导弹飞行中段红外成像仿真研究
发布时间：2022-02-16 13:46
近年来,对导弹飞行可视化仿真的研究日趋增多,研究门槛也越来越低,尤其是随着计算机图形技术以及虚拟仿真技术的不断创新,可视化场景的真实感也越来越强。如今,多物理场可视化仿真已成为可视化领域重要的研究方向。本文即基于这一背景,主要对弹道导弹飞行中段的红外辐射特性进行了研究,并进一步实现了导弹飞行红外辐射可视化仿真系统的构建。为了实现这一目的,本文主要完成了以下工作:首先对导弹飞行中段的传热环境和辐射环境进行了详细的理论分析,并分别介绍了温度场和辐射场基本的数值计算方法;在对导弹几何模型进行合理简化的基础上建立了导弹表面温度分布及其辐射力分布的计算模型,主要包括传热控制方程以及换热边界条件;同时,对温度场和辐射场的计算结果运用Open GL API函数进行了量化显示。其次针对温度场求解耗时的问题研究了基于CUDA架构的温度场快速计算方法。依据CUDA架构的特点对整个计算过程进行了任务分解,确定了串行部分和并行部分,并构建了计算软硬件平台,编程实现了温度场计算的加速,同时对并行效率进行了探索和分析。最后,在传统导弹飞行可视化仿真系统框架的基础上,融合了导弹飞行温度场以及辐射场等仿真节点,并最终...
【文章来源】：国防科技大学湖南省211工程院校985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 相关技术领域理论基础及研究现状
1.2.1 红外成像仿真技术
1.2.2 基于CUDA的并行计算
1.2.3 分布式仿真技术
1.3 本文主要研究内容及章节安排
1.4 本章小结
第二章 红外成像仿真理论基础
2.1 引言
2.2 红外成像仿真基本原理
2.3 传热的基本方式和理论
2.3.1 热传导
2.3.2 热辐射
2.4 红外辐射特性的数值分析方法
2.4.1 辐射换热的计算
2.4.2 温度场的计算
2.4.3 热边界条件
2.5 红外辐射量化与显示
2.6 本章小结
第三章 导弹飞行中段红外成像仿真计算与显示
3.1 引言
3.2 导弹温度分布理论模型
3.2.1 控制方程
3.2.2 辐射边界条件
3.3 导弹温度分布数值计算
3.3.1 网格划分
3.3.2 节点位置计算
3.3.3 方程的离散化
3.3.4 温度场的仿真结果与分析
3.4 导弹红外辐射的计算与显示
3.4.1 自身红外辐射
3.4.2 反射环境红外辐射
3.4.3 导弹辐照度分析
3.4.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于CUDA的温度场快速计算
4.1 引言
4.2 C UDA简介
4.2.1 CUDA的发展过程
4.2.2 CUDA架构
4.2.3 CUDA线程结构
4.2.4 内核函数的调用模式
4.3 温度场快速计算的编程实现
4.3.1 计算平台
4.3.2 编程实现
4.3.3 执行时间和加速比
4.3.4 计算结果与分析
4.4 本章小结
第五章 基于HLA导弹辐射场可视化仿真系统实现
5.1 引言
5.2 基于HLA的仿真系统总体框架设计
5.2.1 H LA简介
5.2.2 总体框架设计
5.2.3 联邦时间管理策略的选择
5.3 导弹温度场计算成员的实现
5.3.1 导弹到太阳矢量在弹体系中分解
5.3.2 导弹到地心矢量在弹体系中分解
5.4 导弹三维场景综合显示的实现
5.4.1 开发平台
5.4.2 三维实体建模
5.4.3 可视化仿真软件框架与模块
5.4.4 显示存在问题的分析及方案
5.4.5 导弹飞行三维场景综合显示效果
5.5 本章小结
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPU的弹道快速计算方法[J]. 左军涛,朱恩成,黄四牛,周武. 火力与指挥控制. 2012(09)
[2]一种航空发动机喷流红外成像仿真模型[J]. 梅飞,江勇,陈世国,孔卫东,文彬. 激光与红外. 2012(08)
[3]可视化技术简述[J]. 朱耀华,郝文宁,陈刚. 电脑知识与技术. 2012(06)
[4]空间锥形目标的红外成像仿真[J]. 李阳,赵菲,张志勇,张路,卢焕章. 红外与激光工程. 2012(02)
[5]CUDA并行计算的应用研究[J]. 董荦,葛万成,陈康力. 信息技术. 2010(04)
[6]CUDA高性能计算并行编程[J]. 李波,赵华成,张敏芳. 微型电脑应用. 2009(09)
[7]导弹攻防对抗仿真可视化系统的设计与实现[J]. 周剑勇,王跃峰,罗汝斌. 系统仿真学报. 2009(18)
[8]可视化仿真技术发展综述[J]. 康凤举,华翔,李宏宏,张博,苏曼. 系统仿真学报. 2009(17)
[9]辐射换热角系数的计算[J]. 白心爱. 红外. 2008(08)
[10]基于HLA攻防对抗仿真中三维视景设计与实现[J]. 李宇翔,龚光红. 系统仿真学报. 2005(12)
博士论文
[1]基于网格计算的分布式仿真关键问题研究[D]. 刘民岷.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]基于GPU的导弹飞行中段温度场可视化仿真技术研究[D]. 张晓宇.国防科学技术大学 2013
[2]温度场的快速计算[D]. 李建璞.上海师范大学 2010
本文编号：3628077
【文章来源】：国防科技大学湖南省211工程院校985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 相关技术领域理论基础及研究现状
1.2.1 红外成像仿真技术
1.2.2 基于CUDA的并行计算
1.2.3 分布式仿真技术
1.3 本文主要研究内容及章节安排
1.4 本章小结
第二章 红外成像仿真理论基础
2.1 引言
2.2 红外成像仿真基本原理
2.3 传热的基本方式和理论
2.3.1 热传导
2.3.2 热辐射
2.4 红外辐射特性的数值分析方法
2.4.1 辐射换热的计算
2.4.2 温度场的计算
2.4.3 热边界条件
2.5 红外辐射量化与显示
2.6 本章小结
第三章 导弹飞行中段红外成像仿真计算与显示
3.1 引言
3.2 导弹温度分布理论模型
3.2.1 控制方程
3.2.2 辐射边界条件
3.3 导弹温度分布数值计算
3.3.1 网格划分
3.3.2 节点位置计算
3.3.3 方程的离散化
3.3.4 温度场的仿真结果与分析
3.4 导弹红外辐射的计算与显示
3.4.1 自身红外辐射
3.4.2 反射环境红外辐射
3.4.3 导弹辐照度分析
3.4.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于CUDA的温度场快速计算
4.1 引言
4.2 C UDA简介
4.2.1 CUDA的发展过程
4.2.2 CUDA架构
4.2.3 CUDA线程结构
4.2.4 内核函数的调用模式
4.3 温度场快速计算的编程实现
4.3.1 计算平台
4.3.2 编程实现
4.3.3 执行时间和加速比
4.3.4 计算结果与分析
4.4 本章小结
第五章 基于HLA导弹辐射场可视化仿真系统实现
5.1 引言
5.2 基于HLA的仿真系统总体框架设计
5.2.1 H LA简介
5.2.2 总体框架设计
5.2.3 联邦时间管理策略的选择
5.3 导弹温度场计算成员的实现
5.3.1 导弹到太阳矢量在弹体系中分解
5.3.2 导弹到地心矢量在弹体系中分解
5.4 导弹三维场景综合显示的实现
5.4.1 开发平台
5.4.2 三维实体建模
5.4.3 可视化仿真软件框架与模块
5.4.4 显示存在问题的分析及方案
5.4.5 导弹飞行三维场景综合显示效果
5.5 本章小结
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPU的弹道快速计算方法[J]. 左军涛,朱恩成,黄四牛,周武. 火力与指挥控制. 2012(09)
[2]一种航空发动机喷流红外成像仿真模型[J]. 梅飞,江勇,陈世国,孔卫东,文彬. 激光与红外. 2012(08)
[3]可视化技术简述[J]. 朱耀华,郝文宁,陈刚. 电脑知识与技术. 2012(06)
[4]空间锥形目标的红外成像仿真[J]. 李阳,赵菲,张志勇,张路,卢焕章. 红外与激光工程. 2012(02)
[5]CUDA并行计算的应用研究[J]. 董荦,葛万成,陈康力. 信息技术. 2010(04)
[6]CUDA高性能计算并行编程[J]. 李波,赵华成,张敏芳. 微型电脑应用. 2009(09)
[7]导弹攻防对抗仿真可视化系统的设计与实现[J]. 周剑勇,王跃峰,罗汝斌. 系统仿真学报. 2009(18)
[8]可视化仿真技术发展综述[J]. 康凤举,华翔,李宏宏,张博,苏曼. 系统仿真学报. 2009(17)
[9]辐射换热角系数的计算[J]. 白心爱. 红外. 2008(08)
[10]基于HLA攻防对抗仿真中三维视景设计与实现[J]. 李宇翔,龚光红. 系统仿真学报. 2005(12)
博士论文
[1]基于网格计算的分布式仿真关键问题研究[D]. 刘民岷.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]基于GPU的导弹飞行中段温度场可视化仿真技术研究[D]. 张晓宇.国防科学技术大学 2013
[2]温度场的快速计算[D]. 李建璞.上海师范大学 2010
本文编号：3628077
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