船舶设计软件Alias—游走于工程与艺术之间！

中船重工是中国最大的造修船集团之一，拥有我国目前最大的造修船基地，集中了我国舰船研究、设计的主要力量，主要承担以舰船为主的军品科研生产和国内外民用船舶、设备和非船产品 的设计、生产和修理。

中船重工拥有国内最齐全的船舶配套能力，自主创新与引进技术相结合，形成了各种系列的舰船主机、辅机和仪表、武备等设备的综合配套能力。中船重工还自主开发生产了上百种非船舶产品，服务于航天、水电、冶金、石化、烟草、铁路、汽车以及市政建设等20多个行业和领域。

图1俄制Su30战斗机实物照片

与雷达扫描成像结果对比

由于地处北京等多方面原因，中船重工声像中心无法像中船重工旗下的其他科研院所一样直接从事船舶的三维设计。为了拓展三维数字化模型技术的进一步应用，并达到工程与影视兼顾的目的。经过艰苦的探索，我们挖掘了三维数字模型在雷达目标信号散射特征分析这一领域的应用，目前已承接了多项与此相关的国内外各种型号的水面舰艇和潜艇的数字模型制作业务。

早期的雷达，只能够探测到目标的大体尺寸和距离。随着技术的进步，特别是雷达成像技术的发展。新一代雷达可以扫描目标的轮廓并解算成图像。雷达成的像与人眼的像是完全不同的两个概念，由于目标的各个部位对雷达波的反射强度和方向存在差异，雷达所解算出的飞机和舰船等目标的二维图像自身存在着独一无二的规律，在人眼看来非常怪异，难以判读。由于雷达波本身具有衍射作用，更先进的雷达甚至可以扫描目标背面生成三维的立体图像。

如果将目标进行数字化建模，然后赋予相应的钢材，铝合金等模拟材质（这种材质是模拟雷达反射特征的材质，与三维动画所赋予的光影材质完全不同），通过计算机模拟雷达照射和接受反射波，然后成像这一全过程，得到跟照射实物目标趋同的虚拟的目标信号散射特征的二维或者三维图像，这一技术将有着广泛的应用前景，其可行性已经在反复的模拟与实物对比的试验中得到验证。

舰船的尺寸、型线、各种布置的确切位置都是保密的，直接获得人家的一手资料几乎是不可能的事情。唯一的方法就是参照一些图片资料和一些权威刊物的报道（如简氏武器装备年鉴等会定期公布一些舰船的主尺度），并根据船舶设计方面的一些固有的规律自己进行反求性质的计算机建模。

计算机三维建模分为polygon建模和Nurbs建模两种方式，polygon模型虽然制作起来比较简单迅速，对系统资源占用较少，但其只能满足人眼看的需求，由于其计算机图形实现机理所限，无法定义曲面上任一点的坐标，因此无法进一步进行诸如有限元分析等工程方面的技术应用。因此，雷达用目标数字模型目前只能选择Nurbs曲面建模这种方式。

在项目中，Alias软件以其精准的图片对位能力，强大的Nurbs曲面创建与调整能力和人性化的界面，能够使我在较短的项目周期内完成完美而复杂的数字曲面模型，并达到作为雷达模拟照射目标的精度要求。

以下谈几点使用Alias在数字化外形的反求应用过程当中的体会：

1. Alias高效而精细的二维图像对位能力是保证反求模型精度、提高建模效率的重要保证。

2.Alias与一些专业的船舶CAD软件（如芬兰的NAPA）相比，具有更灵活的曲面调整能力和曲面检查能力。

3.得意于操作界面的工具架、快捷键等可随意且可靠的定制，Alias可实现更快的建模速度。

4.Alias同时具备灵活地将Nurbs曲面栅格化细分成polygon的能力，有（例如栅格间距、视觉级别和工程级别等）多种参数可供随意调整，可转化成理想的满足任何需求的polygon文件。

5.由于是基于双精度函数所编写的程序，Alias的数字模型的定义精度甚至可以达到几微米，完全可以满足各种数字模型的精度要求，这是3dsMAX和 MAYA等软件远远无法达到的。

在项目进行的后期，使用Showcase对项目表述和项目可视化是不可缺少的。作为Alias的辅助渲染和虚拟现实软件，Showcase具有功能完善，占用资源少，材质丰富、实时渲染和出图速度极快等优点。这些无疑为节省宝贵时间，加快项目进度起到了积极的作用。

稍显不足的是，因为Alias本身是为汽车设计而量身定做的软件，在标定的10米以下的场景范围内操作是没什么问题的，但在100米以上的场景范围内操作不是很顺畅。另外与船舶重心、浮心和稳心相关的校核工具也是缺乏的。但这总体上对项目进行过程中的影响不大。