Тема: Разработка программы трёхмерного отображения истинной тактической обстановки

Трёхмерная графика (3D графика) - раздел компьютерной графики, в котором изображение на экране монитора, получается в результате проецирования на плоскость трёхмерного пространства. В современном понимании, трёхмерная компьютерная графика появилась в 80х годах 20го столетия, и с тех пор бурно развивается вместе с ростом вычислительных мощностей компьютеров. Трёхмерная графика получила столь широкое распространение, что на сегодняшний день практически в любом компьютере установлен дополнительный процессор, предназначенный исключительно для вычислений связанных с её выводом. Наиболее активно трёхмерная графика применяется в сфере мультимедиа: для спецэффектов в киноиндустрии и для создания компьютерных игр. 3D графика используется в инженерных пакетах черчения и проектирования (AutoCAD и Компас). Также трёхмерная графика часто применяется для визуализации физических моделей деформации твёрдых тел, поведения текучих сред. В рамках настоящей выпускной работы трёхмерная компьютерная графика будет применена для создания видеопотока, наглядно отражающего результат работы испытываемых аппаратно-программных комплексов.
При проектировании сложных систем таких как системы навигации, наблюдения или управления, разрабатываются специальные устройства, называемые стендами моделирования. Стенд моделирования - функционально воссозданный на подобии реального оборудования программно-аппаратный комплекс. В зависимости от назначения, стенд моделирования может служить инструментом для подготовки технического персонала, а также платформой для испытания и отладки программного обеспечения изделия. При применении такого рода устройств на этапе моделирования, проработка технических решений наиболее удобна и практична по причине низкой себестоимости в сравнении с проведением опытов на реальном оборудовании. Стенды моделирования успешно используются для отладки алгоритмов обработки информации в вышеперечисленных системах. Таким образом, магистерская диссертация посвящена разработке модуля визуализации для стенда моделирования системы освещения обстановки широкого назначения. Целью рассматриваемого стенда была отладка как систем наблюдения обитаемых судов, так и автоматических систем наблюдения и управления научно - исследовательских автономных необитаемых аппаратов.
Одной из важных частей стенда моделирования систем наблюдения является моделирование тактической обстановки, в результате которого на основе начальных данных формируется движение объекта-носителя системы и наблюдаемых объектов. Тактической обстановкой, в данном контексте, будем называть совокупность сведений о местоположении и параметрах движения объектов в заданном регионе. Имитатором тактической обстановки (ИТО) является программа, моделирующая тактическую обстановку на некотором временном интервале по заданным начальным данным.
Трёхмерное графическое отображение движения моделируемых объектов в рамках создания таких стендов имеет два основных применения. Во-первых, это наглядное представление информации на экране, доступное для восприятия не только разработчику, но и специалистам других областей. Во-вторых, подобная программа, формирующая трёхмерное изображение всех объектов с учётом их движения и взаимного расположения может быть использована в качестве имитатора выхода канала видеонаблюдения (оптоэлектронного канала наблюдения), расположенного на одном из объектов. Изменяя параметры модели, можно получить наглядную графическую интерпретацию моделируемой ситуации. Разработка
программы трёхмерной визуализации тактической обстановки, а также аспекты её применения рассмотрены далее.

Купить

Разработан компонент стенда моделирования, обеспечивающий трёхмерное графическое отображение тактической обстановки для наглядной демонстрации результатов моделирования работы системы управления, позволяющий проводить наблюдение за объектом или создавать изображения подаваемые на вход программе анализа видеопотока.
Для иллюстрации результатов работы программы приведём тестовый эпизод. На рисунке 13 представлен пример задания тактической обстановки в программе ИТО. В этом эпизоде мы задаём пять тестовых объектов, устанавливаем скорость с которой они будут плыть и направление движения. В целях эксперимента, предпишем каждому из них плыть держа курс на север, с различной скоростью. По нажатию кнопки “пуск” объекты начнут перемещение. Затем запустим программу отображения истинной тактической обстановки, и установим соединение с программой ИТО. После установки соединения, заданная тактическая ситуация визуализируется с применением трёхмерной графики в программе отображения истинной тактической обстановки. На рисунке 14 можно увидеть результат работы разрабатываемой программы. В процессе работы программы ИТО можно свободно менять параметры движения объектов, удалять существующие и добавлять новые.
Непосредственно в самой программе отображения истинной тактической обстановки, можно осуществлять привязку камеры к объектам или же свободно изменять её положение в трёхмерном пространстве.
Таким образом, при запуске разработанной программы, пользователю представлен результат работы ИТО в наглядной форме. Для удобства наблюдения за объектами в сцене положение камеры не фиксировано и может быть задано произвольно при помощи соответствующих команд , или управляться непосредственно через интерфейс программного комплекса.
Разработана программа, выполняющая подключение и выводящая на экран изображение, соответствующее истинной трехмерной графической интерпретации тактической ситуации, аналогичное состоянию моделируемой системы, основываясь на полученных от ИТО данных. Имеется возможность использовать программу для генерации изображения, подаваемого на вход программе для анализа видеопотока.
Программа опирается на общую базу данных имитационно- моделирующего комплекса, которая может быть модифицирована вне зависимости от настоящего программного продукта.
Разработанная программа нашла применение в проведении моделирования на стендах и успешно внедрена в работающие имитационно - моделирующие комплексы. Программа наглядно отображает информацию и позволяет организовывать видеозахват экрана с трансляцией его в сеть для обеспечения моделирования оптоэлектронного канала.
В будущем, планируется применить описанную модель для генерации волнения водной поверхности, а также решить задачу построения и отображения океанического рельефа дна.


Купить