分队指挥训练仿真系统关键技术研究

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1、2018届研究生硕士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：51151500009EastChinaNormalUniversity硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目：分队指挥训练仿真系统关键技术研究院系：计算机科学与软件工程学院专业：软件工程研究方向：计算机图形学指导老师：高岩副教授学位申请人：陈逸2018年4月Dissertationformasterdegreein2018UniversityCode:10269StudentID:51151500009EastChinaNorm

2、alUniversityTitle：ResearchonKeyTechnologiesofUnitCommandTrainingSimulationSystemDepartment:TheSchoolofComputerScienceandSoftwareEngineeringMajor:SoftwareEngineeringResearchDirection:ComputerGraphicsSupervisor:YanGao(AssociateProfessor)Candidate:YiChenApril,2018陈

3、逸硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注何高奇副教授华东理工大学主席王长波教授华东师范大学全红艳副教授华东师范大学摘要近年来，随着虚拟现实技术的不断发展，作战仿真技术因其全程可控、经济安全等优点，被各国军方列为工作的重点。指挥训练仿真作为作战仿真的应用方向，对于培养和提高指挥员的指挥能力，研究和验证战术战法的有效性都有着重要作用。目前，大部分的指挥训练仿真应用或多或少存在作战实体Agent与环境结合的能力薄弱、分队在机动时队形控制能力不足、行为表现不够逼真等问题，从而影响对仿真结果的可信度。本文实现的分队指挥训

4、练仿真系统，首先对仿真战场进行建模，将战场分为环境要素集合和导航空间。针对河流、湖泊、植被、地物等不同的环境要素，分别提出基于三次Hermite河流曲线，湖泊水平面高度，植被权重图和地物与Agent交互信息的描述与生成方法；针对导航空间，构建了基于Agent的导航网格，从而描述了Agent的通行区域，并且根据环境要素影响，加入了相应的寻径代价，使分队能产生结合环境要素的战术行为路径。在战场导航网格的基础上，本文提出了基于Leader-Follower改进分队寻径和队形控制方法，将整个过程分为三个阶段。在Leader寻径

5、阶段，先通过提出的考虑环境要素通行代价的A*算法，在导航网格中寻找三角面片路径，再通过考虑队形规模约束的Funnel算法对路径进行平滑；在Follower跟随阶段，通过二维Morphing技术计算分队在障碍物环境下变形的约束队形序列，再结合本文提出的队形弹簧模型对Follower的速度进行调整，提高了分队移动时的逼真度；在动态避碰阶段，为避免分队成员面对动态障碍物时，因避碰方向不一而导致队形被冲散，使用了考虑速度协同控制的相互速度障碍法，从而避免了这一问题。为提升系统中作战实体Agent行为的逼真度，本文提出了分队分层

6、行为模型，将分队行为分为决策层和执行层。针对决策层，提出使用行为树模型，以指挥员的战术命令为输入，对分队的决策行为进行建模，并就决策行为中关键的战术位置选择问题，提出考虑寻径距离因素和武器威胁因素的评估方法；针对执行层，提出使用HTN（HierarchicalTaskNetwork）规划方法对作战实体Agent的执行行为进行建模，提升了Agent的行为表现力。本文对分队指挥训练仿真系统的关键技术进行了阐述，并分别通过搭建仿真战场验证了方法的有效性。关键词:战场建模，导航网格，行为树，HTN规划，Leader-Follo

7、wer，队形控制iABSTRACTInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofvirtualrealitytechnology,combatsimulationtechnologyhasbeenlistedasthefocusofworkbyvariouscountriesbecauseofitsadvantagessuchasfullcontrollabilityandeconomicsecurity.Commandtrainingsimulation,asthedirec

8、tionofapplicationofcombatsimulation,playsanimportantroleincultivatingandimprovingthecommandabilityofcommandersandinstudyingandverifyingtheeffectivenessoftacticaltacti