视景仿真技术在空空导弹遥测数据分析中的应用

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1、视景仿真技术在空空导弹遥测数据分析中的应用冯玉洁刘占渠（中国空空导弹研究院，洛阳，471009）摘要：以导弹的位置、姿态等数据为基础，并通过VegaPrime-Creator-VC++仿真开发环境，实现导弹从发射、飞行至攻击目标的视景仿真。本文介绍了开发系统所需要的建模软件Multigencreator和仿真驱动软件VegaPrime，使用Multigencreator建立三维模型，通过VegaPrime创建仿真环境的过程，并采用Visual++6.0平台，通过网络传递数据，实现了遥测数据分析视景仿真系统。关键词：视景仿真；导弹；遥测数据分析1引言基于空空

2、导弹的特殊性，在其各研制阶段所进行的各种验证产品性能或研发成果的发射试验中，均需通过遥测手段实时传送信息，了解导弹在空中的工作状态，判断试验效果。这要求地面遥测接收系统要能够快速、准确的给试验指挥者及参试的技术人员提供各种信息，以助其对后续操作做出准确判断。本文研究了如何将视景仿真技术应用于空空导弹遥测数据分析中，以导弹遥测数据作为数据驱动，构造三维仿真空间视景，实时的将导弹在空中的姿态、位置等信息显示在工作人员面前。系统借助于VegaPrime建立视景仿真框架，其间利用碰撞检测、环境效果、粒子系统等多种技术手段实现视景仿真显示。2视景仿真技术简介视景仿真

3、是虚拟现实技术的最重要的表现形式。它是使用户产生身临其境感觉的交互式仿真环境，实现了用户与所仿真的环境直接进行自然交流【1】。视景仿真采用计算机图形图像技术，根据仿真的目的，构造仿真对象的三维模型或再现真实的环境，达到非常逼真的仿真效果。视景仿真分为仿真环境制作和仿真驱动。仿真环境制作主要包括：模型设计、场景构造、纹理设计制作等，它要求构造出逼真的三维模型、制造逼真的纹理；仿真驱动主要包括：场景驱动、模型调动处理、分布交互、大地形处理等，它要求高速逼真地再现仿真环境，实时响应交互操作等。3系统设计与实现遥测数据分析视景仿真系统的总体功能设计如下：系统渲染逼

4、真的三维虚拟场景，实时接收从遥测地面接收设备即采集服务器发送过来的遥测数据和GPS数据，以遥测数据为驱动在模拟的三维靶场视景中实时生动地显示载机、导弹和靶机三维模型7的飞行轨迹、姿态、弹目交汇等，并要细致逼真地表现出导弹的空中运动特征。根据系统的功能要求，遥测数据分析视景仿真系统可划分为通信、数据处理、视景显示等几部分。通信部分主要完成各部分间的数据传输工作，系统各部分间的数据传输流程见图1。数据处理部分着重完成对遥测数据的提取解调功能。视景显示部分包含模型建立、视景仿真驱动等与视景仿真显示效果相关的功能。系统处理流程如图1：图1遥测数据分析视景仿真系统处

5、理流程系统开发过程由以下三个步骤构成：1)使用MultiGenCreator构造飞行器及地景的OpenFlight模型；2)利用VegaPrime建立仿真环境：建立程序初始化场景，设定观察者，加入对象物模型，建立大气环境等；3)在VC环境下实现实时仿真过程：通过网络接收数据，以数据作支撑进行视景对象模型的驱动与控制。3.1视景建模建模是整个视景仿真系统构建的基础。MultigenCreator是业界领先的三维建模软件工具集，用于产生高优化，高精度的实时三维模型，与3DMax、MAYA等建模软件相比Creator不仅相对操作简单，其生成的模型面也相对较少，在

6、更新显示时耗费资源少、渲染速度快，更适用于在实时视景显示系统中高刷新率下也要流畅显示的要求。因此本系统采用MultigenCreator作为建模工具。遥测数据分析视景仿真系统需要建模的对象有导弹、飞机、地景、人文景物如接收基站、道路等。7作为实时视景仿真系统应对实时性和逼真性都有很高要求。在建模时要尽量在减少面的数量和增加模型逼真度上取得一定平衡。图2为用Creator建立的空空导弹示意三维视景模型，图3为用Creator建立的某型号飞机三维视景模型。图2示例导弹模型图3示例飞机模型3.2.1建模中用到的关键技术在建立导弹模型时要用到了DOF(自由度)。导

7、弹是由多个部件组成的组合体,某些组件要和它的父节点之间增加一个自由度节点DOF，在VegaPrime程序里可以对这些自由度进行操作[2]，产生诸如舵机运动等变形动作。下面将说明如何为导弹舵面添加DOF：1）在Creator中创建一个DOF节点，将舵面的Object节点移到DOF节点下；选择导弹舵面的上层group节点为当前Parent，在Create工具箱中点击CreateDOF，新建一个DOF节点，在Creator的层次结构图中会出现一个新的节点的d1，双击将d1改名为d_helm。建好DOF节点后，将舵面的Object节点移到d_helm节点下。2）建

8、立DOF的局部坐标系统；在层次结构图中选择d_helm节点，选择L