卫星编队飞行碰撞预警策略仿真研究

针对近地圆轨道编队卫星碰撞预警问题,建立了仿真想定。提出了以拟最大瞬时碰撞概率为检测指标的碰撞预警策略,利用典型轨道仿真验证了策略的有效性。拟最大瞬时碰撞概率的计算,需要求解预警时间段内编队卫星间的最小距离和发生时刻。通过对距离平方的导数函数的分析,提出了一种变尺度直接逼近算法,用于寻找距离函数的极点,从而完成极小值的求解。对典型轨道的仿真结果显示：变尺度直接逼近算法能够完成距离函数最小值的求解。的研究成果将对卫星编队碰撞预警的工程化提供有益的参考。     

基于图像机动检测的飞行目标姿态角估计算法

基于图像对目标的机动检测信息,提出了一种新的基于二维图像序列的飞行目标姿态角估计算法.算法结合飞行目标结构特点,利用图像对其进行快速机动检测,根据目标的机动方向和机动程度,建立了自适应动态模型库,并提出了启发式搜索法,最后采用动态模型匹配的原理进行目标姿态角估计.该算法避免了创建动态模型库的盲目性,减小了动态模板库的规模,提高了最佳匹配模型的搜索速度,仿真结果表明,在保证姿态估计精度的同时,极大的提高了实时性.     

用门控循环单元实时预测空战飞行轨迹

为了提高飞机飞行轨迹预测准确率、确保轨迹预测实时性,提出使用门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)预测轨迹。对不同条件下的不同机动动作进行飞行仿真,得到大量轨迹样本。设计具有不同层数和神经元个数的网络,用得到的样本对其进行训练。选出在测试集上误差最小的网络结构。对比GRU网络、循环神经网络和反向传播网络的相对误差和预测用时。引入坐标变换矩阵,使轨迹预测不受航向和坐标系影响。对比3种方法在一段频繁变化的轨迹上的绝对误差。结果表明,所提方法的平均绝对误差在x轴上约为18 m,在y轴上约为11 m,在z轴上约为22 m,显著小于另外两种方法,且平均预测用时约为2.4 ms,满足实时性要求。     

用门控循环单元实时预测空战飞行轨迹

为了提高飞机飞行轨迹预测准确率、确保轨迹预测实时性,提出使用门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)预测轨迹。对不同条件下的不同机动动作进行飞行仿真,得到大量轨迹样本。设计具有不同层数和神经元个数的网络,用得到的样本对其进行训练。选出在测试集上误差最小的网络结构。对比GRU网络、循环神经网络和反向传播网络的相对误差和预测用时。引入坐标变换矩阵,使轨迹预测不受航向和坐标系影响。对比3种方法在一段频繁变化的轨迹上的绝对误差。结果表明,所提方法的平均绝对误差在x轴上约为18 m,在y轴上约为11 m,在z轴上约为22 m,显著小于另外两种方法,且平均预测用时约为2.4 ms,满足实时性要求。     

弹头飞行空间碎片碰撞概率建模与仿真

针对弹头飞行空间环境的日益恶化,建立了弹头与空间碎片碰撞概率的仿真模型。在分析空间碎片分布特征的基础上,根据建模需要描述了其数学运动规律,然后结合被动段弹道参数特点,推导建立了碰撞概率的数学模型。该仿真模型可以有效地计算出弹头在不同碎片密度环境下飞行的碰撞概率,并拟合出碎片密度与碰撞概率之间的关系曲线图。通过仿真计算证明了该模型的有效性,所得到的一些重要结论可为导弹武器的研制者和使用者提供一些借鉴。     

一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法

碰撞检测是自然环境计算机模拟的基础,机器人等领域有着广泛的应用,本文提出了一个用于多面体碰撞检测的快速算法HS-jump,HP-jump算法建立了一个有效的检测模型,当两个凸多面体碰撞时,可以快速的报告它们之间碰撞, 当两个物体分离时,该算法提供了一个启发式搜索策略,用于快速的搜索分离物体的分离向量两个分离物体的分离平面的法 向量,与已有的算法相比,HS-jump算法可以更平衡的处理碰撞、分离的情况。     

空战仿真可视化系统的研究与实现

针对目前空战仿真研究的实际需求,本文首先讨论了空战仿真可视化的研究内容,并进一步给出一种空战仿真可视化系统的实现方法。该系统利用OpenGL三维图形实用程序技术,在PC机上实现了空战仿真的各种可视化因素,并达到了逼真的演示效果。     

基于快速模型匹配的飞行目标三维姿态角估计算法

采用动态模型匹配的基本原理,提出了一种基于二维图像序列的飞行目标三维姿态角估计算法。算法根据目标机动特点和姿态角约束关系,建立了降维动态模型库,在保证模型库完备性的同时减小了规模。根据相似性矩阵的分布规律提出了十字搜索法,加快了最佳匹配模型的搜索速度。仿真表明,该算法具有较好的准确性和实时性,对提高机动目标跟踪性能具有一定的理论意义。     

分布交互式战斗机空战仿真系统的开发

简要介绍了一种实时分布交互式战斗机空战仿真系统的开发。整个系统按照分层模块思想设计,对空战中战斗机关键子系统和关键行为进行了精确的数学建模,减少了建模的复杂度、保持了平台的开放性和可维护性,据此实现了局域网环境下的分布交互式空战仿真研究。初步的仿真结果表明系统具有实时、精确、高逼真度、高效费比的特点,可作为飞机设计和空战研究的重要辅助手段。     

一种适合多机空战仿真的碰撞检测算法及应用

介绍了一种适合在大规模空战仿真中应用的多目标碰撞检测算法。首先,通过三轴投影选法得到最简的待检验碰撞目标集合,以此来缩短算法执行时间,保证实时运行。其次,在帧间处进行细节检测,消除“细节丢失”现象,保证检测结果完整无缺失。最后,用时序判定的方法决多目标碰撞干涉问题,使碰撞结果具有唯一性。本文给出了算法流程,结合应用实例进行性能析并得出结论。     

一种截窗查询的多障碍物快速碰撞检测算法

依赖于地理信息系统的越野路径规划,由于存在大量分布不规律的环境障碍物,严重影响路径规划的计算速度,借鉴截窗查询的思想,给出了基于一维数据结构的矩形截窗查询算法,该算法有效减少了规划过程所需碰撞检测的障碍物个数,大幅提高规划速度,在环境障碍物动态更新的情况下,其性能优于区间树的截窗查询方法。

Abstract：

Path planning based on GIS is a fundamental problem in many applications. It is the main problem affecting the planning time because of the multi-obstacles in field environment. A novel rectangle windowing query method was proposed in order to improve the compute efficiency of collision free test. The method reduces the numbers of obstacles needed to test and speeds the planning process, and is more suitable with the dynamic environment of obstacles changing than the interval tree method.     

虚拟装配环境下快速碰撞检测方法的研究

碰撞检测算法的效率对提高虚拟装配环境的真实性和沉浸感具有重要的影响。提出了基于分层次剖分的快速碰撞检测方法。该方法通过综合运用空间剖分法和层次包容盒法快速减少需要检测的基本几何元素对数。利用虚拟装配过程的时空连贯性，通过引用模型缓存和冗余面片索引技术减少计算量和内存占用。应用结果表明该方法能够满足大规模虚拟装配环境的要求。     

数控弯管加工过程仿真中的碰撞检测研究

基于自行开发的导管加工仿真系统(TBS)中导管的分段表示，提出了基于仿真指令的碰撞干涉模型和导管扩展OBB树(XOBB)的碰撞检测算法，碰撞干涉模型剔除了加工环境中明显不参与碰撞测试的物体及导管段，实现了导管加工过程仿真中碰撞检测物体对的初级过滤。导管扩展OBB树把变形导管的碰撞检测问题转化为已成形导管段的碰撞检测问题，避免了导管变形所引起的OBB树结点的重新生成。最后，提出了一种三角形求交的代数方法——基于非线性规划的三角形求交算法。     

基于多智能体粒子群的快速碰撞检测算法研究

在层次包围盒的基础上,提出一种基于多智能体粒子群的快速碰撞检测方法.算法首先利用层次包围盒方法快速减小物体间可能发生的碰撞检测区域,并基于随机碰撞检测核心思想将问题转变为物体特征对间距离机制的非线性优化问题,在建立的层次拓扑结构基础上,结合多智能体系统技术和粒子群算法的进化策略,设计了一种多智能体粒子群算法来求解碰撞检测问题.通过仿真测试表明,该算法具有很高的搜索效率和寻优性能,能够满足碰撞检测的实时性要求.     

射击仿真过程中实体碰撞命中检测模型研究

针对射击仿真过程中空间实体碰撞命中检测问题，在已建立的动力学和运动学模型解决了实体位置、姿态及运动趋势解算基础上，提出了考虑对抗双方实体空间占有区域因素，建立目标几何等效体壳体方程，分析了碰撞发生的必要条件，建立了实体碰撞检测模型，可解算最初碰撞命中点参数，并为之后的毁伤描述提供必要的参数条件。     

虚拟手术仿真中碰撞检测问题的研究

虚拟手术仿真是虚拟现实技术医学领域的一个重要应用,快速精确的碰撞检测是虚拟手术仿真的基础。现有的碰撞检测方法虚拟手术仿真中人体组织模型变形和拓朴结构变化等问题,本文给出了一种基于固定方向凸包包围盒的碰撞检测方法,它不仅在速度上较以往的方法有一定的提高,而且能有效地解决虚拟手术仿真中出现的各种新问题。     

分布式虚拟环境中碰撞检测研究

分布式虚拟环境中，由于实体和化身通常分布于不同的仿真节点，所以碰撞检测应具有完全性和唯一性，即碰撞对方对一次碰撞应做一次仅且做一次响应。本文在详细分析已有算法不足的基础上，提出了一种改进的算法，它能保证分布式虚拟环境中碰撞检测的唯一性，并能与DR技术混合使用。     

基于相遇误差的飞机导引方法建模与仿真

为提高飞机导引精度，使飞机在进入空战区域时占据有利条件，推导了一种基于制导武器与目标的相遇误差的飞机导引方法，并对其进行了仿真。首先，给出相遇误差的确定方法，分析了在具有发射和相遇条件限制的情况下该导引方法的原理及数学模型，根据时间最优准则确定飞机飞行的最优基准轨迹。然后，对导引第一阶段导引方程组解的情况进行了仿真分析，应用MATLAB对该导引方法的基准轨迹的建立进行了仿真验证。仿真结果表明：该导引方法在保证所导引飞机处于有利的攻击位置的条件下能够很好地完成飞机的导引。     

船舶自动舵和自动避碰算法仿真测试平台的研究

采用MatLab的Simulink工具箱和实船实验测试船舶自动舵和自动避碰算法，存在风险大、调试周期长、费用高的缺点。基于全任务船舶操纵模拟器，研究可用于测试船舶自动舵算法和自动避碰算法的仿真测试平台。详细介绍了该测试平台的体系结构、系统功能、接口设计，并以船舶航迹保持算法为例仿真测试了该算法对一艘商船的控制效果。该平台已成功应用于船舶自动舵和自动避碰算法的测试。     

轿车侧面壁障碰撞与侧面柱碰撞的仿真试验研究

汽车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态之一,包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式.同时开展侧面壁障碰撞(车对车)和侧面在碰撞(车对障碍物)的研究对于提高车辆侧面碰撞安全性具有重要意义.首先通过Benchmarking技术建立了与实车尺寸一致的某轿车整车有限元模型,通过计算机模拟仿真的方法,并结合实车正面碰撞的结果验证了模型的有效性.然后,分别根据ECE R95和Euro-NCAP法规的要求进行了侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞的仿真试验.通过对比分析两种侧碰仿真试验下车体的变形情况及假人各部位的伤害指标,发现侧面柱碰撞会引起较大的车身变形,对假人头部,胸部等会造成更大的伤害.因此,为了进一步改进车辆的侧面碰撞安全性和降低乘员损伤风险,建议在汽车侧面碰撞安全认证试验时,同时进行两种形式的侧碰考核.