雷達(dá)導(dǎo)航研究論文

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1應(yīng)用軟件MultigenCreator和VegaPrime介紹

1.1MultigenCreator軟件

MultigenCreator是美國(guó)MultigenParadigm公司開發(fā)的強(qiáng)大的三維建模軟件，是世界上領(lǐng)先的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)庫(kù)生成系統(tǒng)，它擁有針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用優(yōu)化的OpenFlight模型數(shù)據(jù)格式，強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業(yè)選項(xiàng)及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實(shí)時(shí)三維(RT3D)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以用來對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)仿真、娛樂、城市仿真和計(jì)算可視化等領(lǐng)域的視景數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行產(chǎn)生、編輯和查看。用Creator的基本建模(Modeling)工具，能手工創(chuàng)建三維模型，可對(duì)地形、特征、模型加入如顏色、材質(zhì)、紋理等以使其更真實(shí)，在建模過程中借助CreatorWizards將提高場(chǎng)景建模的效率，在滿足實(shí)時(shí)性的前提下可以生成實(shí)時(shí)逼真的大面積場(chǎng)景。所有的這些元素：地形、特征、模型和各種屬性，組成了Creator視景數(shù)據(jù)庫(kù)，且OpenGLAPI是支持的。它的層次細(xì)節(jié)(LOD)、多邊形篩選、邏輯篩選、繪圖優(yōu)先級(jí)、自由度設(shè)置等高級(jí)功能使得其數(shù)據(jù)格式OpenFlight(*.flt)在實(shí)時(shí)三維領(lǐng)域成為流行的圖像生成格式。Creator還可以接受DXF、DEM和其他矢量格式的數(shù)據(jù)，與AutoCAD和GIS軟件結(jié)合方便。

1.2VegaPrime軟件

VegaPrime(以下簡(jiǎn)稱VP)是MultigenParadigm公司專門應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的渲染軟件環(huán)境，支持MicrosoftWindows、SGIIRIX、Linux、SunMicros等操作系統(tǒng)，并且用戶的應(yīng)用程序也具有跨平臺(tái)特性，用戶可在任意一種平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用程序，而且無須修改就能在另一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行。它同時(shí)支持OpenGL

1.2和Direct3D8，支持MetaFlight文件格式，支持雙精度浮點(diǎn)數(shù)。與C＋＋STL(StandardTemplateLibrary)兼容，并且可定制用戶界面和可擴(kuò)展模塊，其中包括VegaPrimeFX：爆炸，煙霧，彈道軌跡等等；VegaPrime：分布式渲染；VegaPrimeLADBM：非常大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持；DIS/HLA：分布交互仿真；Blueberry：3D開發(fā)環(huán)境；DI-GUY：三維人體；GL-Studio：儀表；VegaPrimeIRScene：傳感器圖像仿真；VegaPrimeIRSensor：傳感器圖像實(shí)際效果仿真；VegaPrimeRadarWorks：基于物理機(jī)制的雷達(dá)圖像仿真；VegaPrimeVortex：剛體動(dòng)力學(xué)模擬；VegaPrimemarine：三維動(dòng)態(tài)海洋。

VP是一個(gè)跨平臺(tái)實(shí)時(shí)工具。它構(gòu)建在VSG(VegaSceneGraph)框架之上，是VSG的擴(kuò)展API，包括了一個(gè)圖形用戶界面LynXPrime和一系列可調(diào)用的、用C++實(shí)現(xiàn)的庫(kù)文件、頭文件。LynXPrime是一種可擴(kuò)展的跨平臺(tái)的單一的GUI(圖形用戶界面)工具，為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的直接明了的開發(fā)界面，可根據(jù)仿真需要快速開發(fā)出合乎要求的視景仿真應(yīng)用程序。LynxPrime基本上繼承了Lynx的功能，同時(shí)又增加了一些新功能。它具有向?qū)Чδ埽軐?duì)VP的應(yīng)用程序進(jìn)行快速創(chuàng)建、修改和配置，從而大大提高了生產(chǎn)效率；它基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的XML(可擴(kuò)展標(biāo)志語(yǔ)言)數(shù)據(jù)交換格式，能與其他應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行最大程度的數(shù)據(jù)交換；它可以把ACF(應(yīng)用配置文件)自動(dòng)生成C++代碼。

VSG(VegaSceneGraph)是VP的基礎(chǔ)，是高級(jí)的跨平臺(tái)場(chǎng)景渲染API(應(yīng)用程序接口)，它包括了VSG提供的所有功能，并在易用性和生產(chǎn)效率上作了相應(yīng)的改進(jìn)。VSG主要分為三個(gè)部分：⑴vsgu(Utilitylibrary)，提供內(nèi)存分配等功能；⑵vsgr(Rendenringlibrary)，底層的圖形庫(kù)抽象，比如OpenGl；⑶vsgs(Scenegraphlibrary)。在內(nèi)核中，VegaPrime使用vsgs，vsgs使用vsgr，它們都使用vsgu。1V"D2Y4`3IH*y4VSG具有最大限度的高效性、優(yōu)化性和可定制性，無論用戶有何需求，都能在VSG基礎(chǔ)之上快速高效地開發(fā)出滿足需要的視景仿真應(yīng)用程序，它的可擴(kuò)展性為仿真、訓(xùn)練和可視化等高級(jí)三維應(yīng)用開發(fā)人員提供了極大的便利。

利用MultigenCreator和Vegaprime相結(jié)合的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，研發(fā)人員可以很方便地開發(fā)出自己所需要的仿真系統(tǒng)，極大縮短研發(fā)時(shí)間。

2機(jī)場(chǎng)雷達(dá)實(shí)體三維模型的建立

針對(duì)機(jī)場(chǎng)和雷達(dá)進(jìn)行相關(guān)的圖片資料、紋理的采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理，并使用Creator自帶的先進(jìn)工具：多邊形建模，創(chuàng)建地表，矢量化建模和編輯等建立模型，最后生成的圖形文件(.flt)提供給VP調(diào)用。

2.1樹型層次結(jié)構(gòu)

在機(jī)場(chǎng)雷達(dá)模型建立過程中，將模型分成幾組，每組模型建立在相應(yīng)的組節(jié)點(diǎn)(Gr--oupnode)下，每個(gè)組節(jié)點(diǎn)表示一組對(duì)象節(jié)點(diǎn)(Objectnode)，模型中的某一部分可以由一個(gè)對(duì)象節(jié)點(diǎn)表示。Multigen中這種樹型結(jié)構(gòu)便于對(duì)三維模型進(jìn)行構(gòu)建和修改，同時(shí)對(duì)模型的操縱更加方便快捷(如圖1)

3.2紋理貼圖

紋理(texture)是指被映射到三維模型表面的二維圖像，紋理的合理使用可以使模型對(duì)象獲得真實(shí)的視覺效果。紋理一般通過數(shù)碼相機(jī)攝影或掃描其它圖片獲得素材，然后進(jìn)過適當(dāng)?shù)奶幚淼玫健reator

3.0可以支持多種通用標(biāo)準(zhǔn)圖像格式如INT(僅包含一個(gè)灰度通道)、INTA(包含一個(gè)灰度通道和一個(gè)透明度通道)、RGB(包含R、G、B這3個(gè)顏色通道)、RGBA(包含R、G、B這3個(gè)顏色通道和1個(gè)透明度通道)、TGA、JPEG、TIF、GIF、BMP等格式。考慮到漫游環(huán)境LynXPrime用戶圖形界面對(duì)紋理圖片的要求，引用的紋理圖形格式均為rgb格式。

【摘要】精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)是空軍航空兵場(chǎng)站普及的大型導(dǎo)航設(shè)備之一，可以提供飛機(jī)在空中實(shí)時(shí)的距離和方位信息，在飛機(jī)進(jìn)近著陸過程中發(fā)揮著重要的作用。為解決雷達(dá)裝備存在學(xué)習(xí)實(shí)踐難的問題，提出利用Creator和VegaPrime虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)機(jī)場(chǎng)雷達(dá)進(jìn)行系統(tǒng)建模及整體設(shè)計(jì)，并使用VegaPrime的API函數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的方法。雷達(dá)視景仿真結(jié)果表明，采用Creator和VegaPrime將虛擬技術(shù)與機(jī)場(chǎng)雷達(dá)結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的可行性可以為雷達(dá)裝備的虛擬化教學(xué)創(chuàng)造平臺(tái)，促進(jìn)雷達(dá)裝備的普及化。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)導(dǎo)航虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真建模