基于气象数据与多噪声融合的体积云模拟研究

为了在智能无人机集群仿真中构建逼真的仿真环境，需要考虑基于气象数据对云进行建模与渲染。而当前基于真实气象数据的云模拟大多采用物理建模方法，如求解NS方程和粒子系统方法，这些方法为繁重的微积分方程求解任务所累，存在因计算量大而无法在大规模场景下实现实时仿真的缺点。针对该问题，提出了一种使用气象数据生成纹理与多噪声融合的体积云建模方法，并将气象数据与高度相关函数相结合来定义云的形状和密度在高度上的变化，有效地将气象数据与非物理建模方法进行结合。渲染时采用光线步进算法从视线方向和朝向太阳两个方向累积云的密度，结合光的吸收和散射定律计算每个样本点的颜色与透明度，最终绘制成云。实验结果表明，模拟出的体积云与气象数据中的云层信息较为一致，效率高，且在形态和颜色上都接近真实的云。     

基于弧长参数化的曲面W-M 分形插值

论文提出了一种以Weierstrass-Mandelbrot 分形（简称W-M 分形）与参数 曲面相合成来实现分形曲面的数字化建模的方法。指出了在参数曲面上合成W-M 分形以及 实施弧长参数化计算的必要性;论述了弧长参数化的具体算法,并用此方法实现了W-M 分 形与参数曲面的合成;在此基础上,提出了两向异性分形曲面的一种建模方法,实现了参数 曲面上进行两向异性W-M 分形的插值模拟。     

基于Vega软件的SAR实时仿真技术

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。本文在分析SAR成像仿真机理的基础上,提出了一种利用视景仿真软件Vega进行SAR实时成像的仿真方法。利用软件平台VC＋＋、Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统,分析了影响机载SAR成像质量的各种参数,论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。     

基于自适应神经网络的自由曲面分形生成

通过把自适应线性神经元(adaline)网络与自由曲面的生成原理相结合,提出了一种生成分形曲面的新方法.给出了对自由曲面分形的各种分形方法的数学模型,详细介绍了如何通过设置神经网络可调参数的数值来控制和调整分形曲面形状的方法,实现了在控制神经网络可调参数的情况下,改变确定自由曲面各型值点的线性组合关系,生成可预测、可控制和可调整的分形曲面.     

各向异性的分形地形生成方法研究

传统的分形地形生成方法得到的地形是各向同性的,为了使生成的分形地形具有各向异性特征,提出了一种新的分形地形生成方法,该方法利用组合分形布朗曲面模型,将具有不同特征的两种分形布朗曲面相融合,使得生成的地形具有各向异性特征.对组合分形布朗曲面算法进行了仿真实验,生成了最终的分形地形.对仿真结果的分析表明,生成的分彤地形的特征具有各向异性特征,和实际的自然地形特征相符合,从而证明了该算法的有效性.     

机载气象雷达充塞系数估计方法

机载气象雷达的基本任务是探测航路前方气象目标的位置和强度,而表征气象 目标强度的物理量是反射率因子,通常依据气象雷达方程来估计。当雷达载台位于高空、对 中远距离低高度的气象目标进行观测时,由于雷达波束的不完全充塞,反射率因子的估计值 会小于实际值,严重影响对目标危险等级的判别。本文将充塞系数引入气象雷达方程,提出 了一种基于雷达实时工作参数的充塞系数估算方法,并详细分析了不同系统参数下充塞系数 变化情况。仿真气象目标数据的处理结果表明,该方法能有效地提高反射率因子的估计精度。     

机载火控雷达作战训练系统的研制

讨论了机载火控雷达作战训练系统的研制过程,说明了系统的软硬件结构,提出了雷达目标参数的计算方法.利用计算机进行载机建模、多目标仿真,采用DirectDraw技术仿真生成雷达图像,研制的训练系统已装备部队,为作战人员进行针时性的科学训练提供了方便.     

某型飞机机载气象雷达自动测试系统设计

该文构建了基于VXI+GPIB总线技术的机载气象雷达自动测试系统，给出了系统的硬件、软件设计方案，实现了对某型机载气象雷达3个LRU的自动测试和故障诊断，综合采用面向信号测试技术、智能故障诊断技术，解决了机载气象雷达的测试画面采样与生成、收发机微波信号测量与模拟、雷达航姿信号模拟等技术难题。     

一种新的地形跟随飞行方法与关键技术研究

传统的飞行器地形跟随飞行主要依赖前视地形跟随雷达来确定航线周围的地形轮廓,实现地形跟随;基于DEM高程数据和机载控制计算机,提出一种新的飞行器实现无源地形跟随技术的技术途径、系统方案和可能出现的关键技术,并对涉及的主要关键技术实现进行了分析和讨论;关键技术包括导航曲线生成系统的实现方法和技术途径,执行地形跟随飞行控制的机载计算机基本需求、系统结构和设计方法等;经过仿真验证,按照该方法的控制的跟随飞行在高程和飞行姿态方面满足预计目标。     

利用QAR和DEM的机载气象雷达地杂波仿真方法

地杂波是降低机载气象雷达性能的一个关键因素。利用数字高程模型（Digital elevation model,DEM）精确计算不同地形的电磁散射时,本文提出了将经纬度变化量转换成距离变化量的方法,简化计算,并修正了俯角和擦地角计算。然后根据气象雷达方程建模地杂波,按照WXR-2100的实际参数设置雷达参数,结合快速存取记录器（Quick access recorder,QAR）反演的航班飞行参数,分别高保真地仿真了起飞和巡航两个阶段机载气象雷达不同工作模式下的杂波图,反映了实际的运行情况,最后建立了杂波图数据库。     

基于OpenGL的分形山三维模拟生成技术

采用OpenGL技术与VC 6.0结合分形几何的方法来模拟绘制三维分形山。利用分形几何理论建立几何模型;依据分形插值理论设计相应的算法,得到模拟对象的几何数据,绘制出三维山和云的图形;利用OpenGL的图形处理及渲染功能对生成的图形进行色彩、光照、纹理等方面的处理,得到三维分形山的模拟图形。     

多孔金属纤维烧结板多尺度形貌的快速三维建模

针对多孔金属纤维烧结板这一新型功能材料的多尺度形貌建模问题,基于机械加工表面微观形貌中存在的自仿射分形特性,拓展前期发展的Triply Periodic Minimal Surface（TPMS）周期曲面与Weierstrass-Mandelbrot（W-M）分形几何快速合成方法,重点根据多孔金属纤维烧结板的结构特点,对Marching Cubes算法进行优化,以更高效地建立烧结板三维多尺度形貌的几何模型;同时,引入参数表征方法驱动分形TPMS对烧结板的形貌进行调整与控制.实例分析结果表明,提出的方法可更有效地建立/控制PMFSF的多尺度形貌模型;模型的有效性通过数值仿真和与其它方法的比较得到了验证.该建模方法可直接用于其它具有多尺度形貌的功能材料的数字化设计,并促进其数值模拟技术的发展.     

三维地形生成及实时显示技术研究进展

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景诉重要组成部分,该文将地形生成技术概括为基于真实地形数据的地形生成技术、基于分形技术的地仿真技术、基于数据拟合的地形信息技术等三大类,并分别介绍了这三类方法的相关理论和生成技术,还分析了各自的发展趋势,其中在基于真实数据的地形生成方面,按照离散ＬＯＤ模型、连续ＬＯＤ模型、多分辨率模型的发展顺序,重点介绍了地形实时显示技术中数据简化方面的     

基于结构光的三维点云重建方法研究*

结构光三维成像是近年来三维成像领域的研究热点之一。整体设计及实现了条纹结构光三维重构系统,并重点研究了点云生成三角网格方法。该系统使用整体阈值与局部滑动阈值相结合的方法提取到条纹中心特征点,以像素索引值为中间媒介进行编码值插值计算,并利用像素索引值为媒介对点云进行三角网格化处理。利用像素索引值的方法简化了点云插值和点云生成三角网格的处理过程,并且能够精确得到每个点上的颜色值并进行颜色渲染。最后利用提出的方法对石膏模型和实际人脸面部进行了三维测量和重建,并分析了该方法测量的精度。结果表明提出的方法达到了实验精度的要求并取得了非常好的三维重构效果。     

Modeling Cumulus Cloud Scenes from High‐resolution Satellite Images

We present a reconstruction framework, which fits physically‐based constraints to model large‐scale cloud scenes from satellite images. Applications include weather phenomena visualization, flight simulation, and weather spotter training. In our method, the cloud shape is assumed to be composed of a cloud top surface and a nearly flat cloud base surface. Based on this, an effective method of multi‐spectral data processing is developed to obtain relevant information for calculating the cloud base height and the cloud top height, including ground temperature, cloud top temperature and cloud shadow. A lapse rate model is proposed to formulate cloud shape as an implicit function of temperature lapse rate and cloud base temperature. After obtaining initial cloud shapes, we enrich the shapes by a fractal method and represent reconstructed clouds by a particle system. Experiment results demonstrate the capability of our method in generating physically sound large‐scale cloud scenes from high‐resolution satellite images.     

异形组合零件建模中地面激光扫描仪的应用研究

针对异形组合零件三维建模在恶劣环境下因不规则目标测量困难而导致的几何结构分析周期长、模型精度低、工作复量大等问题,采用地面激光扫描仪,以快速而非接触式的方式采集点云数据,结合逆向工程方法和轮廓线曲面正投影法,通过曲面提取与数据误差计算工序降低地面激光点云中的噪声对建模精度带来的负面影响,并以两组异形组合零件建模实例进行测试得到,三维建模与不规则目标件虚拟干涉检验值均低于02 mm,并且3D打印样品符合装配精度要求,验证了地面激光点云数据不仅能单纯地进行曲面反求,而且能广泛用于极端操作条件下的精确设计建模工作。     

基于结构化粒子模型的云可视化应用

云数据的三维可视化模拟一直是计算机图形学和气象科学领域的研究热点。提出了基于WRF模式数据的建模与渲染技术,以实现真实云数据三维可视化模拟。针对粒子系统建模复杂、实时性差的问题,首先通过计算云粒子之间的相互关系建立结构化粒子模型,实现WRF云数据的建模;然后利用光照模型和公告牌技术对建模粒子进行光照渲染和三维模拟,同时结合Imposter技术提高纹理绘制速度和效果。实验仿真结果验证了该方法在提高云数据的建模与渲染速度,提高云三维可视化的逼真度方面的有效性。