【摘 要】
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近年来虚拟现实技术发展迅速,随着5G技术的正式商用,它将会被用于越来越多的领域。虚拟战场作为虚拟现实技术在军事领域的一个重要应用,它可以将真实作战数据比如战场地形、房屋建筑等信息通过计算机建模技术呈现出来,逐渐取代了传统训练方式,成为军事演练的重要平台。一方面,通过虚拟战场进行军事演习,可以不受地域和气候的限制,保障训练者的安全。另一方面,虚拟战场可用来对新的作战方案、作战武器进行试验研究,通过模
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近年来虚拟现实技术发展迅速,随着5G技术的正式商用,它将会被用于越来越多的领域。虚拟战场作为虚拟现实技术在军事领域的一个重要应用,它可以将真实作战数据比如战场地形、房屋建筑等信息通过计算机建模技术呈现出来,逐渐取代了传统训练方式,成为军事演练的重要平台。一方面,通过虚拟战场进行军事演习,可以不受地域和气候的限制,保障训练者的安全。另一方面,虚拟战场可用来对新的作战方案、作战武器进行试验研究,通过模拟所有可能出现的情况,对战术和武器进行不断完善。目前,战争态势越来越多元化,这对战场环境的仿真精度和实时性提出了更高的要求。因此,本课题基于Unity 3D引擎对虚拟战场环境进行研究,并分别从自然环境和作战实体出发,对战场中的细节进行描绘,营造一种逼真的战场氛围,然后结合一些优化算法,提高场景运行的帧率。具体工作如下:对地形可视化技术进行研究。针对三维重建技术和程序化生成技术在逼真性和准确性方面的不足,使用真实地形数据构建虚拟战场地形,并通过基于卫星影像的地形纹理映射技术实现纹理的自动填充。利用Unity存储在Splat Alpha数据中的地形纹理信息特点,分别通过卫图影像分类、颜色合并和通道处理等操作实现Splat Alpha图的外部绘制,进而实现高分辨率纹理替换,增强地形的真实性。通过光照烘培、遮挡剔除、批处理以及地形GPU实例化等方法,对场景的面数和顶点数进行优化,提高了运行帧率。对雨雪天气系统进行研究。在网格绘制的基础上,将雨雪粒子模型进行简化,通过更新每一帧的着色器状态对雨雪场景下的粒子运动轨迹进行绘制。通过Shader将雪纹理和模型原始纹理进行混合,实现积雪效果。基于粒子系统对雨天的涟漪进行模拟,一定程度上加强了雨天环境的逼真感。此外还对粒子系统进行了区域和数量方面的优化,降低了性能消耗。对战车的运动状态进行研究。为了逼真还原战车行进的效果,通过射线检测和骨骼蒙皮技术对车轮移动和履带卷绕效果进行模拟。同时设计了两种相机模式,实现了战车的视角切换控制模块以及带有粒子特效的发射模块等内容。此外,本文基于状态机和寻路组件设计了一个士兵智能对战系统,通过射线检测赋予士兵一定的视觉和听觉感知能力,使士兵可以根据周围的信息实现自主决策。通过三星玄龙MR+可穿戴式设备对最终战场环境进行连接调试。通过按键控制相机的移动和旋转,并结合测试界面中的实时运行帧率,分别对雨雪天气场景下作战实体的仿真情况进行测试,结果表明场景中的各个部分都运行正常,帧率也在合理的范围内,从而证明了本文构建的战场环境具有一定的实用价值。
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