机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统

在UAV着陆的导航与控制中引入了机器视觉方法,提出了机器视觉辅助的UAV半自主着陆系统方案,该系统由图像获取与处理、导航解算和地面平台控制模块组成。图像获取模块使用多光谱摄像机和激光测距仪,分别获得UAV的图像和深度信息。图像处理模块使用目标分割和运动分析方法,测量UAV位置。导航解算模块使用Kalman滤波器抑制测量噪声,输出滤波结果用于导航,预测结果控制地面平台跟踪UAV。实时地实现了上述机器视觉算法,并结合虚拟现实环境建立了仿真系统。使用反射内存网络连接该仿真系统与各外部模块,进行了着陆过程联合仿真。结果表明,该系统能够满足UAV半自主着陆导航任务的要求。     

无人机自主着陆半实物仿真系统设计

无人机自主着陆系统设计是实现大型无人机自主着陆的关键课题。设计了一种基于分米波仪表着陆技术体制的无人机自主着陆半实物仿真系统,用于设计和验证无人机着陆引导系统的稳定性、可靠性以及相关性能指标,替代工程研制的实际试飞,避免承担风险和节省大量人力物力财力。无人机自主着陆半实物仿真系统设计包括分米波仪表着陆系统地面和机载设备模拟器、无线电高度表模拟器和激光测高仪模拟器、无人机数学模型仿真机和飞行控制仿真机以及仿真主控计算机等。实现了对无人机自主着陆全过程的仿真试验,仿真数据可作为研制无人机着陆引导实物系统的重要参考。     

机器人视觉伺服控制半物理仿真系统的研制

为了模拟机器人在自由运动的工作状态,验证实际物理手眼视觉伺服控制算法的效果,在4台PC机的基础上,用三维图形库OpenGL开发了仿真应用软件,组建了机器人视觉伺服控制半物理仿真系统。该仿真系统利用计算机三维图形学、机器人运动学和动力学、视觉测量以及视觉伺服控制等技术,成功仿真了在空间自由运动状态中,机器人对目标物体的捕获。     

基于MATLAB的卫星姿态控制半物理实时仿真平台

介绍了利用MATLAB的实时工具箱RTW和xPC Target，建立包括一台宿主机和两台目标机的卫星姿态控制系统半物理实时仿真平台的方法。系统仿真结果表明实时仿真结果与数学仿真结果基本一致，仿真系统实时性符合要求。该平台不但适用于系统的全数字实时仿真，扩展相应的硬件后还可用于卫星姿态控制系统的半物理实时仿真。     

无人机分米波着陆系统仿真设计

仿真设计是研究无人机着陆引导系统的重要环节。分析并给出了分米波仪表着陆系统的导航信号和天线辐射场的数学模型。以此为基础,充分利用虚拟仪器软件labView的图形功能和数学计算功能,设计了无人机分米波仪表着陆系统的虚拟仿真系统软件。仿真结果表明,该仿真系统能较好模拟着陆过程中,飞机航向和下滑角的变化引起的天线辐射方向图的变化。仿真系统具有波形显示功能和方便的系统界面。     

卫星半物理仿真系统实时接口研究与实现

本文介绍了卫星半物理仿真系统的组成及实时接口方案设计，给出了其硬件设计技术及软件设计技术，提出了采用以太网将各种数据采集计算机及数据处理计算机联在一起的设计方案，并进行了可靠性分析。     

载人航天器回收着陆半实物仿真系统研究

介绍了载人航天器回收着陆半实物仿真系统的需求、设计方案和框架结构。针对回收程控装置工作的特点和载人航天器回收过程的动力学特性,在面向对象的基础上建立了由指令和时间触发的分阶段的物伞系统整个飞行过程的动力学模型。与其他降落伞软件系统相比,该系统为国内外首次搭建的物伞系统整个飞行过程的半实物仿真软件。     

船舶运动半物理仿真系统

从加快船舶运动控制器样机的研制周期、降低成本、提高效率出发，提出了一种新颖的船舶运动半物理仿真系统。介绍了系统的组成、结构和各模块的功能及特点。叙述了系统的实现方法和相关性能指标，利用所研制的船舶运动半物理仿真系统，可方便地在实验室内对船舶航向、船迹、减摇和避碰等船舶控制系统进行半物理仿真研究，为船舶运动控制器系统样机的研制提供了方便。试验表明所研制的船舶运动半物理仿真系统满足了规定的性能指标，达到了预期的目的。     

燃气轮机调速系统半物理仿真研究

针对燃气轮机半物理仿真的特点，以燃气轮机的模块化建模为基础，采用容积法思想，建立了无迭代的燃气轮机仿真模型，从而简化了计算过程并缩短计算时间，为半物理实时仿真提供了必要条件，采取功能分立的设计方案，模型计算，数据交换和通讯以及仿真结果的显示分别由不同计算机负责，从而建立了燃气轮机调速系统的半物理仿真系统平台，该平台具有一定的灵活笥和可扩展性，可以更换物理部件以及添加模块而无需大的改动，利用该系统进行半物理实时仿真对研究燃气轮机动态性能和控制规律等均有重要的现实意义。     

航空发动机半物理仿真试车系统的设计研究

针对研发中航空发动机试车具有危险度高、操作难度大等问题,应用增强现实技术,设计了集试车操作培训、试车过程分析和典型性能故障模拟等功能于一体的半物理仿真试车系统。在分析发动机模型响应快速、计算准确和对人的操作高度仿真等特点的基础上,系统介绍了异地分布式仿真系统架构设计、发动机系统计算模型可视化和三维视景系统试车数据3D实时可视化等关键问题的研究和实现方法,为其他领域中数字化生产提供了理论和方法基础。     

基于VRML的虚拟环境生成工具的研究

虚拟现实建模语言VRML可应用Internet网上构造第二代WWW。但由于自身的繁杂性,直接构造三维虚拟空间较为困难,若能设计VRML生成工具,这就大大提高工作效率。本文主要讨论创建VRML生成工具的基本方法,最后我们利用生成工具完成一个应用实例。     

汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器研究

研究了面向汽车电子控制系统设计和电控单元测试的汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器,其中集成了多体动力学方法的硬件在回路实时仿真.在具有自主知识产权的汽车电子嵌入式硬件在回路实时仿真测试平台下,嵌入实时子系统综合方法多体动力学车辆模型.基于子系统模块化仿真构建的虚拟现实仿真器组合了车辆动力学模型、电磁阀特性模型、刹车系统模型和轮胎地面模型、ECU控制器、AUTOCP自动标定系统,研究汽车安全系统ESP(ABS)的ECU硬件在回路的控制仿真框架.通过测试表明,该汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器促进开发硬件在回路车辆安全仿真控制系统,加快ESP汽车电子安全系统的开发进程.     

虚拟环境下变形线性体实时建模算法研究

研究提出一套虚拟环境下线绳和缆索两类变形线性体的几何变形数学建模算法。首先将变形线性体的物理和几何特性,对它们建模的共同之处进行研究,采用微分几何方法在正交直角坐标系下描述其变形,选择样条函数描述线性体的中心线,提出描述扭转变形的一种简单方法,结合广义弹簧理论建立它们的变形能数学模型,应用材料力学理论设计参数,并采用能量极小化方法求解;其次分别针对线绳和缆索的特性修改共性模型,形成各自的建模算法;第三通过仿真模型与实际变形线性体的对比实验验证仿真算法的正确性。实验结果表明,该算法能够正确描绘线绳和缆索变形,并能够满足虚拟环境的实时交互帧频率。     

基于VRML的多晶体晶粒三维形貌仿真及可视化研究

根据模拟微观组织的Rappaz连续形核模型和晶粒的细胞生长法,对多晶体凝固过程中晶粒组织进行了三维建模。采用面向对象的计算机仿真技术,完成了晶粒的三维形貌仿真;并将由VC 6.0中生成的仿真结果自动转换为VRML2.0的场景文件;在浏览器中实现了三维仿真结果可视化。在PC机上实验表明,所构建的仿真模型较好地模拟了多晶体的三维形貌;从而为多晶体材料微观组织的研究提供一种三维数字化模型。     

双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统

介绍一种双臂移动机器人的图形化编程与仿真控制系统。用户通过图形编程界面对机器人编程和任务规划，在三维仿真环境中预宽和分析规划结果，最后将优化程序下载到真实机器人中进行控制。采用Java3D和VRML实现三维仿真；基于RT-Linux平台保证仿真控制的实时性；实现了多机器人机制以支持机器人的流水线协作。该系统现在支持日本安川电机株式会社的双臂移动机器人产品。