基于VR运动模拟器的体感模拟算法的研究

针对VR(Virtual Reality)运动模拟器使用的经典体感模拟控制算法存在相位延迟、虚假暗示的缺点导致虚实运动一致性不够,引发VR晕动症的问题,提出了一种改进体感模拟算法。改进体感模拟算法在经典模拟算法的基础上加入了前庭感知系统,对算法的输出误差进行反馈,采用模糊控制算法对输入加速度和角速度进行修正和预测,并且对虚拟现实中地形的起伏变化进行模拟。在MATLAB/Simulink中对改进体感模拟算法进行建模仿真,仿真结果表明改进体感模拟算法降低了相位延迟和虚假暗示,提高了虚实运动的一致性。     

植物冠层光照的建模与虚拟现实仿真研究

植物虚拟现实仿真是将植物看作一个器官集合,从功能和几何结构上描述植物体（群落）,并利用计算机相关技术进行三维可视化的研究工作。绝大多数的植物生长过程主要由光照驱动,所以植物虚拟现实仿真研究工作中对器官吸收光照的测量十分重要。首先根据光照与植物冠层的作用关系,给出了适用于PAR或uV下植物生长过程模拟中器官截取太阳光线和天空光线的辐亮度公式;通过光线投射和投影方法分析了主光源对植被冠层照射的作用原理;结合MonteCarlo光线追踪方法和辐射度方法总结了植物冠层的光线多重散射描述方法;最后利用虚拟现实建模语言对植物冠层光照及环境进行三维可视化模拟和输出。图6,表3,参25。     

基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究

介绍了正在研制的基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器。这是一个基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成系统。重点研究视觉系统，包括外景系统和驾驶内景。对有关建模技术中的基于NLTRBS曲面法线的路面纹理(含路标线等)自动校准和生成技术、基于高程的多重纹理映射生成技术、模型和纹理的无缝切片技术和基于物理特性的环境仿真试验与交互技术进行了研究。给出了该汽车虚拟仿真驾驶系统在选择车辆、选择天气状况和时间以及选择各种路况等的示例。     

支持并行渲染的虚拟现实开发平台

高性能3D图形卡的发展使得基于PC集群的高分辨率沉浸式虚拟现实(VR)环境开始普及.通过对OpenGL渲染流水线的并行性分析和研究,提出并实现了一个并行虚拟现实开发平台(PVRDP)体系结构,并对平台的关键实现技术,如分布式场景树管理、负载平衡、离屏渲染、渲染资源管理等进行了研究,该平台基于普通PC集群和千兆局域网实现了海量多边形模型的实时并行渲染、输出图像的融合与校正处理.应用表明,PVRDP能够显著降低各类虚拟现实应用系统的开发复杂度,可支持低成本、高性能的沉浸式VR环境.     

船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法

详细介绍了运用MultiGen Creator和Vega等软件实现具有VR特征的船舶机舱虚拟现实仿真系统的方法,其中主要有：利用Creator进行三维建模过程中的场景数据库层次结构技术、实例化技术、外部引用技术、纹理映射技术和实时视景生成技术等;利用Vega实现船舶虚拟机舱的自动漫游和手动漫游方法以及漫游过程中的碰撞检测技术等;首次实现了与船舶轮机模拟器之间通信,实现虚拟机舱与轮机模拟器之间的相互操作,保持虚拟场景中虚拟仪表、虚拟指示灯等部件的状态与船舶轮机模拟器相应部件的状态一致。开发出的船舶机舱虚拟现实仿真系统,建立了逼真的船舶机舱虚拟场景,实现了人在虚拟机舱环境中的漫游,可以对虚拟场景中主要运动部件的驱动,是对现有船舶轮机仿真器有益的补充,有利于提高轮机员培训的教学质量。     

交互式宇航员太空行走仿真系统的研究与开发

以载人机动装置(MMU)的设计与开发为背景,基于PowerWall虚拟现实硬件平台,运用了虚拟现实技术(VR),为带上肢干扰的宇航员舱外太空行走活动的模拟,开发了一个进行预测、训练的虚拟样机仿真实验环境。该交互式仿真系统包括四个模块,即输入模块、MMU控制仿真模块、虚拟场景管理模块和输出模块。文中详细叙述了系统的设计、构成及关键技术。     

基于VR的潜艇航行训练模拟器设计

研究并提出了基于VR（虚拟现实）的潜艇航行训练模拟器的设计方案，设计了系统的总体框架结构、，介绍了基主要功能特点，建立了系统的仿真模型,给出了系统的软件设计方法，工程试验结果表明此方案合理有效。模拟器的研制对解决常规海上训练时遇到的经费高、周期长、风险大等问题具有重要的实际意义。     

基于刚体运动学仿真的坦克训练模拟系统研究

根据坦克部队作战特点,以计算机技术、网络技术、系统仿真与模型方法为基础,将HLA与坦克分队战术训练相结合,把分散在不同地点的人与设备"连接"到同一模拟训练环境中;将虚拟现实技术与半实物仿真模拟器相结合,建立具有时空一致性的系统合成的虚拟"战场环境";将刚体运动学与解析几何相结合,解决坦克实体模型视景仿真和坦克直线运动与转向运动中的六自由度刚体运动学模拟技术。遵循这一技术路线,完成了以计算机仿真技术与军事训练专业的复合应用为目的的分布式坦克训练模拟与分析系统。     

地面目标微波辐射成像模型的研究

基于射线追踪的思想提出了用于微波辐射模拟的亮温追踪方法,并根据微波辐射的物理过程,建立了三维场景微波辐射图像的生成模型.针对室外环境分析了目标和背景的辐射模型,同时考虑了多次散射过程,分析了亮温的天空照射、路径衰减以及辐射计响应等关键因素,最后通过虚拟场景和实地场景的模拟对模型进行了验证.     

基于运动感知的VR体验舒适度研究

针对观众在进行虚拟现实(virtual reality,VR)体验后出现眩晕、恶心等不适的问题，建立一种基于运动感知的VR体验舒适度评估方法。通过对立体VR视频进行稠密光流估计，分析场景中的水平运动和垂直运动计算视频帧速度矩阵，提出了基于帧差法和基于时域的帧加速度特征提取方法，将提取的速度、加速度等运动特征结合支持向量回归算法建立VR体验舒适度评估模型。实验结果表明，基于时域帧加速度特征的评估模型优于基于帧差法的模型，且性能较现有其它模型更接近主观评价值，均方根误差减小到7.0,Pearson相关系数提高到0.955 3。     

基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源，增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感，设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号，利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景，通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互，完成系统的设计。结果表明：仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练，能极大地提高受训者的沉浸感和体验感，提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。     

基于模型和知识库的交互式自学习仿真培训系统

提出将热力系统仿真技术、知识库技术、网络技术、多媒体技术与现代教育理论结合在一起，应用于仿真培训装置使受训者自学习的思想。重点介绍了自学习系统的组成及功能，以及知识的表达方式和知识库、仿真实验平台和学员模型的构成方法。它的实现将促进仿真培训功能的进一步发展，为实现远程仿真培训奠定基础。     

高保真电视胸腔镜肺叶切除术模拟

电视胸腔镜(VATS, Video-assisted thoracoscopic surgery)肺叶切除术仿真系统对外科医生手术培训及规划具有重要价值。为实现高保真电视胸腔镜肺叶切除术的模拟,设计了一套有效模拟VATS手术过程中不同手术操作的肺叶切除术模拟器。采用基于位置的动力学仿真框架实现了手术器械-软组织和软组织间交互作用、软组织切割以及手术缝合操作引起的变形模拟;并采用了Marching Cubes算法对模型进行面绘制,尤其是切割操作的渲染;使用GPU并行计算的方法加速手术模拟和面绘制。实验结果表明,本文方法可实现高保真、稳定、高效的VATS手术仿真效果。     

虚拟场景运动关系一致性研究

对虚拟环境进行研究是近年来计算机领域的一个热点，在虚拟环境中显示的图像要求清晰、连续，能尽可能真实的反映实际情况。因此，在开发汽车驾驶训练模拟器视景系统过程中，对场景运动关系一致性进行研究就显得尤其重要。文章研究了场景运动关系一致性的实现方法，并给出了一个场景运动关系一致性的实例，通过对仿真结果的分析，表明这种实现方法可以很好地解决场景运动关系一致性问题，能更进一步增强虚拟场景的“真实”效果。     

基于虚拟现实的汽车驾驶模拟训练系统方案研究

汽车驾驶模拟训练系统是基于通用的计算机硬件平台，集汽车驾驶虚拟训练、驾驶考核、学员档案管理于一体的综合性多功能驾驶培训教学系统。本文提出了由操纵仿真系统、动力学仿真系统、视景仿真系统、单响仿真系统、运动仿真系统、操作仿真系统、操作评价系统、数据管理系统组成的汽车驾驶模拟训练系统总体结构，讨论了各个子系统的功能、技术原理和方案，以及整个汽车驾驶模拟系统的程序流程和训练科目，并讨论了驾驶虚拟训练的应用和效果。     

基于SAR仿真图像的地面车辆非同源目标识别

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键, 基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的, 基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的一种有效途径。SAR仿真图像与实测图像为非同源数据, 由于SAR仿真的目标几何模型与实物之间差异、SAR仿真过程中的传感器模型与实际传感器性能之间差异、实物所处的背景环境与SAR仿真的环境之间差异、电磁建模方法本身误差等因素导致SAR仿真图像与实测图像存在差异, 会影响识别性能。针对这一问题, 首先采用一种基于高频渐近技术和离散射线追踪技术的SAR仿真方法获取地面车辆目标的SAR仿真图像, 再利用卷积神经网络方法、线性/非线性特征变换方法实现对MSTAR实测数据的非同源SAR目标识别性能对比分析。实验结果表明, 直接使用SAR仿真数据无法实现对实测SAR数据有效识别, 而线性/非线性特征变换可以改善非同源SAR目标识别性能, 一定程度上缓解由于SAR仿真数据与实测数据存在差异导致的识别性能差的问题。     

某导弹发射综合训练模拟系统的软件设计

某战役战术导弹发射综合训练模拟系统是一个集声光电于一体的半实物仿真装备 ,主要用于导弹发射部队的操作训练、指挥协同训练、院校教学演示等。其软件系统由三维虚拟仿真、分系统电路仿真、发射流程仿真软件三大部分组成。介绍了该系统软件部分的特点、组成和关键技术 ,并针对关键技术问题作了深入细致的探讨 ,给出了解决该问题的途径。     

从电厂仿真的需求变化介绍DCOSE的仿真环境

DCOSE仿真支撑环境采用Microsoft.Net架构设计,大量使用了DCOM,Office插件等技术,全方位满足仿真培训、控制系统研究等需求,提供了完整的图形化建模工具,流体网络拓扑结构的自动识别与求解方法,以及以虚拟DPU技术为核心的控制系统仿真解决方案。使仿真机具备了对控制系统分析、验证与研究能力,缩短了仿真机的研发周期。