲染的场景数据。
2.3场景渲染技术场景渲染技术是指将建模得到的三维场景模型进行光照和纹理等处理，使其更加真实、生动。
基于OSG的三维实时场景模拟系统的研究
基于OSG的三维实时场景模拟系统的研究张桂花;延伟勤【摘要】以雷达目标信息的三维实时显示为背景，文章在OSG框架下研究了三维实时场景模拟的关键技术，包括三维场景的组织和管理、实时显示与更新、交互漫游以及三维地形的生成。
结合MFC实现了三维实时场景模拟系统，应用于雷达目标信息的三维显示领域，效果良好，在未来信息战争环境下有着重要的应用价值。
%In this paper, three-dimensional radar target information real-time display as the background, the key technologies of three-dimensional real-time scene simulation are researched under the OSG framework, including three-dimensional scenes＇ organization and management, real-time display and update, interactive roaming and generated three-dimensional terrain. Then, the three-dimensional real-time scene simulation systems is designed with~FC, and used in the area of three-dimensional display for radar information with well effect. In the future information warfare environment, this will play an important application role.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2011(000)010【总页数】4页(P80-82,103)【关键词】场景图形BVH树;实时场景;三维地形;雷达三坐标信息;OSG【作者】张桂花;延伟勤【作者单位】中国兵器装备集团成都火控技术中心,四川成都611731;中国兵器装备集团成都火控技术中心,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TP391.9虚拟场景是指通过模仿真实世界的景观，由计算机生成的仿真世界[1]。
基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究
基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究作者：陈冬云来源：《硅谷》2011年第01期摘要：军事行动的空间基础是战场环境。
战场环境的仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点，而虚拟战场的构建是当前军事仿真领域中的一个非常前沿性的课题。
探讨GIS在仿真虚拟战场环境生成中的应用，比较全面的介绍构建GIS三维可视仿真技术的虚拟战场环境所涉及到的各种技术。
关键词： GIS；三维可视化；虚拟战场环境中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671—7597（2011）0110061－01随着社会对于地理信息的需求不断增加和计算机硬件性能的大幅度提高，战场环境仿真技术也相应的飞速发展起来。
作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟，最重要的一点就是要创造一个仿真实战性的训练环境，使得受训人员能在此环境中得到恰如其分的训练。
利用基于GIS三维动态可视化仿真技术，场景建设和图像处理技术，开发出关于某一特定战场地形区域真实全面的虚拟战场地形环境系统，使指挥人员有身临其境的体验。
1 GIS简介及其可视化原理1.1 三维GIS简介。
地理信息系统（即GIS）是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科，它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据。
由于二维GIS数据模型与结构理论和技术上已经成熟，图形学理论、数据库理论技术及其它相关计算机技术的进一步发展，加上市场强烈的应用需求，三维GIS的研究与发展日趋走向成熟。
近几年人们把GIS技术用到战场地形的研究上，已经取得了不小的进步。
1.2 GIS可视化原理。
GIS可视化是科学计算可视化与地学结合而形成的概念，是关于GIS 数据的视觉表达与分析。
GIS的可视化对地学数学模型的研究包括地学数据内插加密，多分辨率数据表达、多维表数据显示、实时动态处理、并行技术、交互反溃技术，数据的可视化等，偏向于技术层次。
基于OSG的农作物三维模型生长过程的可视化方法研究
基于OSG的农作物三维模型生长过程的可视化方法研究袁萌;李景文;胡泊【期刊名称】《测绘与空间地理信息》【年(卷),期】2014(000)002【摘要】Based on the limitations of three dimensional visualization technology for agriculture , this paper , by using semantic , analy-zes the process mechanism of crop growth cycle in circulation evolution , establishes OSG three -dimensional field model based on the semantics, and various crops growth cycle by OSG model respectively combining ADO object model to render attribute data and using OSG multiple rendering techniques for three dimensional model of farmland intact refinement and more hierarchical .%针对农业三维可视化技术的局限性，本文利用过程语义分析农作物在生长周期中循环演变的机理，通过对农作物各个生长周期分别构建OSG模型，结合ADO对象获取模型渲染属性数据，利用OSG多重渲染技巧实现对三维农田模型的完整化、精细化和多层次化展现。
展示了农作物在不同生长周期的OSG三维渲染模型。
【总页数】4页(P84-86,90)【作者】袁萌;李景文;胡泊【作者单位】桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林541004; 广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林541004;桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林541004; 广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林541004;桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林541004; 广西空间信息与测绘重点实验室，广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.基于OSG的城市三维综合网管可视化系统研究 [J], 王飞群;张新家;张慧翔;孙抒涵2.基于OSG的OBS导航定位系统三维可视化场景实现 [J], 王跃;郑贵洲3.基于OSG的航空自组网数据可视化仿真实现 [J], 乔英琪;徐桢;4.基于OSG的航空自组网数据可视化仿真实现 [J], 乔英琪;徐桢5.基于GIS的农作物病虫害受灾程度可视化识别方法研究 [J], 高羽佳; 王永梅; 陈祎琼; 张友华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究
摘要论文首先讨论了GIS的概念及相关技术，重点讨论了基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形的关键技术和实现过程。
包括：基于GIS实现的原理，虚拟战场地形的建模，可视化的操作和分析。
并结合实例进行了说明。
实验结果表明用该方法开发的虚拟战场三维地形环境仿真系统具有良好的用户界面和形象逼真地动态地形显示效果。
关键词GIS技术三维可视化数字模型虚拟战场地形引言近年来，随着GIS和虚拟现实（VR）技术的发展，军事演习和指挥决策在概念上有了新的飞跃，通过建立虚拟作战实验室来进行军事训练和研究。
利用基于GIS三维动态可视化仿真技术，场景建模技术和图形图象处理技术，开发出关于某一特定的战场地形区域的真实全面的虚拟战场地形环境系统，使指挥人员有身临其境的体验。
1 GIS及其可视化原理1．1 GIS简介地理信息系统（GIS）是一门地学空间数据与计算机技术相结合的新型空间信息技术。
它以空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间数据进行采集，管理，操作，分析和显示，并采用地理模型分析法，适时提供多种空间和动态地理信息的计算机系统。
近几年来把GIS技术用到军事上的战场地形的研究已经取得了不少的进步。
1．2 基于GIS的图形表达GIS中的图形以矢量表示和存储的。
图形的实质就是空间点在三维平面的投影，可以分解为：点，线，面，体等几种不同的图形元素。
因为矢量化图形的各个部分可以用数学的方法加以描述，可以对其进行任意的变换，放大，缩小，旋转，变形，移位，叠加等，并保持图形的空间拓扑关系不变。
而且矢量图形的基本组成是点，线，面，体，可以进行单独定义，控制，操作，分析，查询图形对象的空间信息及其相关的属性信息。
1．3 基于GIS的战场地形信息的组织GIS将空间实体对象用空间数据和属性来共同描述并分别存储。
前者描述实体的数据和拓扑关系等，后者描述实体的属性和两者的关联标识，空间数据和属性数据通过内部代码和用户标识码作为公共数据项连接起来，使得空间对象的每个图元与描述图元的属性一一对应起来（如图1）。
虚拟战场环境三维可视化的关键技术研究
虚拟战场环境三维可视化的关键技术研究
刘扬;李京;秦明;宫阿都
【期刊名称】《四川大学学报：工程科学版》
【年(卷),期】2007(000)0S1
【摘要】虚拟战场环境三维可视化中的关键技术主要涉及到地形LOD技术、实体建模、特殊效果生成、声音仿真、实时场景控制5个方面。
在虚拟战场系统设计
和实现中能否适当地选取以及正确地运用这些关键技术,关系到可视化系统的成败。
为方便对这些技术进行选取,重点阐述了这些技术目前主要的实现方法及其在可视
化应用中的优缺点。
【总页数】5页(P)
【作者】刘扬;李京;秦明;宫阿都
【作者单位】北京师范大学资源学院;北京师范大学信息科学与技术学院;北京师范
大学资源学院;北京
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.虚拟战场环境三维可视化关键技术研究 [J], 钱红林;陈国华;周雯雯
2.基于虚拟战场环境的雷达仿真系统设计与实现 [J], 陈宁;崔坚
3.基于EV-Globe的虚拟战场环境系统设计与实现 [J], 柳玉;陈建华;文家焱
4.虚拟战场环境中雷达探测范围表现技术应用分析 [J], 王俊刚;
5.虚拟战场环境中火炮外弹道可视化研究 [J], 吴晋;田云霞;李丽君;田川
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陆军分队三维战场态势系统的实现
陆军分队三维战场态势系统的实现
杨戈方
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2013(0)S1
【摘要】为满足陆军分队作战模拟化训练对虚拟三维可视化场景的需求,在分析研究陆军分队对三维战场态势系统功能需求的基础上,综合运用Skyline三维地理信息系统软件,Visual C++以及3DMAX软件的开发和建模技术,对陆军分队三维战场态势系统的方法和技术进行了研究和开发,建立了具有真实感、实时的,而且操作方便,支持扩展开发,对硬件要求较低的陆军分队三维战场态势系统软件平台,为受训者提供了一个逼真的立体战场态势。
实践证明,通过三维战场态势系统软件平台在作战训练中的运用,使指挥员感受到了身临其境的效果,有效地促进了陆军分队指挥员指挥和决策能力的提高。
【总页数】5页(P173-177)
【作者】杨戈方
【作者单位】昆明民族干部学院作战模拟仿真教研室
【正文语种】中文
【中图分类】E83;TP391.9
【相关文献】
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基于OSG的战场态势仿真系统的设计与实现
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ３ ８ １ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ６ ９ ． ０ ６
指挥 控制 与仿真
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战场电磁态势3维可视化技术
战场电磁态势3维可视化技术李锋;张宗佩;万刚;曹雪峰;孙益文【期刊名称】《测绘科学技术学报》【年(卷),期】2012(029)003【摘要】Scientifically and intuitively presenting battlefield electromagnetic situation was beneficial for electronic warfare commander to accurately judge battlefield electromagnetic situation so as to scientifically make decisions and rationally deploy electronic countermeasure force. Considering the characteristic of 3D symbol's multiple vision variables, electromagnetic situation 3D simulation symbol which was suitable to represent electromagnetic situation had been designed and realized. The dynamic simulation symbol representing the interface e-vent among electromagnetic objects, the sequence image symbol representing the electromagnetic equipment's working state and the particle-effect symbol representing the effect of infrared and chaff had been solved. A set of symbol's representation based on three-dimension was provied for battlefield electromagnetic situation visuli-zation.%科学直观地显示战场电磁态势,有助于电子战指挥员对战场电磁态势的准确判断,从而科学决策、合理部署电子对抗力量.根据3维符号多视觉变量的特点,设计并实现了适合于电磁态势表达的电磁态势3维仿真符号.重点解决了表达电磁目标间交互事件的动态仿真符号、表达电磁装备工作状态的序列图像符号以及表达红外箔条干扰的粒子特效符号.为战场电磁态势提供了一套基于3维符号的表示方法.【总页数】4页(P222-225)【作者】李锋;张宗佩;万刚;曹雪峰;孙益文【作者单位】信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052;信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052;信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052;信息工程大学测绘学院,河南郑州 450052;73603部队,江苏南京210049【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.复杂战场电磁环境建模与电磁态势可视化技术 [J], 郭淑霞;周士军;高颖;葛飞2.战场电磁态势融合感知技术框架研究∗ [J], 薛磊;沈阳;乔亚3.战场空间电磁态势的可视化 [J], 韩梅;刘堃;贝磊4.战场电磁态势感知关键技术研究 [J], 冯德俊;朱江;李方伟5.复杂战场电磁态势三维可视化研究 [J], 杨富民;万刚;李锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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分类号：密级：U D C ：编号：工学硕士学位论文基于OSG的战场态势三维可视化研究硕士研究生：李玮指导教师：刘彤副教授学科、专业：通信与信息系统论文主审人：钟志副教授哈尔滨工程大学2014年1月分类号：密级：U D C ：编号：工学硕士学位论文基于OSG的战场态势三维可视化研究硕士研究生：李玮指导教师：刘彤副教授学位级别：工学硕士学科、专业：通信与信息系统所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2014年1月论文答辩日期：2014年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学Classified Index:U.D.C:A Dissertation for Degree of M.EngResearch of OSG-based three-dimensional visualization in battlefieldCandidate: Li WeiSupervisor: Assoc. Prof. Liu TongAcademic Degree Applied for: Master of EngineeringSpecialty: Communication and Information System Date of Submission: January,2014Date of Oral Examination: March,2014University: Harbin Engineering University哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。
有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。
除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。
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本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。
同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。
涉密学位论文待解密后适用本声明。
本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。
作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于OSG的战场态势三维可视化研究摘要随着现代化战争的不断升级，空天电一体化战争的引入，指挥员对战场指挥控制系统的要求越来越高。
为了准确掌握前方战场的态势信息，各种新式雷达、探测工具投入使用，战场态势信息以数字化信息的形式传到指挥中心。
如何将态势信息更好地展示出来，让指挥员更直观、全面地掌握战场态势的发展，传统的二维态势标绘系统已经难以应付。
信息化高科技战争就对指挥控制系统提出了更高的要求，如何将信息化、数字化优势展现在显示控制系统上来，这也就成为当前研究的重要课题。
三维态势可视化正是满足这些战场态势显示新需求的最佳解决方法。
战场三维态势可视化作为指挥系统的终端显示有地形建模更为准确、操作简单、态势显示及时形象的优点。
本文设计了一套基于OSG的三维可视化显示方案，该设计通过大场景地形建模、多功能窗口操作、特效场景展示等，将战场态势的进程形象地展现在指挥员面前，实现了态势数据描述与三维图形显示的有效连接。
本文首先利用osgEarth进行大场景地形的可视化建模，针对全球地形进行了高程纹理映射加载，增强了三维地形的显示真实性，其中，特别是在处理离线加载地形数据中，提出了一种基于金字塔结构的分块地形层次细节简化算法，解决了大场景建模速度与精度间的最优化问题；其次设计了多窗口显示的展示方案，利用主窗口显示态势进程，鹰眼图窗口显示更广阔的地形信息，信息显示窗口和模型窗口提供具体编队和平台信息；最终提出粒子系统来制作战场特效的场景，例如：导弹尾迹、导弹爆炸等特效制作，解决了在战场态势进程显示中战场效果显示单一，使系统展示的效果更符合真实战场情况。
特别是利用三维模型添加并设计出窗口视点控制等很好地展示了战场态势信息。
该可视化系统不仅能够显示前方传递的态势信息，还能够作为训练演练的模拟显示，支持人机交互命令指挥，对现代化高科技战争的指挥系统提供了有力保证，对基于战场态势的控制系统提供了有力支撑。
关键词：三维可视化、战场态势、OSG、层次细节哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTWith the escalation of modern warfare, the introduce to the war of the integration of air and space power, the commander of the battlefield command and control systems have become increasingly demanding. In order to accurately grasp the front of the battlefield situation information, a variety of new radar, detection tools in use, battlefield information in the form of digital information transmitted to the command center.How better to show the trend of information out so that commanders more intuitive, comprehensive grasp of the development of the battlefield situation, the traditional two-dimensional trend plotting system has been difficult to cope.Information on high-tech warfare put forward higher requirements on command and control system, how to make the advantages of informatization and digitalization show up in the display of control systems, which has become an important subject of current research. Three-dimensional visualization of the situation is the best solution to meet these new demands of battlefield display.Three-dimensional visualization of the battlefield situation as a terminal command system showed a more accurate terrain modeling, simple, timely advantage of the situation to display the image.This paper proposes a three-dimensional visualization based on OSG design that great scene through terrain modeling, multi-window operation, and other special effects scenes showing the process of battlefield vividly demonstrated in front of the commander to achieve situational data description and operably linked to a three-dimensional graphics display. Firstly, the use of visual modeling osgEarth big scene terrain elevation for the global terrain were loaded texture mapping, enhanced three-dimensional terrain display authenticity; secondly designed to showcase the idea of multi-window display, the use of the main window shows the trend process, Eagle eye diagram window displays a broader terrain information, information display window and the model window provides specific formations and platform information; ultimate particle system to create special effects in battlefield scenarios, such as: the missile trails, explosions and other special effects missile. In particular, the use of three-dimensional model and window-view control to add a good demonstration of battlefield information. The visualization system is not only capable of displaying information in front of passing trend, but also can be used as simulation training exercises show support for human-computer interaction commands command of modern high-tech warfare command system provides a strong guarantee, based on battlefield control system provides strongsupport.Keywords: three-dimensional visualization, situation in battlefield, OSG, level of detail (LOD)基于OSG的战场态势三维可视化研究目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2战场可视化研究的发展现状 (1)1.3三维可视化系统软件的发展现状 (3)1.4主要研究内容及论文安排 (3)第2章战场态势三维可视化总体设计 (5)2.1战场态势三维可视化设计的总体框架 (5)2.2可视化系统开发工具 (6)2.2.1可视化设计软件(OSG) (6)2.2.2大场景地形建模工具(osgEarth) (9)2.2.3海洋场景的视景仿真软件(osgOcean) (10)2.3本章小结 (11)第3章大场景地形可视化建模技术 (13)3.1金字塔结构的地形简化算法 (13)3.2全球化数字地形建模 (15)3.2.1大地坐标系与三维世界坐标系的相互转化 (15)3.2.2金字塔数据源的读取 (17)3.2.3全球化大场景地形建模 (18)3.3本章小结 (19)第4章基于OSG的可视化系统平台搭建 (21)4.1 可视化系统开发环境 (21)4.2 可视化系统界面设计 (21)4.2.1 主窗口显示 (22)4.2.2 模型展示窗口显示 (24)4.2.3 实体信息显示窗口 (27)4.2.4 平台树窗口 (29)4.2.5 鹰眼视图窗口显示 (30)4.3 可视化系统中的模型加载 (33)4.3.1 态势文件读取 (33)哈尔滨工程大学硕士学位论文4.3.2 三维模型加载 (34)4.3.3 编队模型与平台模型切换 (37)4.4 主窗口视点控制 (38)4.4.1 视点跟随 (38)4.4.2 视点记忆 (39)4.5本章小结 (40)第5章战场态势可视化实现 (41)5.1战场态势数据处理 (41)5.1.1 实时态势处理 (41)5.1.2 指定态势处理 (43)5.2战场态势中特效展示 (45)5.2.1 导弹发射特效展示 (45)5.2.2 导弹爆炸特效展示 (47)5.2.3 雷达导调特效展示 (48)5.2.4 雷达干扰特效展示 (49)5.3本章小结 (51)结论 (53)参考文献 (55)攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 (59)致谢 (61)第1章绪论第1章绪论1.1研究背景现代战争，打得不仅是装备与指挥人员理念，打得更是指挥人员对战场情报的掌握、对战场态势的掌握。