基于柏林噪聲算法高速列車場(chǎng)景仿真技術(shù)研究.pdf

1、中國(guó)高速列車的研究起步較晚，但其發(fā)展卻十分迅速。在高速列車設(shè)計(jì)過程中，無疑需要對(duì)高速列車進(jìn)行三維列車實(shí)體和自然場(chǎng)景模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，直觀的得到高速列車運(yùn)行反饋，以減少設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)周期。然而，對(duì)于高速列車設(shè)計(jì)階段的三維仿真平臺(tái)來說，三維環(huán)境和具體線路都是不固定的，需要根據(jù)具體的線路數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并動(dòng)態(tài)生成列車線路實(shí)體和三維場(chǎng)景。因此通過分析線路文件，為列車線路實(shí)體和自然景物設(shè)計(jì)有效的生成和優(yōu)化算法是場(chǎng)景仿真研究中的最重要內(nèi)容。

2、r>　　本課題以高速列車牽引傳動(dòng)與制動(dòng)系統(tǒng)仿真平臺(tái)項(xiàng)目的研究和開發(fā)為背景，以高速列車場(chǎng)景仿真作為研究對(duì)象，開發(fā)出一個(gè)桌面型的場(chǎng)景仿真系統(tǒng)。論文在高速列車線路實(shí)體動(dòng)態(tài)加載，自然景物自動(dòng)生成（其中包括地形、水面以及天空云等）方面展開工作。本課題采用Direct3D技術(shù)對(duì)所研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
　　在地形場(chǎng)景研究中，在基于四叉樹的LOD算法對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理算法的基礎(chǔ)上，本文提出九宮格的超大地形區(qū)域組織算法，對(duì)九宮格因?yàn)榈匦畏直媛什?/p>

3、同而導(dǎo)致的裂縫問題進(jìn)行分析，提出了補(bǔ)三角形帶的解決算法。最后對(duì)地形場(chǎng)景與列車鐵軌場(chǎng)景整合問題進(jìn)行分析，并最終提出解決算法。
　　在天空?qǐng)鼍把芯恐?，利用指?shù)函數(shù)作為過濾器，對(duì)二維柏林噪聲圖進(jìn)行過濾，最終將生成天空云的紋理，并將云紋理映射到天空模型中，實(shí)現(xiàn)天空?qǐng)鼍暗姆抡妗?br>　　在水面場(chǎng)景研究中，利用二維的柏林噪聲圖生成水面的高度場(chǎng)，本課題采用高度場(chǎng)時(shí)間粒子模型的方法進(jìn)行模擬仿真。另外，通過疊加紋理的方法，克服了水面不能對(duì)波的傳播

4、方向和速度進(jìn)行描述的缺陷。
　　最后將地形、天空以及水面場(chǎng)景進(jìn)行整合測(cè)試。
　　結(jié)果表明，通過分析線路數(shù)據(jù)，結(jié)合高速列車線路長(zhǎng)、運(yùn)行快等特點(diǎn)，本文提出的列車線路實(shí)體的動(dòng)態(tài)加載算法，能夠極大的減少加載模型的數(shù)量，降低內(nèi)存消耗;另一方，通過對(duì)具有分形特點(diǎn)的柏林噪聲(Perlin Noise)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)了二維柏林噪聲生成器，生成地形場(chǎng)景中的地形高度場(chǎng)、天空?qǐng)鼍爸械脑萍y理以及水面場(chǎng)景中的水面高度場(chǎng)，并分別在地形、天空云以及