虚拟现实技术在雷达干扰仿真中的应用
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摘要：阐述了创建雷达干扰仿真系统的三个具体环节：即雷达干扰的数学建模，虚拟场景的渲染实现，Java交互设计，以及在各环节中用到的技术细节。
关键词：虚拟现实；虚拟现实建模语言；Java；雷达干扰
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21619-01
Application of Virtual Reality Technology in Radar Jamming Simulation
MA Jian-guo,JIN Li-shi,HE Ping
(The Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,China)
Abstract:Three taches are presented in establishing the system such as the setting-up of mathematical model of radar jamming, the romance fulfillment of virtual scene and the interaction design with Java. The technical details of the taches are alse discussed in this paper.
Key words:VR; VRML;Java;Radar Jamming
虚拟现实（VR：Virtual Reality），又称临境技术，是最近几年得到迅速发展的技术。将虚拟现实技术应用于计算机系统中，就形成我们常说的VR系统，即虚拟现实系统。
利用虚拟现实建模语言(VRML：Virtual Reality Modeling Language)构建从三维地形到空中目标，雷达，雷达干扰机等各个层次的模型，然后利用VRML的交互特性把所建的模型依据雷达干扰的空间能量关系的组织形式链接起来，并按照视点远近进行分层处理，以达到电子战虚拟仿真系统开设的目的。利用VRML电子战虚拟仿真系统，把虚拟现实技术和网络技术紧密地结合起来，运用于指战员培训及教学，节省资源、直观明了。
1 VRML语言
VRML是一种基于网络上的三维空间建模语言，其基本目标是建立网络上的交互式三维环境。它是一种在Internet网上应用极具前景的技术，它沿用第一代www的C/S模式，采用描述性的文本语言描述基本的三维物体的造型，通过一定的控制，将这些基本的三维造型组合成虚拟场景，当浏览器浏览这些文本描述信息时，在本地进行解释执行，生成虚拟的三维场景。
VRML与其它实现三维场景的技术手段（如OpenGL,Cult3D,3DSMAX,Viewpoint）相比，具有语法简单、三维建模功能强大、便于网上等优点。借助于Java等功能强大的高级语言。可以有效地弥补VRML本身的一些不足（例如逻辑判断、文件操作、键盘输入、精确控制场景等），进而完善与HTML等其它媒体的交互。
基于VRML的虚拟现实技术与常规的虚拟现实技术有所不同。典型的虚拟现实意味着可借助复杂设备（例如头盔式显示器、数据手套）进入虚幻境界，获得沉浸式体验。VRML与设备无关，既不强求沉浸感，也不排斥沉浸感，而是作为一种描述虚拟境界的语言独立存在，以VRML为基础可以建立不同档次的系统实现，这是VRML得以快速发展的动力之一。
由于VRML能与Web紧密的结合，故由VRML所建造的模型、场景，都可容易在Internet上传送。利用VRML建造的模型，基本上是放置于Web Server上，使用者则是透过一般网页浏览器或虚拟实境浏览器来取得虚拟实境模型。
VRML为虚拟环境的建立提供了规范，综合了现有三维软件的景象描述语言的优点。它有基本元素、顶点、线和面的定义，坐标变换有缩放、旋转和平移，并有优化的数据结构。
VRML语言具有的基本物体有:球体、锥体、柱体、立方体和文本等，这些基本物体为创建景像提供了方便。
2 网络虚拟仿真系统的设计与实现
2.1对雷达进行电子干扰的数学建模
电子干扰机的基本任务之一是压制雷达保卫目标，主要涉及雷达、目标和干扰机三个因素。
雷达收到的干扰信号功率与目标回波信号功率之比大于等于接收机输入端干扰―信号功率比Kj时，便可得到干扰方程：
式中：Pt为雷达的发射功率；Gt为雷达天线主瓣方向上的增益；σ为目标有效反射面积；Rt为目标至雷达的距离；λ为雷达的工作波长；Pj为干扰发射功率；Gj为干扰天线增益；Rj为干扰机至雷达的距离；γj为干扰信号对雷达天线的极化系数；H为目标高度；θ为干扰信号偏离雷达天线最大方向的角度；θ0.5为雷达天线波束半功率角。
2.2建立VRML虚拟场景
按一般制作三维动画的方法对要创建的虚拟现实对象建模，赋予材质及贴图，指定动画。
建模工作完成后，为了建立与ASP脚本的链接，可以点击Creat/Helpers选单，在下面的下拉列表框中选取VRML2.0，出现一个工具面板，面板上列出了12个辅助工具，其中比较常用的包括Anchor和TouchSensor等。Anchor工具可以使场景中的对象与另一个URL链接，类似于HTML文档的超级链接，这是最常用的功能。TouchSensor工具可以启动一个动画。
设置了合适的VRML工具后，选择File/Export选单，出现一个对话框，点击“存为类型”下拉选单框，选择“VRML2.0(.WRL)”文件类型，最后取一个相应的名称，这里取jamn.wrl，单击“保存”，会出现一个VRMLEXPORT对话框，取其默认值，单击OK即可生成我们需要的WRL文件。
在建立VRML模型时利用了Anchor工具，这样在用户选择相应建筑物时将链接到指定的ASP文件，并根据参数的不同由ASP文档负责实现数据库的查询和显示。因为设计思想很明确，根据实际经验，可以不设置Anchor工具，而是直接修改WRL文件，这一修改工作在任何一个编辑环境中都可以完成，需要注意的是由于VRML模型的参数较多，一定要注意前后正确的匹配。
2.3 VRML扩展交互
VRML本身交互机制是无法构建一个大型多媒体课件的,因为VRML本身不能完成普通程序设计中的转折、分支、循环等基本特征。因此实际系统设计中，可利用Java语言提供的强大网络编程能力，编写与远程系统通信和共享能力处理等功能的应用程序。Java对VRML的所有支持都通过附加的封装类实现。通过这些类，Java程序就能够访问VRML场景、接受和发送事件、从页面上得到VRML对象等，实现对VRML场景的完全控制。根据访问方式的不同，又可分为：脚本编程接口SAI交互与外部编程接口EAI交互。
2.4实现虚拟现实的浏览
首先需要安装专用的VRML浏览器插件，如CORTVRML、CosmoWorlds等都是较为常用的。安装完成后，直接运行做好的VRML文件就能在浏览器中浏览了。在浏览器中通过鼠标或键盘控制漫游的方向，如同身临其境。
3 结束语
网络虚拟现实技术可实现在一个仿真平台上进行多任务多人仿真。通过软件可以方便灵活地进行更改和升级，从而可节省资源，提高利用效率，从而在教学和训练中有巨大的优势。
VRML在网上创建充满真实感的三维虚拟世界，为用户提供一种自然的、身临其境的体验方式，包括交互性、动态效果、连续性及参与感。
参考文献：
[1]韦有双,王飞.虚拟现实与系统仿真[M].国防工业出版社,2004.
[2]罗景青,贺平.等.雷达对抗原理[M].出版社,2003.
[3]葛艳红.等.基于Java的VRML虚拟场景人机交互的实现[J].交通与计算机,2003,(2).
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