一种沉浸式的态势场景仿真系统技术方案

本发明专利技术提出了一种沉浸式的态势场景仿真系统，自然环境构建模块用于处理GIS地理信息数据，得到可直接被虚幻4引擎所使用的地形数据，生成地形面貌，再使用物理引擎，对地形地貌赋予物理性质，构建态势场景仿真系统的场景；态势可视化构建模块用于接收服务发来的态势数据，解析态势数据的属性信息，并基于虚幻4引擎的UDK工具包，为态势数据配置相关的态势单位，完成可视化处理；场景浏览模块用于提供在场景中多角度观察的工具，根据设置的移动方式，进行空间转换，将用户带入不同场景中。本发明专利技术突出了天气、植物等自然环境的模拟仿真以及载具控制，能够为用户带来沉浸式体验，直观感受更强。受更强。受更强。

【技术实现步骤摘要】
一种沉浸式的态势场景仿真系统


[0001]本专利技术涉及图形计算领域和物理仿真领域，具体涉及一种沉浸式的态势场景仿真系统。

技术介绍

[0002]态势显示系统通常包括前端显示系统和后端服务功能，前端具有态势数据接收、处理和显示的功能，还有必备地理信息系统和操控系统。后端服务通常具有数据处理和分发功能。大量的数据通过卫星影像、定位设备测量以及人员实地的勘测收集获取，最终形成综合的多媒体情报数据。态势显示系统即可在显示设备上，以数据模拟可视化的方式展示出这些数据真正的意义。
[0003]伴随着计算机图形学的多次革命性升级，物理引擎的成熟，和计算机硬件性能的普遍提高，态势显示系统可以用来在地图上显示轮船、飞机和车辆等交通工具的移动状态，它可以帮助人们显示一些必需的GPS定位监测，在很多领域，如出租车、海航、航空的运行态势，都可以用来帮助提升人们对于态势位置的直观认识。人们可以在一个大型的电子屏幕上，基于一个地图的背景，然后看到一个一个点，每一个点对应着一个或多个态势单位，在地图上移动。此前的态势显示系统大多还停留在2D或模拟3D的环境中，以一个点、方块或者一个模型来模拟表达一个态势单位的存在，这类态势显示系统在平面上向人们展示了态势信息，但本身没有仿真的概念。
[0004]所述仿真态势显示系统，通过全要素的仿真，能够让人们用眼睛看到的时候具有最直观的感受。因此，继续设计一种沉浸式的态势场景仿真系统，使用真实的地理信息，出色的渲染技术，强大的物理引擎，对态势显示系统内的所有单位进行仿真处理，以在一个巨大的场景中，看到必需的态势单位，如一架直升机的位置、动作和去向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种沉浸式的态势场景仿真系统。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种沉浸式的态势场景仿真系统，包括：
[0007]自然环境构建模块，用于处理GIS地理信息数据，得到可直接被虚幻4引擎所使用的地形数据，生成地形面貌，再使用物理引擎，对地形地貌赋予物理性质，构建态势场景仿真系统的场景；
[0008]态势可视化构建模块，用于接收服务发来的态势数据，解析态势数据的属性信息，并基于虚幻4引擎的UDK工具包，为态势数据配置相关的态势单位，完成可视化处理；
[0009]场景浏览模块，用于提供在场景中多角度观察的工具，根据设置的移动方式，进行空间转换，将用户带入不同场景中。
[0010]进一步的，所述自然环境构建模块包括地形构建、树木构建、地形材质构建、天气构建、天空构建和海洋构建6个模块，其中：
[0011]地形构建模块，用于对GIS地理信息数据进行比例调整和格式转换，并通过流关卡
模式创建地形，所述比例调整的过程中，水平比例完全不修改，高度比例修改需要保证地形的高度差；所述格式转换过程中，高程地图原始为tif格式，需要转换为虚幻4引擎能够使用的R16格式；
[0012]树木构建模块，用于设置植物模型，使用地图画刷或者程序化植物生成器，在构建的地形表面实现树木的种植；
[0013]地形材质构建模块，用于进行斜坡判断和海拔判断，确定不同地形的纹理，生成不同地形的材质，应用在构建的地形表面；
[0014]天气构建模块，用于基于实体和/或者屏幕效果，构建不同的天气情况；
[0015]天空构建模块，用于基于实际纹理效果和屏幕效果，在天空球上实现不同天空效果；
[0016]海洋构建模块，用于使用渲染引擎实现海洋实体的颜色和反光，使用屏幕效果实现水面、水下效果，使用物理引擎实现海洋的交互性。
[0017]进一步的，所述态势可视化构建模块包括态势数据接收模块、态势类准备模块和态势渲染模块，其中：
[0018]态势数据接收模块用于实现态势信息接收、态势信息处理和态势显示控制；
[0019]态势类准备模块用于创建态势单位数据存储类、存储队列Map和态势单位基类，其中态势单位数据存储类，用来存储每个态势单位的数据；存储队列Map用于存放态势单位数据存储类；态势单位基类具有UE4中的载具能力，是场景中渲染显示的对象；
[0020]态势渲染模块用于分析得到的态势数据字符串，判断态势单位数据的主键ID，获取唯一识别的态势单位信息，根据态势单位信息，创建态势单位数据存储类对象，存放在队列Map中，并基于Map中的态势单位数据存储对象，对态势单位基类进行移动、创建或删除的操作。
[0021]进一步的，所述场景浏览模块包括上空视角漫游器、跟随漫游器、第一人称漫游器、鸟瞰地图和场景切换工具，其中：
[0022]上空视角漫游器用于从高空对态势单位及地理场景的查看；
[0023]跟随漫游器用于跟随指定对象移动，在每帧中设定跟随对象的位置；
[0024]第一人称漫游器漫游器用于场景探索，以及与其他态势单位的交互，其中场景探索包括测距和获取位置信息，交互内容包括碰撞阻挡、炮弹反馈和单位拾取；
[0025]鸟瞰地图用于及时的反应观测位置周围的场景内容和态势内容；
[0026]场景切换工具包括天空控制界面、态势单位面板、自身位置显示界面和指南针界面，其中天空控制界面用于控制天空球；态势单位面板用于读取态势单位的位置，控制漫游器的位置移动到态势单位的位置；自身位置显示界面用于获取漫游器空间位置对应的经纬度坐标；指南针界面用于指示方向信息。
[0027]一种沉浸式的态势场景仿真方法，基于上述系统进行沉浸式的态势场景仿真。
[0028]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)结构优异，目前的态势显示系统可扩展性极低，根本满足不了日益丰富的态势显示场景和内容需求，本专利技术的整体结构都是相互独立但是相互辅助式的，易于扩展，易于更新；2)真实环境的效果，沉浸式体验，直观感受强，在使用本专利技术的时候可以直接获知信息的内容，也可以简单地应用，快速地获取信息。这在之前的态势显示系统中，将真实性置于首位较为少见，大多是形象表达，或是模拟演
示，很少拥有全真实的显示效果；3)适用于多种环境和数据内容，鉴于耦合性强的优势，本专利技术不会受限于此态势显示系统仅仅适用于哪里，而是可以方便地修改数据来源结构，和地理位置，可以方便地应用在别的态势演示需求中。
附图说明
[0029]图1是本专利技术沉浸式的态势场景仿真系统的架构图。
[0030]图2是态势数据处理的流程图。
[0031]图3是传统态势显示系统的架构图。
[0032]图4是本专利技术和传统态势显示系统的对比图。
具体实施方式
[0033]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0034]本专利技术使用虚幻4引擎(以下简称“UE4”)平台开发，大量相关工作都围绕模块插件结构式来设计，如图1所示，沉浸式的态势场景仿真系统，主要包括自然场景构建模块、态势可视化模块和场景浏览模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沉浸式的态势场景仿真系统，其特征在于，包括：自然环境构建模块，用于处理GIS地理信息数据，得到可直接被虚幻4引擎所使用的地形数据，生成地形面貌，再使用物理引擎，对地形地貌赋予物理性质，构建态势场景仿真系统的场景；态势可视化构建模块，用于接收服务发来的态势数据，解析态势数据的属性信息，并基于虚幻4引擎的UDK工具包，为态势数据配置相关的态势单位，完成可视化处理；场景浏览模块，用于提供在场景中多角度观察的工具，根据设置的移动方式，进行空间转换，将用户带入不同场景中。2.根据权利要求1所述的沉浸式的态势场景仿真系统，其特征在于，所述自然环境构建模块包括地形构建、树木构建、地形材质构建、天气构建、天空构建和海洋构建6个模块，其中：地形构建模块，用于对GIS地理信息数据进行比例调整和格式转换，并通过流关卡模式创建地形，所述比例调整的过程中，水平比例完全不修改，高度比例修改需要保证地形的高度差；所述格式转换过程中，高程地图原始为tif格式，需要转换为虚幻4引擎能够使用的R16格式；树木构建模块，用于设置植物模型，使用地图画刷或者程序化植物生成器，在构建的地形表面实现树木的种植；地形材质构建模块，用于进行斜坡判断和海拔判断，确定不同地形的纹理，生成不同地形的材质，应用在构建的地形表面；天气构建模块，用于基于实体和/或者屏幕效果，构建不同的天气情况；天空构建模块，用于基于实际纹理效果和屏幕效果，在天空球上实现不同天空效果；海洋构建模块，用于使用渲染引擎实现海洋实体的颜色和反光，使用屏幕效果实现水面、水下效果，使用物理引擎实现海洋的交互性。3.根据权利要求1所述的沉浸式的态势场景仿真系统，其特征在于，所述态势可视化构建模块包括态势...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞信，胡岩峰，张翌庸，廉海明，王毅，李佳航，王晓烨，彭熊清，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所苏州研究院，
类型：发明
国别省市：