一种真实感虚拟月面建模方法

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、试验、优化等提供了新的有效手段,构建逼真的虚拟月面是进行该类研究的一个基础。提出了一种真实感虚拟月面建模方法,该方法利用分形技术生成月面基础地形,在此基础地形之上基于两点假设和统计信息添加陨石坑模型和石块,并在外围拼接山坡模型,最后生成效果逼真的参数化、可重用的虚拟月面模型。仿真结果表明该虚拟月面模型满足虚拟现实环境下进行月球车在凹凸不平月面上的运动学、动力学仿真试验的需求。     

基于GeoTIFF格式的Creator三维地形建模技术

大面积真实地形三维建模技术是视景仿真系统开发的难点问题。提供了基于GeoTIFF数据格式的三维地形建模方法,采用Global Mapper格式转换技术将GeoTIFF数据格式转换为USGS DEM数据格式,应用Creator地形建模技术建立了某地域的三维地形仿真模型,实现了真实地形三维建模的快速化、实用化。     

月球车下坡行驶运动控制策略研究与仿真

坡路是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型,并对其进行修正简化的基础上,建立月球车下坡行驶地面力学模型。为了更准确地表征不同车轮的沉陷量,考虑到前面车轮对月壤扰动变形的影响,将月球车行驶过程中前后车轮的沉陷量分开计算。最后通过对月球车下坡行驶过程分析和月球车三维可视化仿真平台仿真试验,得出当月面坡度角大于28°时,应进行避障,而坡度角在20°～28°之间时,应控制车体速度,使之不大于坡道允许速度的月球车下坡行驶运动控制策略。     

基于分形技术的海洋战场分布式虚拟环境研究

针对分布式虚拟环境中三维模型占用的存储空间较大,不利于网络数据实时更新的问题,提出了利用分形技术生成场景模型的方法,并结合分形算法和 OpenGL 技术建立了一个海洋战场分布式虚拟环境SBDVE.研究了SBDVE中海浪、海底地形、纹理以及海洋植物等三维模型的分形算法及其模型存储格式,并构建了基于XML的分布式三维模型数据.     

摇臂-转向架轮式月球车驱动协调控制仿真研究

研究了月球车基于ADAMS动力学模型和运动学模型的新型指数趋近律滑模驱动协调控制方法.该驱动协调控制方法以车轮平均滑转率为状态变量,考虑了月球车在崎岖地面运动的速度、车轮负载变化对车轮牵引力的影响,提高了车体的驱动协调性能.此外,对月球车进行了爬坡和过沟工况下的ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真.仿真结果表明,该控制算法提高了月球车的通过性能,降低了能耗,并使月球车在软土环境下的运动更加协调.     

红外成像制导半实物仿真系统研究

红外图像的生成是红外成像制导半实物仿真试验中的一个关键技术.设计了一个红外成像制导半实物仿真系统,利用Multigen Creator建立目标和背景的三维模型,利用Vega中基于大气传输模型的SensorVision模块建立目标与背景的红外模型,生成目标及场景的红外图像.并将该红外图像应用于实际的某红外成像半实物仿真试验系统中,试验效果良好,达到预期目标.     

基于流式渐进传输的大规模网络地形实时漫游

针对基于网络大规模三维地形的仿真应用需求,提出一种网络地形流式渐进传输与实时绘制方法,该方法通过提出适用于地形几何特征的整数提升小波变换来构造多分辨率地形四叉树模型,并将地形压缩为渐进比特流,提出了针对流式传输的客户端数据调度与预测算法,并基于视点无关批LOD误差控制实现渐进渲染。实验表明,该方法无层次数据冗余,数据压缩比率高,能够有效降低网络数据传输量,客户端能够适应网络带宽变化,实现大规模网络地形场景的实时交互式漫游。     

基于XVL技术的海底地形生成方法

XVL技术提供了大压缩比的不规则表面高精度简化和快速渲染的方法,可提高基于Web环境三维仿真的实时性。文中描述了在下一代三维引航系统中构建XVL格式的三维海底地形的方法,对于移动式、低带宽条件下的高逼真度三维仿真系统的实时性有重要的意义。经过水深数据提取、三角网构建和Lattice表面拟合等步骤后,生成的紧凑的、包含丰富细节的Lattice表面,能够大幅度地减少网络数据的传输量和提高客户端的渲染速度。采用从二维电子海图中提取海底地形数据的方法,充分地利用了珍贵的现有权威性资源,是一种快速构建海底地形的有效方法。本文还详细介绍了在VRML文件中扩展XVL标识,存储和表示海底地形数据的方法。     

基于三维通行性的月球车自主导航

针对月球车的三维自主导航,提出了一种新的基于障碍物分类的通行性方法.通过对障碍物的几何特性和地形分析得到障碍分类图和平均坡度图,同时计算通行性指数作为月球车三维路径规划的评价函数.运用行为控制方法实现月球车的自主导航.最后给出了仿真结果,并论证了所提出的方法的实时性与有效性.     

六轮独立驱动月球车的动力学与控制研究

为了实现月球车的运动控制,对六轮独立驱动月球车的动力学与控制进行了研究.根据六轮月球车的机构组成和结构特点,建立了车轮的运动约束方程,并根据非完整约束系统的特性,建立了月球车的劳斯方程.提出了基于模型的车轮计算力矩控制方案,并利用MATLAB/SimuHnk对月球车跟踪直线和圆弧轨迹的车轮控制方案进行了仿真分析.研究结果证实了控制方案的可行性.'该研究工作为月球探测车的运动控制及自主避障功能等奠定了理论基础.     

一种自动地形建模方法的研究

介绍了一种基于电子海图的自动地形建模技术,在依据深度控制点和等深(高)线生成密集网格的基础上,采用递推方法生成地形。详细研究了算法原理和实现方法。     

过载指令编码低空突防方法研究与仿真

针对飞行器低空突防的地形跟随问题,作者给出了一种基于改进的遗传算法的地形跟随轨迹的优化生成方法,通过对初始编码（染色体）及适应函数的优化,以及改进对染色体复制,杂交,变异生成最优轨迹,采用了控制指令直接编码,最优个体保护,分布式搜索,启发式变异。该方法模型简单,智能化全局寻优,运算速度快,精度高,实时性强等优点,结合某导弹模型,经仿真模拟得到了满意的结果。     

基于边界特征点提取的约束Delaunay三角剖分算法

在地形表达上不规则三角网应用广泛,实际中用到最多的也是Delaunay三角网剖分算法。针对约束数据域下的Delaunay三角剖分通常不满足DT特性的问题进行了阐述,分析了已有的三种引入附加点的算法,算法主要从几何的角度考虑如何减少附加点的数量,而加入附加点的最终目的在于获得更加真实的地形,因而提出了基于边界特征点提取的约束Delaunay三角剖分算法,算法实质就是在加入特征约束之前提取能够满足可以真实再现地形的所有特征点作为新的特征约束,省去附加点的概念,应用现有的Delaunay三角剖分算法进行构网,保证构建后的地形仍具真实感。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

虚拟战场环境中地形影响下雷达作用范围表现

地形、海洋、气象等环境影响下雷达电磁信息的三维表现是未来数字化虚拟战场环境不可回避的问题。以自由空间中雷达作用范围的三维表现为基础,从虚拟战场环境中获取地形高程数据,利用几何光学法研究了单峰对雷达作用范围的影响,依此给出了地形影响下雷达的三维作用范围表现算法。该算法同样适合于山峰衍射的情况。在将典型雷达嵌入到虚拟战场环境的实验中,允许交互调整雷达和目标参数,实时形象动态的展示了地形影响下雷达的三维作用范围,为用户决策提供支持。     

越野路面不平度与车轮跳离路面量间的关系

为提高越野汽车的平顺性,研究了典型越野路面不平度与车轮跳离路面量间的关系.以采石场路面高程样本为研究对象,估算得到路面功率谱密度.把路面不平度作为输入,在设定悬架质量、车轮质量、阻尼和悬架弹簧刚度等条件下,建立了车轮突然失去支承时车轮向下加速度方程.利用仿真技术考察了不同尺寸凹坑作用下车轮的跳跃.结果表明,如果凹深较小时,有无减振器影响不大.当凹深达到一定值时,对没有阻尼作用的汽车,车轮不会从路面跳离.有阻尼作用时车轮开始跳离路面.该结果可以用来指导典型越野路面上行驶的汽车悬架设计.     

三维可控真实感地形生成方法研究

提出了一种基于分形布朗运动的形状基本可控的真实感地形的生成方法.根据地形上少量特征点的三维坐标,将地形的整个平面区域划分成几个三角形,然后对每个三角形,利用改进的随机中点位移法进行三维地形数据的细分与迭代生成.并在PC机上用VC 6.0结合OpenGL编程,将生成的三维地形数据转化为具有真实感的可视化图形.模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形,较好地解决了传统分形布朗运动对生成地形的形状无法预测和控制的问题.     

水下地形辅助导航中匹配航路的选取

水下地形辅助导航精度很大程度上依赖于匹配区域的地形特征。针对同一地形区域不同匹配航路产生的导航效果不同且单一地形特征参数无法对航路可导航性进行全面准确评价的问题,讨论了地形特征对导航性能的影响,综合选取反映地形信息的多地形特征参数,基于灰色模糊理论提出了一种用以衡量某一地形区域不同匹配航路的可导航性能的综合导航系数,并运用质点滤波算法对具有不同导航系数的航路进行了导航性能仿真。仿真结果表明,所提出的评价方法在航路选取方面具有较好的可行性及较强的地形适应性,无论是在地形信息丰富区还是匮乏区,导航系数均能较好地对匹配航路可导航性作出评价,克服了单一特征参数评价不全面以及在航路选取方面研究不足的问题,对水下航路规划和提高辅助导航性能具有实际工程应用价值。     

低空突防三维优化轨迹的生成与仿真

针对对地攻击中低空突防问题,作者给出了一种基于遗传算法的3维低空突防轨迹的直接生成方法,通过对初始编码(染色体)及适应函数的优化,以及对染色体复制,杂交,变异生成最优轨迹,采用了坐标直接编码,复制时加最优个体保护法,分布式搜索,启发式变异。该方法模型简单,智能化全局寻优,运算速度快,占用资源少,精度高,实时性强等优点,经仿真模拟得到了满意的结果。     

基于概率地图方法的无人机路径规划研究

论述了现有无人机路径规划算法普遍存在的一些问题,引入了一种快速、有效的无人机路径规划算法-概率地图方法,详细描述了概率地图方法的实现步骤,并对传统概率地图方法的执行流程作了改进,改进后的算法在时间特性上有了较大幅度提升。讨论了改进后的概率地图方法和传统的概率地图方法在无人机路径规划中的优缺点,并给出了仿真结果。总结了概率地图方法在工程应用中需要改进的一些方面。