基于虚拟现实的液压挖掘机视景仿真

以徐州某液压挖掘机为模型,不借助任何的商业图形引擎,自主设计并开发了基于虚拟现实的液压挖掘机视景仿真系统.通过动态地形和基于图形处理器的纹理融合方法实现了挖掘机与地形的动态交互,并采用不同角度、不同尺寸的多个显示屏幕的视景图形无缝拼接技术为操作人员提供了360°的虚拟场景.结论表明:开发的视景仿真系统真实感强,有极佳的交互性,为驾驶培训人员提供了全天候、实用、安全、经济的辅助训练手段.     

视景仿真中履带车辆模拟

驾驶模拟训练系统采用经典的Bekker车辆地面力学理论和Wong J Y提出的履带动力学模型,推导了视景仿真中土壤的接地压力与沉陷深度关系、剪切应力与剪切位移关系、行驶阻力等,建立了视景仿真中的履带与地形的动态交互模型。采用ROAM算法和多点匹配法,实现了地形三角形网格分辨率的动态改变。在优秀的多体动力学实时仿真软件Vortex中实现了高速履带和低速履带与地形的动态交互效果,满足了实时仿真的要求,真实感强,具有极佳的交互性。     

空战实时仿真系统研究

为了评估空中作战对抗效能,建立了虚拟空战实时对抗网络仿真系统,给出了系统设计的思路、框架和功能,详细介绍了视景仿真系统的实现方法和关键技术,采用最小二乘拟合算法解决了仿真实体的轨迹不连贯,画面有抖动等现象;基于Vega仿真软件环境开发了战场中的各种复杂场景特效,解决了非视觉物理量的可视化问题,可在不同的场景环境下,动态演示导弹对相应目标的打击过程,包含特效、声音等各类仿真信息,画面流畅、系统稳定,具有良好的交互能力;利用Visual C 开发了视景仿真程序,解决了视景驱动和自动视点切换等具体问题。仿真结果表明视景系统可以实时逼真地演示虚拟空战作战过程,并给出了作战效能的直观评估。     

多机协同的分布式海上攻防视景仿真

基于高层体系结构,构建了在分布式网络环境下多机协同的海上攻防对抗仿真系统.根据舰载反舰导弹的攻防过程设计仿真模型.为逼真描述作战环境和态势进行视景仿真,采用改进的快速傅里叶变换算法进行海浪建模;利用粒子系统的基本原理,结合OpenGL的纹理映射技术,实现动态爆炸模拟.根据仿真模型设计各联邦成员,将三维视景仿真作为联邦成员加入仿真系统的联邦执行以实现多机协同渲染,从而大幅度提高了显示帧率,并使视景仿真可灵活扩展.     

虚拟漫游系统的研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发的虚拟场景漫游仿真系统．提出了视景节点的软硬件配置要求；论述了基于Creator的实体建模方法、基于Creator建模和Vega软件环境的天空效果生成方法、声音的调用、视景仿真软件的开发过程以及整体系统的实现等关键技术．仿真结果表明，该视景仿真系统逼真地演示出在虚拟场景中漫游的的过程，并且满足系统仿真的实时性要求．     

一种基于分形技术的多层次细节视景仿真方法

作战仿真是作战方案实施前利用计算机模拟技术对其进行检验的一种重要手段,而视景生成主要是使仿真过程直观形象,增加可信度,是仿真过程中必不可少的应用技术。提出一种基于分形技术的多层次细节视景仿真方法。主要思想是利用LOD生成初始景观的三角形网格,然后用分形技术进一步对三角网格递归细分,解决了不同细节层次区域间的视觉过渡,最后经过视景渲染,生成逼真的三维视景。对其应用效果和性能评估表明,该方法能提高视景仿真系统的整体性能,具有一定的军事价值。     

液压挖掘机回转系统启动性能的仿真研究

液压挖掘机回转系统启动过程中存在严重溢流损失,提高启动速度和减小溢流损失很难同时实现,尤其是对于中大型液压挖掘机。利用AMESim和ADAMS仿真软件,建立挖掘机回转系统的机---液联合仿真模型,分析相关参数对回转启动性能的影响,通过优化系统参数,减小启动溢流损失的同时提高了启动速度。     

舰船目标雷达视景仿真研究

针对舰船目标雷达视景仿真中舰船目标实体建模和雷达视景仿真两个主要模块,在分析各个模块实现方法及原理的基础上,提出基于积木式模型结构细化分割的建模方法,探讨了三维动态海洋场景开发的方法和基于Vega的舰船目标雷达视景仿真流程.仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的雷达图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律.     

基于HLA的舰船编队分布式仿真系统研究

针对大规模仿真系统中仿真应用之间的互操作性和可重用性问题,实现了基于HLA的舰船编队分布式仿真系统.介绍了网络通信仿真系统、舰船编队管理系统以及视景仿真系统的设计和实现.重点讨论了实现视景仿真系统时遇到的问题和解决方法,并结合Vega与OpenGL的优点实现了视景仿真系统的交互式操作,解决了用户与仿真系统间的互操作问题,实现了界面的优化.     

基于Creator的列车运行三维建模技术研究

基于利用虚拟现实仿真技术,针对列车运行的视景模拟和列车事故的再现仿真,提出了完整的视景建模方法。主要介绍了基于Creator软件并借助纹理对列车进行逼真的三维建模,从视景模型的数据组织、DOF设置方面论述了完整的建模过程;讨论了利用Creator自带的道路模块建立逼真的铁路模型和建立铁路周边环境地理模型的方法,建立了一套列车运行事故仿真的列车、铁路线路和环境地理视景模型,并总结出了一些实用的Creator建模技巧。     

基于STK和GIS的航天发射场三维场景仿真技术研究

深入研究了使用STK联合GIS实现航天发射场三维场景仿真的方法途径,阐述了场景对象三维模型、地形高程数据、地表纹理数据、地理信息矢量数据的运用和优化方法,通过具体应用效果展示,表明该技术对航天发射进行三维场景仿真效果逼真、专业性强、前景广阔。     

船舶操纵模拟器视景中的地形生成技术

从船舶操纵模拟器视景中地形绘制的需要出发,分析常用的三维地形造型方法、大型船舶操纵模拟器对视景的具体要求,综合考虑地形绘制的几何精确度、真实感与实时性,提出了船舶操纵模拟器中岛屿与陆地背景山脉的几何建模方法、实景纹理图象的拍摄方法与基本要求和LOD技术。     

无人机飞行模拟仿真平台设计

为提高飞行控制算法的研发效率,降低研发成本,基于数字孪生技术设计一个无人机硬件在环飞行模拟仿真平台。从几何、物理和行为三方面研究无人机数字模型构建方法,将物理实体以数字化方式呈现。设计一种多元融合场景建模法,依据属性相似归一原则进行建筑物划分,编制建模规则,研究曲面数量优化方法,在UE4（Unreal Engine 4）中整合建筑物模型和高程图,创建真实地形地貌的三维可视化飞行场景。以四旋翼无人机F450为例,与飞行试验的对比结果表明,该平台满足了飞行模拟的实时性和稳定性要求,跟踪曲线误差小于2%,对后续控制算法优化和复杂应用场景试飞具有重要的应用价值。     

三维逼真计算机图形的产生与显示

本文对产生和显示三维逼真计算机图形的基本方法（几何变换、隐面消除、明暗处理和纹理产生）进行了研究。本文提出了一种改进的扫描线方法，用以产生和显示逼真三维图形，这种方法的优点是要求内存量较小，运算速度较快。在明暗处理模型中考虑了物体对光的反射、透射、折射和阴影效应。本文还研究了采用随机模型产生表面纹理，并提出了一种产生三维地形图的方法。     

基于3D引擎技术的机构运动仿真

机构运动三维可视化仿真是进行产品设计和分析的一个有效手段.介绍使用3D STATE的3D引擎技术进行机构运动三维可视化仿真,包括机构运动仿真时三维场景的建立和仿真程序的实现.初步研究表明,该方法具有场景设计直观灵活的特点,基于3D引擎技术便于机构运动仿真软件的可视化界面的快速开发.     

Simulating Human Visual Perception in Nighttime Illumination

This paper presents an image-based algorithm for simulating the visual adaptation of the human visual system to various illuminations,especially in dark nighttime conditions.The human visual system exhibits different characteristics depending on the illumination intensity,with photopic vision in bright conditions,scotopic vision in dark conditions,and mesopic vision between these two.A computational model is designed to simulate multiple features of mesopic vision and scotopic vision,including the chromaticity change,luminance change,and visual acuity loss.The system uses a source image under bright illumination as input.Then assuming that the viewer has already adapted to the new conditions,the color spectrum of the input image is reconstructed to replace the source with modifications of the chromaticity and the luminance of the relighted scene.A bilateral filter is used to simulate the visual acuity loss.The model parameters have clear physical meanings and can be obtained from experimental data to achieve realistic results.The algorithm can be used not only for visual perception simulation,but also as a day-for-night tool to produce realistic nighttime images from daytime images.     

船舶航行三维显示系统的地形建模

根据船舶航行对视界内视景和水下地形的几何精确度与图像真实感要求,应用三维真实感地形生成理论,提出两种基于海图等高线和等深线数据的地形三角构网方法,在不加入新插值点的情况下对平面散乱点进行三角剖分,实现了基于ECDIS和AIS的船舶航行三维显示系统的地形建模.     

视景仿真系统中三维地形的实时生成方法

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分.三维地形的巨大数据量一直是视景仿真研究中的难点与热点.本文提出用函数曲面来保存地形顶点数据,在渲染开始前预先载入和计算生成地形数据,而在渲染阶段则利用视点相关LOD(Level of Detail)模型来简化渲染数据,实现大规模地形网格的绘制.实验结果表明,该方法能有效减少实时绘制时的计算量,提高绘制速度,较好地保证了大规模三维地形的实时生成效果.     

基于多传感信息的挖掘机器人导航及避障技术

为实现挖掘机器人在挖掘作业前,无碰撞安全行走到作业场所,采用视觉、红外及超声波传感器,采集挖掘机器人外界环境信息,通过红外及超声波传感器实现墙壁跟踪导航;依靠视觉传感器,实现巡线、道路识别、导引车辆跟踪导航;依靠光流法提取障碍物特征信息,实现路面障碍物的识别、避障。研究结果表明:综合使用多传感器信息,可以实现挖掘机器人的导航及避障目标。