低空突防实时仿真中DED数字地图的地形提取技术研究

DED地形文件格式是MutiGen公司的专有数据格式,尚无关于其数据存储格式的详细说明,为在低空突防实时仿真系统中应用DED地形数据构建地形探测雷达模型、验证突防算法,通过实验分析得出DED地形文件信息存储格式,给出了地形数据提取与坐标转换的算法,有效地克服了低空突防实时仿真中缺乏大范围高精度地形数据的问题,解决了数学仿真和视景仿真地景完全匹配的难点问题。     

一种基于嵌入式环境的海量DEM数据快速绘制算法

采用海量数字高程模型(DEM)数据的地景模型在军事与民用领域具有非常重要的作用,其快速绘制问题是三维真实地形信息可视化的一个关键问题。提出了动态数据子块的概念,通过经纬度和飞行参数索引快速实现数据子块的装载,再通过有效数据组织和改进四叉树方法实现地形快速绘制。新算法在嵌入式环境中实现了海量DEM数据的实时绘制,而且画面流畅,无滞后现象。     

地形数据获取在飞行程序设计中的应用与研究

正数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是一定范围内规则格网点的平面坐标(X,Y)及其高程(Z)的数据集,主要是描述区域地貌形态的空间分布,是通过等高线或相似立体模型进行数据采集,然后进行数据内插而形成的。DEM是针对地形的数字建模过程,它利用有限的高程数据实现对复杂地球表面的近似模拟,是对地貌形态的虚拟表示,可派生出等高线、坡度图等信息。目前,可以免费获取覆盖全球的DEM数据方法有很多种,包括     

基于累进传输的三维地形实时优化自适应网格算法研究

 提出了三维地形的累进传输与动态多分辨率表示的完整算法。将小波分解技术用于实现高程域的多分辨率表示、小波重建技术用于高程域的累进重构、分形手段用于低分辨率高程域细节信息的补充、实时优化自适应网格改进算法用于数字高程模型的动态多分辨率表示。算法的实现表明取得了较好的效果。     

三维数字地形图生成技术研究

在论述三维真实感数字地形图生成算法的基础上,结合数字高程模型(DTM)数据,用OpenGL在计算机上实现三维数字地形图的显示。     

单光子激光雷达数据去噪与滤波算法

单光子激光雷达获取的点云数据存在大量噪声,这给数据的处理带来了挑战。基于局部距离统计提出了改进的点云去噪算法,对单光子激光雷达点云原始数据进行去噪。然后基于统计分析方法改进了点云滤波算法,对去噪后的点云数据进行滤波处理。利用新提出的算法与传统算法去噪和滤波后得到的点云进行比较,并与传统激光雷达的数字地形模型(DTM)数据进行对比。计算得到MABEL地面点云相对于传统激光雷达高程的均方根误差RMSE为2.98m,相关系数R^2为0.9938。进一步对地面点云插值得到剖面数字高程模型(DEM)数据,其相对于传统激光雷达高程的均方根误差RMSE为2.85m,相关系数R^2为0.9931。实验结果显示,提出的单光子激光雷达点云去噪和滤波算法优于传统算法,与传统激光雷达DTM数据具有较好的相关性,能够精确的恢复地形信息。     

虚拟战场地形重构技术研究

在虚拟战场的大地形的建模中,因地形数据过大和计算机技术所限,一直没有很好的解决方案满足军事视景仿真系统的需要。文中根据战场环境地形建模的实际需求,提出了数据对称拟合的算法,可以有效地简化地形DEM数据,解决地形数据过大的问题,同时提出了基于双三次B-样条的地形重构算法,根据地形区域关注程度不同,而采用不同的地形分辨率,对地形进行细化重构,可有效地降低计算机的负荷。实践结果表明,满足了大规模虚拟战场环境三维地形视景仿真的需要。     

基于前视地形的极限告警曲线算法研究

针对作战飞机在低空中的可控飞行撞地问题，提出基于前视地形的极限告警曲线算法。该算法建立了飞机运动学模型、地形感知模型、飞行轨迹预测模型和极限告警曲线算法模型。首先，根据地形高程数据，以飞机拉起轨迹与地形的最小间距是否大于最小安全距离作为寻找极限告警点的判断条件，对上述模型进行仿真得到飞机的极限告警曲线。然后，综合考虑地形倾斜角和飞行员承受过载，对曲线进行优化，给出适宜飞行员拉起避障的最优告警曲线。最后，开展了仿真算例验证。研究结果表明，所提算法可依据飞机爬升性能和地形变化给出正确的极限告警曲线和最优告警曲线，当飞机前方有碰撞危险时可成功拉起避障。     

机场地势设计中高程值提取方法研究

本文提出了一种利用MapInfo开发工具，在数字地面模型（DTM）基础上直接生成数字高程模型（DEM），自动提取地面点高程值的方法，并在机场地势优化设计工作中应用。与传统利用离散点生成DEM的方法比较．这种方法不需要在栅格数据和矢量数据之间进行转换．减小了DEM对地形模拟的误差，提高机场地势优化设计要求的精度，并具有计算速度快、节省内存等优点。     

面向山地区域光照变化下的鲁棒景象匹配方法

提出了一种面向山地区域光照变化下的鲁棒景象匹配导航方法。该方法针对山区景象匹配导航中光照环境不同造成的基准图与实时图像不一致问题,采取在高程数据上使用光照模型生成光照明暗图,利用数字高程图(DEM)得到水流汇集数据并生成山谷显著图,将光照明暗图与山谷显著图融合作为基准图;针对基准图与实时图中细节边缘的差异带来的误匹配问题,提出了基于形态学约束的Hausdorff距离边缘匹配算法。采用LANDSAT图像与ASTERDEM高程数据进行实验分析,结果表明提出的方法匹配正确率高且鲁棒性好。     

用MultiGen建模与Performer类库实现实时窗外视景

介绍了如何利用MultiGenCreator建造适合Performer高效运行的模型,以及在SGI图形工作站上用Performer实现塔台模拟机的视景系统。重点介绍了如何改进模型使其能在程序中方便的组织和控制,并提出了运动目标的模拟。     

基于位图的三维地形景观生成

地形模型的三维实时显示技术是虚拟现实的一项关键技术。地形模型的建立是地形三维仿真研究的重点之一。在现存的各种地形模型的生成方法中,利用地形位图建立地形模型的方法一经提出,便因其算法简单,形象直观,易于实现等特点日益得到重视并且广泛的应用于游戏制作和虚拟场景的构建等领域。基于地形位图图像,成功的建立了较大规模的地形模型,进行了纹理映射,结果真实感较强,并实现了实时交互的场景漫游。     

基于分形的目标识别技术和隐型装备外形设计方法

随着分形技术在目标识别时的应用,提出了一种基于分形技术的伪装区域地貌生成方法.利用分形方法生成了随机分形曲面,针对随机分形地形形状不易控制的缺点,设计出一种目标区域地貌模型与随机分形地貌模型相融合的方法,保证生成的伪装模型既有预定的形状又有随机的特性.实验结果表明,设计的伪装区域生成方法能有效的生成符合需求的伪装区域地貌模型,此模型能够实现与周围地形地貌环境的较好融合,达到良好的伪装效果.     

一种基于Hopfield神经网络的TF／TA航迹规划算法

提出一种基于Hopfield神经网络的无人机地形跟随(TF)/地形回避(TA)迹规划方法.该方法将地研信息反映到算法参数连接权中,利用扩展的Hopfield模型结合无人机约束实现航迹安全、合理的规划.仿真实验证明该方法能获得满意的TF/TA航迹.     

复杂环境下考虑动力学约束的翼伞轨迹规划

翼伞系统具有大惯性、强非线性等特征,而基于传统质点模型所规划的目标轨迹难以满足复杂环境下的系统动力学约束,因此在轨迹规划中采用高自由度动力学模型也就成为了计算翼伞真实运动轨迹的必然趋势。然而,翼伞的动力学模型更加复杂,目前迫切需要解决的问题就是保证规划轨迹平滑、稳定。针对该问题,本文将建立精确的翼伞六自由度动力学模型,将其引入翼伞归航的轨迹规划中,并通过改进高斯伪谱法,设计一种基于分段点规划、离散点初次规划、离散点自重构的三阶轨迹优化策略。仿真结果表明,所提算法可解决传统算法在应用动力学模型后难以得到稳定轨迹的问题,并实现复杂环境下的精确地形规避,确保规划轨迹满足翼伞的非线性动力学约束。     

轮地力学模型参数灵敏度分析与主参数估计

在星球探测过程中,星球车需要估计地面力学参数以及时调整控制策略,快速适应地形变化。针对形式复杂,参数耦合的轮地相互作用模型,采用Sobol灵敏度分析方法,分别对模型中的地面承压特性参数和剪切特性参数的灵敏度进行定量分析,筛选出沉陷指数与内摩擦角作为模型的主导参数,用于反映地面承压特性和剪切特性的变化。基于轮地相互作用力学平衡方程,通过简化应力分布公式,进一步推导出主导参数的解析表达式。通过以典型值固定非主导参数,利用系统状态参数和滤波处理完成地面力学特性主导参数的估计。结果表明,所提出的地面力学主导参数解析式及相应的估计方法能够快速反映地形的变化,沉陷指数估计的平均相对误差为2.8%,内摩擦角估计的平均相对误差小于3%。估计结果可准确预测车轮牵引力,为实现实时控制提供必要信息。     

基于高斯伪谱法的翼伞系统复杂多约束轨迹规划

翼伞系统在实际环境中飞行时易受到风场以及地形环境等复杂干扰的影响,无法精确归航,控制难度较大。针对该问题,提出了一种针对复杂多约束条件的翼伞系统的最优控制轨迹规划方法,可同时实现翼伞系统在复杂环境下逆风对准、精确着陆以及控制量全局最优的控制目标。首先,建立了风场干扰下的翼伞系统模型;然后,通过引入地形环境曲面,将复杂环境转化为实时路径约束,将轨迹着陆偏差以及逆风雀降转化为终端约束,并考虑控制量消耗最小为目标函数,以此将复杂环境下的翼伞系统的轨迹优化转化为一系列非线性的带有复杂约束的最优控制问题;最后,采用高斯伪谱法将多约束最优控制问题转化为易于求解的非线性规划问题。通过设立3组复杂环境仿真实例和实验验证,表明本文方法使翼伞系统在多种较恶劣的复杂环境中有效应对多类约束条件,规划出控制量全局最优的可行轨迹。与已有的混沌粒子群优化算法相比,本文方法具有较好的最优性和较高的精度。     

Calculating the Effect of Uneven Terrain on Glide Path Signals

A method for calculating the bends in the glide slope due to uneven terrain is presented. A computer program written for the purpose enables the calculation of the difference in depth of modulation (DDM) at any point, taking into account the effect of uneven terrain. Results are presented for a hypothetical case of a hill in front of the runway. The program enables us to predict the glide slope bends due to irregular terrain, so that proper selection of glide slope antenna location can be made.     

地形跟踪/地形回避飞行器航迹优化

提出了一种新的地形跟踪／地形回避（ＴＦ／ＴＡ）飞行器透迹优化方法,该方法将地形、威胁和障碍综合在一起用特定的地形模型来描述,并通过将地形模型与飞行器运动方程有机结合,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题,最后利用极大值原理给出了航迹优化算法,算法生成的航透既能以给定的高度跟踪地形又能自动回避危险和障碍物。