一、战场环境构成框架模型：
战场环境直接影响着部队的作战行动和武器装备效能的发挥，在建立作战模拟系统时，战场环境是一个必不可少的组成部分。目前对战场环境的模拟主要有2 种形式: 虚拟逼真的战场环境和要素抽象的战场环境, 前者基于海量战场数据，追求视觉效果，数据量大，算法复杂，主要应用于作战训练; 后者偏重于描述特征参数，偏重于影响效果，数据量小，主要通过参数设置形式来描述不同的战场环境，缺少模型支持，很难反映环境的动态多变性，常用于武器装备发展论证等。
战场场景建模的主要内容包括：场景规划、目标建模、背景建模。 1.场景规划
场景规划通常需要根据光电成像系统的应用惹怒，以任务为目的和评估指标为指引，确定建模的目标和背景种类，并分别对目标和背景进行规划和决策。
对建模而言，仿真目标不仅仅包括坦克、机场、桥梁、建筑物等，还包括进行干扰、抗干扰研究而是用的烟幕弹、诱饵弹等干扰物。
2.目标建模
实体建模可以在计算机仿真模拟中逼真的表现客观世界的一切现象，为了使虚拟实体与真实对象在外形、光照、质感等方面相似，可以分为：几何建模、运动建模、物理建模和行为建模。
1）几何建模
几何建模主要是构建目标的外形特征，通常使用多边形或是三角形的面元进行拼接。
几何建模一般要采用特定的建模工具，常见的有OpenFlight、AutoCAD、3DMax等软件进行建模实现建模的一般过程为：
获取建模数据
确定实体模型的层次结构 进行可视化建模 去除冗余多边形 2）运动建模
运动建模主要对物体位置的改变、碰撞等特征进行描述，其内容有：物体位置、移动、旋转；实体的包围体。
3）物理建模
物理建模主要包括定义目标实体的质量、惯性、表面纹理特征等，其中比较重要的是目标实体的表面纹理特征。通过目标的几何建模、运动建模、物理建模有机的结合起来，可以更为逼真的反应真实的目标特征。
整个目标建模的过程中，对于烟、火、雾、尾焰等飞刚体对象，可以考虑采用粒子系统技术来构建模型。
3.环境建模
目标与环境通常有着相当大的区别，环境直接的影响了目标的特征，在战场环境建模中，包括了地理环境、气象环境、电磁环境。
1）地理环境
地理环境是自然地理环境、经济地理环境、社会文化环境、交通运输环境的总称。对于作战模拟来讲, 地理环境主要用于描述战区的地形、地貌、水文特征、交通状况等, 不同的地形地貌对武器的火力效率、信息获取、作战行动等具有不同程度的影响。地形地貌对武器装备效能发挥和作战行动的影响因素主要有2个: 通视性和通行性, 其中通视性主要影响武器装备的有效射界、死角和传感器的探测范围; 而通行性主要影响作战单元的可通行和兵力展开的可能的速度。战场的通视性主要由地形地物的标高来决定, 地形标高用于描述地面的起伏, 地物标高主要用于描述地面的植被及建筑物等各种固定性物体; 通行性主要用来描述道路等级、土质、水文特点, 以及对机动产生影响的地貌类型和植被。
2）气象环境
气象是指作战地区的气候特征及作战时刻的季节和天气状况, 主要包括温度、湿度、风力、雨量、冰雪覆盖、能见度等。不同的气象环境对不同的武器装备作战效能的发挥具有不同的影响, 陆海空各军种的主战装备对气象环境的需求也各不相同, 总的来讲, 影响其效能发挥的气象要素主要有云、雾、雨、雪、风、雷、电等, 这些要素随时间空间的变化而变化。
3）电磁环境
电磁环境是军队、系统或平台在预定的工作环境中执行任务时, 可能遇到的在各种频率范围内电磁辐射或传导辐射的功率和时间分布状态。电磁环境主要用于针对战区可能存在的辐射源目标, 各辐射源的工作状态, 生成模拟系统中所需要的辐射源的辐射特征参数, 再现战场电磁环境。战场环境主要的辐射源为雷达和通信设备。
二、干扰建模
各种干扰要素对光电系统的影响是重要的研究对象，其中烟幕干扰是一种常见的人工干扰类型。
1）烟幕干扰的物理模型
对于实战对抗中如何评估烟幕的干扰能力却还没有得到很好的解决。人们对烟幕干扰效果的评估虽然做了大量的研究工作，提出了很多评估准则，如烟幕的透过率、消光系数、遮蔽质量等，但这些方法建立在把烟幕作为独立事件的基础之上，通过试验数据和一些相应参数计算得出的仅仅是烟幕单方面使用的效果。近年来，已经提出了一些能够进行对抗条件下评估烟幕干扰能力的方法，如信噪比法、最小温差分辨法[3]等。但是这些方法还是没有充分考虑到真实的作战对抗环境，特别是烟幕与作战环境、烟幕与来袭导弹间的互动影响，以及各种不可预测的、随机的因素对干扰效果的影响。当在目标和探测器之间施放抗红外烟幕时，大量烟幕粒子的吸收和散射作用可以对目标的红外辐射起衰减作用，并且烟幕自身发射的红外辐射，也给目标和背景提供了一个远比二者辐射强度强得多的红外辐射源以取代目标进行屏蔽作用，其消光原理：
根据红外探测原理，可知信噪比（SNR）在导引系统中是一个关键参数，对于制导系统，不同的导引系统有不同的信噪比阈值。在红外烟幕形成干扰后，如果SNR 小于某阈值，导引头就无法探测到目标，于是干扰就达到了应有的效果。
对于凝视制导系统，一般可假设目标为灰体，发射率为 ，T为目标背景温差， e为凝视系统的凝视效率，则SNR为
SNR(t)Tair(t)fog(t)NETDe
其中air(t)是随时间变化的大气透过率（可参照典型的大气模型，采用LOWTRAN7 软件来计算），fog(t)为计算所得的烟幕透过率，NETD 为成像系统的最小噪声等效温差。其中烟幕透过率采用的是大气和烟幕共同作用的结果，可以表示为：
fogeKclexp(Kecl) eKe—烟幕的消光系数
c—烟幕浓度
l—光程
2）烟幕的实体建模
由于烟幕属于可变流体，没有固定外形，因此不能用普通刚体建模方法来表征烟幕对象，而可以用粒子系统与Billboard相结合的技术进行实体建模。
传统的粒子系统把每个粒子视为点光源，为了表现出逼真的效果，把纹理映射到每个点光源，这种方法需要大量的粒子，系统的运行速度会受到限制。为了保证实时性，应尽可能的降低渲染这些粒子的时间，可以不用三维形体来表征小粒子，而是把烟幕纹理映射的面片，并在动态仿真时通过实时变换烟幕纹理的纹理映射坐标来模拟烟团的旋转变换效果。
烟幕粒子图元的数量、发射速率和生命周期由烟幕物理模型综合决定，而动态仿真时，大量的烟幕粒子图元在一定区域空间内如何分布，由高斯扩散模型决定。
三、动态建模和其技术手段
1.场景集成
动态环境建模的方法主要是集成所有要素的模型，也就是将各种地物、天空体模型、地形、大气、干扰等要素集中整合到一起，并调整相应的坐标关系；处理接缝，消除整合后冗余的多边形；最终利用导出工具进行格式转换，满足三维场景驱动的输入要求，然后通过渲染引擎，输出相应的仿真场景。 Gonda等人在研究地形表面与车辆之间红外辐射的相互影响时，定义了目标与背景交互作用的四个层次。 1）目标和背景独立采用各自的模型计算表面温度和辐射值；绘制场景时，只考虑辐射影响；目标和背景的温度计算环境可以不同；目前多数红外场景生成技术只考虑该层次。
2）场景生成软件统一目标和背景温度计算的参数设置；其他条件同1）。 3）同2），但计算目标的温度时需要考虑背景的影响。
4）同3），但计算背景温度时需要考虑目标的影响（如车辆尾气和发动机对附近地标的辐射加热）以及目标移动以后附近地表的温度变化的呢过。
2.三维场景驱动与生成
三维场景驱动与生成是在GPU的高并行硬件体系下，采用高阶渲染引擎驱动动态场景，实现红外辐射计算和仿真结果的渲染输出。 首先将三维红外场景建模和预处理阶段生成的资源读入GPU显存，利用GPU的可编程渲染流水线获取纹理中的各种仿真数据，实现基于实时的红外辐射计算仿真。整个过程如下图所示：
卫星影像图片航拍图片RGB图片目标3维模型（OpenFlight、3Ds Max）物理材质库环境地理数据场景建模和材质贴图场景红外特性建模传感器建模环境和目标几何材质特性数据场景红外特性数据· 大气模型· 光照模型· 特效模型（尾焰和烟幕）· 天空背景模型传感器模型数据场景合成及渲染 根据整个框图设计，在其中的渲染显示过程中加入计算部分，就能形成一套完整的仿真平台。
3.技术难点
1）目标的材质特征及其纹理映射
由于目前大多数的三维模型软件生成的目标模型都是特定编码，无法直接运用于场景渲染，因此需要对其表面的材质数据进行采集、分类，然后通过专业软件将其转换为纹理格式进行映射贴图。 依据红外纹理与可见光纹理的对应关系，动态渲染的时候就可以通过材质替换的方法实现可见光效果渲染与红外效果渲染之间的切换。 对于采用实测与反演模型结合方法生成的红外纹理，由于目标的几何模型是三维的，而生成的纹理是二维的，因此需要在多角度下进行纹理贴图，目前大部分的三维建模软件都集成了纹理映射功能。
2）大气模型的表征
目前对大气模型的表征仍停留在静态上，采用Modtran或是Lowtran静态计算大气参数。而事实上大气的各项参数是随时变化的，为了更为逼真的反应实际情况，需要对大气的动态特性进行研究。 3）场景集成中的四个层次 动态仿真场景中的每一个物体的变化都会影响到整个场景的计算，例如车辆尾气的温度扩散等模型较为复杂。
4）动态渲染的速度和时效性
根据场景的大小决定了仿真软件的运行速度，对于大型场景，由于各个要素的资源都是动态加载并渲染输出，对于计算机的配置要求较高，采用高阶的渲染引擎可以很好的降低这种要求，例如采用高级的OGRE、OSG、OpenGL Performer等，而且开发起来要比低阶引擎简单。 对于各个要素模型的计算公式上，可以适当的进行优化算法，减轻CPU和GPU的负荷，达到更好的效果。
