虚拟现实训练系统中基于手势的人机交互

给出了虚拟手建模和数据手套校正的方法和步骤。通过数据手套与位置跟踪设备的结合使用,得到现实世界中手的姿势以及位置,并以此驱动虚拟世界中的虚拟手进行交互操作。运用神经网络和逻辑组合的方法分别对定义的静态手势和动态命令进行识别,形成相应的操作命令。为验证所提方法的有效性和实用性,将基于手势的人机交互技术应用于某型自行火炮的虚拟驾驶训练中,受训者可以像在真实世界中一样操纵虚拟训练环境中的虚拟物体和部件,取得了满意的训练效果。     

虚拟座舱中多功能显示器的仿真

虚拟座舱中，双目立体显示和虚拟环境中的人机交互对机载多功能显示器（MFD）的仿真提出了特殊的要求。首先分析了虚拟座舱对MFD仿真的具体要求，进而提出了一套使用OpenGL和VTrees DK在头盔显示器中实现对目前飞机座舱中常用的CRT和LCD两种类型MFD的各种显示功能进行仿真的完整方案，最后介绍了虚拟座舱中基于HOTAS系统和数据手套实现对MFD的人际交互过程的方法。     

集成人机交互仿真系统研制与应用

基于虚拟现实技术和人机工程学原理,综合应用多通道宽屏投影拼接、光学运动跟踪和数据手套手势跟踪、Vega和Creator等许多虚拟现实软、硬件技术,构造出一个可供人与计算机中的虚拟操控系统进行实时交互的虚拟仿真环境,可对人机交互绩效进行动态、客观的测量,继而评价操控面板系统的设计质量,亦可用于各类二维操控面板的操作培训。初步实验结果验证了系统的可行性。     

卫星编队构型设计可视化系统

为实现更自然的卫星编队构型设计,采用OSG(Open Scene Graph)技术建立了卫星编队飞行轨道构型设计过程三维显示场景。虚拟现实技术使抽象的理论设计可视化,实现了虚拟环境下的人机对话。基于HLA(High Level Architecture)下的RTI(Run Time Infrastructure)通讯协议平台,确保了交互通讯的流畅性。采用语音识别、数据手套、图像识别等多种人机交互模式,解决了鼠标键盘操作的枯燥性,让使用者产生沉浸感,满足了不同使用者的操作要求,降低工作人员的疲倦感。     

虚拟操作训练系统中的人机交互技术研究

首先概要介绍了人机交互技术发展状况，接着针对某型武器系统虚拟训练系统给出了过程仿真模型，阐述了人机交互系统在过程仿真模型中的作用，在此基础上，重点介绍了依托位置跟踪器和数据手套等虚拟外设实现对虚拟实体进行直接操纵的过程和具体方法，最终实现了采用直接操纵交互技术的某型武器系统虚拟操作训练系统。     

基于VR的航空发动机虚拟教学实验系统设计

通过航空发动机虚拟教学实验系统的建设,将VR(Virtual Reality)技术中的三维立体仿真建模、三维场景管理、基于数据手套与碰撞检测的人机交互式虚拟装配、基于立体眼睛与头盔的立体显示等技术进行了一次综合的实验探索,是将VR综合技术与实验课堂教学相结合的一个尝试.重点论述了系统开发中模型建造的几何建模和实例化、视点控制、虚拟手建模及数据手套交互、立体显示技术等.该系统通过对某航空发动机提供虚拟装配及拆卸、模化教学实验、模型流场的动态显示及发动机试车等实验系统,将学生的视、听积极性充分调动起来,使学生可获得身临其境的感受和体会.     

一种在分布交互仿真系统中使用Simulink模型的方法

Simulink模型使用自身的时钟步长和数据流，不与其他程序共享。提出了一种在分布式仿真系统中直接使用Simulink模型的方法。为了和分布式仿真系统交互仿真数据，设计了一种代理程序的结构。代理程序采用共享内存技术和Simulink的S函数作为接口与Simulink模型进行数据交互．并使用进程通讯中的共享内存和事件技术来实现代理程序和Simulink模型之间的同步。     

CAS-Glove型数据手套运动建模与软件系统开发

数据手套是虚拟现实系统当中一种通用而且非常重要的交互设备。本文首先介绍了一种新型数据手套CAS-Glove，然后根据手指的生理约束条件，以及CAS-Glove中传感器的布置和特点，建立了一种改进的手指运动模型。最后对与其相配套的软件系统的组成、主要功能、实用的标定方法和数据处理过程做了详细介绍。     

ERT-VR:一种地震救援训练虚拟仿真系统

ERT-VR系统主要包括指挥员训练子系统与小组训练子系统两部分。指挥员训练子系统基于多通道立体显示系统构建沉浸环境,小组训练子系统以头盔显示器与数据手套等为主要交互设备。ERT-VR设计与实现了一个训练想定生成器,生成的想定数据类似于试题,管理人员分配给受训人员。受训过程被实时记录与评估。阐述了ERT-VR系统组成、功能结构、运行过程与运行实例。     

一种战场态势图形指挥系统的多通道整合模型

人机交互技术是实现战场指挥控制系统的核心技术,多通道交互则是实现自然、高效的人机交互的关键技术。在建立多通道战场指挥系统模型的过程中,本文针对多通道整合问题,分析了多通道交互任务的特点,提出了一种基于元动作的多通道整合模型,将多通道任务根据一些关键动作和冗余属性信息分解为一组元动作,整合成功与否以相应元动作特征结构的完整提交为判据,解决了多属性用户动作的任务槽选择问题。使用了事件分类表和元动作槽表,将交互任务知识与多通道整合分开,并在整合过程中采用了多种融合方式相结合的方法,使整合过程能及早生成反馈,又不会产生不必要的回溯。最后给出了基于该模型的交互技术设计规则以及模型示例。     

变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接

变电站实时监控系统是变电站重要组成部分,它与虚拟现实场景相结合可以提供更加真实的仿真环境,达到更好的培训目的。研究了变电站仿真系统中实时后台监控程序和虚拟现实场景两者之间数据通信的方法。使虚拟现实场景与后台监控程序上的操作互相同步反应,以实现有效的交互式变电站仿真系统。并以实例详细阐述了采用模拟通信程序结合变电站仿真程序,按照IEC870-5-103规约进行数据传输,实现虚拟现实场景与后台监控程序连接的过程。     

人在虚拟载人航天器虚拟乘员舱内环境中作业特性的仿真研究

利用自行开发与集成的虚拟现实实验系统，通过在简化的虚拟乘员舱内设定判断物体大小和移动物体等常规的任务，记录其操作时间，并与真实环境中相同的任务进行了对比来开展人在虚拟环境中作业特性的仿真实验研究，同时设计主观问卷表调查被试对虚拟效果的真实感。结果表明，被试戴头盔显示器、利用数据手套完成挑选虚拟乘员舱内标准柜抽屉中的小球，并放置在一台体上任务的作业时间服从均值36．72s、方差13．798正态分布。70．2％的被试调查时认为头盔显示器的立体效果明显，可以产生一种沉浸感。所以，开展虚拟现实应用研究时，应使系统硬件能够尽可能地模拟真实任务背景，关键是头盔显示器和数据手套的交互性满足需要，其次对真实世界的模型优化应有一个量级，这样，人在其中的判断及反应操作与真实世界就可以类比，从而可保证应用结果有效性。     

生产物流系统交互性层次仿真方法研究

在交互式仿真对生产物流系统的分析过程中往往需要借助于虚拟现实技术和仿真与可视化的同步计算能力。虽然高分辨率模型能够更加精确的描述实际系统的行为，但是随着仿真模型复杂度的增加，整个仿真系统需要运行在高分辨率的条件下，导致计算机计算负荷增大，计算能力成为瓶颈。在虚拟环境下对生产物流系统进行交互式仿真分析要求仿真和可视化的实时性。基于层次建模和多分辨率仿真技术，提出了一种新的生产物流系统交互式仿真方法，并以汽车生产物流系统为例，开发了原型系统，验证了新方法的有效性。     

发动机虚拟装配教学实验系统关键技术研究

虚拟装配技术是虚拟现实技术在设计与制造领域的重要应用。在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题。并首次提出了将虚拟装配与发动机教学实验相结合的虚拟发动机装配教学实验系统的构想。最后还展示了利用发动机三维可视化虚拟装配教学实验系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了该虚拟装配教学实验系统与传统装配相比较的优势和特点。     

虚拟装配中基于数据手套的虚拟操作研究

在虚拟装配中,采用数据手套对虚拟物体进行虚拟操作,是进行虚拟装配的重要手段。首先给出了数据手套的虚拟操作流程,探讨了虚拟操作中存在的三个关键技术问题碰撞检测问题、手的穿透限制问题、手的抓取和拖放问题。然后对这三种关键技术逐项进行了剖析,并在此基础上给出了具体的解决算法面向对象的基于包围盒的碰撞检测算法、基于面片的穿透限制算法和抓取与拖放算法。最后构建了虚拟装配试验系统对这几种解决方案进行了验证。这几种算法能够保证虚拟装配系统的实时性和真实性,较好地解决了虚拟操作中存在的问题。     

基于虚拟现实技术的船艇航行训练仿真系统的研究

介绍了虚拟现实技术在船艇航行训练仿真系统中的应用,叙述了船艇运动方程的建模、海洋虚拟环境建模以及人机交互界面的构建,对三维鼠标与数据手套的应用、视点与虚拟手的控制、海底地形建模与碰撞检测技术等进行探讨,解决了船艇航行的运动仿真、环境仿真以及实物仿真等问题。     

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。