虛擬環境、環境效應與虛擬試驗平臺構建

第1章 緒論 1
1.1 虛擬試驗概述 1
1.2 虛擬環境資源 3
1.2.1 大氣環境建模 4
1.2.2 臨近空間的大氣環境建模 6
1.2.3 輻射空間環境建模 7
1.2.4 地形環境建模 8
1.2.5 海洋環境建模 9
1.2.6 環境數據的表示與交換 12
1.3 環境效應模型 13
1.3.1 電磁波傳輸環境效應建模 13
1.3.2 激光傳輸環境效應建模 14
1.3.3 地形通過效應研究 15
1.4 虛擬場景顯示 16
1.4.1 二維場景顯示軟件 16
1.4.2 三維場景顯示軟件 17
1.5 虛擬試驗體系結構 18
1.5.1 試驗與訓練使能體系結構TENA 19
1.5.2 聯合試驗支撐框架H-JTP 20
1.5.3 虛擬試驗驗證平臺 20
1.6 本書主要內容 23
第2章 綜合自然環境數據庫構建 24
2.1 綜合環境數據表示與交換規範 24
2.1.1 數據表示模型（DRM） 25
2.1.2 空間參考模型（SRM） 26
2.1.3 環境數據編碼規範（EDCS） 27
2.1.4 SEDRIS傳輸格式（STF） 28
2.1.5 編程接口（API） 28
2.1.6 SEDRIS的運作方式 28
2.2 基於SEDRIS的大氣數據表示 29
2.2.1 基於DRM形成大氣環境數據表示標準 29
2.2.2 基於SRM提供大氣環境數據空間坐標系信息 31
2.2.3 基於EDCS規範大氣環境對象屬性 32
2.3 基於SEDRIS的地形環境數據表示 33
2.4 基於SEDRIS的海洋環境數據表示 36
2.4.1 海洋環境參數數據結構設計 36
2.4.2 海洋環境參數數據表示實現 39
2.5 基於SEDRIS的綜合自然環境的交換 42
2.6 本章小結 44
第3章 航空空間虛擬大氣環境構建 45
3.1 虛擬大氣環境構建的整體思路 45
3.2 大氣數值模式 46
3.3 MM5模式理論介紹 47
3.4 MM5模式及相關輔助軟件安裝及編譯運行過程 49
3.4.1 PC安裝基本條件 49
3.4.2 輔助軟件 50
3.4.3 多核運算軟件 50
3.4.4 可視化軟件 50
3.4.5 MM5模式運行 50
3.5 虛擬大氣環境資源生成軟件 52
3.5.1 大氣環境數據高度計算流程 52
3.5.2 需求分析 53
3.5.3 靜態模型 54
3.5.4 動態模型 55
3.6 虛擬大氣環境資源生成軟件測試 56
3.6.1 MM5模式運行結果 56
3.6.2 軟件測試結果 58
3.7 本章小結 61
第4章 臨近空間虛擬大氣環境構建 62
4.1 臨近空間虛擬大氣環境資源構建方法研究 62
4.1.1 臨近空間虛擬大氣環境資源構建方案 62
4.1.2 SABER探測數據分析 63
4.1.3 臨近空間大氣環境數據預處理 66
4.1.4 臨近空間大氣風場建模及數據插值算法 67
4.2 NRLMSISE-00大氣模型研究 70
4.3 臨近空間虛擬大氣環境資源構建總體方案 71
4.3.1 臨近空間虛擬大氣環境資源構建總體需求 71
4.3.2 臨近空間虛擬大氣環境資源構建軟件 71
4.4 臨近空間虛擬大氣環境資源構建軟件測試 75
4.5 本章小結 77
第5章 空間輻射虛擬環境構建 78
5.1 空間輻射虛擬環境構建方法研究 78
5.1.1 空間粒子輻射環境分析 78
5.1.2 空間輻射環境建模分析與實現 86
5.1.3 空間輻射環境模型可信度評價 100
5.2 空間輻射虛擬環境生成軟件設計與實現 102
5.2.1 設計方案 103
5.2.2 需求分析 104
5.2.3 靜態模型設計 106
5.2.4 動態模型設計 108
5.2.5 界面設計 109
5.3 空間輻射虛擬環境生成軟件測試 110
5.3.1 空間輻射虛擬環境生成軟件功能測試 110
5.3.2 空間輻射虛擬環境生成軟件性能測試 112
5.4 本章小結 115
第6章 地形環境構建 116
6.1 地形環境構建方法研究 116
6.1.1 地形環境數據源 116
6.1.2 地形環境數據預處理 117
6.2 地形環境資源的軟件實現 119
6.2.1 地形環境建模軟件 119
6.2.2 地形環境資源組件 124
6.2.3 地形環境建模軟件測試 128
6.2.4 地形環境資源組件測試 133
6.3 本章小結 136
第7章 海洋環境構建 137
7.1 海洋環境參數選擇與海洋觀測數據集分析 137
7.1.1 海洋環境模型的參數選擇 137
7.1.2 海洋觀測數據集分析 139
7.1.3 各類海洋環境參數數據的生成方法 142
7.1.4 基於工程模型的海洋環境參數計算方法 145
7.2 基於時空插值的高分辨溫鹽數據生成方法 148
7.2.1 時空Kriging插值法基本原理 148
7.2.2 多時段數據疊置擬合的時空Kriging插值法 151
7.2.3 基於改進時空Kriging插值法的溫鹽數據插值 154
7.3 海洋環境軟件設計 162
7.3.1 海洋環境建模軟件設計 163
7.3.2 觀測數據統一表示軟件設計 167
7.4 軟件運行測試及海洋環境模型驗證 171
7.4.1 海洋環境建模軟件運行測試 171
7.4.2 觀測數據統一表示軟件運行測試 175
7.4.3 海洋環境模型驗證 178
7.4.4 技術指標分析 182
7.5 本章小結 182
第8章 虛擬自然環境集成 183
8.1 概述 183
8.2 虛擬自然環境想定空間構建方法研究 184
8.3 背景環境數據生成方法研究 186
8.3.1 工程模型生成方法研究 187
8.3.2 數值模型生成方法研究 189
8.4 典型環境數據生成方法研究 191
8.4.1 大氣擾動環境數據生成方法研究 191
8.4.2 電磁擾動環境數據生成方法研究 193
8.5 虛擬自然環境數據生成軟件設計與開發 195
8.5.1 需求分析 195
8.5.2 靜態模型 196
8.5.3 動態模型 198
8.5.4 單元測試 200
8.6 本章小結 206
第9章 電磁波傳輸環境效應 207
9.1 電磁波傳輸環境效應模型 207
9.1.1 理想空間環境模型 207
9.1.2 晴天環境模型 208
9.1.3 霧天傳輸模型 210
9.1.4 雨天傳輸模型 211
9.1.5 雪天傳輸模型 212
9.1.6 電磁波傳輸環境效應模型測試 213
9.2 電磁波傳輸效應軟件設計 215
9.2.1 用例分析 216
9.2.2 概要設計 217
9.2.3 詳細設計 218
9.2.4 界面設計 218
9.3 電磁波傳輸虛擬試驗系統 219
9.3.1 系統組成 219
9.3.2 虛擬導彈組件設計 222
9.3.3 虛擬艦船組件設計 231
9.3.4 系統試驗 237
9.4 本章小結 241
第10章 激光傳輸環境效應 242
10.1 激光傳輸環境效應模型 242
10.1.1 中低散射介質傳輸效應模型 243
10.1.2 高散射介質傳輸效應模型 252
10.2 虛擬試驗激光傳輸環境資源的構建 260
10.2.1 激光傳輸效應組件需求分析 260
10.2.2 激光傳輸效應組件靜態模型 262
10.2.3 激光傳輸效應組件界面設計 264
10.3 光電對抗虛擬試驗 266
10.3.1 試驗系統構建 266
10.3.2 光電對抗模擬試驗 268
10.4 本章小結 271
第11章 地形環境通過效應 272
11.1 車輛地形通過性分析 272
11.1.1 直線行駛性能分析研究 272
11.1.2 轉向行駛性能分析研究 274
11.1.3 穩定性性能分析研究 276
11.1.4 剋服垂直壁性能分析研究 277
11.2 路徑搜索 278
11.3 地形通過性軟件實現 280
11.3.1 地形通過性分析組件 280
11.3.2 地形通過性分析組件測試 286
11.4 本章小結 291
第12章 二維場景顯示軟件開發 292
12.1 需求分析 292
12.1.1 功能需求 292
12.1.2 用例分析 292
12.2 二維場景顯示軟件開發關鍵技術 294
12.2.1 與中間件數據交互技術 294
12.2.2 標註及設備信息繪制技術 296
12.3 軟件設計 297
12.3.1 顯示方案節點結構及數據結構設計 297
12.3.2 靜態模型設計 299
12.3.3 動態模型設計 300
12.3.4 主要界面設計 306
12.4 功能測試 308
12.4.1 二維場景顯示軟件功能測試 308
12.4.2 在雷達制導導彈虛擬試驗系統中驗證二維場景顯示軟件 309
12.4.3 在激光制導導彈虛擬試驗系統中驗證二維場景顯示軟件 312
12.5 本章小結 314
第13章 三維場景顯示軟件開發 315
13.1 需求分析 315
13.1.1 功能需求 315
13.1.2 用例分析 316
13.2 三維場景顯示軟件開發關鍵技術 318
13.2.1 用例分析地形文件構建技術 319
13.2.2 模型及觀察者視角控制驅動技術 321
13.2.3 天氣及特效渲染技術 323
13.3 軟件設計 325
13.3.1　顯示方案節點結構及數據結構設計 325
13.3.2　靜態模型設計 327
13.3.3 動態模型設計 329
13.3.4　主要界面設計 333
13.4 軟件測試與驗證 334
13.4.1　三維場景顯示軟件功能測試 335
13.4.2　在雷達制導導彈虛擬試驗系統中驗證三維場景顯示軟件 336
13.4.3　在激光制導導彈虛擬試驗系統中驗證三維場景顯示軟件 339
13.5 本章小結 343
第14章 虛擬試驗驗證平臺構建 344
14.1 虛擬試驗系統支撐軟件 344
14.1.1 術語定義 344
14.1.2 軟件主界面 345
14.1.3 新建試驗成員工程 346
14.1.4 打開試驗成員工程 351
14.1.5 編輯試驗成員工程 353
14.1.6 運行試驗成員工程 360
14.1.7 切換界面風格 361
14.1.8 控制工具欄顯示 361
14.2 虛擬試驗驗證平臺方案構建 362
14.2.1 虛擬試驗驗證平臺組成 362
14.2.2 虛擬試驗驗證平臺方案 363
14.2.3 場景顯示組件運行效果 366
14.3 本章小結 367
參考文獻 368