基于OSG的战场态势三维可视化研究

分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于OSG的战场态势三维可视化研究硕士研究生：李玮指导教师：刘彤副教授学科、专业：通信与信息系统论文主审人：钟志副教授哈尔滨工程大学2014年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于OSG的战场态势三维可视化研究硕士研究生：李玮指导教师：刘彤副教授学位级别：工学硕士学科、专业：通信与信息系统所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2014年1月论文答辩日期：2014年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforDegreeofM.EngResearchofOSG-basedthree-dimensionalvisualizationinbattlefieldCandidate:LiWeiSupervisor:Assoc.Prof.LiuTongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CommunicationandInformationSystemDateofSubmission:January,2014DateofOralExamination:March,2014University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于OSG的战场态势三维可视化研究摘要随着现代化战争的不断升级，空天电一体化战争的引入，指挥员对战场指挥控制系统的要求越来越高。为了准确掌握前方战场的态势信息，各种新式雷达、探测工具投入使用，战场态势信息以数字化信息的形式传到指挥中心。如何将态势信息更好地展示出来，让指挥员更直观、全面地掌握战场态势的发展，传统的二维态势标绘系统已经难以应付。信息化高科技战争就对指挥控制系统提出了更高的要求，如何将信息化、数字化优势展现在显示控制系统上来，这也就成为当前研究的重要课题。三维态势可视化正是满足这些战场态势显示新需求的最佳解决方法。战场三维态势可视化作为指挥系统的终端显示有地形建模更为准确、操作简单、态势显示及时形象的优点。本文设计了一套基于OSG的三维可视化显示方案，该设计通过大场景地形建模、多功能窗口操作、特效场景展示等，将战场态势的进程形象地展现在指挥员面前，实现了态势数据描述与三维图形显示的有效连接。本文首先利用osgEarth进行大场景地形的可视化建模，针对全球地形进行了高程纹理映射加载，增强了三维地形的显示真实性，其中，特别是在处理离线加载地形数据中，提出了一种基于金字塔结构的分块地形层次细节简化算法，解决了大场景建模速度与精度间的最优化问题；其次设计了多窗口显示的展示方案，利用主窗口显示态势进程，鹰眼图窗口显示更广阔的地形信息，信息显示窗口和模型窗口提供具体编队和平台信息；最终提出粒子系统来制作战场特效的场景，例如：导弹尾迹、导弹爆炸等特效制作，解决了在战场态势进程显示中战场效果显示单一，使系统展示的效果更符合真实战场情况。特别是利用三维模型添加并设计出窗口视点控制等很好地展示了战场态势信息。该可视化系统不仅能够显示前方传递的态势信息，还能够作为训练演练的模拟显示，支持人机交互命令指挥，对现代化高科技战争的指挥系统提供了有力保证，对基于战场态势的控制系统提供了有力支撑。关键词：三维可视化、战场态势、OSG、层次细节哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTWiththeescalationofmodernwarfare,theintroducetothewaroftheintegrationofairandspacepower,thecommanderofthebattlefieldcommandandcontrolsystemshavebecomeincreasinglydemanding.Inordertoaccuratelygraspthefrontofthebattlefieldsituationinformation,avarietyofnewradar,detectiontoolsinuse,battlefieldinformationintheformofdigitalinformationtransmittedtothecommandcenter.Howbettertoshowthetrendofinformationoutsothatcommandersmoreintuitive,comprehensivegraspofthedevelopmentofthebattlefieldsituation,thetraditionaltwo-dimensionaltrendplottingsystemhasbeendifficulttocope.Informationonhigh-techwarfareputforwardhigherrequirementsoncommandandcontrolsystem,howtomaketheadvantagesofinformatizationanddigitalizationshowupinthedisplayofcontrolsystems,whichhasbecomeanimportantsubjectofcurrentresearch.Three-dimensionalvisualizationofthesituationisthebestsolutiontomeetthesenewdemandsofbattlefielddisplay.Three-dimensionalvisualizationofthebattlefieldsituationasaterminalcommandsystemshowedamoreaccurateterrainmodeling,simple,timelyadvantageofthesituationtodisplaytheimage.Thispaperproposesathree-dimensionalvisualizationbasedonOSGdesignthatgreatscenethroughterrainmodeling,multi-windowoperation,andotherspecialeffectsscenesshowingtheprocessofbattlefieldvividlydemonstratedinfrontofthecommandertoachievesituationaldatadescriptionandoperablylinkedtoathree-dimensionalgraphicsdisplay.Firstly,theuseofvisualmodelingosgEarthbigsceneterrainelevationfortheglobalterrainwereloadedtexturemapping,enhancedthree-dimensionalterraindisplayauthenticity;secondlydesignedtoshowcasetheideaofmulti-windowdisplay,theuseofthemainwindowshowsthetrendprocess,Eagleeyediagramwindowdisplaysabroaderterraininformation,informationdisplaywindowandthemodelwindowprovidesspecificformationsandplatforminformation;ultimateparticlesystemtocreatespecialeffectsinbattlefieldscenarios,suchas:themissiletrails,explosionsandotherspecialeffectsmissile.Inparticular,theuseofthree-dimensionalmodelandwindow-viewcontroltoaddagooddemonstrationofbattlefieldinformation.Thevisualizationsystemisnotonlycapableofdisplayinginformationinfrontofpassingtrend,butalsocanbeusedassimulationtrainingexercisesshowsupportforhuman-computerinteractioncommandscommandofmodernhigh-techwarfarecommandsystemprovidesastrongguarantee,basedonbattlefieldcontrolsystemprovidesstrongsupport.Keywords:three-dimensionalvisualization,situationinbattlefield,OSG,levelofdetail(LOD)基于OSG的战场态势三维可视化研究目录第1章绪论............................................................................................................................11.1研究背景...................................................................................................................11.2战场可视化研究的发展现状...................................................................................11.3三维可视化系统软件的发展现状...........................................................................31.4主要研究内容及论文安排.......................................................................................3第2章战场态势三维可视化总体设计................................................................................52.1战场态势三维可视化设计的总体框架........