书籍详情
![《面向虚拟试验的虚拟环境构建技术林连雷等科学计算机与互联网虚拟技术应》[24M]百度网盘|亲测有效|pdf下载](/uploads/2024-01-20/e744a7d5135aed32.jpg)
面向虚拟试验的虚拟环境构建技术林连雷等科学计算机与互联网虚拟技术应
- 出版社:人天图书专营店
- 出版时间:2017-03
- 热度:11877
- 上架时间:2024-06-30 09:38:03
- 价格:0.0
书籍下载
书籍预览
免责声明
本站支持尊重有效期内的版权/著作权,所有的资源均来自于互联网网友分享或网盘资源，一旦发现资源涉及侵权，将立即删除。希望所有用户一同监督并反馈问题，如有侵权请联系站长或发送邮件到ebook666@outlook.com,本站将立马改正
内容介绍
| 商品基本信息，请以下列介绍为准 | |
| 商品名称： | 面向虚拟试验的虚拟环境构建技术 |
| 作者： | 林连雷等著 |
| 定价： | 128.0 |
| 出版社： | 科学出版社 |
| 出版日期： | 17-03-01 |
| ISBN： | 9787030586186 |
| 印次： | |
| 版次： | 1 |
| 装帧： | 平装-胶订 |
| 开本： | 小16开 |
| 内容简介 |
| 本书针对武器装备虚拟试验的需求，介绍了面向虚拟试验的虚建技术。本书的主要内容分为两部分：虚拟综合自然环境和虚拟。在虚拟综合自然环境构建方面，主要介绍了虚拟大气、虚拟地然环境的构建方法，并给出了具体的基于SEDRIS的大气、地形的表示与交换方法。在虚拟环境效应模型方面，介绍了常用的典电磁波和激光在大气中的传输效应以及车辆在多类地形中的通过书不仅讲述了各类虚拟环境和环境效应的建模方法，更面向应用了各类环境资源在虚拟试验体系中的实现方法。本书针对武器装备虚拟试验的需求，介绍了面向虚拟试验的虚拟环境构建技术。本书的主要内容分为两部分：虚拟综合自然环境和虚拟环境效应。在虚拟综合自然环境构建方面，主要介绍了虚拟大气、虚拟地形两类自然环境的构建方法，并给出了具体的基于SEDRIS的大气、地形环境数据的表示与交换方法。在虚拟环境效应模型方面，介绍了常用的典型天气下电磁波和激光在大气中的传输效应以及车辆在多类地形中的通过效应。本书不仅讲述了各类虚拟环境和环境效应的建模方法，更面向应用详细叙述了各类环境资源在虚拟试验体系中的实现方法。 |
| 目录 |
| 目录 前言 第1 章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 综合自然环境建模与 2 1.2.1 综合自然环境的定义 2 1.2.2 综合自然环境建模的发展历程 4 1.3 虚拟试验体系结构 6 1.3.1 HLA 体系结构 6 1.3.2 TENA 体系结构 7 1.3.3 HIT-TENA 体系结构 9 1.4 HIT-TENA 中的虚拟环境构建 10 第2 章 综合自然环境的数据表示与交换 14 2.1 SEDRIS 概述 14 2.1.1 SEDRIS 目标 14 2.1.2 SEDRIS 组成结构 15 2.1.3 SEDRIS 运行原理 18 2.1.4 SEDRIS 应用现状 19 2.2 SEDRIS 环境数据表示 2.2.1 DRM 2.2.2 EDCS 24 2.2.3 SRM 34 2.3 SEDRIS 环境数据交换 36 2.3.1 STF 36 2.3.2 API 37 2.4 SEDRIS 工具 39 2.4.1 SEDRIS Focus 39 2.4.2 SEE-IT 44 第3 章 虚拟大气环境构建技术 51 3.1 虚拟大气环境发展历程 51 3.2 虚拟大气环境构建思路 53 3.3 大气数值模式 54 3.3.1 中尺度大气数值模式 54 3.3.2 MM5 模式的组成 55 3.3.3 MM5 模式的运行 63 3.3.4 MM5 模式辅助软件 66 3.4 基于SEDRIS 的大气环境数据表示与交换 67 3.4.1 基于SEDRIS 的大气数据表示 67 3.4.2 大气环境数据插值计算 71 3.4.3 基于SEDRIS 的大气环境数据交换技术 72 3.5 虚拟大气环境资源生成软件 74 3.5.1 大气环境数据高度计算流程 74 3.5.2 需求分析 75 3.5.3 静态模型 77 3.5.4 动态模型 77 3.6 虚拟大气环境资源构建实例 79 3.6.1 基于MM5 模式的大气环境数据生成 79 3.6.2 符合SEDRIS 的虚拟大气环境资源生成 79 第4 章 虚拟地形环境构建技术 85 4.1 虚拟地形环境发展历程 85 4.2 虚拟地形环境数据源及预法 86 4.2.1 地形环境数据源 87 4.2.2 地形环境数据预处理 88 4.3 基于SEDRIS 的地形环境数据表示与交换 89 4.3.1 基于SEDRIS 的地形环境数据表示 89 4.3.2 基于SEDRIS 的地形环境数据交换 93 4.4 地形通过环境效应构建 95 4.4.1 直线行驶性能分析 95 4.4.2 转向行驶性能分析 97 4.4.3 稳定性性能分析 100 4.4.4 克服垂直壁性能分析 100 4.4.5 克服壕沟性能分析 102 4.4.6 路径规划方法分析 103 4.5 虚拟地形环境资源软件开发 105 4.5.1 虚拟地形环境构建软件 105 4.5.2 地形环境资源组件 111 4.5.3 地形通过环境效应组件 116 4.6 虚拟地形环境构建实例 123 4.6.1 虚拟地形环境构建 124 4.6.2 虚拟地形环境服务 128 4.6.3 地形通过效应服务 130 第5 章 复杂环境数据合成技术 137 5.1 特殊环境数据生成方法 137 5.1.1 特殊大气环境数据生成方法 138 5.1.2 特殊电磁环境数据生成方法 164 5.1.3 特殊地形环境数据生成方法 166 5.2 基础环境数据与特殊环境数据合成方法 168 5.2.1 虚拟自然环境想定空间构建方法研究 168 5.2.2 环境数据在空间上的三维插值方法 171 5.2.3 环境数据在不同空间上的平移方法 173 5.3 环境数据合成软件设计 174 5.3.1 环境数据合成思路 174 5.3.2 用例分析 175 5.3.3 静态模型 177 5.3.4 动态模型 178 5.4 环境数据交互组件设计 180 5.4.1 需求分析 180 5.4.2 静态模型 182 5.4.3 动态模型 183 5.5 复杂环境合成应用实例 184 5.5.1 应用实例描述 184 5.5.2 环境数据生成 184 5.5.3 环境数据交互 190 参考文献 193 第6 章 电磁波传输环境效应构建技术 195 6.1 虚拟试验中的电磁波传输模型发展历程 195 6.2 电磁波传输环境效应模型 196 6.2.1 理想空间传输模型 196 6.2.2 晴天传输模型 198 6.2.3 雾天传输模型 199 6.2.4 雨天传输模型 0 6.2.5 雪天传输模型 2 6.2.6 电磁波传输环境效应模型测试 3 6.3 电磁波信号模型 5 6.4 电磁波传输环境效应组件设计 9 6.4.1 需求分析 9 6.4.2 概要设计 210 6.4.3 界面设计 211 6.5 电磁波传输虚拟试验系3 6.5.1 系统组成 213 6.5.2 虚拟导弹组件设计 217 6.5.3 虚拟舰船组件设计 221 6.5.4 系统运行 229 参考文献 234 第67 章 激光传输环境效应构建技术 236 7.1 虚拟试验中的激光传输模型发展历程 236 7.2 激光传输环境效应模型 237 7.2.1 中低散射介质传输效应模型 238 7.2.2 高散射介质传输效应模型 245 7.3 激光传输环境效应组件设计 250 7.3.1 需求分析 250 7.3.2 静态模型 252 7.3.3 界面设计 254 7.4 激光传输虚拟试验系统 257 7.4.1 系统组成 257 7.4.2 激光照射器组件 260 7.4.3 虚拟坦克组件 264 7.4.4 激光制导导弹组件 267 7.4.5 系统运行 272 参考文献 276 |
| 摘要 |
| 章 绪论 ??1.1 概述 ?入21 世纪以来，各种技术快速发展，信息化和虚拟测试技术被引入测试领域，并被不断开发应用，现代军事武器测试系统在智能化、网络化、虚拟化等方面不断取得突展。在各项技术中，虚拟试验技术成为测试领域的关键技术，在产品研制和试验过程中，虚拟试验成为与实物试验同样重要的一种试验方法[1]。现在的虚拟试验已经不单指由全虚拟的试验资源构成的试验系统，而含虚拟试验资源在内，由实物、半实物等试验资源构成的联合试验系统。虚拟试验技术是一门新兴学科，结合了现代数学、系统工程以及计算机技术相关知识，是美国公布的22 项关键技术之一，并被美国列为国防科技七大牵引技 ??术之一[2]。虚拟试验技术是以建模与技术、计算机网络通信技术、可视化与虚拟现实技术为基础，在虚拟的条件下完成对被试品测试、试验的一类技术[3]。随着现代科技的深入发展，作战环境的逐渐复杂化，仅仅依靠理论数据分析和真实的试验分析已经不能满足当前作战系统的需求。尤其是在军事测试的实物试验中，存在着自然环境因素复杂不可控制、人物力成本消耗大、测试周期长、测试环境和参数不利于保密等缺点[4]，因此通过真实的作战试验来验证作战效能已经十分困难。资料显示，在成本和试验周期两方面，采用虚拟试验技术，研制成本可减少10%～40%，试验数量可降低30%～60%，研制周期可缩减30%～40%[5]。 ??与传统试验相比，虚拟试验技术存在着诸多优点，因此利用虚拟试验技术构建虚拟试验系统，开展对各种武器作战效能研究及作战测试，已成为当前研究测试过程中一条便捷、的途径[6]。 ??技术优选国家在虚拟试验技术方面都投入了大量的人力和物力。自世纪60年代起，欧洲的军事强国及美国都开始了对虚拟试验技术的研究，并建立了相关的实验室行虚拟试验系统的研制开发。美国建立了埃格林空军基地光电试验系统、基于空军电子战评估系统（air force electronic warfare system，AFEWS）的光电试验系统等优选的虚拟系统[7]。美国提出了系统级的联合体系结构（joint modeling and simulation systems，JMASS），该体系结构提供一个支持环境，能很好地支持电子战环境下的武器系统试验和评估[8]， ??已形成一批可应用于实用工程的成果入21 世纪以来，美国在FI10工程中提出了试验与使能体系结构（test and training enabled architecture，TENA），为试验靶场、靶场及其他建模与活动提供一个能够实现互操作、重用和可组合的公共体系结构，代表该领域的优选水平。 ??1.2 综合自然环境建模与 ??各种武器装备都要在一定的自然环境中运行和使用，武器装备所处的自然环境会对其作战效能产生复杂的影响。随着当今科技水平的提高，武器装备的性能和作战效能日渐提高，高技术武器受自然环境的制约和影响变得越来越突出。为此，自然环境对高技术战争的影响是关键甚至决定性的，它不仅直接影响到战争中武器的选择和战术使用，而且会直接影响到战争程和走向，这在海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争中都已明显地体现出来。像作为自然环境的重要组成部分的大气环境，由风、气温、气压、云、雾等诸多基本要素构成。在气环境中使用的武器装备会受风、云、雨、雪等常规气象要素和宏观天气环境的影响，如飞行器的飞行路线、飞行姿态会因风而产生变化；发动机的动力会受到大气温度的影响而影响飞行器的飞行、入轨以及命中精度；大气中武器装备的能见度会受到云、雾的影响[9]。此外，高技术武器装备，如光电武器、巡航导弹、超视距雷达等，还对云雨粒子、气溶胶、低空风切变、大气湍流等大气环境要素和天气现象的影响十分敏感。图1.1 给出了综合自然环境的组成示意图。 ??在虚拟试验中，为了获取更符合实际情况的试验结果，需要为被试品建立虚拟环境，以能够提供与真实情况相近的环境数据；还有一些试验，直接以研究环境对被试品的影响为目的[11]，在这种情况下更加需要建立一个灵活、多样的虚拟环境，为被试品提供各种不同的环境条件，甚至是自然界中罕见的环境条件。虚拟试验运行过程中若没有运行自然环境的支持，只能模拟极为理想的试验条件，试验结果对实际效果的参考价值明显降低，因此，为提高虚拟试验对真实作战情景模拟的逼真度和可信度，在虚拟试验中，必须添加自然环境的支持。综合自然环境（syntheticnatural environment，SNE括大气、海洋、空间、地形四大部分[12]，应用于虚拟试验的综合自然环境建模与技术已经成为靠前外优选分布领域的一关键技术，是众多武器装备中一个必不可少的重要组成部分。 ??1.2.1 综合自然环境的定义 ??综合自然环境就是大气、海洋、空间、地形四个领域以及它们之间内部动态的物理环境在计算机中的表示，括表示自然环境要素以及它们对军事系统影响的数据和模型，括军事系统对环境变量影响的模型[12， 13]。图1.2 定义了一能的综合自然环境参考模型。其中，虚拟环括环境效应、环境影响和环境内部动态三部分。 ??环境效应是指环境对传感器（主动传感器和被动传感器）、武器与对抗设备、单元/平台直接影响，如海水对声波的耗散作用、泥地对坦克运动的影响等。环境影响是指主动传感器、武器与对抗设备、单元/平台对环境造成的直接影响，如爆炸在跑道上造成弹坑、坦克燃烧所造成的烟雾、民船引起的噪声等。环境内部动态指对造成环境状态变量在空间和时间上变化的物理过程建模所得到的模型，这些物理过程可以表示为时间序列上环境状态的离散数据集，也可以表示为确定性或随机性的微分或差分方程形式的数学模型。自然环境的内部动括环境某一领域内部的动态变化括环境不同领域之间的相互作用，如降水会造成地表土壤湿度和强度变化，海面风力的变化会造成海浪级别变化，等等。 ??综合自然环境建模是分布式建模与的必然需求，也是实现和提高互操作性、可重用性和可信性的关键，已经成为现代优选建模与的一项公共支撑技术和关键核心技术。对于现代优选的建模与技术而言，模型、数据和的可信性、互操作性以及可重用性一直都是建模与团体关注的焦点和追求的目标。随着分布技术的相对成熟和应用领域的不断拓展，括大气、海洋、空间、地形在内的综合自然环行建模与不仅是国防和军事领域建模与的迫切应用需求，而且是获得和提高建模与可信性、互操作性以及可重用性技术的关键。为此，美国建模与办公（DefenseModelingandSimulation Office，DMSO）在1995 年发布的建模与体计划（modeling andsimulation master n，MSMP）中，将获得很好不错的综合自然环境描述和表示列为建模与的主要目标之一[14]。北大西洋公约组织（North AtlanticTreaty Organization，NATO）（简称北约）在其建模与领域计划中也定义了类似的目标。 ??1.2.2 综合自然环境建模的发展历程 ??综合自然环境信息可分为环境对象自身信息（即属和几何信息）和各对象间的互联信息（即关联和拓扑等关系信息）两部分内容。前者关系到环境数据的表示方式，而后者决定了环境数据的交换模式。如何解决综合环境数据的表示与交换问题，一直都是建模与界关注的重要问题。早期的自然环境建模只对环境对象自身信息的物理存储格行了定义，没有或极少来描述互联信息；在环境数据访问模式上大多直接依赖于数据库系统或文件系统。另外，环境数据建模的基本模式是针对某一特定系统，开发具有特定数据格式和实现方式的数据库，这种没有数据表示模型和统一规范的数据编码标准极大地阻碍了数据的共享， ??因而也导致了环境数据使用效率低、重复建设率高等问题的急剧凸显。 ??在 世纪80 年代早期，美国着手解决这一问题，启动了2851 项目。 ??2851 项目的目标是： ??（1）重用以前生成的数据库系统； ??（2）对于现有的各种器数据库，尽量减少交换过程中数据交换的数量； ??（3）能够为用户提供更好的服务。 ??作为2851 项目的标志性成果，MIL-STD-18 定义的通用变换数据库（generic trans formed data base，GTDB）和MIL-STD-1821 定义的标准器数据库（standard simulator data base，SSDB）及SSDB 交换格式（SSDB interchange format，SIF）提高了自然环境数据库的重用性和交换效率[15]。其中，SSDB 是美国中的数据储，原始数据以SIF 格式集成于SSDB，用户从SSDB 中提取SIF 或GTDB 格式的数据。SIF 的环境模型将综合环境数据分为模型数据、地物数据、地形数据和纹理数据四大类，并对数据物理存储格式和使用格行了严格的定义。后来美国陆军的近战战术（close combat tactical trainer，CCTT）系统将SIF 标准扩充成为SIF++标准。但是，无论GTDB 还是SIF 都有以下缺点： ??（1）不具备数据模型和数据编码规范，无行扩充和修改； ??（2）无法实现大气、海洋、空间、地形等基本环境数据和文本、声音等数的表示； ??（3）无法对各对象的关联性和拓扑信行表示； ??（4）不满足环境数据的互操作性。 ??在认识到环境数据的表示和交换的重要性后，美国建模与办公室、美国不错研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）和美国军队模拟指挥（Simulation Training and Instrumentation Command，STRICOM）系994 年联合发起并资助了综合环境数据表示与交换规范（synthetic environment data representation and interchange specification，SEDRIS）计划，其目的是实现对完整的综合环境数据模型的建立而利用此公共数据模型为数据元素之间以及数据元素和环境之间的信息交流与传递提供机制，很终实现环境数据的表示、描述、重用、交换及共享[16]。简单地说，SEDRIS作为MSMP 中环境表示目标的一项支撑技术，对各类环境数行表示，是各种不同环境数据格式的转换中介。SEDRIS 历经数据建模、API 原形开发和格式原形开发三个研发阶段，于1996 年6 月正式发布Release 1.0 版本；1999 年1 ??月正式发布Release 2.0 版本；00 年完成了标准化工作；04 年发布了4.1.0版本的软件开。 ??如今，SEDRIS 作为一种完整有效的环境表述语言，与其配套的工具软件日趋成熟，成为欧美国家大规模联合作战系统的技术支持和重要组成部分，如美国陆军联合系统（joint simulation system，JSIMS）、美国主持的联合作战（joint warfare simulation，JWARS）系统、美军作战模拟（war simulation，WARSIM）系统等。05～06 年，SEDRIS 被靠前电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）和靠前标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）纳为正式标准。在TENA 体 |