VR Flier:一个面向虚拟现实通用应用开发的软件平台

详细介绍了我们自主开发的面向虚拟现实(Vtrtual Reality，VR)通用应用开发的软件平台VRFlier。它基于市场上的成熟工具库和自建工具库构建，具有跨平台、模块化、易扩展等特点，能够较为全面地支持不同领域和不同规模的VR应用开发。本文详细介绍了VRFlier的概念模型、系统结构、交互仿真处理机制、主流程、应用开发过程等。最后，给出一个基于VR Flier开发的复合材料结构设计的应用实例。     

面向城市仿真的VRGIS平台设计与实现

介绍了一个基于VC++和OpenGL的面向城市仿真的VRGIS平台.该平台重点研究了VR与GIS的集成方法和海量数据的支持.在数据上,实现了VR和GIS数据的共享;在功能上,进行了VR与GIS功能有机融合的尝试.支持海量数据的存取和显示,提供了空间分析和路径规划功能,可以应用于城市仿真,为城市规划分析提供决策依据.     

制造过程仿真中的大变形技术研究

针对制造过程仿真中大变形问题的特点,依据“物理行为计算模型 虚拟现象生成系统”的VR仿真新思路,提出一种基于变换函数的大变形实现与控制算法。该算法与真实物理规律相结合,实现制造过程大变形(大位移和大转动)的实时仿真。并通过船用曲轴制造过程中毛坯锻造过程的物理仿真,验证了算法的可行性和高效性。     

基于Agent的建模与仿真和离散事件仿真的集成应用研究

基于Agent的建模与仿真(ABMS)和离散事件仿真(DES)同属先进的建模仿真模式,都具备一定处理复杂系统问题的能力。ABMS继承面向对象思想,擅长从微观角度着手分析复杂系统;DES沿用传统的面向过程思想,能对复杂系统整体的宏观行为进行分析。二者在功能上具有互补性。在对两种模式深入分析的基础上,本文提出将二者集成应用的思想,扩展了传统DES事件表的结构,提出将ABMS和DES集成应用的完整框架,并实现了一个支持此框架实现的软件平台——absimlib,充分发挥了两种仿真模式的优势,弥补了单独使用其中任何一种的不足,增强了对复杂系统的建模与仿真能力,且结构简单、易于实现和向分布式环境下扩展。最后以一个防空作战的例子证明此方法的有效性。     

基于VR的水电站调度三维图形仿真研究

研究了基于VR的水电站调度三维图形仿真,应用先进的图形技术及VR技术,提出了基于VR的水电站调度图形仿真方法;结合数值理论,提出了水电站图形仿真所包括的三种数学模型;建立了水电站图形仿真数字模型,提出了场景实体、水流实体及水流粒子的数字建模方法;基于虚拟现实技术,实现了可实时交互的水电站调度虚拟场景;进行了工程实例分析,介绍了该方法的应用。     

三维数字城市与参与设计的结合

数字城市京都为各项研究提供了一个基本的信息框架,基于Web的三维虚拟城市是它重要的用户界面,为更准确获取用户对这部分的要求,我们有必要引入参与设计(Participatory Design)的方法到三维虚拟城市的设计中去。为此,我们选用了VRML作为实现三维数字城市的语言,并基于VRML相关技术实现了帮助用户参与三维数字城市设计的工具。     

城市仿真中地形的快速构建方法

给出了一种基于MultiGenCreator的城市仿真中地形的快速构建方法,分析了虚拟城市中地形的特点,阐述了快速构建方法的原理,对方法实现过程中的纹理映射、模型优化等几个具体问题进行了分析并给出了解决办法,文章最后则给出了实验结果和进一步的研究方向。实践表明,该方法可以大大提高城市仿真中的建模速度,从而减少城市仿真产品的生产成本。     

保税港区运作系统规划的VR仿真建模与实现

保税港区的交通过程与港区内外的物流过程、海关监管过程有极强的关联性。针对现行VR仿真系统的演示功能强而业务分析功能弱的问题,提出了一种将其与流程分析仿真系统相结合的方法以提高VR系统展示效果的可信度。交通过程VR仿真模型采用UC-win/Road仿真软件开发,物流作业过程模型采用ARENA仿真软件开发,通过开发数据接口实现两种相异仿真系统的集成。实际案例应用表明,该系统即具有逼真的方案演示效果又具有较高的业务分析信赖度。     

城市居住空间分异仿真模型框架研究

城市居住空间分异研究中传统的基于微分方程的建模方法难以描述城市空间格局形成中所表现出来的复杂的时空变化，以及形成的原因。基于多智能体的“从下而上”的建模方法为研究城市空间结构提供了新的思路。以城市居住空间分异现象的仿真模拟为例，采用PEAs描述物理世界模型，ERA方案构建面向对象的逻辑模型，Swarm实现仿真。提出的PEAS-ERA-SWARM多智能体建模与实现的方法，可以使研究人员快速构建高质量、可维护的多智能体仿真应用。     

面向MBSE的复杂系统研发模型追溯管理方法

针对采用基于模型的系统工程(MBSE)实现复杂系统研发中存在的数据资源集成与互操作困难、可追溯性差等问题,提出一种基于数字总线的系统追溯管理方法支持系统研发流程中工具集成、追溯性管理及复杂度管理.首先采用系统思维方法定义系统元素及其关联;随后分别通过需求规约方法、基于系统建模语言KARMA的多架构建模方法和Simulink建模规范支持需求分析、架构设计和仿真验证过程的形式化表达;同时采用生命周期协作开放服务(OSLC)规范构建统一数据源的数字总线,通过开发服务管理工具原型及领域工具内插件实现系统设计资源的追溯性管理及总线可视化;最后通过一个自动刹车系统设计的案例研究验证了所提出方法的可行性和有效性.     

基于VR的塑料虚拟注射成型系统的研究与实现

虚拟现实，作为一门新型技术，已成功地应用于工程、设计和制造业领域。本文提出并实现一种基于虚拟现实技术（VR）的塑料注射成型的可视化交互式仿真系统。创新的采用Delaunay三角剖分技术进行成型设备的三维建模，同时提出了模拟注射成型过程运动仿真的方法，结合基于三维模型的注射成型FEA技术，创建注射成型仿真系统。整个系统可在塑料新产品设计的早期阶段及时的发现产品设计和工艺过程中可能出现的错误和缺陷，进行产品设计和生产工艺的优化，保证产品质量，节省开发新产品的时间和费用。     

基于VoronoiCells插值的三维海底地形图生成方法

水下地形匹配技术是近年来导航技术领域研究的新方向,三维海底数字地形图的制作是海底地形匹配技术的基础。提出一种利用电子海图已有的水深数据生成三维数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)的方法:首先提取电子海图的水深数据,接着通过基于Voronoi多边形的插值算法计算DEM网格节点的高程值,生成规则的DEM网格,最后对生成DEM的三维显示进行了仿真,仿真结果证明该方法是可行的,为海底地形匹配技术的研究提供了前提。     

虚拟样机模型库管理系统初步研究

在虚拟样机协同仿真平台中，模型库管理系统的作用主要是提供底层服务，管理平台开发、运行阶段需要的模型、文档、数据。本文基于总装虚拟样机支撑平台项目，阐述了虚拟样机模型库系统在虚拟样机工程中的位置及作用，介绍了作者及同事开发的基于PDM技术的模型库管理系统的体系结构及主要功能，探讨了项目管理平台与模型库系统的接口。     

基于视觉的无人机着陆半物理仿真系统的应用

针对无人机视觉着陆相关方法、算法验证困难的问题,提出了一种基于Windows平台下采用图形建模语言、实时扩展技术以及虚拟现实技术,实现基于视觉的无人机着陆半物理仿真验证的方法。利用该方法构建的半物理实时仿真平台能够验证无人机视觉着陆相关方法、算法的正确性、可行性,及时暴露缺陷,为基于视觉的无人机着陆相关方法、算法提供有效验证途径和技术手段,并为今后无人机视觉着陆方法逐步工程化提供必要的技术支撑。     

航天仿真技术的现状及展望

航天仿真是系统仿真技术与航天工程相结合的产物。本文综述了航天仿真技术的发展历程,介绍了卫星在轨运动的可视交互仿真、多星管理的分布交互仿真、空间飞船任务的虚拟现实仿真等几个方面的最新动向,并提出了关于测发系统仿真、航天仿真的集成与智能化、虚拟现实与遥科学相结合的双回路实验框架等的几点思考。     

VR环境下的矢量场可视化交互感知技术研究与应用

提出了一种新的基于VR环境下的矢量场可视化的交互感知方法，将虚拟现实的交互技术和矢量场数据的可视化有机鲒合起来，给出了该方法的实现原理并探讨了其中的一些关键技术，用户可以通过三维跟踪设备、三维鼠标、数据手套等外设与矢量场数据进行自然交互，更快捷的发现并感知数据中感兴趣的或较隐蔽的细节部分，使许多抽象的、难于理解的原理和规律变得更容易理解。最后在Powerwall虚拟现实系统上进行实例验证，并应用在工程实践中。     

目标毁伤评估数字仿真平台系统研究

建立了战场目标毁伤数字仿真平台系统。采用组件化软件设计的思想,建立了一个基于COM(组件对象模型)的客户端/服务器结构的分布式应用系统,为弹药毁伤威力和目标防护及生存能力研究提供了一个开放的数字仿真平台。并在此平台上研究了动能弹对装甲目标这一典型弹靶系统的毁伤评估问题,运行结果表明该平台系统的可靠性和效率均较高,评估结果也具有较高地可信度。     

基于Vega Prime的三维虚拟战场大地形动态生成研究

大地形的三维可视化直接影响虚拟战场的真实感、沉浸感、交互性及作战仿真任务的覆盖率。针对虚拟战场大地形可视化的特点,着重于大规模真实地形实时可视化技术的研究与实现,并以我国西北部某地区的DEM(数字高程模型)数据及其卫星照片作为原始数据,通过设置多层LOD和采用虚拟纹理、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件CTS(Creator Terrain studio)生成了一块400X400km2的大地形,满足了作战仿真对三维虚拟战场的需求。     

城市模拟驾驶系统的实现及其关键技术

武汉城市规划展览馆汽车模拟驾驶系统,是一个将娱乐活动和城市宣传融为一体的互动展览项目,让参观者通过在武汉城市三维立体景观中模拟驾驶感受城市建设新貌.论文给出了汽车模型、主机系统、显示系统、声音系统、远程控制系统、城市3D模型和驾驶仿真软件的设计与实现,阐述了系统开发过程中综合应用的一些关键技术,包括Billboard技术、交叉面技术,LeveIs OfDetail技术、场景中的运动模型、碰撞检测技术的应用,局域网远程唤醒技术.