基于OpenGL的微观分子运动三维实时动画仿真系统设计和实现方法

研究了微观分子运动的仿真问题,提出了一种利用分子运动三维坐标数据得到分子运动三维动画仿真系统的设计和实现方法。首先给出系统的分子动力学数学模型、基于OpenGL的坐标变换模型及光照模型等,然后给出系统的数据处理、图形仿真和人机交互三个主要模块的设计和实现方法。最后使用该方法实现了一个液态金属分子运动的实时仿真系统。     

触觉交互系统中牙齿网格模型被切削过程的图形仿真

介绍了在牙科手术训练触觉交互系统的虚拟手术环境中，通过构成牙齿的网格变形和剖分实现牙齿被切削时材料去除过程的图形仿真。在虚拟环境中，当工具切削牙齿时，所有进入工具空间范围的顶点都会沿着与工具轴线垂直的方向映射到工具表面，同时这个过程中产生的所有狭长三角片及其相关三角片都会被细分。通过网格变形和剖分算法可以动态的实现牙齿被切削过程的形状变化，图形显示逼真同时没有滞后。     

一种大数据量实时交互地形模型算法的研究

介绍了一种基于任意网格数DEM建立大数据量实时交互地形场景建模算法。该算法基于等腰直角三角形网,采用视觉参数相关LOD控制,自适应选择对应的地形LOD,利用基于局部误差计算的全局误差控制方法,控制地形曲面的变化,并结合良好的交互方式实现了大数据量地形场景连续LOD的绘制。     

一种基于自适应网格IMM的自适应采样周期算法

提出一种自适应网格交互多模型下采样周期自适应的算法。在自适应网格交互多模型算法中,中心模型参数变化率反映了系统模型与目标机动水平间的匹配程度,而两者的匹配程度直接影响目标的跟踪精度。利用中心模型参数变化率对采样周期进行控制,并引入可控参数对平均采样周期进行灵活调整。仿真结果表明在自适应网格交互多模型下,提出的自适应采样周期算法比固定采样周期算法及基于预测协方差的自适应采样周期算法具有更好的性能。     

虚拟座舱实时视景仿真系统的设计与实现

本文首先阐述了虚拟现实技术在虚拟座舱视景仿真领域的应用，并通过三维可视数据库对物体及地形场景进行了建模，然后利用实时开发应用程序对场景动画进行驱动，最后实现了虚拟座舱的实时视景仿真系统。该系统可以完全满足虚拟座舱实时性的要求，为研究座舱仿真系统的视景实时生成问题提出了新的解决方案。     

基于BA-BSO交互机制的自适应群体共识模型

多准则群体决策环境下,决策个体间存在复杂交互关系,由经验阈值引导的共识过程难以规避非合作行为对共识的扰动,导致群体决策结果的一致性与稳健性较差.本文聚焦于群体共识实现过程中交互网络结构,共识驱动要素和偏好交互模型等三个核心内容,提出了基于BA-BSO交互机制的自适应群体共识模型.鉴于交互关系分布的不平衡性,本文设计了BA无标度交互网络模型,实现对非合作者的动态识别及其交互关系的自适应管理.其次,结合个体贴近度和共识成本设计了满足超模博弈条件的个体交互效用,以引导个体偏好的收敛与群体共识的自发涌现.在偏好交互过程中,本文基于BSO优化算法和“多数原则”设计了偏好交互模型以及最优方案选择规则,既反映了个体与相近观点交互的倾向,又规避了非合作者观点的过度影响,改善了群体决策结果的一致性与稳健性.最后,算例分析与对比分析说明了本文方法的有效性与优越性.     

一个基于OpenGL的分子建模系统的设计与实现

和一般的可视化系统相比,分子建模系统具有更多的交互式操作。本文根据OpenGL的特点,设计了一个基于状态机的层次式的分子建模系统。系统分为数据表达和数据操作两个部分,通过用户图形界面将它们有机的联系在一起。事实证明,这种结构易于继承和扩展,且具有一定的普遍意义。     

二维浅水波方程的非结构网格TVD型有限体积法

考虑二维浅水波方程及其离散方法,对非结构三角形网格给出了TVD型有限体积法.在离散单元对物理量作单调线性重构函数,通过选择不同的数值流函数,构造了两种复合型有限体积格式;时间离散采用二阶Runge-Kutta方法.对二维溃坝问题及非平底部溃坝问题进行数值模拟,结果表明,两种方法精度高且稳定,可以处理具有任意水下地形的二维浅水波问题.     

基于Cg和OpenGL的实时水面环境模拟

实时水面效果可以大大增强虚拟现实系统的沉浸感。基于Cg图形硬件开发语言以及OpenGL,综合利用P-buffers技术、凹凸纹理技术、投影纹理技术以及动态纹理技术模拟了一个实时的、包括反射、折射、水面波动、太阳波光以及Caustics等效果的水面环境。该方法仅需要两个三角形单元来构建水面。     

改进的实时海浪网格模型

基于深水中的长峰波波浪模型,给出了视点相关的梯形海面网格自适应模型,能快速逼真的实时生成航海仿真系统中的多通道海浪。本算法只对每个通道可见部分的网格海面进行计算,满足屏幕图像各点的分辨率,在保证较好的图像质量的同时提高了绘制效率。可以通过控制网格的疏密和波浪序列的数目,灵活的控制绘图的质量和计算时间上的花费,满足不同配置的仿真应用。     

仿真中的时间和实时仿真

从仿真中的时间概念的演变出发,对数字仿真中的时间概念和时间关系展开全面详细的探讨,在此基础上给出实时仿真的严格数学定义,同时分析实时仿真中的时间约束关系,并从具体工程实现的角度给出实时仿真中的时间控制策略     

基于CANbus的分布式实时系统仿真平台

分布式实时系统的理论分析沿用了实时任务调度理论中的结果，但在分布式实时系统中，为了满足系统中事务的实时性要求，不仅要合理分配每个结点中的任务的优先级，而且还要考虑网络数据帧的优先级。在对分布式实时系统进行研究中，软件的模拟忽略了实际中的不确定性，因此有局限性。本文着重介绍基于CAN总线的分布式实时系统仿真平台，包括其硬件和软件，并且介绍了一个利用此仿真平台所作的关于节点之间时钟差异的仿真实例。     

战场视景实时仿真技术

从大比例尺地形、动态地形、地形的快速生成、海浪及舰船(含水陆坦克)尾迹、动态特殊效果等方面分析了战场视景仿真存在的困难,并总结了目前解决这些困难所采取的技术措施。     

基于OPENGL的蛋白质相互作用可视化研究

蛋白质-蛋白质相互作用可视化研究是蛋白质组学中的重要研究内容,是生命科学研究的重要前沿课题之一.采用改进的关键词字典模式匹配算法从生物医学文献中提取蛋白质-蛋白质相互作用信息,基于OpenGL图形接口技术,根据二次方程对象渲染球体,运用分层插值逼近法使三维空间坐标点近似分布于球面,采用可视化知识表示法,将蛋白质-蛋白质相互作用信息以网络图方式在三维空间上立体显示.     

基于OpenGL技术的火灾场景实时生成算法研究

针对舰船火灾特点,根据舰船损管指挥模拟系统场景需求定义了火焰、烟雾粒子系统和灾害结构体的数据结构,建立了火焰和烟雾粒子系统的结构模型;讨论了火灾场景中粒子系统的实时生成和蔓延算法;运用OpenGL技术完成了灾害场景的程序实现,分析了火灾场景渲染过程中粒子参数、蔓延周界、粒子个体表面绘制方法等问题,提供了一种不采用序列贴图实现火焰和烟雾效果的方法.     

RTI实时性与信息吞吐量的研究与测试

实时性与信息吞吐量是RTI重要的性能指标。分析了RTI的基本结构及线程模型、通信方式和关键算法对实时性能的影响，提出一种测试RTI实时性与信息吞吐量的方案，并用该方案试验几套典型的RTI。在实验基础上，对目前典型的RTI的实时性和信息吞吐量这两项指标进行了分析和比较。实验表明，在高速局域网下，目前基于HLA/RTI的系统每秒钟可解算30次以上，基本上达到大多数人在回路的实时仿真系统的要求。     

一种基于光纤网络实时飞行仿真系统

提出了一种基于广播内存光纤网的分布式无人机实时飞行仿真系统,通过对系统数据交换网络和功能节点的设计克服了一般的网络环境中存在通信延迟和有限带宽等缺点,使系统实时性和扩展能力都得到保证。系统按照节点功能分为无人机动力学、运动学特性仿真,传感器的仿真,实时仿真飞行数据、飞行轨迹、三维视景显示与数据记录和遥控/遥测与地面检测等部分。半物理实时飞行试验结果表明系统设计正确,满足新型无人飞行器飞行控制系统的内、外回路动态控制功能和性能测试与验证要求。     

一种通用的分布式实时数据显控方法

提出了基于控制文件的通用分布式实时数据显控方法,给出了其总体逻辑结构及数据显控总流程,描述了显示数据与控制文件中显示控制说明项的对应关系,最后给出了一种高效、灵活、易扩充的控制文件实现方法。     

用于飞行实时仿真的微下击暴流建模研究

分析了微下击暴流的特征和用于飞行实时仿真中的建模需求。基于流体力学的涡环原理构建三维微下击暴流的参数化模型,并对涡环法建模进行了深入改进。基于流体力学方法解决了涡环法模型的中心轴处和涡核内的奇异问题。针对真实微下击暴流风场的特点,设计了倾斜涡环模型和多涡环模型,从而高逼真度地模拟复杂的微下击暴流风场。简要讨论了该模型在飞行实时仿真中的应用方法。该建模方法灵活性高,可重配置,不仅可用于变化风场中的飞行实时仿真,还可用于对实际风场测量数据进行辨识建模和再现研究。