多年来,虚拟战场仿真技术一直是军事领域关注的焦点,许多发达国家都对这方面进行了深入研究。但由于以往在图形学渲染技术以及计算机硬件上存在着限制,人们更专注于提高仿真系统的实时性,而在仿真系统的真实感方面往往不尽如人意。近年来,随着各种渲染技术的出现以及图形硬件性能上的提升,在保证仿真系统的实时性下,渲染出高质量的三维场景已成为现实。本文基于图形硬件的强大性能,并充分利用渲染技术设计并实现了一款虚拟战场仿真系统。本文主要的研究内容如下:1)全面总结了当前图形硬件的最新特性并对着色器进行了介绍;对OSG的渲染机制进行了详细的分析;介绍了osgEarth开发库,重点讨论了地形数据的表示和组织、以及数据库分页和动态调度技术。2)设计了一款虚拟战场仿真系统,对基础地理环境和态势两大模块进行了详细设计,并充分考虑了模块间的耦合度,功能的可扩展性以及渲染的效率。3)研究并实现了基于大气散射的天空环境渲染。4)研究并实现了电磁环境渲染,利用着色器实现了探测波束的条纹传动和与球面相交裁剪的效果。5)研究并实现了一系列常用特效,具体包括基于粒子系统的特效、基于纹理动画技术的特效以及基于绘制后期处理技术的特效。6)基于osgEarth数据源插件机制,实现了高程瓦片数据源插件。7)基于osgEarth实现了基础地理环境和简单态势的可视化,包括了实体动态飞行、航线轨迹和关系动态线的渲染。8)采用MVC思想,设计并实现了图层管理模块、矢量交互模块和视点管理模块。9)采用多线程机制,将UI界面和三维渲染放在独立的线程中,并实现了线程通信模块,保持数据的同步。综上所述,本文最后基于osgEarth和Qt开发了一款虚拟战场仿真系统。经测试,本系统运行稳定、具备良好的交互性,在保证了渲染的实时性前提条件下,增强了三维场景的真实感。