基于HLA的三維視景仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
摘要:本文給出了一個基于HLA的三維視景仿真系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的方法，具體描述了系統(tǒng)設(shè)計要求、體系結(jié)構(gòu)、以及與其它仿真系統(tǒng)的HLA接口。
關(guān)鍵詞:HLA;三維視景仿真系統(tǒng):SOM;分布交互式仿真
1系統(tǒng)應(yīng)用需求
三維視景仿真可以很好地應(yīng)用于軍事、公安、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)，城市規(guī)劃和設(shè)計領(lǐng)域等領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域可以用于三維地形仿真、電子沙盤、支持精確制導武器的地形匹配:可以用于戰(zhàn)場分析，進行戰(zhàn)場地形各類作戰(zhàn)計算，如通行、通視、制高點分析;用于模擬訓練，可以實現(xiàn)實時立體的戰(zhàn)場態(tài)勢顯示，并可形象展示火力打擊效果等。在公安領(lǐng)域可以用于建立3D城市交通網(wǎng)和3D城市消防系統(tǒng)，支持對交通和消防的有效管理。在水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面，可以利用三維可視化技術(shù)對水情、作物生長等進行分析或進行洪水淹沒分析。在城市規(guī)劃和設(shè)計方面，可以利用構(gòu)建的虛擬城市進行分析與研究，避免因考慮不足而帶來難以挽回的損失。
基于HLA的三維視景仿真能夠很好地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，三維視景仿真需要對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有很好的支持。在作戰(zhàn)仿真領(lǐng)域，美國軍方領(lǐng)導下的高層體系結(jié)構(gòu)HLA應(yīng)運而生?；贖LA的三維視景仿真系統(tǒng)通過對地形、城市、海域等空間對象進行三維建模，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下按照標準接口規(guī)范可以實現(xiàn)可視化的仿真推演，為用戶提供直觀、生動的信息服務(wù)。
2系統(tǒng)功能設(shè)計
2 .1支持三維視景仿真
開發(fā)的三維視景仿真系統(tǒng)，從設(shè)計上能夠滿足對眾多地理空間數(shù)據(jù)格式和類型的支持，對大地形能夠進行三維渲染和顯示，具有靈活友好的人機用戶接口，并采用面向?qū)ο蟮腸++程序設(shè)計方法，其開發(fā)過程是一個復雜的軟件系統(tǒng)工程。
2采用HLA仿真體系結(jié)構(gòu)
高層體系結(jié)構(gòu)川.A是新一代仿真系統(tǒng)的標準，本系統(tǒng)也將采用HI.A接口來實現(xiàn)和仿真系統(tǒng)的互連?；贖LA的三維視景仿真系統(tǒng)將設(shè)計成整個系統(tǒng)仿真聯(lián)邦中的一個三維可視化顯示的聯(lián)邦成員，以實現(xiàn)互操作與可重用。
2 .3支持對動態(tài)目標的三維顯示和管理
本系統(tǒng)應(yīng)基于實時交互的仿真系統(tǒng)。典型情況是在所顯示的大地形上展示整個仿真過程中仿真實體的位置、狀態(tài)，以及仿真實體之間的相互關(guān)系。因此，在系統(tǒng)設(shè)計上，系統(tǒng)必須能夠快速、有效地顯示和管理動態(tài)目標，能夠?qū)ΡM可能多的動態(tài)目標提供支持，能夠更加生動表達動態(tài)目標之間的互連關(guān)系等。
3基于HLA的三維視景仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
為提高各種仿真資源的可重用性及互操作性，美國國防部制定了一個建模和仿真用的公共技術(shù)框架。其中包括一個高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)，一個任務(wù)空間概念模型和一個通用數(shù)據(jù)標準，并要求到2002年新建仿真系統(tǒng)均需符合該框架要求，否則不能得到財政支持，也不準使用。因此，我們設(shè)計的三維視景仿真系統(tǒng)可作為大型仿真系統(tǒng)的一個聯(lián)邦成員，充當三維觀察器的作用。圖I是一個基于HLA的通用仿真系統(tǒng)的設(shè)計思想。
通用仿真系統(tǒng)作為一個聯(lián)邦，包含劇情發(fā)生器成員、觀察器成員(包括二維、三維)和其它各仿真成員。劇情發(fā)生器成員用于描述仿真系統(tǒng)的具體實驗活動，它通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為其它各仿真成員(包括觀察器成員提供仿真腳本、仿真環(huán)境等數(shù)據(jù)作為仿真背景，用戶可以自行設(shè)置劇情，通過不同的劇情設(shè)置，來完成具體的仿真任務(wù)。三維觀察器用于監(jiān)控仿真進程，并將各仿真成員的仿真結(jié)果進行形象直觀地顯示，彌補了以往二維觀察器顯示效果的不足。HLA接口規(guī)范以服務(wù)的方式定義了聯(lián)邦中聯(lián)邦成員進行信息交互的方式，包括可調(diào)用的服務(wù)和應(yīng)提供的回調(diào)服務(wù)，分為聯(lián)邦管理、聲明管理、對象管理、所有權(quán)管理、時間管理和數(shù)據(jù)分布管理六類服務(wù)。RTI是HLA接口規(guī)范的具體實現(xiàn)，它是聯(lián)邦中各個聯(lián)邦成員進行交互的基礎(chǔ)。
4三維視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
4.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
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