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虚拟战场是指利用虚拟现实技术,通过计算机仿真合成的交互式战场空间,随着计算机科学和仿真技术的不断进步,在军事训练和电脑游戏等领域得到越来越广泛的应用。对虚拟战场中地面运动的武器装备实体而言,地形匹配是其运动仿真中的一项重要内容,它保证实体在行进过程中始终与地面相接触,随地形的起伏而上下颠簸,并保持真实的运动姿态,而避免出现陷入地形、快速俯冲和腾空飞行等与实际情况不相符的现象,是进行其他复杂仿真的前提和基础。 从目前的研究现状来看,地形匹配技术在很多方面还有待改进,主要表现在对地形匹配本身合理性及适用范围的分析、地形匹配算法中相关参数的求解以及四点匹配算法中悬空点的确定方法等方面。 本文以三维虚拟战场为背景,对地面运动实体的地形匹配技术进行了深入系统的研究。首先,首次从物理建模的角度,讨论地形匹配技术的本质、合理性及适用范围问题,全面回顾了地形匹配问题解决方法的发展历程,并对地形匹配算法的相关研究成果进行了系统的总结,为地形匹配算法的应用提供了参考;其次,对地面运动实体的运动学建模做了相关研究,以方便准确地获取所需的相关参数重新,主要对实体运动的自由度进行了简化,并为地形匹配算法中的姿态控制定义了相应的欧拉角系统,针对一直以来被忽略的方向角角位移增量的求解问题,给出了准确的计算方法;再次,改进了地形匹配中常用的四点匹配算法,提出了一种确定悬空点的有效方法,能够更为准确地控制地面运动实体的运动姿态,从而提高了仿真的逼真度,并且不依赖于前一帧的匹配结果,计算量较小;最后,基于Visual Studio. NET2010+Direct3D,采用本文提出的改进的四点匹配算法以及相关运动参数求解方法,实现了三维虚拟战场中坦克实体的地形匹配,对本文所的研究工作进行了全面的仿真。实验结果验证,仿真效果良好。另外,本文还讨论了地形匹配算法在实际仿真中出现的匹配失真问题,详细分析了导致匹配失真的原因,并针对匹配失真的避免,提出了相关的建议。