《數字戰場可視化技術及套用》是2010年10月1日國防工業出版社出版的圖書。
基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
《數字戰場可視化技術及套用》從戰場可視化基本理論、戰場可視化關鍵技術、戰場可視化典型套用系統三個層次系統地闡述了數位化戰場可視化概述、戰場可視化軟硬體平台、戰場可視化的圖形學基礎、戰場二維可視化、戰場地形可視化、戰場實體可視化、戰場特效可視化、戰場電磁環境可視化、航天飛行任務可視化系統等內容，並配合了大量航天飛行場景可視化方面的實例。
《數字戰場可視化技術及套用》是作者多年教學科研和工程開發經驗積累的基礎上提煉完成的學術成果。《數字戰場可視化技術及套用》可以作為軍隊院校指揮信息系統專業、軍事航天專業、仿真專業的教材，也可以作為相關工程技術人員的參考書。
目錄
第1章 數位化戰場可視化概述
1.1 戰場
1.1.1 戰場的物理空間
1.1.2 戰場的組成要素
1.2 數位化戰場及建設
1.2.1 概念
1.2.2 數位化戰場建設的任務
1.2.3 數位化戰場建設的關鍵技術
1.2.4 國內外數位化戰場建設概況
1.3 數位化戰場可視化
1.3.1 概念
1.3.2 系統體系結構
1.3.3 戰場環境可視化
1.3.4 戰場態勢可視化
1.3.5 意義及套用領域
1.4 戰場視景仿真
1.4.1 戰場視景仿真相關概念
1.4.2 與戰場可視化間的關係
參考文獻
第2章 戰場可視化軟硬體平台
2.1 戰場可視化硬體平台
2.1.1 圖形加速卡
2.1.2 圖形顯示設備
2.2 戰場可視化軟體平台
2.2.1 圖形繪製API
2.2.2 戰場可視化系統開發引擎
2.2.3 戰場可視化軟體平台
2.3 戰場可視化系統典型運行環境
2.3.1 硬體環境
2.3.2 軟體使用環境
參考文獻
第3章 戰場可視化的圖形學基礎
3.1 坐標系、矢量與矩陣
3.2 二維圖形生成與變換
3.2.1 二維圖形生成
3.2.2 二維圖形幾何變換
3.3 圖形繪製流水線
3.3.1 流水線體系結構
3.3.2 應用程式階段
3.3.3 幾何階段
3.3.4 光柵化階段
3.3.5 DirectX中的繪製流水線
3.3.6 可程式著色器
3.3.7 流水線最佳化
3.4 三維圖形變換與坐標系變換
3.4.1 幾何變換
3.4.2 0penGL中的幾何變換
3.4.3 0penGL中的觀察變換
3.4.4投影變換
3.4.5 Camera類的設計
3.5 空間數據結構
3.5.1 包圍體層次
3.5.2 場景圖
3.5.3 基於繪製狀態的場景管理
3.5.4 空間二分樹
3.5.5 八叉樹
3.6 層次細節技術
3.6.1 LOD的生成
3.6.2 LOD的選取
3.6.3 LOD的切換
參考文獻
第4章 戰場二維可視化
4.1 地圖及其軍事套用
4.1.1 地圖的定義及特點
4.1.2 地圖的軍事套用
4.2 戰場二維態勢…………………………………………………………… 99
4.2.1 電子地圖……………………………………………………… 100
4.2.2 作戰標圖……………………………………………………… 104
4.2.3 軍標系統……………………………………………………… 107
4.2.4 軍事航天軍標…………………………………………………… 109
4.3 二維可視化數據模型………………………………………………… 110
4.3.1 矢量數據模型…………………………………………………… 110
4.3.2 柵格數據模型…………………………………………………… 112
4.3.3 矢量柵格一體化結構…………………………………………… 113
4.4 二維可視化算法……………………………………………………… 114
4.4.1 地圖符號化方法概述…………………………………………… 114
4.4.2 點狀符號庫系統設計…………………………………………… 116
4.4.3 線狀符號繪製方法……………………………………………… 123
4.4.4 面狀符號繪製方法……………………………………………… 129
參考文獻……………………………………………………………………… 131
第5 章 戰場地形可視化……………………………………………………… 132
5.1 地形模型……………………………………………………………… 132
5.1.1 數字地形的表達………………………………………………… 132
5.1.2 數字地面模型…………………………………………………… 132
5.1.3 數字高程模型基本概念………………………………………… 133
5.1.4 數字高程模型的表達方法……………………………………… 135
5.2 地形模擬技術………………………………………………………… 142
5.2.1 地形模擬技術概述……………………………………………… 142
5.2.2 斷層構造技術…………………………………………………… 143
5.2.3 粒子沉積技術…………………………………………………… 145
5.2.4 Diamond-Square 算法…………………………………………… 145
5.3 地形繪製技術………………………………………………………… 148
5.3.1 傳統地形可視化方法…………………………………………… 148
5.3.2 地形可視化方法分類…………………………………………… 149
5.3.3 基於等高線的地形繪製技術…………………………………… 150
5.3.4 基於RSG 的地形直接繪製技術………………………………… 151
5.3.5 地形繪製的semi - CLOD 算法………………………………… 157
5.4 地形實時連續繪製方法……………………………………………… 162
5.4.1 地形實時連續層次細節模型概述……………………………… 162
5.4.2 高度場的實時連續層次細節繪製……………………………… 166
5.4.3 實時最優自適應格線…………………………………………… 174
5.4.4 Chunked LOD 算法……………………………………………… 183
參考文獻……………………………………………………………………… 186
第6 章 戰場實體可視化……………………………………………………… 189
6.1 戰場實體……………………………………………………………… 189
6.1.1 地球戰場實體…………………………………………………… 189
6.1.2 空間戰場實體…………………………………………………… 190
4.2.1 電子地圖……………………………………………………… 100
4.2.2 作戰標圖……………………………………………………… 104
4.2.3 軍標系統……………………………………………………… 107
4.2.4 軍事航天軍標…………………………………………………… 109
4.3 二維可視化數據模型………………………………………………… 110
4.3.1 矢量數據模型…………………………………………………… 110
4.3.2 柵格數據模型…………………………………………………… 112
4.3.3 矢量柵格一體化結構…………………………………………… 113
4.4 二維可視化算法……………………………………………………… 114
4.4.1 地圖符號化方法概述…………………………………………… 114
4.4.2 點狀符號庫系統設計…………………………………………… 116
4.4.3 線狀符號繪製方法……………………………………………… 123
4.4.4 面狀符號繪製方法……………………………………………… 129
參考文獻……………………………………………………………………… 131
第5 章 戰場地形可視化……………………………………………………… 132
5.1 地形模型……………………………………………………………… 132
5.1.1 數字地形的表達………………………………………………… 132
5.1.2 數字地面模型…………………………………………………… 132
5.1.3 數字高程模型基本概念………………………………………… 133
5.1.4 數字高程模型的表達方法……………………………………… 135
5.2 地形模擬技術………………………………………………………… 142
5.2.1 地形模擬技術概述……………………………………………… 142
5.2.2 斷層構造技術…………………………………………………… 143
5.2.3 粒子沉積技術…………………………………………………… 145
5.2.4 Diamond-Square 算法…………………………………………… 145
5.3 地形繪製技術………………………………………………………… 148
5.3.1 傳統地形可視化方法…………………………………………… 148
5.3.2 地形可視化方法分類…………………………………………… 149
5.3.3 基於等高線的地形繪製技術…………………………………… 150
5.3.4 基於RSG 的地形直接繪製技術………………………………… 151
5.3.5 地形繪製的semi - CLOD 算法………………………………… 157
5.4 地形實時連續繪製方法……………………………………………… 162
5.4.1 地形實時連續層次細節模型概述……………………………… 162
5.4.2 高度場的實時連續層次細節繪製……………………………… 166
5.4.3 實時最優自適應格線…………………………………………… 174
5.4.4 Chunked LOD 算法……………………………………………… 183
參考文獻……………………………………………………………………… 186
第6 章 戰場實體可視化……………………………………………………… 189
6.1 戰場實體……………………………………………………………… 189
6.1.1 地球戰場實體…………………………………………………… 189
6.1.2 空間戰場實體…………………………………………………… 190
6.2 戰場實體建模技術…………………………………………………… 195
6.2.1 幾何建模……………………………………………………… 195
6.2.2 行為建模……………………………………………………… 213
6.3 戰場實體可視化的增強真實感技術………………………………… 218
6.3.1 實體模型簡化技術……………………………………………… 219
6.3.2 光照明模型與明暗效應處理…………………………………… 220
6.4 碰撞檢測技術………………………………………………………… 221
6.4.1 AABB 包圍盒…………………………………………………… 222
6.4.2 包圍球………………………………………………………… 223
6.5 網路環境下戰場實體的可視化技術………………………………… 223
6.5.1 網路三維可視化技術…………………………………………… 223
6.5.2 三維實體模型的VRML 表示…………………………………… 227
6.5.3 部分試驗及套用成果…………………………………………… 228
參考文獻……………………………………………………………………… 229
第7 章 戰場特效可視化……………………………………………………… 231
7.1 戰場特效可視化基本方法…………………………………………… 231
7.1.1 概述…………………………………………………………… 231
7.1.2 戰場特效技術比較……………………………………………… 237
7.2 粒子系統技術的原理………………………………………………… 238
7.2.1 粒子系統的數學描述…………………………………………… 238
7.2.2 粒子系統的實現步驟…………………………………………… 240
7.3 戰場自然環境特效的粒子系統……………………………………… 240
7.3.1 雲的粒子系統…………………………………………………… 240
7.3.2 雨雪效果的粒子系統…………………………………………… 241
7.4 戰爭場景特效的粒子系統…………………………………………… 242
7.4.1 爆炸特效的粒子系統…………………………………………… 243
7.4.2 火焰特效的粒子系統…………………………………………… 243
7.4.3 煙霧特效的粒子系統…………………………………………… 244
7.4.4 通信鏈路特效的粒子系統……………………………………… 246
參考文獻……………………………………………………………………… 248
第8 章 戰場電磁環境可視化………………………………………………… 250
8.1 戰場電磁環境概述…………………………………………………… 250
8.1.1 電磁場與電磁波………………………………………………… 250
8.1.2 戰場電磁環境…………………………………………………… 251
8.1.3 戰場電磁環境的複雜性………………………………………… 252
8.1.4 戰場電磁環境的建設…………………………………………… 253
8.1.5 戰場電磁環境的利用…………………………………………… 254
8.2 戰場電磁環境可視化的研究途徑…………………………………… 255
8.2.1 研究現狀……………………………………………………… 256
8.2.2 研究思路……………………………………………………… 257
6.2.1 幾何建模……………………………………………………… 195
6.2.2 行為建模……………………………………………………… 213
6.3 戰場實體可視化的增強真實感技術………………………………… 218
6.3.1 實體模型簡化技術……………………………………………… 219
6.3.2 光照明模型與明暗效應處理…………………………………… 220
6.4 碰撞檢測技術………………………………………………………… 221
6.4.1 AABB 包圍盒…………………………………………………… 222
6.4.2 包圍球………………………………………………………… 223
6.5 網路環境下戰場實體的可視化技術………………………………… 223
6.5.1 網路三維可視化技術…………………………………………… 223
6.5.2 三維實體模型的VRML 表示…………………………………… 227
6.5.3 部分試驗及套用成果…………………………………………… 228
參考文獻……………………………………………………………………… 229
第7 章 戰場特效可視化……………………………………………………… 231
7.1 戰場特效可視化基本方法…………………………………………… 231
7.1.1 概述…………………………………………………………… 231
7.1.2 戰場特效技術比較……………………………………………… 237
7.2 粒子系統技術的原理………………………………………………… 238
7.2.1 粒子系統的數學描述…………………………………………… 238
7.2.2 粒子系統的實現步驟…………………………………………… 240
7.3 戰場自然環境特效的粒子系統……………………………………… 240
7.3.1 雲的粒子系統…………………………………………………… 240
7.3.2 雨雪效果的粒子系統…………………………………………… 241
7.4 戰爭場景特效的粒子系統…………………………………………… 242
7.4.1 爆炸特效的粒子系統…………………………………………… 243
7.4.2 火焰特效的粒子系統…………………………………………… 243
7.4.3 煙霧特效的粒子系統…………………………………………… 244
7.4.4 通信鏈路特效的粒子系統……………………………………… 246
參考文獻……………………………………………………………………… 248
第8 章 戰場電磁環境可視化………………………………………………… 250
8.1 戰場電磁環境概述…………………………………………………… 250
8.1.1 電磁場與電磁波………………………………………………… 250
8.1.2 戰場電磁環境…………………………………………………… 251
8.1.3 戰場電磁環境的複雜性………………………………………… 252
8.1.4 戰場電磁環境的建設…………………………………………… 253
8.1.5 戰場電磁環境的利用…………………………………………… 254
8.2 戰場電磁環境可視化的研究途徑…………………………………… 255
8.2.1 研究現狀……………………………………………………… 256
8.2.2 研究思路……………………………………………………… 257
8.3 戰場電磁環境可視化技術…………………………………………… 259
8.3.1 可視化的研究目標……………………………………………… 259
8.3.2 可視化的表現要素……………………………………………… 259
8.3.3 可視化的表現形式……………………………………………… 260
8.3.4 可視化的技術手段……………………………………………… 261
8.4 戰場電磁環境建模仿真……………………………………………… 263
8.4.1 戰場電磁環境仿真……………………………………………… 264
8.4.2 電磁偵察數據的獲取…………………………………………… 266
8.4.3 自然環境對電磁環境的影響…………………………………… 266
8.4.4 戰場輻射源信息顯示…………………………………………… 267
8.4.5 電子戰模擬套用………………………………………………… 269
8.5 基於GIS 的戰場電磁環境可視化研究……………………………… 271
8.5.1 關鍵技術點…………………………………………………… 271
8.5.2 電磁環境仿真軟體框架………………………………………… 272
8.5.3 雷達作用範圍可視化…………………………………………… 272
8.5.4 電磁輻射環境可視化…………………………………………… 277
參考文獻……………………………………………………………………… 279
第9 章 航天飛行可視化系統………………………………………………… 280
9.1 系統設計……………………………………………………………… 280
9.1.1 基於IP 網路的分散式存儲結構……………………………… 280
9.1.2 系統功能……………………………………………………… 281
9.2 系統關鍵技術………………………………………………………… 284
9.2.1 多源、多類型空間數據管理…………………………………… 284
9.2.2 空間數據層次細節技術………………………………………… 290
9.2.3 圖形顯示技術…………………………………………………… 292
參考文獻……………………………………………………………………… 295
8.3.1 可視化的研究目標……………………………………………… 259
8.3.2 可視化的表現要素……………………………………………… 259
8.3.3 可視化的表現形式……………………………………………… 260
8.3.4 可視化的技術手段……………………………………………… 261
8.4 戰場電磁環境建模仿真……………………………………………… 263
8.4.1 戰場電磁環境仿真……………………………………………… 264
8.4.2 電磁偵察數據的獲取…………………………………………… 266
8.4.3 自然環境對電磁環境的影響…………………………………… 266
8.4.4 戰場輻射源信息顯示…………………………………………… 267
8.4.5 電子戰模擬套用………………………………………………… 269
8.5 基於GIS 的戰場電磁環境可視化研究……………………………… 271
8.5.1 關鍵技術點…………………………………………………… 271
8.5.2 電磁環境仿真軟體框架………………………………………… 272
8.5.3 雷達作用範圍可視化…………………………………………… 272
8.5.4 電磁輻射環境可視化…………………………………………… 277
參考文獻……………………………………………………………………… 279
第9 章 航天飛行可視化系統………………………………………………… 280
9.1 系統設計……………………………………………………………… 280
9.1.1 基於IP 網路的分散式存儲結構……………………………… 280
9.1.2 系統功能……………………………………………………… 281
9.2 系統關鍵技術………………………………………………………… 284
9.2.1 多源、多類型空間數據管理…………………………………… 284
9.2.2 空間數據層次細節技術………………………………………… 290
9.2.3 圖形顯示技術…………………………………………………… 292
參考文獻……………………………………………………………………… 295
