虚拟装备仿真训练系统中的一种行为建模方法

首先分析了虚拟现实系统的自主性特点,要使得虚拟环境中物体具备自主性需要建立相应物体的其物理行为模型,对其物理行为进行仿真,从而确定虚拟环境中物体的状态。在构建特定的VR系统时,人作为参与者必须按照一定的规则和虚拟环境中的物体进行交互,尤其在虚拟装备仿真训练系统中,建立相应的操作行为模型以确定环境中物体行为和反应。本文提出了一种基于规则的行为建模方法,已成功应用于某大型武器装备虚拟仿真训练系统,提高了系统的沉浸感和交互性。     

基于VR的航空发动机虚拟教学实验系统设计

通过航空发动机虚拟教学实验系统的建设,将VR(Virtual Reality)技术中的三维立体仿真建模、三维场景管理、基于数据手套与碰撞检测的人机交互式虚拟装配、基于立体眼睛与头盔的立体显示等技术进行了一次综合的实验探索,是将VR综合技术与实验课堂教学相结合的一个尝试.重点论述了系统开发中模型建造的几何建模和实例化、视点控制、虚拟手建模及数据手套交互、立体显示技术等.该系统通过对某航空发动机提供虚拟装配及拆卸、模化教学实验、模型流场的动态显示及发动机试车等实验系统,将学生的视、听积极性充分调动起来,使学生可获得身临其境的感受和体会.     

基于B-REP的CAD模型与VR模型接口的实现

复杂CAD模型利用现有数据接口向VR模型转换存在面片数过多,不能满足在虚拟环境下实时性要求.在保证模型精度前提下,为减少面片数目,提出了基于B-Rep表示CAD模型的边界上点数据提取方法;实现平面多连通区域转化为单连通区域算法;利用uv平面搜索得到曲面上点数据及其排列顺序快速实现曲面三角化,改变边界上点的数目可生成多LOD模型,实验验证了算法具有可行性.     

某型弹药虚拟维修训练系统的设计与实现

提出了某型弹药虚拟维修训练系统的框架,并进行了系统设计和实现.系统由虚拟维修模块、理论学习模块和训练管理模块等三个功能模块组成.介绍了系统实现的关键技术包括虚拟维修平台的设计、装备建模与模型优化、拆卸装配序列的描述等.     

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.     

基于同步网的虚拟拆卸过程建模方法研究

针对大型复杂装备虚拟拆卸过程建模问题,分析了其在拆卸作业的顺序关系、逻辑关系和语义表示等方面的需求。基于同步网给出了虚拟拆卸网(VDN)的定义和规则,其中变迁表示了维修作业中的拆卸动作,库所表示拆卸过程中部件的状态,同步器定义了拆卸序列的选择和并行关系。VDN能够确定拆卸序列、描述维修动作之间的逻辑关系,具有拆卸作业的具体语义,包含了维修知识信息。详细给出了VDN建模的步骤和简化规则,并通过一个VDN建模实例对方法和可行性进行了验证。     

基于X3D的虚拟场景交互架构的实现方法研究

在分析X3D(Extensible3D)与VRML异同点的基础上,对X3D的系统运行内部机制进行了讨论,并使用SAI(SceneAccessInterface)的方法对虚拟场景进行交互。对通过外部原型操作物体定性运动进行了分析,并说明了具体实现的方法。以X3D-EDIT作为原型系统的开发工具,给出了虚拟环境中实现人机交互的应用实例。     

虚拟维修拆卸序列智能规划研究

提出了基于虚拟拆卸Petri网的虚拟维修拆卸过程模型和基于混沌遗传算法的虚拟维修拆卸序列规划算法,解决了如何对虚拟维修拆卸序列进行智能规划的问题.基于拆卸优先矩阵和Petri网,提出了一种虚拟维修拆卸过程模型建立方法,研究了模型生成算法,运用多粒度可达图计算方法分析了可行拆卸序列,建立了拆卸序列规划目标函数,在改进遗传算法的基础上,提出了一种混沌遗传算法,该算法以遗传算法为主流程,利用混沌现象不重复遍历的特点优化生成初始种群,然后对每次迭代中的个体以一定的概率进行混沌优化,解决了虚拟维修拆卸序列规划效率不高的问题.经验证,虚拟维修拆卸过程模型和采用的混沌遗传算法能够有效解决虚拟维修拆卸序列智能优化的问题.     

冷连轧机系统中过程优化计算机的建模与仿真

介绍了冷连轧系统中过程优化计算机的仿真设计与实现。通过分析仿真原型系统的特点,对仿真原型系统进行了模块化分解,并将软件再工程的方法运用于仿真的软件设计以及建模过程中,这是具有一定意义的模型化方法的扩展。根据设定值计算系统的抽象,建立了相应的基于有限自动机的多模型集成仿真模型。     

基于X3D的数字地球系统的研究

阐述了实现数字地球系统的关键技术,根据X3D(Extensible3D)的特点和功能,分析了解决关键技术的途径,并提出了基于X3D的数字地球系统的架构。系统采用了客户机/服务器结构,使用视点相关层次细节模型和多层场景叠置模型组织调度数据,利用压缩二进制编码(CompressedBinaryEncoding)压缩数据,满足网络传输需要,添加地物模型和用户替身增加沉浸感,利用JavaApplet操纵外部场景创作接口EAI(ExternalAuthoringInterface)实现人机交互。给出了数字地球系统实验原型。     

集成模糊推理与定量仿真的故障预测系统研究

为解决传统故障诊断方法在装备维修保障方面的不足，将虚拟样机作为一种新的定量推理机制引入到故障仿真和预测领域，提出了基于虚拟样机的装备故障仿真预测模型。以某型自行火炮为研究对象，在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机。仿真预测过程根据用户输入的初始参量由虚拟样机获取初始状态，由基于动态模糊综合评判的预测方法生成候选故障集，虚拟样机结合知识库确认实际发生的故障并找出相应的故障原因和故障部件。虚拟样机的仿真结果和相关的预测实例验证了模型的有效性，表明基于上述模型的故障仿真预测系统可以获得较高的预测精度，能够满足装备预知维修保障的需求。     

分布式协作虚拟样机可视化框架

基于微型计算机的分布式协作虚拟样机可视化框架具有低成本、体系结构开放的特点。通过模型对象的层次化设计，利用全局场景和本地场景的概念，不仅能够保证虚拟样机对象分布式渲染的实时性，同时也能够实现分布式系统中对象的同步处理。在可视化框架中，Microsoft DirectX提供了优秀的渲染引擎，CORBA技术在分布式环境中构成系统软总线。实验原型系统验证了DirectX能够在微型机算机上满足虚拟样机的3D渲染需求。     

Networked 3D Virtual Museum System

1 Introduction1 Based on the technology fusion of information technologywith cultural and natural heritage, virtual heritage technology has been emerging with the culture technology. Especially, new media technologies, from 3D media technology to virtual reality, are very promising ones expected to satisfy heritage representation such as the naturalness, the sensation of depth, realism andtangibility . Moreover, virtual heritage technology can provide us the virtual exploration of heritage th…     

基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统设计

为节约消防训练资源,增加虚拟现实训练的沉浸感和体验感,设计了基于Steam VR的交互仿真水枪灭火训练系统。采用霍尔传感器、信号转换电路板等硬件采集传输仿真水枪的开关信号,利用Unity3D引擎结合VIVE头戴显示器搭建、呈现虚拟现实火灾场景,通过C#编程控制水枪与虚拟火灾场景进行交互,完成系统的设计。结果表明：仿真水枪替代VIVE手柄控制器进行交互训练,能极大地提高受训者的沉浸感和体验感,提升受训者使用消防多功能水枪进行灭火的能力。     

基于虚拟样机技术的受电弓/接触网系统研究

结合受电弓的开发过程，把虚拟样机技术运用到受电弓／接触网系统的研究中。建立其从轨道、机车、受电弓到接触网三维仿真模型，重点分析了弓网耦合系统的动力学特性、轨道激励对弓网振动特性的影响以及接触网的动应力分析。通过应用虚拟样机技术，阐述了虚拟样机技术对研究弓网系统动态受流和开发高速受电弓的作用和优点。     

基于帧流可控制的环境训练系统

开发基于虚拟现实概念的环境训练系统具有广泛的应用前景。针对不同的应用，使用的开发工具、实现途径各不相同。目前比较常见的手段是利用计算机强大的运算能力，实现三雏实体成像即生成虚拟环境，在传感器配合下实现训练目标。考虑到研发成本和系统本身的复杂性，本系统中非建模目标部位的动态跟踪采用半人工的方式预先处理，采用巧妙的方法实现了非建模目标部位的动态跟踪。降低了系统难度，满足了系统要求。在数据处理方面通过巧妙的构思减少了数据量，加快了系统处理速度。利用Windows MediaPlayer SDK实现了媒体播放流的无缝切换。     

基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统

为了培训无人机控制人员，研究更为先进、成本更低、周期更短的训练方法，本文以某新型无人机为应用背景，论述了“基于虚拟现实的无人驾驶仿真训练系统”的体系结构与在PC机上的实现过程。该系统在无人机飞行仿真的基础上 ，提出了基于“超包围盒”的碰撞检测技术，使用基于图像的全景建模方法，构建虚拟现实三维飞行实景系统，使得受训人员易于沉浸其中，大大提高训练的效率。该系统研制成功，对无人机控制人员的训练和新型无人机的广泛应用具有重要的意义。     

基于MATLAB大型高低温环模仿真试验系统设计

在MATLAB仿真软件的基础上，采用模块化建模思想，搭建了大型高低温环模系统的仿真模型，并利用MATLAB图形开发工具开发了人机操作界面，利用ActiveX控制技术实现了仿真结果向图形界面的动态传输，利用DDE动态数据传输技术实现了仿真结果向FIX组态监控软件的动态传输，大大增强了该仿真系统在试前试验方案优化、可行性验证、系统流程和控制系统优化及技术人员培训等方面的作用。     

分布复杂系统仿真支撑环境研究

建立分布复杂系统支撑环境对于共享资源、提高效率和节省成本具有重要意义。支撑环境包括研究开发环境和运行环境，可以应用在系统从需求分析到维护训练的全生命周期。讨论了对支撑环境新的仿真需求，研究了模型标准化、互操作性、时空一致性、可视化等关键技术。以此为基础，给出了本实验室在分布复杂系统支撑环境的研究成果。最后展望了进一步的研究工作。     

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。