红蓝对抗系统原型的程序实现方法

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1、陶阳摘 要 ： 针对目前视景仿真系统应用范围狭窄 、 应 用 模 式 单 一 、 应用目的老套等问题 ， 利 用 优 秀视 景 仿 真 系 统 Vega Prime2.0 开 发 平 台 ， 结 合 VC+多 线 程 技 术 ， 提 出 了 一 种 红 蓝 对 抗 系 统 原 型 的实 现 方 法 。 该 方 法 综 合 了 虚 拟 现 实 中 的 三 维 建 模 、 碰 撞 检 测 、环 境 特 效 等关键技术以及 VC+平台 提 供 的 网 络 通 信 技 术 、 多 线 程 处 理 技 术 、 系 统 函 数 回 调 方 法 等 ， 使 得 视 景 仿 真 应 用 由 单 机 版 走 向

2、 网 络 版 ， 扩 大 了 应 用 范 围 ； 由 普 通 的 场 景 漫 游 走 向 网 络 式 交 互 ， 丰 富 了 应 用 模 式 ； 由 效 果 演 示 走 向 理 论 方 法 的 验 证 ， 更 新 了 应 用 目 的 。 实 验 结 果 表 明 ， 该 方 法 对 红 蓝 对 抗 系 统 的 实 现 具 有 实 用 价 值。 关键词 ： 视景仿真 ； Vega Prime； 红蓝对抗； 多线程的 视 景 仿 真 系 统 大 多 只 能 实 现 单 一 场 景 仿 真 的 局 限 ， 提 出 一 种 基 于 Vega Prime 的 可 定 制 、 可 扩 展 的 视 景 仿 真

3、 系 统 框 架 4， 在 一 定 程 度 上 克 服 了 传 统 的 视 景 仿 真 系 统 通 常 只 能 对 单 一 场 景 进 行 仿 真 的 缺 点 ， 但 在 网 络 交 互 上 还 只 是 单 向 的 接 收 数 据 驱 动 场 景 变 化 ， 交 互 性 还 有 待 改 进 。 通 过 对 相 关 的 文 献 分 析5-11得 出 结 论 ， 当 前 基 于 Vega 的 应 用 研 究 存 在 3 个 方 面 的 缺 点 ： （1） 应 用 范 围 较 窄 ， 普 遍 来 看 是 自 然 环 境 展 示 领 域 的 应 用 ； （2） 应 用 模 式 单 一 ， 一 般 来

4、说 都 是 场 景 的 漫 游 系 统 ， 交 互 性 差 ， 不 能 实 现 基 于 网 络 的 复 杂 的 交 互 功 能 ； （3） 应 用 目 的 老 套 ， 仅 仅 是 为 了 三 维 场 景 的 重 建 ， 用 来 实 现 漂 亮 的 演 示 ， 用 于 算 法 或 理 论 验 证 的 不 多 。 因 此 ， 基 于 Vega Prime2.0 仿 真 软 件 平 台 ， 以 实 现 一 种 红 蓝 对 抗 系 统 原 型 为 例 ， 提 出 了 一 种 基 于 虚 拟 建 模 技 术 和 多 线 程 技 术 的 实 现 方 法 ， 主 要 包 括 三 维 场 景 建 模 、 碰

5、撞 检 测 与 响 应 、 多 线 程 网 络 通 信 等 关 键 技 术 。 从 系 统 原 型 的 实 验 效 果 来 看 ， 提 供1引言视 景 仿 真 技 术 的 研 究 近 年 来 十 分 活 跃 ， 它 汇 集 了 计 算 机 图 形 学 、 多 媒 体 技 术 、 人 工 智 能 、 人 机 接 口 技 术 、 传 感 器 技 术 、 高 度 并 行 的 实 时 计 算 技 术 和 人 的 行 为 学 研 究 等 多 项 关 键 技 术 。 视 景 仿 真 给 用 户 以 逼 真 的 体 验 ， 为 人 们 研 究 事 物 、 观 察 事 物 提 供 了 极 大 的 便 利 。

6、计 算 机 仿 真 技 术 、 网 络 通 信 技 术 的 快 速 发 展 ， 使 视 景 仿 真 技 术 日 益 成 熟 ， 为 利 用 视 景 仿 真 提 高 空 管 效 能 创 造 了 良 好 条 件 ， 特 别 是 一 些 优 秀 的 视 景 仿 真 平 台 的 出 现 ， 大 大 推 动 是 虚 拟 现 实 技 术 的 广 泛 应 用 。 Vega Prime 是 一 种 用 于 实 时 仿 真 及 虚 拟 现 实 应 用 的 高 性 能 软 件 环 境 和 工 具 ， 是 可 灵 活 扩 展 的 软 件 工 具 ， 用 于 创 建 及 配 置 视 景 仿 真 、 多 领 域 仿 真

7、 和 通 用 可 视 化 应 用 的 视 景 平 台 ， 许 多 学 者 展 开 了 基 于 Vega 的 视 景 仿 真 的 应 用 研 究 。 但 是 ， 目 前 基 于 Vega 或 Vega Prime 的 应 用 的 范 围 比 较 窄 ， 应 用 的 模 式 较 为 单 一 ， 而 且 应 用 的 目 的 是 用 来 演 示 ， 可 交 互 程 度 低 。 如 郑 淳 针 对 古 建 筑 数 字 化 保 护 问 题 ， 提 出 基 于 Multigen 系 列 产 品 Vega Prime 视 景 仿 真 渲 染 软 件 环 境 ， 建 立 古 建 筑 群 的 三 维 虚 拟 现

8、实 系 统1， 该 系 统 主 要 目 的 是 实 现 古 建 筑 群 的 三 维 重 现 、 视 景 漫 游 ， 在 单 机 上 可 以 完 成 各 项 功 能 。 刘 航 结 合 虚 拟 场 景 系 统 开 发 实 例,阐 述 了 基 于 Creator/Vega 的 虚 拟 场 景 仿 真 系 统 的 设 计 过 程2， 然 而 其 仅 仅 实 现 了 利 用 键 盘 、 鼠 标 等 一 般 输 入 输 出 设 备 ， 进 行 步 行 、 鸟 瞰 等 方 式 的 漫 游 ， 交 互 功 能 不 够 丰了 一 种 基 于 网 络 的 应 用 模 式 ，拓 宽 了 基 于 Vega 的 仿

9、真 系 统 的应 用 范 围 ， 达 到 了 使 用 仿 真 系 统 的 提 高 单 兵 对 抗 经 验 的 目 的 。2关键技术2.1 三维场景建模 三 维 场 景 模 型 是 任 何 一 个 虚 拟 现 实 系 统 不 可 或 缺 的 重 要 部 分 ， 是 红 蓝 对 抗 系 统 的 基 础 。 对 于 一 个 仿 真 系 统 ， 主 要 的 三 维 仿 真 模 型 包 括 两 个 部 分 ， 一 是 三 维 地 形 ， 二 是 场 景 中 的 对 象 。 模 型 的 构 建 主 要 通 过 建 模 工 具 来 完 成 ， 可 以 选 择 Vega Prime 同 一 公 司 的 产 品

10、 MultiGen Creator 来 实 现 。 该 软 件 是 由 MultiGen- Paradigm 公 司 开 发 的一种用于对可 视 化 系 统 数 据 库 进 行 创 建 和 编 辑 的 交 互 工 具 。 MuhiGen Creator 是 世 界 上 领 先 的 实 时 三 维 数 据 库 生 成 系 统 ， 具 有 完 整 的 交 互 式 实 时 三 维 建 模 系 统 ， 广 泛 的黄 伟 等 人 利 用 Vega Prime 实 现 了 船 舶 虚 拟 机 舱 的 漫 游 方富 。法 以 及 漫 游 过 程 中 的 碰 撞 检 测 技 术 ， 开 发 出 船 舶 机 舱

11、 虚 拟 现 实 仿 真 系 统3， 从 应 用 目 的 来 看 ， 也 仅 仅 是 为 了 建 立 了 一 个 逼 真 的 船 舶 机 舱 虚 拟 场 景 ， 实 现 人 在 虚 拟 机 舱 环 境 中 的 漫 游 ， 应 用 模 式 较 为 单 一 ， 应 用 目 的 不 够 鲜 明 。 虽 然 褚 彦 军 等 人 针 对 当 前2011. 078选 项 增 强 了 其 特 性 和 功 能 。 用 于 产 生 高 优 化 、 高 精 度 的 实 时坐 标 为 （ minx,miny,minz） ， 右 上 顶 点 坐 标 为 （ maxx,maxy,3D 内 容 ， 可 以 用 来 对 战

12、 场 仿 真 、 城 市 仿 真 和 计 算 可 视 化 等 复 杂 场 景 的 视 景 数 据 库 进 行 产 生 、 编 辑 和 查 看 。 这 种 先 进 的 技 术 由 包 括 自 动 化 的 大 型 地 形 和 三 维 人 文 景 观 产 生 器 、 道 路 产 生 器 等 强 有 力 的 集 成 选 项 来 支 撑 。 MuhiGen Creator 在 满 足 实 时 性 的 前 提 下 ， 能 够 生 成 面 向 仿 真 的 、 逼 真 性 好 的 大 面 积 场 景 。 它 可 为 25 种 之 多 的 不 同 类 型 的 图 像 发 生 器 提 供 建 模 系 统 工 具

13、， 其 OpenFlight 格 式 在 实 时 三 维 领 域 中 成 为 最 流 行 的 图 像 格 式 ， 并 成 为 仿 真 领 域 的 行 业 标 准 。 红 蓝 对 抗 系 统 中 需 要 获 取 的 建 模 数 据 主 要 是 指 单 兵 对 抗 场 景 内 各 种 基 础 设 施 的 参 数 信 息 、 周 边 建 筑 物 的 信 息 、 整 个 场 景 的 分 布 信 息 以 及 环 境 景 观 的 纹 理 信 息 等 ， 大 部 分 属 于 静 态 实 体 的 建 模 。 对 于 场 景 中 的 主 要 对 象 士 兵 来 说 ， 属 于 动 态 实 体 。 利 用 Cre

14、ator 对 士 兵 进 行 建 模 主 要 是 通 过 Switch 节 点 来 实 现 的 。 在 根 节 点 下 建 立 几 个 子 节 点 ， 在 关 键 的 地 方 采 用 Switch 节 点 ， 通 过 屏 蔽 码 实 现 士 兵 的 各 种 动 作 。maxz）。 在 Vega Prime2.0 仿 真 平 台 上 ， 系 统 提 供 了 AABB 的 方 法 ， 为 实 现 碰 撞 检 测 与 响 应 算 法 奠 定 了 技 术 基 础 。2.3多线程网络通 信 线 程 是 比 进 程 更 小 的 单 位 ， 可 以 认 为 进 程 是 由 一 个 或 多 个 线 程 组 成

15、 的 。 线 程 分 为 前 台 线 程 ( 所 有 前 台 线 程 退 出 后 , 当 前 进 程 才 能 退 出) 和 后 台 线 程 ( 不 用 等 待 后 台 线 程 退 出 , 进 程 随 时 可 以 退 出)。 系 统 中 采 用 多 线 程 技 术, 可 以 不 阻 塞 界 面 操 作 而 进 行 复 杂 而 耗 时 的 后 台 数 据 交 换 、 数 据 读 取 和 计 时 等 待 等 操 作 。 系 统 用 多 个 线 程 来 帮 助 完 成 指 定 的 任 务 ， 采 用 多 线 程 技 术 可 以 使 程 序 反 应 更 快 、 交 互 性 更 强 。 在 红 蓝 对 抗 系 统 中 为 了 实 现 网 络 对 抗 ， 就 需 要 无 阻 塞 地 满 足 双 方 数 据 的 发 送 与 接 收 。 在 每 个 客 户 端 上 ， 应 该 至 少 保 持 两 个 网 络 通 信 的 线 程 。 在 Vega Prime2.0 平 台 上 ， 提 供 了 网 络 通 信