基于柏林噪聲算法高速列車場景仿真技術(shù)研究.pdf

1、中國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)計過程中，無疑需要對高速列車進行三維列車實體和自然場景模擬的虛擬現(xiàn)實仿真，直觀的得到高速列車運行反饋，以減少設(shè)計成本、縮短設(shè)計周期。然而，對于高速列車設(shè)計階段的三維仿真平臺來說，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)進行分析，并動態(tài)生成列車線路實體和三維場景。因此通過分析線路文件，為列車線路實體和自然景物設(shè)計有效的生成和優(yōu)化算法是場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與制動系統(tǒng)仿真平臺項目的研究和開發(fā)為背景，以高速列車場景仿真作為研究對象，開發(fā)出一個桌面型的場景仿真系統(tǒng)。論文在高速列車線路實體動態(tài)加載，自然景物自動生成（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)對所研究內(nèi)容進行了實現(xiàn)。
　　在地形場景研究中，在基于四叉樹的LOD算法對地形數(shù)據(jù)進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，對九宮格因為地形分辨率不

3、同而導(dǎo)致的裂縫問題進行分析，提出了補三角形帶的解決算法。最后對地形場景與列車鐵軌場景整合問題進行分析，并最終提出解決算法。
　　在天空場景研究中，利用指數(shù)函數(shù)作為過濾器，對二維柏林噪聲圖進行過濾，最終將生成天空云的紋理，并將云紋理映射到天空模型中，實現(xiàn)天空場景的仿真。
　　在水面場景研究中，利用二維的柏林噪聲圖生成水面的高度場，本課題采用高度場時間粒子模型的方法進行模擬仿真。另外，通過疊加紋理的方法，克服了水面不能對波的傳播

4、方向和速度進行描述的缺陷。
　　最后將地形、天空以及水面場景進行整合測試。
　　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、運行快等特點，本文提出的列車線路實體的動態(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，通過對具有分形特點的柏林噪聲(Perlin Noise)進行了系統(tǒng)研究，實現(xiàn)了二維柏林噪聲生成器，生成地形場景中的地形高度場、天空場景中的云紋理以及水面場景中的水面高度場，并分別在地形、天空云以及