凳曳要t.pdf

l研 制 ／／ l 与 l l试 验l 兰 高衄程师 凳‘ 弼曳静 6 t 摘 要 舰船作战系统陆上仿真试验引入视景仿真技术的目的是：为光电跟踪系统、红外跟踪或预警 系统仿真试验提供光学动 目标场景}提高战术环境仿真的逼真度．使作战系坑陆上仿真试验更加 完善化。本文探讨应用视景仿真技术实现上述仿真试验的方法。 主题词：视景仿真 光电 红外光学目标场景仿真 仿真试验 馓 毛 l 概 述 随着计算机图象生成(CG1)技术和多媒体技术的飞速发展，视景仿真技术取得了举世瞩 目的进展，特别在航空航天飞行器的模拟训练中，已广泛应用了视景仿真技术，使仿真的训练 环境更加接近真实环境。 舰船作战系统陆上仿真试验是作战系统在装舰前的科研性试验。这种作战系统仿真试验 中的仿真，是人和实物在回路中的半实物系统仿真，其难点在于建立真实作战环境的试验仿真 系统和数学模型 以往找们的试验仿真系统由计算机系统、各种传感器和武器仿真器等组成． 由计算机仿真 目标运动学特性，生成战术环境驱动传感器仿真器工作进而驱动被试的作战系 统运行，存在两点不足：其一，仅仿真 目标运动学特性已不能满足新一代作战系统陆试的要求 新型的舰船作战系统均配置了光电和红外跟踪系统及电视测偏装置等．这些设备不仅可观察 目标运动的位置，而且可观察其运动姿态。因此，对这类传感器的动目标仿真应考虑动力学特 性和光学特性。其二，仿真的战术环境仅有动目标不与自然背景相关，也不能全面的考核被试 系统的性能指标。 鉴于上述要求，试验仿真系统应增视景仿真，以便为光电跟踪系统提供具有光学特性的动 目标场景，为红外跟踪或预警系统提供实时红外场景，从而使 目标与背景相关，实现 自然环境 仿真，使仿真的战术环境更接近实际作战环境。 2 视景仿真的一般原理和功能 2．1 视景仿真的一般原理 视景仿真就是将人眼在真实世界中看到的景物，用计算机图象生成的方法再现到屏幕上 的过程。由于计算机速度、窖量和视觉处理技术的迅速发展，采用计算机图象生成(cGI)技术 · 收稿 日期：1996一O5一o3。 ～ 62一 《舰船科学技术》lg9B．4 构成的视景仿真系统不仅能描述视野范围内物体的形状、远近遮挡关系，而且能描述物体的纹 理和对光的反射特性，还可随着人眼视线即视点的移动，平滑地变化所生成的视景图象即漫 游，若将视景投影球形屏幕上，可给人以身临其境的感觉 视景仿真系统的组成见图1。 图 1 视景仿真系统一般原理框图 仿真计算机根据对实际景物的特性描述，即物体的 “世界坐标”顶点数据，几何位置、颜色 和明暗计算的面法矢量等生成三维视景数据库；仿真活动物体(如飞机、舰船、水柱等)的运动 轨迹和与动力学特性相关的瞬时姿态；并给出人眼的视点位置和视线方向。 取景器根据仿真计算机提供的视点位置和视线方向，在视景数据库中检索并调出视野范 围内的视景原始数据，初步确定视场范围，对目标体进行排序和分布处理，向几何图象处理器 传送有效数据。 图象几何处理器根据视点的位置和方向，对组成 目标体图象的点、边、面和体进行几何坐 标转换，计算隐藏面和体与体之间的遮挡，并进行三维变二维的投影变换，将屏幕坐标的象素 数据包括Z数值、红、绿、蓝和纹理参数送光栅管理器。 光栅管理器根据Z数值消除隐藏面，并进行视觉融合和纹理处理，将象素写入帧缓。图象 显示处理器将帧缓内容进行D／A变换输出视频信号，最后由监视器或投影仪完成视景显示 2．2 视景仿真系统的主要功能 (1)生成三维视景数据库 可输入各种目标体(包括地形、地物、建筑、空海 目标等)的特性 参数，生成视景数据库，用电视摄像机或图象扫描仪输入图象生成视景数据库。 囝2 视景仿真系统组成框图 舰《船科学技术~1906．4