一种可定制三维图形仿真引擎体系结构研究

针对现有3D图形引擎中软件体系结构比较具体、内部模块之间耦合度大、系统排故困难、新技术新算法无法快速嵌入等问题,提出了一种可定制三维图形仿真引擎平台的体系结构。该体系结构从研究复杂仿真系统角度对复杂引擎平台系统的设计准则、扩展机制、仿真资源装配关系、典型模块开发及组件封装等仿真模型进行了描述。利用这些仿真模型,应用开发者可以明确设计思路,集成最新算法资源,灵活定制仿真装配组件,立足于仿真学科快速组建自己通用化的三维虚拟仿真引擎平台。     

侵爆战斗部对典型建筑物的毁伤评估算法研究

应用毁伤评估理论与方法,搭建了可用于侵彻战斗部对混凝土建筑目标的毁伤评估系统.其中包含适用于混凝土建筑物毁伤评估的目标模型抽象数据格式架构,并给出了将此架构与建筑三维模型相关联的方法;以材料数据库、诸多经验公式及相关研究为基础,建立了战斗部建模与威力分析模块;基于层次分析法、毁伤树法等思想,建立了易损性分析模块.提出对侵彻、爆炸两个过程的近似模拟方法并在毁伤评估模块中实现.利用毁伤评估模块分析了打击瞄准位置、起爆位置、CEP半径对于毁伤效果的影响,可为相关研究提供参考.     

基于Unity 3D的钻井工程三维动态仿真

以石油钻井井场为原型,对井场的设备布局、结构、运动过程等进行剖析,实现对石油钻井井场设备的动态仿真。通过3D max软件建立了井场的三维模型、优化模型并且搭建出整个井场的虚拟场景,将建立好的模型导入Unity 3D软件中,并且利用Unity 3D软件建立沙漠地形、天空、树木等虚拟场景的必需元素。借助软件自带的脚本编程功能和物理引擎对石油井场的设备运动进行动态仿真和交互设计,实现了对虚拟场景中的设备模型平移、后退、旋转等运动控制,完成了石油钻井八大作业系统。起升钻柱实验结果证明,所设计的钻井工程三维动态仿真系统具有良好的三维性、交互性和逼真性,为建立石油钻井虚拟仿真培训平台奠定了基础。     

基于Unity3D的固定设施快速建模与交互系统设计与实现

在对所使用的Unity3D引擎做简单介绍的基础上,主要针对固定设施快速建模方法进行阐述,结合实际工作要求短时大量不同类型固定设施模型构建及高效导入虚拟仿真引擎做了详细说明,在此基础上设计并实现了支持固定设施碰撞检测的三维交互系统,为后期仿真实验奠定了基础。     

基于作战仿真的毁伤评估系统

为了提高作战仿真系统毁伤评估的精度,实现作战仿真系统的可用性,研究了一种基于作战仿真的战场目标毁伤评估系统.采用组件化软件设计思想,建立了基于分布式仿真平台的系统架构;给出了系统的体系结构、功能组成和毁伤的处理流程.引入基于武器终点效应/目标易损性的毁伤评估方法,将毁伤评估划分成毁伤机理、终点效应两阶段工程建模,而后建立了目标毁伤评估模型;定义了毁伤模型的接口,给出了模型的处理流程.结果表明,目标毁伤评估系统扩展性好、通用性强、建模难度低、结果可信度高,可对作战仿真环境中的目标毁伤仿真与评估提供有力的支撑.     

基于降阶态法的地下指挥所毁伤评估

为评估常规战斗部对地下指挥所的毁伤能力,研究得到了地下指挥所毁伤树结构图、毁伤等级和部件毁伤判据. 采用蒙特卡洛方法和降阶态评估方法建立了侵彻爆破战斗部对地下指挥所的毁伤评估模型. 通过仿真计算得到了各种弹目交汇初始条件下,地下指挥所所有可能的关键部件毁伤态向量的全域分布,从而给出各个功能子系统的性能降阶态发生概率及地下指挥所整体易损性度量指标.     

冲击波毁伤评估方法

针对冲击波对建筑物内目标毁伤概率研究的不足以及瞄准点选定困难的问题,首先分析了冲击波在建筑物中的毁伤特点,提出了体积毁伤概率的概念并给出了计算方法;其次通过研究冲击波在建筑物中的传播规律,建立了一种等效的冲击波峰值超压分布模型;然后运用网格划分的方法,得到了建筑物中毁伤概率最大的理想炸点。仿真中通过对离散点遍历得到建筑物内目标情况已知和未知2种不同假设情况下100kg TNT对飞机毁伤的最佳炸点,分别为(14,14,4)和(22.5,22.5,3),在最佳炸点引爆时毁伤概率分别为1和0.26。仿真表明:建筑物内目标位置明确的情况下毁伤概率明显大于目标位置不明确时,这与真实情况相符。     

基于虚拟现实技术的抽油机培训系统的研究与实现

使用实时三维建模软件MultiGen Creator建立抽油机三维精确模型。针对因操作步骤多、系统容量过大而降低交互速度及交互性能这一问题,引入Access数据库,使用VC 6.0和OpenGVS设计三维引擎,并使用交互控制、碰撞检测、三维物体拾取等关键技术,实现交互式抽油机虚拟仿真培训演练系统。     

弹道导弹再入段拦截的毁伤效果评估

从跟踪雷达的角度进行了再入段弹道导弹毁伤效果评估的研究。分析了弹道导弹在再入段遭到拦截时可能发生的2种情况,在此基础上将弹道系数引入弹道目标毁伤效果评估中,提出了基于弹道系数估计的弹道导弹再入段拦截的毁伤效果评估方法,仿真了3种弹道目标即完整弹头、弹体残骸、小碎片的弹道系数,证明了该方法在毁伤评估中的可行性。通过仿真机动变轨和碰撞变轨2种模型下的弹头运动轨迹,研究了目标机动对弹道导弹毁伤评估可能造成的影响,并得出可以避免这种影响的方法。     

基于虚拟样机技术的挖掘机动态仿真

以虚拟样机技术为理论基础,应用三维参数化建模技术Pro/E,在开发平台上建立挖掘机零部件的虚拟模型和整体装配模型.利用Pro/E的Mechanism模块进行运动仿真,得到样机的运动模拟结果,并在虚拟模型的基础上检验设计方案的可行性,以及虚拟装配模型的静态干涉问题,提前发现设计中存在的缺陷,并及时对设计方案进行修改.该方法具有传统二维建模方法无法比拟的优越性,可见对于复杂机构使用三维虚拟建模技术完成设计是可行的,也是很方便的.     

破片式战斗部作用下固定翼飞机的易损性评估

为提高固定翼飞机的战斗生存能力,提出了一种飞机易损性评估的计算机仿真方法.建立了破片式战斗部作用下的飞机易损性评估模型,该模型主要包括飞机目标描述、毁伤场模型分析、弹目交汇分析、飞机关键部件分析、部件毁伤评估、毁伤树模型等内容.该模型具有以下优点:在弹目交汇过程中考虑了战斗部和目标的速度及方位的影响;在关键部件分析中考虑了部件冗余对易损性评估的影响.以上两方面使易损性评估更能反映实际情况.以此模型为基础,运用VC+ +开发了飞机易损性评估仿真软件(ATVASS).并以某固定翼飞机目标为例,用ATVASS软件进行了易损性评估,得到了该飞机在破片式战斗部作用下的易损性规律及改进意见,对飞机防护和生存力的设计具有指导意义.     

面向仿真的虚拟现实开发平台的设计

设计一个适用于仿真环境的虚拟现实开发平台,以简化虚拟应用程序的开发。采用面向对象的方法和分层结构进行设计,利用树形结构虚拟场景,通过仿真引擎进行渲染。比较好地解决对象行为和几何模型的分离,增强了平台的通用性。树形场景结构的组织适合描述虚拟世界模型。     

带式输送机传动及减速装置的虚拟装配及运动仿真

通过SolidWorks软件的三维建模、虚拟装配和运动仿真等技术,在PC机上实现了带式输送机的实体建模、虚拟装配和工作原理的运动仿真,保证了带式输送机设计的正确性和可靠性,提高了整体设计效率和精度,对实际设计及装配具有重大意义。     

机构运动方案仿真实验平台研究

运用Solidworks三维建模技术构建了机构运动方案创新设计仿真实验平台,采用将虚拟实验、仿真分析和实际操作相结合的方法,开设了机构运动方案创新设计实验。建立了常用典型机构的三维装配体模型库,并将常用典型机构的三维装配体模型导入到虚拟样机仿真软件ADAMS中,生成常用机构的虚拟样机模型库,学生对机构仿真模型进行运动仿真模拟可以方便地得到各常用机构的运动参数。     

多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型研究

为研究多用途子母弹对运动目标毁伤效能,建立了多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型.该模型首先运用运动学原理,将多用途子母弹和巡航导弹在地面坐标系中的运动转化为在目标坐标系中的运动,运用爆炸学原理研究了多用途子母弹静爆炸威力特性,在此基础上建立了多用途子母弹对巡航导弹毁伤评估模型,并运用模型进行了仿真计算分析.该模型能为作战指挥员准确计算毁伤效能,确定弹药消耗和射击持续时间提供计算模型和依据.     

基于改进SVM的坑道毁伤仿真训练样本约简模型

针对坑道工程动荷段毁伤仿真科学实验训练样本中存在的相似样本和大量对分类器模型构造"无用"的冗余信息,提出了一种基于改进支持向量机的动荷段毁伤仿真实验训练样本约简方法。围绕约简任务和功能约束,设计坑道工程动荷段毁伤仿真实验训练样本约简分析机制,利用支持向量机结构风险最小化原则和非线性映射特性以及粒子群的快速全局优化特征,学习坑道工程动荷段毁伤仿真实验训练样本,快速建立训练样本的约简分类器,排除负类训练样本,为坑道动荷段毁伤评估提供优质的训练样本。算例表明,模型具有良好的收敛和精度。     

典型变电站的闪络毁伤仿真分析

研究闪络毁伤作用下典型变电站的毁伤响应特性. 以500 kV枢纽变电站为研究对象,在对变电站功能、构成及运行特点进行分析的基础上,提出了变电站毁伤等级划分方法和毁伤效果评价指标;利用电磁暂态仿真软件PSCAD建立变电站仿真模型,完成了各电气设备毁伤致变电站毁伤的模拟计算,定量描述了电气设备毁伤与变电站毁伤的关系. 研究结果为变电站目标易损性评估,反电力系统闪络毁伤战斗部的毁伤效能研究及攻击方案规划提供了基础和依据.     

基于动态贝叶斯网络的目标毁伤等级评估

提出了基于动态贝叶斯网络的目标毁伤等级评估方法,建立了毁伤等级评估的动态贝叶斯网络模型,并通过具体的仿真实例验证了该方法的有效性。     

古典园林的虚拟仿真建模和动态效果研究

高真实感的动态仿真技术一直是古典园林虚拟研究的重点和热点,针对如何实现园林景观的数字化平台设计,本文提出了一种依托高真实感虚幻引擎开发工具包(Unreal Development Kit,UDK)与强大植物建模软件SpeedTree相结合的完整制作方案,它使园林虚拟仿真交互更加真实.该方案从基础建模、贴图处理、植被添加、户外光影和动效制作等方面提升了古典园林的虚拟仿真表现;模型的流线性表面及后期不透明贴图处理解决了古典园林中复杂模型的渲染时间长和真实感差的问题;根据UDK引擎和SpeedTree插件完成了植被的真实还原及复杂的光影问题,解决了日夜交替、光影浮动的动态逼真效果;最后探讨了虚拟技术与古典园林设计相结合的技术优势和发展前景.     

基于GLScene和ODE的火炮武器系统虚拟战场仿真

计算机仿真技术是武器系统设计和研制过程中测试和验证各项性能指标的重要手段。本文介绍了几何建模引擎GLScene与物理建模引擎ODE,建立了虚拟战场仿真的对象层次结构,讨论了GLScene中3D地形、特殊效果和碰撞检测的实现方法,并完成了火炮武器系统虚拟战场仿真系统的构建。