高超声速飞行器实时航迹规划研究

提出一种实时航迹规划策略和一种改进变步长稀疏A*算法,并基于ADSP-21364处理器设计了一套高超声速飞行器实时航迹规划系统,该系统能够在离线规划的基础上根据实时探测的威胁对航迹进行重规划。进行了飞行模拟实验以及视景仿真,结果验证了规划策略和改进A*算法的有效性。规划得到的实时航迹能避开各种在线威胁,满足实时规划要求。     

飞行器姿态控制系统的实时仿真模型

本文对飞行器姿态控制系统实时仿真模型提出一种构造方法。对于线性环节的传递函数的数字仿真给出小步合成方法，而对于非线性环节中的间断问题采用Ｈｏｗｅ的解析平均方法，并且估计解析平均方法的误差。这些方法的组合，得到非常有效的实时仿真模型。对于非常大的积分步长，它仍能得到很精确的结果。最后，应用单轴卫星姿态控制系统的例子来验证本文给出的构造方法的优良性能。     

微型飞行器实时飞行仿真系统的设计与实现

微型飞行器的实时飞行仿真技术在飞行器集群控制、任务分配以及军事指挥等方面有着广阔的应用前景.在研究视景仿真技术的基础上,首先基于Multigen Creator和Vega软件,建立多架微型飞行器的飞行视景仿真环境.然后采用C++技术开发了该飞行仿真系统与路径规划系统的实时数据传输接口,并为每架飞行器设置了独立的运动模型,来接收路径数据和实时调整飞行器的路径及飞行姿态,从而实现了飞行器的实时协同飞行仿真.     

基于虚拟现实的轧钢实时仿真训练系统

将虚拟现实技术应用于轧钢实时训练系统仿真中,在对轧钢过程进行数学建模的基础上,运用OpenGL图形库,直观快速地再现了轧钢场景,实现了轧钢过程的可视化仿真,为轧钢操作工的训练提供了实时的模拟操作环境。实际应用表明,这种实时仿真技术是一种安全、经济、有效的训练轧钢操作工的方法与手段。介绍了系统的设计思想和总体结构,重点讨论如何运用OpenGL实现建模、仿真及动态驱动。     

基于任务分配的多飞行器协同航迹规划

在综合考虑飞行器编队的飞行代价和作战效果的基础上, 研究了基于任务分配的多飞行器协同航迹规划方法, 构建了结合任务分配的飞行器编队协同航迹规划模型, 设计了分解式协同航迹规划算法, 可以有效地对多目标存在的情况进行综合权衡, 得到合理的任务分配和航迹规划方案. 仿真算例表明, 这种航迹规划方法不仅能保证各飞行器选择合理的协同航迹, 也使得作战任务可以获得最佳作战效果, 有效地提高编队作战的效费比.     

虚拟现实中多通道实时手势绘图技术研究

主要阐述了如何将人物在现实世界的手部行为,用虚拟世界中的化身实时反映出来并产生真实的绘图效果,详细讨论了使用多通道的输入方式将手型识别和手部运动轨迹转化为虚拟世界的绘图元素,以及在虚拟世界中动态绘图的显示方式。最后给出一个演示程序,展示了本技术在虚拟现实绘图中的应用效果,增强操作者的沉浸感。     

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。     

虚拟现实中的实时特效系统

利用粒子系统、动态贴图、分形仿真等关键技术设计一个虚拟现实特效系统MagiFx。基于插件式设计思想,使用面向对象分析方法和分层结构进行设计,对场景中的对象采用树状结构、空间二叉树等可选结构进行场景的管理。该系统很好的扩展了传统的几何/渲染流程,提供与流行建模软件的模型接口,具有良好的移植性、内部资源可管理性和数据交换方式等问题,适用于军事(野战仿真)、工业和游戏中的特殊效果处理。     

无人机动态环境实时航迹规划

提出了一种基于实时A*搜索的无人机实时航迹规划算法。该算法将飞行器运动与航迹搜索相结合,在飞行器飞行过程中实时规划出下一段航迹;在搜索过程中,使用了多步寻优搜索的方法,相比单步搜索生成的航迹更加优化;使用最小转弯半径对生成的折线进行连接,使路径平滑可飞;针对算法局限性,给出一种改出局部最优点的策略。最后经仿真证明了该算法能够较好地满足规划要求。     

基于进化算法的多飞行器四维航迹规划方法

鉴于目前的航迹规划方法都局限于二维或三维空间,提出了一种基于进化算法的多飞行器四堆航迹规划方法.该方法在三维航迹规划的基础上加入时间代价约束,通过计算航迹节点在四维空间的坐标,将到达目标的时间与航迹搜索结合起来,使多个无人飞行器能够对目标进行同时打击并避免飞行器在飞行过程中的碰撞.仿真试验结果表明,该方法可以快速有效地完成四维航迹规划,获得满足要求的多飞行器飞行航迹.     

大范围城市VR仿真系统的研究与实现

讨论了一种构建大范围城市VR仿真系统的新方法,它摒弃了传统的软件平台和方法,基于四种数据源,即数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字模型(DM),同时结合VRMap软件平台,利用虚拟现实技术实现了整个城市的真实再现,最终构建并实现了整个城市的VR仿真系统。它同时有效解决了采用传统的软件平台和方法来进行城市VR仿真系统构建所存在的无法支持大数据量、系统开放性差、实现技术难度大、价格昂贵等缺点,为城市规划和城市的可持续发展提供了可靠保障。     

基于Multigen/Vega的校园VR仿真系统的实现--以中国矿业大学为例

虚拟现实技术对于城市规划和城市的可持续发展有着非常重要的意义,它的长足进步,为真实景观的再现提供了有效手段。本论文在已有的二维地理信息系统数据的基础上进行校园数据的获取与组织,利用虚拟现实技术实现校园全景的三维重建,采用层次型与面向对象相结合的三维数据结构,构造了校园全景的仿真模型,并实现了校园全景的驱动显示,为校园规划和可持续发展更可靠的保证。     

近岸海浪实时仿真

自然景物的模拟是计算机图形学的一个热点问题,看上去简单的现实世界实现起来却极其复杂,特别是以海浪为代表的流体视觉仿真。海浪进入近岸区后,会出现变形和折射现象。将海洋学已有的波浪理论和计算方法应用到近岸海浪仿真中,采用椭圆余弦波构造波形,用波向线和波峰线组成的变形网格来解决波浪的折射现象,实现了近岸海浪实时仿真。实践证明该方法可以快速有效地模拟进入浅水区的海浪。     

基于光线追踪的实时超声模拟与虚拟现实的集成

为进一步提高超声医师培训效率以及降低培训成本,开发了一种与虚拟现实(VR)环境集成在一起的超声训练系统。将基于光线追踪的超声图像模拟方法整合到虚拟现实环境中,利用沉浸式VR体验进行医学超声培训,并将该方法获得的模拟超声图像与使用基于生成对抗网络(GAN)技术和Field Ⅱ超声模拟器模拟的超声图像进行比较。实验数据表明,本文的超声模拟器在光线数量为256,模型的三角片数量超过200 000的条件下,能够以43帧/s的速度实时生成高质量的模拟超声图像,同时验证了光线追踪结合VR环境进行超声模拟是可行的。     

基于虚拟现实的载人潜水器操纵运动仿真系统

载人潜水器操纵运动仿真系统可用于性能研究和人员训练.与已有类似仿真系统不同的是,介绍的仿真系统显示的海底视景是基于驾驶人员通过摄像头所观察到的清晰化小场景,更符合潜水器操纵实际情况.介绍了仿真系统的体系结构,建立了空间六自由度运动方程,进行了仿真计算,讨论了两个影响视景显示的关键问题:视景建模和显示的实时性.工程试验结果表明,仿真系统的设计是合理有效的.     

虚拟维修仿真中人的行为表示

讨论了虚拟维修仿真中虚拟人和物的行为表示，归纳出虚拟人的8个基本作业行为及其参数表示，作为行为表示的标准可以用于描述仿真中的拆卸活动，建立了虚拟人作业失败的分类及描述，给出了操作物体的各种动作行为，对仿真中人的手形参数进行了分类，总结了虚拟维修仿真中常用的工具。     

自然现象的实时仿真

雨、雪、闪电等自然现场－因其具有不规则性、动态性和随机性，很难在仿真系统中用FBM方法和L－系统方法实现对它们的实时仿真。作者将粒子系统成功地应用于航海仿真系统中的雨、雪等自然现象的仿真，其实现了雨、雪的动态实时仿真。     

基于交互式多模型的VR系统头部运动预测算法与仿真

虚拟现实系统中的视觉延迟会严重破坏其沉浸感,是导致仿真病的重要原因之一.针对此问题,栽分析头部运动特点基础上,采用常速模型和当前统计模型构成的模型集合描述头部运动,建立了交互式多模型预测滤波器对头部位置进行预测,并对预测效果进行了仿真验证.仿真结果表明,相比以往采用单一、固定模型描述头部运动的预测器,该预测器提高了头部位置预测精度,从而更加有效地补偿了VR系统中的视觉延迟.     

面向武器装备系列研制的灵境仿真研究

首先阐明面向武器装备系列研制的灵境仿真研究的重要性及其学科归属.根据实施约束条件,将本项研究定位于应用基础研究.基于90年代的计算技术基础设施,将VR仿真开发系统的技术目标设定为自学习、自优化、目标驱动的自产生式建模与仿真环境.在1995年已实现的人工智能嵌入面向对象编程AI+OOP形式化体系中,通过知识封装赋予对象以知识禀赋和似人的精神属性.把AIOOM开发平台提升到面向智能体层次.文章给出Agent设计及实现的形式化描述,并通过二个实例说明该系统的可行性和优势.最后,展望系统发展方向并指出待努力解决和问题.