虚拟视景系统中粒子系统的接口设计与实现

介绍了粒子系统的基本原理和应用,利用面向对象技术的核心思想,针对粒子系统研究分散的现状,对多种已经实现了的粒子系统进行了集成,对粒子系统进行系统的集成和封装,使其模块化,形成了一个方便扩展易于移植容易扩展的粒子系统模块,可方便的用于视景仿真系统中。给出了粒子系统建模的接口定义及层次结构关系,统一了粒子系统模块的应用程序接口,并给出了一些具体应用。     

基于粒子系统的战场环境特效仿真

基于粒子系统的特效仿真是虚拟战场环境可视化仿真中的一个重要环节。文章首先阐述了粒子系统的原理,然后根据粒子系统原理为虚拟战场环境中爆炸、火焰、云彩、烟雾、尾迹、雨雪等不规则景物建立了粒子系统模型,最后文章还分析了基于粒子系统的特效仿真中的动态链表、三角函数链表、实时性等关键技术。战场环境特效仿真为分布式虚拟战场环境提高了逼真度。     

面向对象的通用粒子系统设计

粒子系统很好的能够实现三维复杂自然景物的模拟,设计一个通用的粒子系统可以大大提高粒子系统的效率,同时在计算机性能允许的条件下表现出逼真的效果以满足虚拟现实中“沉浸感”的要求。使用面向对象的方法设计了一个通用的粒子系统,用通用的用户接口实现了不同物态和同种物体形态的实时切换,讨论了系统设计所需要的若干关键技术,所完成的粒子系统仿真效果逼真并能达到实时性要求。     

基于层次化结构粒子系统的实时火焰模拟

作为自然场景中特殊效应的一部分,火焰效果有着重要的作用。设计了基于粒子系统的火焰模型,讨论了模型参数变化对显示效果的影响,为了增加粒子系统的灵活性,引入空气速度场模拟火苗跃动现象,采用改进的高级粒子系统思想建立了粒子系统的四层层次结构,实现了具有较强真实感和实时性的火焰效果。     

Vega Prime实时视景仿真中粒子系统的应用研究

介绍了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本步骤。应用了VegaPrime实时视景仿真软件中的粒子系统,通过设置粒子系统的颜色、亮度、透明度、形状、纹理、大小、速度和位置,逼真的模拟了火焰和烟雾的特效。通过将火焰粒子系统在发射坐标系中的速度转换到场景坐标系中,实现了火焰随着发射装置的随动。     

一种简便高效的导弹尾焰的绘制算法

针对原始的粒子系统方法计算量大及实时性差的缺点，给出了一种简便高效的导弹尾焰的绘制算法。利用粒子系统的基本原理，通过绘制一个小四边形，在小四边形上进行纹理映射，形成纹理映射争粒子系统原理相结合的简化粒子系统模型算法，该算法减少了计算量并且有效地满足了导弹尾焰生成的实时性要求。     

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.     

梯形载荷下圆筒内粒子系统运动的数值仿真

活塞在梯形载荷的作用下,对圆筒内由大量钢球粒子组成的粒子系统产生挤压。粒子-粒子、粒子-边界间频繁的发生接触和分离,甚至每一次接触中,也会发生依附和滑动之间的过渡。为了数值仿真这个过程,首先采用快速接触识别算法,找到每一时间步内粒子系统中所有接触粒子对,然后建立了接触粒子对的接触模型。通过跟踪系统中的所有粒子的运动和受力情况,获得了整个粒子系统运动的数值仿真结果。仿真结果表明,在不同的载荷时整个粒子系统存在各自的暂时稳定状态,和实际情况相符,说明了接触模型的正确性。     

基于粒子系统算法的矿井火灾可视化研究

利用虚拟现实技术系统对矿井火灾进行模拟,从而提高矿井火灾救灾处理及事故勘察水平是当前煤矿灾害处理的发展方向。其中最关键的技术是解决矿井火灾模拟中火灾现象可视化的问题。本文从矿井火灾现象独有的现象出发,论述了采用粒子系统建立矿井火灾虚拟现实系统中火灾现象的可视化表现的原理、算法,介绍了煤矿火灾的特点以及粒子系统算法应用于煤矿火灾虚拟现实时的特殊处理方法。据此编制了基于粒子系统算法的矿井火灾可视化程序。     

基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

基于协同memetic PSO算法的传感器目标分配问题求解

传感器目标分配问题是防空系统传感器管理的一项重要研究内容。对面向跟踪的防空系统传感器目标分配问题进行了研究,结合主客观分配原则,利用0-1整数规划模型对问题进行了建模,约束主要考虑传感器的跟踪能力和目标的被执行跟踪容量。构造了一种协同memetic 粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法,分别采用PSO算法和邻域搜索算法作为全局搜索和局部搜索。为了在粒子位置矢量中反映出传感器组合,根据问题设计了一种特殊的粒子编码方法。最后通过仿真实验验证了算法的合理性和有效性。     

具有学习能力的FPN在航保系统易损性评估中的应用

基于Petri网模糊推理算法,引入改进粒子群优化算法,使其具有参数学习能力,摆脱系统中众多未知参数对专家和经验的依赖.以舰船航空保障系统为研究对象,建立了基于具有学习能力FPN(Fuzzy Petri net)的系统易损性评估模型,算例佐证了其学习效率及精度.与传统系统易损性评估方法的对比试验表明该评估模型的全面性和合理性,并可推广应用于复杂舰船系统易损性评估研究.     

基于Agent理论的多无人地面平台协同控制仿真研究

为提升多无人地面平台协同控制能力,适应新形势下智能战争趋势,基于JADE和World Wind Java构建了多智能体地面平台协同控制仿真系统。运用多Agent理论建立无人地面平台仿真模型,基于JADE构建协同控制仿真平台,运用粒子群算法优化任务分配机制。仿真实验表明,构建的协同控制仿真平台具有良好的鲁棒性和灵活性,优化后的任务分配机制使得多无人地面平台群体执行任务效率明显提高,且可应用于其他海上、空中无人平台的仿真研究。     

基于QPSO-DGM和熵突变的装备安全性崩溃分析

针对装备安全事故的突发性、复杂性,从系统安全熵“流程突变”角度构建灰色熵突变模型进行安全性崩溃分析。提出了复杂装备系统安全熵、安全熵函数、安全熵势函数等概念,刻画复杂装备系统安全状态从稳定到崩溃的演化机理和过程;建立了复杂装备系统安全熵函数的量子粒子群DGM(2,1)拟合模型,并以拟合值和实际值的灰关联度为适应度函数,提高模型拟合精度;构建装备系统安全熵尖点突变模型,给出安全性崩溃的灰色熵突变判据算法。最后,以某型飞机主起落架控制系统为例,验证了模型的有效性,为定量判断装备系统安全状态提供了新的方法。     

截断的自适应容积粒子滤波器

在现有的高斯粒子滤波算法(Gaussian particle filter, GPF)中,粒子的重要性密度函数是由高斯滤波器（Gaussian filter, GF）结合当前最新量测来构建的。在高精度、强非线性的量测条件下,传统GF并不能很好地近似状态真实后验概率密度函数,为了解决这一问题,提出一种截断的自适应容积卡尔曼滤波器,并用其来构建粒子的重要性密度函数,从而推导出了截断的自适应容积粒子滤波器。仿真表明,在高精度、强非线性的量测条件下,所提出的滤波算法比现有的GPF具有更高的估计精度。     

基于种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法

针对微粒群优化算法的早熟停滞缺陷问题,提出了一种基于种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法. 该算法建立了生物种群年龄模型,将每个粒子划分为不同的年龄段,动态地依据种群环境和个体信息有效地控制种群的粒子数规模;设计了较优粒子的生殖策略和较差粒子的死亡策略,增加群体的多样性和减少冗余计算量,以保证算法获得最优性能. 将此算法与其他改进算法进行比较,仿真测试结果表明,新算法具有较高的全局搜索成功率和效率,计算量显著降低,优化精度显著提高,能够有效地避免算法陷入局部停滞的缺点.     

单舰C3I仿真系统的设计与实现

在建立具有通用性的基于HLA的作战仿真试验平台的基础上,根据舰载C3I系统的构成,设计了基于HLA的单舰C3I仿真系统结构,并介绍了各个模块的功用。阐述了用于视景生成的多线程嵌入、多通道浏览和粒子特效等关键技术,利用pRTI和Vega工具开发了分布式的三维可视仿真系统,仿真系统具备良好便捷的人机接口界面。介绍了该仿真系统主要类的设计开发,并给出了仿真系统的工作流程。系统可以对每次演练进行评估、标定和回演,并能给出参战武器在作战性能方面的鉴定结果,可作为理论性辅助设备用于人员训练、作战与指挥研究和装备的性能测试评估。     

城市区域多物流无人机协同任务分配

针对城市区域多无人机协同物流任务分配问题, 综合考虑不同无人机性能、物流时效性、飞行可靠性等影响因素, 以经济成本、时间损失和安全风险最小为目标函数, 构建多无人机协同物流任务分配模型。因问题规模大、求解复杂度高, 设计改进的量子粒子群算法进行求解。首先，为增强粒子遍历性和多样性, 采用均匀化级联Logistic映射进行粒子初始化; 其次，为避免算法陷入局部最优解, 引入基于高斯分布的粒子变异方式; 最后，为提高算法运行效率, 运用自适应惯性权重方法对粒子赋值。仿真实验结果表明，所构建的模型能够实现任务分配多目标优化, 贴近城市区域无人机物流配送实际; 所提算法与传统量子粒子群算法和遗传算法相比, 任务分配代价分别下降了5.9%和6.3%;并进一步对参数权重设置进行分析, 当3个子目标函数权重系数分别为0.225、0.275和0.500, 种群规模为150时, 算法规划的结果最优。     

三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律

针对导弹以固定终端攻击角拦截机动目标的制导问题,提出一种三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律.首先,利用相对运动质点模型将三维制导问题转换为二阶视线角系统的控制问题.其次,构造一种多变量非奇异的快速终端滑模面,结合改进型超螺旋算法,设计了有限时间超螺旋滑模制导律.同时,通过参数自适应增益实时在线估计目标机动引起的外部扰动...     

基于动态温度调控的空调系统能耗预测

针对动态温度调控的空调系统能耗预测问题,设计了动态温度调控策略并通过EnergyPlus仿真得到空调系统逐时能耗数据集.在采用集成方法分析能耗的基础上,建立改进PSO算法优化BP神经网络(improved particle swarm optimization-back propagation neural netwo...