電子沙盤論文：小議電子沙盤系統(tǒng)開發(fā)過程

1、電子沙盤論文：小議電子沙盤系統(tǒng)開發(fā)過程 作者：王李雅 高虎 單位：廊坊師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院 廊坊師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院 1地形設(shè)置模塊該模塊的主要功能是結(jié)合不同的仿真演練需求，提供不同的地形，包括海洋地形和陸地地形，地形觀察模塊觀察模塊能夠?qū)崟r(shí)反映氣候模塊、地形模塊、地物部署及兵力模塊中進(jìn)行的設(shè)置，可以及時(shí)準(zhǔn)確地觀察虛擬戰(zhàn)場(chǎng)情況。由于虛擬戰(zhàn)場(chǎng)中演練的場(chǎng)景規(guī)模大，有時(shí)需要在一個(gè)時(shí)刻從不同的角度的觀察地形，同時(shí)大量的虛擬實(shí)體在演練中出現(xiàn)，他們除了需要操作員視景外，還需要其它的視景，如二維態(tài)勢(shì)圖等。因此在該編輯器中增加了多視口功能。設(shè)施部署模塊該模塊能以快速、準(zhǔn)確、直觀的效果部署兵力及設(shè)施

2、以實(shí)現(xiàn)仿真演練的需要?？梢愿鶕?jù)需要控制部署實(shí)體的運(yùn)動(dòng)，通過外部數(shù)據(jù)的輸入能夠靈活改變部署的方式，使用的屏幕拾取技術(shù)可以在三維戰(zhàn)場(chǎng)中直接進(jìn)行部署。部署到環(huán)境中的實(shí)體及設(shè)施都已進(jìn)行地形匹配。裝備信息查詢模塊裝備信息查詢模塊用于對(duì)選中的實(shí)體信息進(jìn)行查詢，顯示的信息包括裝備實(shí)體的名稱、類型、產(chǎn)地和射程等信息。地理信息查詢模塊地理信息查詢模塊用于查詢地形某一點(diǎn)的坐標(biāo)信息，以及兩點(diǎn)間的距離、高程差和通視性，以此為決策提供輔助信息。錄制與回放模塊錄制與回放模塊可以對(duì)場(chǎng)景中的實(shí)體、實(shí)體的動(dòng)作、特殊效果和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行記錄和事后回放?？梢杂羞x擇地記錄部分信息，也可記錄全部信息6。 環(huán)境驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互關(guān)鍵

3、依靠環(huán)境驅(qū)動(dòng)，它包括4個(gè)方面，即：模型調(diào)動(dòng)處理、場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)、大地形處理和分布交互，環(huán)境驅(qū)動(dòng)要求實(shí)時(shí)響應(yīng)交互操作，高速逼真地重現(xiàn)仿真環(huán)境等7。環(huán)境的驅(qū)動(dòng)可以使用vega、vtree或opengvs作為開發(fā)軟件?？紤]到開發(fā)的簡(jiǎn)單性，采用vega軟件。vega是multigen公司開發(fā)的面向?qū)ο蟮奶摂M現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，其中包含lynx圖形界面，以及完整的c+應(yīng)用編寫程序接口，一系列相關(guān)的可選模塊和庫(kù)，基于vega的仿真驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)過程（圖略）在基于vega的圖形界面lynx里，添加flt模型文件到場(chǎng)景中，各種flt模型文件則由creator建立。通過對(duì)系統(tǒng)的初始化參數(shù)的設(shè)置，就可以得到各個(gè)視點(diǎn)方式、模型設(shè)定

4、位置、視點(diǎn)位置、運(yùn)動(dòng)方式、特殊效果。物體和視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式都有數(shù)據(jù)讀入和路徑設(shè)置2種方式，可以在lynx中直接設(shè)置路徑，通過編寫程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀入（包括實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)2種）。在lynx中設(shè)置好各種參數(shù)之后生成.adf應(yīng)用程序配置文件。在應(yīng)用程序中，可直接調(diào)用該.adf文件，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行驅(qū)動(dòng)8。 其他關(guān)鍵技術(shù)的解決 屏幕拾取技術(shù)投影矢量的算法投影矢量（projectionvector）：把視點(diǎn)位置作為開始點(diǎn)，用鼠標(biāo)在屏幕上想三維場(chǎng)景深處指向一個(gè)矢量。投影矢量的開始點(diǎn)為視點(diǎn)坐標(biāo)，它是個(gè)已知參量，重要的是怎樣確定投影矢量的方向。屏幕用虛線邊框來表示，從視點(diǎn)引到屏幕上的虛線就是投影矢量。投影矢量方向角的數(shù)值

5、為投影矢量在坐標(biāo)軸上的偏移角與視口（相機(jī)）在世界坐標(biāo)系中的旋轉(zhuǎn)角之和。aovv：屏幕垂直方向上視口的視場(chǎng)角；aovh：屏幕水平方向上視口的視場(chǎng)角；pos（x,y,z）：世界坐標(biāo)系中視點(diǎn)的坐標(biāo)位置；rot（x,y,z）：世界坐標(biāo)系中視口（相機(jī)）的旋轉(zhuǎn)角。vec（x,y,z）：世界坐標(biāo)系中投影矢量的方向。cp（x,y）：鼠標(biāo)位于屏幕上的二維坐標(biāo)；：x軸上投影矢量的偏移角；：y軸上投影矢量的偏移角；：視口右邊緣和視口中軸線的偏移角。推導(dǎo)后得出：（式略）先把投影矢量求出，再通過使用區(qū)間型碰撞進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)線段的起點(diǎn)設(shè)定為視點(diǎn)坐標(biāo)終點(diǎn)，將其定在沿投影矢量距起點(diǎn)10000m處，終點(diǎn)用end（x,y,z）

6、來表示，則：end.x=pos.x+10000cosvec.!x-sinvec.!y!（6）end.y=pos.y+10000cosvec.!y-sinvec.!x!（7）end.z=pos.z+10000cosvec.!x-cosvec.!y!（8）實(shí)現(xiàn)對(duì)三維實(shí)體的屏幕拾取。4.2地形分塊調(diào)度技術(shù)將整個(gè)地形劃分為若干塊小單元地形，即稱其為裝載模塊。用不同的地形模型文件將裝載模塊存好，再采用外部引用方式分別調(diào)入，再次構(gòu)造一個(gè)完整的地形模型。在測(cè)繪制作地形時(shí)，觀察者范圍內(nèi)部的裝載模塊需要處理，而整個(gè)地形模型就不需要調(diào)用了，能很好地提高視景仿真的實(shí)時(shí)性能。將通過對(duì)地形的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度算法來完成。 結(jié)語 如實(shí)時(shí)添加實(shí)體、標(biāo)繪、天候環(huán)境設(shè)置等。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示所編輯的三維虛擬環(huán)境，選擇不同地形塊，添加建筑物、樹木、橋梁等文化特征要素，并可對(duì)加入到場(chǎng)景中的實(shí)體進(jìn)行控制以及對(duì)地理信息和裝備信息進(jìn)行查詢。該系統(tǒng)所建立起來的地形環(huán)境，可以直接應(yīng)用于軍事演練的系統(tǒng)中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的武器研制和作戰(zhàn)訓(xùn)練方面已經(jīng)得到廣泛的