第２２卷第３期计算机仿真２００４年４月文章编号：１００６～９３ａｓ（２００５）０３—００３３—０３
某型潜艇三维动态仿真的实现
李绍安，李维嘉
（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）
摘要：在实时三维动态仿真过程中，复杂三维模型的建立与模型的显示速度直接影响着仿真的效果。该文在研制某型潜艇三维动态仿真系统的过程中，通过选用３ＤＭＡＸ来提高复杂模型的建模速度，并且利用ＯｐｅｎＧＬ显示列表技术，提高复杂模型的显示速度，满足模型的实时绘制要求。最后，通过采用面向对象和组件技术，提高了仿真软件的代码重用率，为后续仿真系统的设计带来更大的灵活性。
关键词：潜艇；仿真；面向对象编程；组件对象模型
中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ３ＤＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｏｎｅＳｕｂｍａｒｉｎｅｉｎＯｙｎａｎ！ｌｉｃＳｔａｔｕｓ
ＬＩＳｈａｏ—ａｎ，ＬＩＷｅｉ—ｊｉａ
（ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＹａｒｏｎｇｈｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇｏｎｅｍｏｄｅｌＯｆ３Ｄｓｃｅｎｅｉｎｖｉｒｔｕａｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｓｕｂｍａｒｉｎｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｂＩｌａａｉｎｇｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｍｏｄｅｌｂｙＯｒｉｅｌａｎｄ印ｅｅｄｉｎｇｕｐｔｈｅｕｒｇｅｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｖｉｅｗｈａｓｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａ—ｐｅｒ．Ｂｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｖｉｅｗｌｉｓｔｉｎｍｏｄｅｌ蛐，ｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｄｒａｗｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓａｖａｉｌａｂｌｅｔｏａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｒａｔｅｏｆｖｉｅｗｕｐｄａｔｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｅｕｓｉｎｇｏｆｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｃｏｄｅ，ｗｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄＯｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＯＯＰａｎｄＣＯＭ．
ＫＥＹ＇ＷＯＲＤＳ：Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｏｂｊｅｃｔｏｒｉｅｎｔｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｂｊｅｃｔｍｏｄｅｌ；
１引言
在现代潜艇的设计中，潜艇模型的三维图形动态仿真的实现是其中的一个重要环节。潜艇模型的三维图形动态仿真系统应具备以下几个功能：①根据潜艇的动力学及运行学特性方程，建立可控的潜水艇模型。②建立一个逼真的虚拟海洋环境，如考虑海流对模型的影响。③模拟潜水艇对控制信号实时的动态响应过程，并能够反映和记录相应的状态数据。④模拟潜艇的武器装备发射时对潜艇状态的影响。
在以往的潜艇模型的三维图形动态仿真系统中，由于计算机运行速度、显示算法等种种原因，仿真过程未能反映潜艇模型的细节动作：如潜艇各个舵的旋转、舱盖的开关和导弹的发射过程等；无法模拟海洋环境，如海流对潜艇的影响。忽略这些细节会导致潜艇仿真效果的失真。同时，显示速度也制约了潜艇模型在动态响应下的实时效果，不能满足其对控制信号的实时响应过程。
在实时潜艇三维动态仿真过程中，复杂三维模型的建立与模型的显示速度是影响仿真的效果的主要因素。为此，本文将通过选用合适的三维建模软件，建立比较复杂的潜艇模型，并且借助ＯｐｅｎＧＬ显示列表技术加快模型的显示速度，使
收稿日期：２００３—１２—０２
模型的动态显示能够满足实时显示的要求，较好地改善潜艇三维动态仿真效果。同时，在不影响显示速度的前提下，添加必要的尾流、海底、海浪与光照等效果，将更有助于模拟潜艇航行时的真实环境。另外，通过采用面向对象技术和组件技术，可以把潜艇模型的三维图形动态仿真系统的各个功能进行模块化，为后续仿真系统的设计带来更大的灵活性。
２仿真系统的硬件组成
潜艇三维图形动态仿真系统主要由两大部分组成：控制终端和显示终端。用两台计算机实现。控制终端基于潜艇的水动力学方程、操纵控制指令、流场特性等仿真潜艇的实时运动，并通过通信接口，向显示终端发送潜艇运动信息。显示终端响应控制端发来的潜艇运动信息，绘制它的三维动态过程。控制终端与显示终端通过网络（或者ＲＳ∞２）实现通讯过程。系统如图１。
３潜艇模型的建立
建立潜艇模型是整个仿真系统中重要的组成部分，建立逼真的潜艇模型对于提高系统仿真效果起着关键的作用。然而，由于逼真的潜艇模型结构复杂，直接使用ＯｐｅｎＧＬ建立复杂模型较为困难。特别的，潜艇模型由许多曲面组成，建
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