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虛擬環境、環境效應與虛擬試驗平臺構建 版權信息
- ISBN：9787121490880
- 條形碼：9787121490880 ; 978-7-121-49088-0
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
虛擬環境、環境效應與虛擬試驗平臺構建 內容簡介
虛擬試驗技術是由系統工程、建模仿真技術、可視化與虛擬現實技術、信息處理技術、現代數學和計算機技術等多種學科交叉應用的新興技術。虛擬試驗技術可以在虛擬的條件下完成對被試品的測試和試驗，能夠大大縮短設備的研制、測試周期，節約測試經費，因而被廣泛應用，已成為系統分析、優化設計、性能評測的強有力工具。 本書針對武器裝備虛擬試驗的需求，全面、詳細地介紹了虛擬環境資源、環境效應模型、虛擬場景顯示及虛擬試驗體系結構的關鍵技術。主要內容包括緒論、綜合自然環境數據庫構建、航空空間虛擬大氣環境構建、臨近空間虛擬大氣環境構建、空間輻射虛擬環境構建、地形環境構建、海洋環境構建、虛擬自然環境集成、電磁波傳輸環境效應、激光傳輸環境效應、地形環境通過效應、二維場景顯示軟件開發、三維場景顯示軟件開發、虛擬試驗驗證平臺構建。本書根據作者所在課題組多年的研發經驗，給出了實際研發的過程和工程實例，重點解決應用設計中的關鍵技術問題，并解析了虛擬試驗驗證平臺設計中遇到的難點和解決方法。 本書內容豐富新穎，所舉實例具有典型性、較強的實用性與指導性，可以作為高等學校測試專業、裝備設計專業和計算機仿真專業等高年級本科生及研究生的教學參考書，也可為從事裝備設計、虛擬試驗驗證相關領域的科研人員提供技術參考。
虛擬環境、環境效應與虛擬試驗平臺構建 目錄
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范 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 環境數據編碼規范（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 基于SEDRIS的大氣數據表示 29 2.2.1 基于DRM形成大氣環境數據表示標準 29 2.2.2 基于SRM提供大氣環境數據空間坐標系信息 31 2.2.3 基于EDCS規范大氣環境對象屬性 32 2.3 基于SEDRIS的地形環境數據表示 33 2.4 基于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 基于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 基于工程模型的海洋環境參數計算方法 145 7.2 基于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 基于改進時空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 光電對抗仿真試驗 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 克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 標注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
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虛擬環境、環境效應與虛擬試驗平臺構建 作者簡介
許永輝，1976年生，湖北襄陽人。2000年獲得哈爾濱工業大學自動化測試與控制專業學士學位，2002年獲得哈爾濱工業大學儀器科學與技術學科碩士學位，2001年在攻讀碩士學位期間留校工作，2008年獲得北京理工大學信號與信息處理專業博士學位。現為哈爾濱工業大學自動化測試與控制系副教授，主要研究方向為自動測試、仿真與實驗技術。近五年來，作為技術負責人完成了十余項國防課題，總經費約3000萬元，其中的7項已經定型，并裝備部隊。包括 "XX導彈通用系統”、"XX半實物仿真實驗系統”、"XX虛擬實驗支持系統”、"XX線束狀態分析設備研制”以及"XX導彈自動測試系統”等。當前研究工作集中自動測試技術、仿真與實驗技術。發表論文十余篇，出版教材一本。
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