基于表面肌电控制的虚拟人机交互系统

实现了一种基于肌电信号手势识别的实时虚拟人机交互系统。系统采集受试者执行六类不同手势动作时的上肢肌肉表面肌电信号,对其进行模式识别,并将识别结果作为虚拟物体的控制信号,控制虚拟飞机执行三个自由度的飞行动作,从而实现人与虚拟环境的友好交互。对10位受试者进行的单用户和多用户控制测试实验表明,实现的虚拟人机交互系统可实现基于肌电信号的虚拟人机交互,且具有虚拟环境生动形象、控制准确率高等特点。     

基于智能虚拟环境的地铁站台仿真系统

实现了一个用于列车驾驶培训的地铁站台仿真系统.系统由一个可被感知的站台虚拟环境和虚拟乘客系统组成.站台环境由静态场景、动态场景两部分组成,可在用户控制下发生变化.虚拟乘客通过感知站台环境的变化做出行为判断与动作.乘客仿真模型采用分层结构,分别实现环境感知、决策、行为选择、动作实现与实时绘制.目前,该系统已用于地铁列车仿真器,成为培训司机站台操作的工具.     

基于运动跟踪和交互仿真的工作设计

为了在设计阶段早期就可以考虑工作任务、工作空间以及人与系统的匹配问题,运用多相机成像和图像处理技术实现了一套人体运动跟踪系统。运用该系统可以获取虚拟工作空间中实际工作者的动作信息,通过实时的人机交互仿真实现工作者与虚拟对象的自然交互,通过仿真对工作设计进行评价,评价内容包括工作空间可及性、工作任务可完成性、完成绩效以及满意度等。所构建的原型系统已经用于多种工作动作的跟踪、仿真和评价。     

虚拟装配环境体系结构的建模机制与分析设计

虚拟现实技术为产品开发带来了全新的人机界面和强大的功能,虚拟环境将虚拟现实技术与产品的设计、装配和分析紧密地结合在一起。但目前大多数面向产品开发的虚拟环境存在着通用性和可重用性等问题。本文给出了一个虚拟装配环境软件体系结构,该体系结构基于统一建模语言UML和离散事件系统形式化描述体系DEVS思想,采用面向对象、可重用技术对该系统进行了分析设计,实现了软件体系结构的可扩展性、可重用性和易维护性等。     

开放式虚拟环境实验平台的设计与初步实现

分析了具有通用性的开放式虚拟环境实验平台的所需功能的基础上,提出了平台的体系结构,并且详细介绍了此平台的核心部分----面向视景仿真的虚拟环境平台的结构以及实现过程中涉及到的关键技术:包括面向对象设计思想,自定义脚本技术,模型导入技术,碰撞检测技术等.采用面向对象的方法进行设计,利用第三方软件完成模型构建,以C++为底层开发语言,利用DirectX实现了虚拟环境的渲染,并对此平台进行了测试,将其应用于虚拟室内环境漫游.     

一种新的虚拟维修手部动作生成方法

在维修仿真中,虚拟维修人员的手部操作起着重要的作用,对维修活动中手部动作的实时、连贯生成问题进行了研究。首先提出了一种包含详细解剖结构的虚拟手模型,其次在分析总结各类虚拟人运动控制算法的基础上,通过加入阻尼系数以克服传统IK算法难于或无法处理的奇异性、冲突性与多目标性问题,改进了阻尼IK方法,并利用Jacobi矩阵的正交投影来处理优先级多约束条件下的手部动作。最后以某型装备车辆的轮胎更换维修任务为例对提出的算法进行了验证和效果评估,表明了所提方法的有效性和健壮性。     

面向虚拟环境的场景管理关键技术及其实现研究

研究面向虚拟环境的场景管理关键技术并加以实现。构建了一种能有效描述大规模虚拟环境的场景图和基于该场景图的场景二叉树(SBSP)，以此为基础，实施了场景管理与绘制分离策略。提出一种基于多线程入口的大规模虚拟场景的实时调度方法，该方法由入口根据化身的运动对空间进行实时调度，能避免传统调度方法的复杂的多线程通信。以上述关键技术为核心，利用OpenGL和C 开发了虚拟环境原型InteVRl．0，该系统可实现大规模虚拟环境的场景管理和实时漫游。     

基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现

快速的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性和增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟装配环境的复杂性、实时性和精确性又对碰撞检测提出了更高的要求。文中对基于虚拟装配的碰撞检测问题进行了描述,提出了面向虚拟装配的分层精确碰撞检测算法,并对该算法中的面片层碰撞检测算法和精确层检测算法进行了论述,应用结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性要求,为虚拟环境下的装配工艺规划奠定了基础。     

灌装生产线虚拟环境的多Agent建模研究

通过对灌装生产线虚拟环境的特点和描述方法分析，提出了灌装生产线虚拟环境Multi-Agent新的建模方法。将复杂的生产线系统化为主Agent与子Agent的空间网络关系，对主Agent结构中的六元组进行了定义，用消息传递机制来描述虚拟生产线动态实体的行为机制，构造了Multi-Agent系统总体框架。利用WTK和VC 开发了虚拟灌装生产线仿真系统。应用结果表明：该系统具有实用性、有效性，为企业生产线工艺立体布置设计、系统优化、决策、关键设备可制造性的评估提供了集成工具。     

VEADAM:一个异地协同虚拟设计和虚拟制造系统

VEADAM是一个异地协同虚拟设计和虚拟制造系统：面向航天某型产品的工程研制需要，利用虚拟现实技术，研究和实现一个异地协同的产品设计、虚拟装配和虚拟制造的环境，使各部门协同合作，减少产品研制的周期和成本。VEADAM第一阶段主要研究面向航天某型产品的虚拟装配，包括框架结构、pro/E与虚拟环境的信息转换、约束关系、协同调度、多通道人机交互等，实验初步说明该系统具有应用价值。     

基于刚体运动学仿真的坦克训练模拟系统研究

根据坦克部队作战特点,以计算机技术、网络技术、系统仿真与模型方法为基础,将HLA与坦克分队战术训练相结合,把分散在不同地点的人与设备"连接"到同一模拟训练环境中;将虚拟现实技术与半实物仿真模拟器相结合,建立具有时空一致性的系统合成的虚拟"战场环境";将刚体运动学与解析几何相结合,解决坦克实体模型视景仿真和坦克直线运动与转向运动中的六自由度刚体运动学模拟技术。遵循这一技术路线,完成了以计算机仿真技术与军事训练专业的复合应用为目的的分布式坦克训练模拟与分析系统。     

基于混合网络环境的航电模拟器的设计与实现

在飞控系统半实物仿真中,航电系统与地面其它模拟系统涉及多种网络联接,如何选择并协调相关网络通信、构建它们相互之间数据流的实时转发平台并实时驱动航电仪表是设计航电模拟系统的关键。为了满足某型飞机飞控系统实时仿真试验的需要,综合应用实时网、1553B和以太网等三种网络方法并结合虚拟现实技术开发了飞机航电模拟器,既加快了开发进度和节省了开发成本,又比传统的航电系统更具扩展性,应用效果良好。     

虚拟人的行为规划模型研究

基于智能主体理论,提出了虚拟人的结构体系。虚拟人的结构体系包括感觉模块、知觉模块、规划模块、行为模块、行动模块、数据库模块、知识库模块、情绪模块、内部变量模块、运动控制模块。这些模块集成为一个整体。本文着重介绍规划模块和行为模块的功能。虚拟人的行为用产生式规则来描述,每条产生式规则具有不同的优先度,可以在不同的行为之间建立合成运算,采用抑制增益系数和疲劳系数来表现行为的时序特征。最后,在微机上实现了一个基于本文模型的虚拟人行为动画系统。     

沉浸式双通道虚拟博物馆的设计与开发

随着计算机软硬件技术的发展,利用虚拟现实技术进行三维场景的构建、漫游已成为可能.从硬环境和软环境两个方面阐述了徐悲鸿虚拟博物馆的构成;搭建了双通道沉浸式虚拟环境,探讨了基于PC机群的多通道立体交互漫游的若干关键技术问题;以博物馆数字化建设为背景,对徐悲鸿博物馆的建筑物、生前作品及其塑像进行了三维重建,通过佩戴立体眼镜、头盔、数据手套等交互设备实现了整个博物馆内、外场景的三维立体虚拟漫游,足不出户地赏析文物作品.     

桌面虚拟现实系统中数据手套的应用研究

在人机交互中数据手套的引入,能够充分发挥手在交互过程中的自然性。介绍了数据手套在虚拟环境中进行交互的过程。在变电所培训系统中实现了基于5DT Data Glove 5的人机交互操作,并设计了数据手套校准函数和校准步骤,设计了在VRT场景中用手势进行漫游的程序,利用VRT SDK编制了获取数据手套传感器测量值的程序。上述方法对于其它虚拟系统引入数据手套的设计将具有一定的启发作用。     

洗消分队战术技术仿真训练系统研究

简介了系统的基本架构,分析了研究过程中使用的主要关键技术:基于XML的三维场景生成与行动规划、基于目标对象表面分解的碰撞检测、基于骨骼动画的虚拟人动作控制、基于层次分析法的训练评估。洗消分队战术技术仿真训练系统集战术训练和技术训练于一体。实际应用表明,除降低训练成本、提高训练效率外,该系统还可以根据训练目的灵活集成与扩展。采用的关键技术可以作为解决仿真领域中场景自动生成与行动规划、精确碰撞检测、虚拟人行为控制、训练评估等问题时的有益参考。     

基于xPC的PMSM控制系统虚拟测试技术研究

全数字化永磁同步电动机(PMSM)控制系统有着数模混合控制无法比拟的优点,硬件电路简单可靠,且可以实现复杂控制算法提高控制性能。但数字控制器中的数字信号无法直接用示波器观察,为了解决这一问题,提出了基于xPC的虚拟测试技术实现PMSM控制系统的实时测试,测试系统采用TCP/IP网络通讯协议和CAN总线协议传输数据。试验表明,该方法能够彻底的解决全数字化PMSM控制系统信号实时测试的难题。     

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension, RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。     

轧机辊缝控制建模及仿真

液压AGC已经成为现代带钢轧机中控制带钢厚度的关键设备,通过对某轧机液压系统深入的研究和分析,并参考典型的液压元件的作用机理,完全地建立了轧机液压AGC系统的数学模型。最后,利用MATLAB语言对所建立起来的液压AGC数学模型进行了计算机仿真,结果表明和实际所测得的响应曲线非常近似。     

基于组件的计算机组成原理虚拟实验室的设计与实现

提出了一种基于组件技术的计算机组成原理虚拟实验室(PCOVL)的设计模型和实现方法。该系统采用Java语言实现,具有良好的平台无关性。以Java Bean组件技术开发元器件,并利用Java反射技术实现了系统动态调整组件属性和行为的功能;结合数据驱动原理,多线程技术的wait、notify机制,以及锁的同步控制技术,提出一种基于数据驱动的触发式调度机制,有效的解决了具有复杂关系的组件之间的数据传递和调度运行的问题。PCOVL实现了可视化的定制实验流程、运行期间随机改变组件状态、以及实验结果的动态实时显示等功能,为开发计算机硬件类课程虚拟实验室提供了有力的技术支持和理论基础。