单舰火炮虚拟训练仿真系统设计与实现

介绍了火炮射击训练模拟器的设计过程,包括软件设计、模型计算、软件实现几个阶段。软件采用HLA框架和Vega Prime实现了火炮虚拟射击训练系统的作战仿真环境。对设备的操作使用进行了模拟,为受训人员提供火炮射击的设备虚拟训练环境。计算了火炮的外弹道仿真模型,使用matlab软件绘制了火炮的外弹道。介绍了火炮的射击效果评定和火炮的弹道误差模型,使大家熟悉火炮的模拟训练和作战过程,了解火炮作战和训练指标的计算和用途。     

复杂电磁环境下虚拟现实模拟训练系统的开发

针对模拟复杂电磁环境下的装备训练及联动操作,设计与实现了一种将虚拟现实技术与分布式仿真技术相结合的模拟训练系统.采用分布式虚拟仿真技术实现了整个武器系统之间的交互与联动,完成了从单个战车内成员的单独操作训练到全武器系统综合作战演练的全过程.针对几类典型电磁干扰,设计了一系列训练中使用的电磁干扰策略,给出了电磁干扰的模拟方式.采用"虚实结合"的思想,利用仿真实物键盘配合眼镜式显示屏的方式,建立了训练操作的虚拟现实环境,具有较高的沉浸感.实际的训练操作表明,系统能够满足日常操作训练及模拟特殊电磁环境下的训练需求.     

大型武器装备故障诊断训练系统仿真开发研究

在分析大型武器装备故障诊断训练系统功能需求和任务规划的基础上,设计了集教学培训、模拟训练和综合考核为一体的仿真系统总体框架,确定了其运行平台开发、数据库管理和机电液一体化系统建模的具体内容.并对运行平台的可视化操作界面开发、三维交互控制和底层数据通信,系统数据库管理信息设计,一体化系统设备三维模型、工作原理模型、故障任务模型和操作工序模型的创建,以及训练系统开发进行了分析和实现,为大型武器系统故障诊断训练系统开发提供了方法和技术指导.     

基于Web的船舶操纵训练系统研究

针对目前船舶操纵训练系统费用开支大、开发周期长、训练场地固定、训练人数和训练时间受限制的弱点,引入了Web仿真训练的理念,设计并实现了基于Web的船舶操纵训练原型系统,并对系统特征、体系结构、三维模型的建立与优化、系统交互等关键问题进行了研究。该系统依托Java构建体系结构开放、兼容能力强的Web三层体系模式的仿真应用,借助VRML营造交互、沉浸表现效果的虚拟船舶操纵训练环境,允许多用户随时随地的进行船舶操纵和决策等方面的学习和训练,从而为航海教育和培训提供了一种轻便灵活的学习平台。     

虚拟装备仿真训练系统中的一种行为建模方法

首先分析了虚拟现实系统的自主性特点,要使得虚拟环境中物体具备自主性需要建立相应物体的其物理行为模型,对其物理行为进行仿真,从而确定虚拟环境中物体的状态。在构建特定的VR系统时,人作为参与者必须按照一定的规则和虚拟环境中的物体进行交互,尤其在虚拟装备仿真训练系统中,建立相应的操作行为模型以确定环境中物体行为和反应。本文提出了一种基于规则的行为建模方法,已成功应用于某大型武器装备虚拟仿真训练系统,提高了系统的沉浸感和交互性。     

通用雷达装备模拟训练系统及其关键技术研究

针对当前模拟训练系统功能单一、型号专用、开发效率低、水平参差不齐等问题，提出了基于PLSE（Product Line Software Engineering）理论的仿真平台概念、通用雷达装备全任务模拟训练系统概念和面向领域的研究方法。建立了外观模型、机理模型、人机交互模型、训练评估模型和系统结构模型的模拟训练系统模型体系，基于此提出了模拟训练系统的四种典型模式。攻克了全任务模拟训练系统研发中的四项关键技术：①提出并实现了面向维修案例的故障建模、仿真和评估方法；②采用USB（Universal Serial Bus）技术建立了基于实装专用部件的人机交互设备通用设计方法；③应用分布仿真高层体系结构HLA／RTI解决了模拟训练系统中的紧耦合交互问题；④建立了基于组件技术的模型规范和软件体系结构，实现组合式的仿真应用构建模式。最后介绍了针对通用雷达装备领域构建的仿真平台和一种虚拟式全任务模拟训练系统。     

基于局部模型的多更新率切削仿真力觉渲染算法

提出了一种牙科手术虚拟现实模拟训练系统的力觉计算方法。为了保证切削仿真的逼真度、力觉计算的快速性和交互稳定性,提出了基于局部模型的多更新率体系架构的计算方案。仿真系统分解为三个不同计算频率的线程,即切削仿真、力觉伺服和图形显示线程。提出虚拟工具和切削工具的概念,实现交互力计算和牙齿三角片网格模型切削变形的协调;基于虚拟工具和牙齿三角片碰撞检测信息构造局部模型,实现力觉设备控制与切削仿真线程的解耦,降低了对切削仿真线程计算频率的要求;利用多线程技术保证图形显示和力觉显示的数据传输和时间同步。针对局部模型更新时的振荡问题,采用改进的恢复时间方法对局部模型进行插值,增强了仿真系统稳定性。基于力觉交互设备Phantom建立试验平台,开发了牙科手术力觉交互仿真软件,通过试验验证了本文算法的有效性。     

基于平行执行的装备体系涌现行为导向性方法

装备体系作战能力是指装备系统之间交互作用而在宏观层面表现出来的一种体系行为。装备系统间微观层面交互关系及其相互影响的复杂性,为体系作战能力的生成带来了巨大的不确定性。引导在体系层面上生成的涌现行为为体系目标的实现而服务是体系工程研究的一个关键问题。借鉴平行执行方法,提出了一种体系作战能力导向涌现的可行方法,将平行执行方法与系统交互行为及关系分析结合在一起,能够有效支撑体系作战能力的生成与发展,为在现有技术手段下探索新的武器装备体系建设提供参考。     

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。     

基于仿真技术的潜艇作战训练模拟系统

潜艇是一个功能设备多、技术密集、操作岗位分散、相互协作要求较高的作战整体,其作战训练周期长、过程复杂.以仿真理论、计算机技术、自动控制原理为基础构建的潜艇作战训练模拟系统,为潜艇操作人员提供了一个安全、经济、可控的训练环境.通过各种训练想定,模拟训练系统既能满足常规作战训练,又能培养艇员处理各种事故的应变能力.     

智能系统冲击下员工合作行为机制：从个体博弈到群体行为反转

为揭示智能系统冲击下企业员工的合作行为机制，基于激励-保健理论，运用博弈论、突变理论和元胞自动机相结合的研究方法，通过激励-保健理论分析影响员工合作行为的因素，利用博弈模型表达员工个体间相互合作的关系；运用元胞自动机建立员工群体合作行为演化仿真模型，对仿真结果，运用突变论进行群体行为突变分析，揭示不同规模员工群体行为反转的机制。研究发现：不同规模的员工群体行为选择演化中均存在突变现象，可由尖点突变模型来解释；智能系统不仅影响员工个体与群体行为选择，还影响员工群体行为稳定性；智能系统若能降低合作成本，则在劳动密集型场景中员工行为反转的可能性增加，在技术密集型场景中员工行为反转的可能性减少。研究结论揭示了智能系统冲击对不同场景中不同规模员工群体合作行为的影响，从员工个体博弈和群体行为状态反转两个方面分析了员工合作行为底层机制，丰富了合作行为相关理论；研究框架有效整合了博弈模型、元胞自动机和尖点突变模型，发现智能系统中员工个体间交互以及群体行为选择演化的新特点，为企业提供实践指导。     

任意有限维空间中群体行为的研究

探讨了任意有限维空间中的智能群体的聚集行为和迁徙行为,提出了一类基于局部信息的群体行为控制方法。从虚拟相互作用力的角度理解分析群体行为,采用吸引/排斥力的数学方法实现个体间的相互作用,并利用求解任意有限维空间点集的凸壳方法,将二维空间中的群体行为模型推广到任意有限维空间中,实现了一类基于局部信息的且适合于任意有限维空间的群体行为控制。在此基础上分析了系统的稳定性,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

防空模拟训练系统中空袭模块的实现与分析

由于客观条件的限制，用真实装备进行操作训练花费巨大而且适用范围有限，运用模拟训练系统能高效地完成武器装备操作训练任务，提供逼真的空袭实体和对现代战场必然存在的电子对抗进行仿真是防空模拟训练的重要环节，论文以我们研制的陆军防军模拟训练系统为背景，较详细地介绍了其中空袭目标模拟模块的系统构成及信息交互机制，借助3DEM地地形环境生成技术，空袭兵器行为控制和空袭航路仿真及电子对抗仿真的建思想和实现技术。     

数字化坦克车长指控训练模拟器设计与实现

采用模拟器进行数字化武器装备的操作训练是当今信息化装备发展的需要.介绍了基于实装的数字化坦克车长指控训练模拟器的系统组成、主要功能、设计思想和实现方法,给出了系统组成框图和训练流程,研究了系统实现的关键技术,包括实装与训练系统的互连互通,训练成绩评估,实现了某型数字化坦克车长指控模拟训练系统,解决了信息化装备条件下坦克车长指控模拟训练的难题,具有较高的实用性和经济价值.     

栅格法构建面向群体行为仿真的分层离散信息空间

群体行为模型运行过程中的大量搜索计算,极大制约了仿真群体规模的扩大,影响了仿真的实时可视化表现。为此提出了采用栅格法构建分层离散信息空间的解决方案,重点介绍了静态信息层、动态信息层和行为约束层的设计,并简要论述了离散信息空间中虚拟人对象运动行为的仿真实现。实验结果表明,此法能够简化群体行为模型的决策机制,有效支持群体行为模型的实时运行。     

虚拟战场环境下装甲车辆仿真器的应用研究

介绍了装甲车辆仿真器的应用情况。将各种仿真器组成同一虚拟战场环境下的仿真系统 ,其对作战、指挥训练、装备论证有着重要的意义。将C4 I系统加入到仿真系统以后 ,可以对数字化部队的作战理论、训练方法、技术保障等进行研究     

油田安全作业虚拟仿真训练系统研究

利用虚拟现实技术构建油田安全作业虚拟仿真训练系统,提供交互式训练功能。提出了封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作三种培训模式,给出了油田安全作业虚拟仿真训练系统的开发框架,定义了虚拟人基本动作及其参数化表示,解决了行为定义以及可重用性问题,并对虚拟人的操作手形进行了分类。最后从感知环境、行为控制、运动控制和碰撞检测四个方面分析了场景驱动执行引擎的功能,协调虚拟人和操作物体的交互活动,控制虚拟场景的变化。本系统的应用有效地解决了油田安全作业培训的成本、安全和效果问题。     

虚拟指挥训练环境中受控对象的建模技术研究

虚拟指挥训练环境中的受控对象模型是指挥行为模型的表现载体。针对虚拟指挥环境对受控对象属性的要求,根据集合论的有关原理,基于系统功能提出了受控对象的SMOT模型,定义了模型的分类、结构以及运行机理,分析了受控对象SMOT模型的基本特点和信息传递关系。运用SMOT模型构建了舰船损管指挥虚拟训练系统的受控对象模型,讨论了系统的主要虚拟实体的模型结构和基本属性,给出了系统响应指挥行为的过程和主要虚拟实体之间的信息交互过程。     

虚拟作战战场环境的研究与实现

介绍了构建以解放战争某著名战役为背景的虚拟战场环境的关键技术，包括虚拟战场环境的结构组成、仿真模型、仿真管理和想定生成、场景管理、虚拟士兵的行为表示、实时战场环境声音仿真、人机交互方式等。在此基础上，介绍了已研制完成的基于多PC机联网具有沉浸与交互特征的多用户同时参与的含虚拟士兵的虚拟作战演示与观众参与系统。     

油田多岗位协同操作虚拟仿真培训系统研究

针对油田多岗位员工培训与协同操作的实际需求,研究油田多岗位协同操作虚拟仿真培训系统。给出了系统开发模式和架构,通过用户感知环境获取数据信息进行自主决策,利用碰撞检测处理仿真用户和设备的交互操作。设计了协同仿真策略及网络通信协议,采用房间管理保证组内场景实时一致、组间场景独立,提供非真人控制角色功能支持单用户体验模块。提出一种实时动态渲染导航网格技术实现最优路径规划。本系统有效解决了传统培训中存在的枯燥乏味、实践机会少、易发生危害等问题,为其他领域相关系统的开发提供了参考。