基于改进A*算法的飞行器三维航迹规划算法

提出了改进A*算法并应用于飞行器航迹规划,该算法把地形平滑技术融合到路径搜索的过程中,使平滑处理只需满足路径选择方向的飞行坡度要求和飞行器过载限制,得到的最优航迹更加贴近地形。在相同的条件下对改进A*算法和传统算法进行仿真比较,传统算法需要35 s左右收敛得到优化航迹并且代价函数为32.15;改进算法能在24 s内找到代价函数最优的飞行器三维航迹且代价函数为28.26,仿真结果表明改进A*算法在收敛速度和最优路径代价函数结果都明显优于传统算法,是一种有效的三维航路规划方法。     

一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法

三维MGIS符号的动态建模是虚拟战场及军事地理信息系统的重要内容,对提高战场态势的直观性,增强辅助决策能力具有重要意义。提出了一种基于网格控制的三维MGIS符号动态建模方法,使用贝塞尔网格和DEM网格控制MGIS符号的三维形状。在建立MGIS符号层次数据结构的基础上进行空间剖分,形成空间逼近线段;通过空间曲面约束,有效控制空间形态;最后进行Delaunay三角网重构,从而得到三维空间中的动态模型。实验结果表明,该方法能够很好地控制三维MGIS符号的平面与空间形态,并能有效实现DEM地形跟随。     

光学制导巡航导弹实时航迹规划方法

针对光学制导巡航导弹的特点提出了一种实时航迹规划方法。建立了导引头受太阳逆光限制下的可飞航向角区域模型,结合可飞航向角与导弹的其他飞行约束条件对A*算法的搜索空间进行了规划。针对传统A*算法在规划前对所有地形进行平滑的低效规划方法,提出只对航迹每一步可行搜索方向上的地形进行实时平滑的A*算法,从而把对地形的平滑融入了每一步航迹的搜索过程。仿真结果表明,提出的航迹规划方法完全适用于光学制导巡航导弹,且在相同的条件下,实时平滑A*算法比传统A*算法的搜索效率更高。     

复杂三维场景的语义环境模型研究

提出了一种基于几何模型的复杂三维场景语义环境模型生成方法.主要研究复杂三维场景几何模型可行面采样点的语义信息抽取方法,基于采样点生成场景高度图.根据三维场景中障碍物几何模型的位置关系,设计了“类括号匹配算法”,确定场景高度图中哪些是可行路径点.在此基础上,构造了复杂三维场景的语义路径图,实现了复杂虚拟场景中障碍物语义的抽取及运动语义的匹配.初始场景高度图、确定路径点后的场景高度图及场景语义路径图构成了复杂三维场景的语义环境模型,模型构建过程中充分考虑了虚拟角色的个性化特点(如身高、步长和运动行为偏好等).该模型增强了虚拟角色感知环境的能力,能够自动识别运动路径上的各种障碍物语义,实现了场景中虚拟角色运动匹配的自动化和运动行为的多样性.     

复杂环境下基于A*算法的无人机路径再规划

针对实际战场环境中规避突然出现的危险/威胁区域或任务变更时的无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)路径动态再规划问题,为了适应复杂动态环境下危险/威胁区域需建模为圆形、凹/凸多边形以及可能存在相邻危险/威胁区域的间距较小甚至重叠的情形,对基于A*算法的线段求交无人机路径规划方法进行改进以适应圆形、凹/凸多边形危险/威胁区域同时存在的情形,提出了子节点安全性检测策略,采用基于A*算法的两步寻优路径搜索策略,进行UAV路径动态规划。仿真结果表明,采用本文提出的改进方法可实现上述复杂环境下的无人机路径动态再规划。     

改进A*算法及其在GIS路径搜索中的应用

路径选择在实际运用中主要追求的是最优而不是最短.为此通常采用精度换效率的策略.这种策略虽然在一定程度上达到了路径搜索的任务要求,但如果能在精度和效率之间综合取值的话,效果往往会更令人满意.采用了一种改进的A*算法来实现这一目的.主要是通过变权值的方式来控制算法的搜索精度和搜索效率.实验证明,改进的A*算法可以实现最优路径的选择,且效率有很大的提高.     

基于地形裁减与DCSAS的反舰导弹飞行管道规划仿真

建立了导弹飞行管道规划问题的优化指标和约束条件,给出了对地理信息的提取和裁剪方法,建立了导弹飞行管道模型,通过引入搜索密集度概念,将SAS(SparseA*Search)算法改进为密集度约束SAS(Density Constraint SAS,DCSAS)算法,并分析了算法的复杂度,通过算法仿真证明了所提出的DCSAS算法与普通SAS算法相比具有明显的全局搜索优势,能够解决在复杂地形环境下进行反舰导弹飞行管道规划的问题.     

基于改进A*算法的滑翔飞行器轨迹规划

为了研究滑翔飞行器再入过程中的侧向机动问题,A*算法的相关理论被引入到轨迹规划中。飞行距离较远时,地球的曲率必须加以考虑,且再入过程中飞行器会受到各种过程约束。针对现有规划方法中在平面上进行A*算法推演的局限性,本文提出了一种基于椭球面A*算法的轨迹规划方法。通过推导将过程约束引入A*算法搜索过程中,从而规划出合理的轨迹。仿真结果表明,本文所提出的方法能够快速地对再入段的轨迹进行有效规划,具有很强的实用性。     

真实海洋环境视景仿真技术研究

真实海洋环境的视景仿真技术一直是虚拟现实仿真技术的重要研究方向之一。针对此课题,系统研究了三维海洋环境的组成和环境建模技术,从二维电子海图中直接获取海洋地理环境数据,作为虚拟海洋环境视景仿真的数据基础,采用基于Delaunay算法的三维数字地图地形建模方法,将三维地形数据转化为可以直接进行三维建模的ded文件。实验演示了海洋地理信息三维模型库的构建方案、模型示例及三维虚拟海洋环境的实现,取得了逼真的仿真效果。     

虚拟战场环境中地形影响下雷达作用范围表现

地形、海洋、气象等环境影响下雷达电磁信息的三维表现是未来数字化虚拟战场环境不可回避的问题。以自由空间中雷达作用范围的三维表现为基础,从虚拟战场环境中获取地形高程数据,利用几何光学法研究了单峰对雷达作用范围的影响,依此给出了地形影响下雷达的三维作用范围表现算法。该算法同样适合于山峰衍射的情况。在将典型雷达嵌入到虚拟战场环境的实验中,允许交互调整雷达和目标参数,实时形象动态的展示了地形影响下雷达的三维作用范围,为用户决策提供支持。     

基于层级成长单元结构算法的虚拟实践社区知识地图的构建

为了提高虚拟实践社区用户浏览和搜索知识对象的效率,促进社区内的知识共享,提出了一种虚拟实践社区知识地图构建方法.该方法首先改进了成长单元结构算法,利用层级成长单元结构算法对社区内的知识对象进行聚类,然后基于标签自组织映射算法自动确定出每一类所代表的主题,构造出层级知识地图.实验结果表明,所提出方法的聚类效果要优于凝聚层次聚类和增长层级自组织映射算法,能够在虚拟实践社区中构造出合理、有效的知识地图.     

虚拟角色的一种自主运动路径规划方法

虚拟角色的路径规划是动漫游戏的一个重要课题,如何建立高效的路径规划方法仍是一个热点话题。提出了一种基于感知记忆的路径规划方法,该算法包括全局路径规划、局部路径规划和记忆模块。全局路径规划是根据已知的路径建立的,提出了拥堵系数和容忍度的公式;而局部路径规划是根据局部感知建立的,虚拟角色能够依据局部路径规划探索一个未知环境,全局路径信息记录在记忆模块中。构造了一个包含虚拟角色的三维迷宫,实验结果表明,根据前面探索信息建立的全局路径规划是有效的。     

一种三维虚拟场景自动漫游的快速路径规划算法

针对三维虚拟场景自动漫游的路径规划问题,提出了一种快速路径规划算法：橡皮筋算法。首先,介绍了基于栅格的环境信息表示,场景中的障碍物在场景投影图矩阵中以不同的颜色值表示并求得其绕障包围路线,在此基础上来求得局部避障路径,生成基本路径后用橡皮筋算法进行优化处理,求得从起始点到结束点的一条最优路径。该算法可用于复杂形体和运动物体的实时避障,且具有稳定性好、求解实际问题效率高的特点。     

基于VR的三维数控加工环境及其关键技术研究

在研究虚拟制造技术的基础上,提出了基于VR的虚拟数控加工环境,设计出面向通用化的NC代码翻译器。阐述了虚拟加工环境的工作流程、基于层次关系的虚拟加工框架技术、NC代码翻译器的设计方法、基于毛坯表面模型的三角片构建算法等关键技术。该系统能够实时地反映零件虚拟模型的加工成形过程,并进行可加工性分析。     

一种用于维修仿真的虚拟人行走规划方法

提出了一种基于自由空间法和环境离散化表示的虚拟人行走规划方法。该方法首先将虚拟环境离散化成为环境图;然后,用启发式A搜索算法获取从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人对环境进行漫游;最后,设计实现了一个典型工作环境下的仿真演示实例,仿真和试验结果表明了所提算法的可行性与实用性。     

机器人探测未知环境的螺旋形导航算法

在很多情况下，机器人对作业环境并没有预先了解，这就使得机器人对环境的探测成为必要。因此，设计合理的导航算法，从而使机器人在较短的时间内能够较完整地构建出环境地图，为机器人完成作业提供了基础。本文提出了一种基于虚拟力的螺旋形导航算法，采用超声距离传感器，对未知环境进行实时在线的探测，采用本算法可以避免机器人之间以及机器人与障碍物发生碰撞。本文推导了机器人的运动学和动力学方程。仿真对比实验表明了该算法的有效性。本文进行了若干作业任务的仿真实验，使算法得到了进一步验证。     

动漫游戏中虚拟角色的一种群体对抗仿真模型

计算机在社会科学的研究中正扮演着重要的角色,建立人类群体的行为模型是一个令人感兴趣的话题。采用动漫游戏,探索了一种面向有限空间中人类对抗行为的仿真方法。首先,建立了一个三维虚拟场景和虚拟角色,虚拟角色包含生理参数、心理参数和社会参数。其次,提出了一种情绪决策模型,主要考虑了恐惧和愤怒两种情绪,给出了情绪影响公式。最后,实现了一个三维对抗行为演示原型,通过改变对抗群体的参数,初步发现了一些对抗规律。     

三维图形空间中远距离对象的近似表现方法

三维图形空间中的漫游是虚拟现实领域中一个很有研究价值的课题。但是目前的算法对计算机的软硬件要求较高,而且即便如此,也很难达到实时漫游的要求。实际应用这些算法时,需要以牺牲图形质量或帧率作为代价。纹理虚墙及其球面和柱面扩展是结合人类视觉特点提出的,用于近似表现交互式虚拟环境中远离视点对象的方法。虚拟边界将空间分割成若干区域,视点所在区域内的对象按三维模型绘制,其余对象由其投影在虚拟边界上的纹理图表达。漫游者的视点移动时,三维空间中各个对象的表现方法也随之调整。这种纹理虚墙方法及其球面和柱面扩展大大降低了表现三维环境所需的计算量和对硬件的要求,能够达到很好的“图形”质量和很高的帧率,总体上改进了在三维图形空间中的漫游效果。     

儿童交通安全教育的事故现场三维仿真研究

儿童交通安全教育是十分重要的,但传统的教育方式仍不生动,且缺乏交互性。基于建构主义学习理论和现代教育技术,提出了交通安全教育的一种新方法。建立了包含虚拟人和轿车的三维交通仿真系统,用户可以扮演和控制一个虚拟儿童过马路,仿真系统具有交互性并且生动形象,虚拟妈妈也集成到该系统中,如果儿童安全地到达马路的对面,妈妈就会微笑;如果儿童被车撞倒,妈妈就会伤心哭叫。演示的结果显示,儿童喜欢这种新的教学方法。     

遥科学实验虚拟现实仿真技术

着重对自行开发的遥科学虚拟空间实验环境以及一种空间实验虚拟现实仿真系统进行了介绍。该系统模拟了一个假想的空间实验环境,用户可以通过头盔系统观察该实验环境,并可以通过三维鼠标对部分虚拟对象实施操作。同时,开发了微重力条件下液体中的固体微粒无沉浮实验虚拟现实仿真程序,用户可以在上述虚拟空间实验环境下从任意角度观察实验,并可与仿真的实验进行交互。