面向对象的航海模拟器细节层次视景建模

视景建模是航海模拟器视景仿真研究的一个重点，复杂的三维航海场景建模和三维数据的管理是航海模拟器视景仿真中必须解决的问题，它是航海模拟器视景仿真成功与否的关键所在，为引提出了一种面向对象的航海模拟器三维视景模型的细节层次数据结构，讨论了基于这种数据结构的实时视景仿真系统的实现。     

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．     

三通道立体投影轮机模拟器视景仿真系统

介绍三通道立体投影轮机模拟器视景仿真系统的硬件系统组成,分析三通道立体投影系统中虚拟现实软件系统的要素、立体透视图生成算法、三通道同步机制、图像拆分方法等技术,设计了包括船舶机舱漫游操纵系统和船机设备虚拟拆装系统的轮机模拟器视景仿真系统,并用一个系统实例实现了上述技术用途.     

用于仿真的等高线数据三角优化构网

视景系统是航海模拟器的一个十分重要的部分，航海模拟器要求视景系统可实时连续地显示某一真实港口的三维景像．从海图上采集等高线的DEM数据，然后进行三角优化构网，进而生成该不规则三角网格的层次细节模型，可满足航海模拟器对视景系统的要求．文中在分析了现有剖分算法的基础上，提出了基于点插入法和多边形剖分算法相结合的混合算法，该算法可方便地用于生成基于等高线数据的Delaunay三角剖分．该算法已成功地应用于航海仿真系统的视景建模。     

单船中层拖网系统仿真平台的研究

为搭建单船中层拖网系统仿真平台,通过在航海模拟器平台上加入渔船运动模型、拖网曳纲和网板模型及网具系统模型,建立单船中层拖网系统的水动力模型,并利用三维图形引擎OSG(Open Scene Graph)实现渔捞模块三维可视化.整个拖网仿真平台包括教练员站、GMDSS通信单元、海图机单元、雷达单元、综合信息显示、渔捞模块等.平台测试表明,仿真效果和实时性满足模拟器视景系统的要求,系统稳定性良好.     

虚拟船用内部通信系统的构建

为使航海模拟器中仪器仿真更加计算机化,提高模拟器的通信性能,根据局域网的通信原理,在win2000下使用VC 6.0实现船用内部通信系统的软件仿真.该仿真系统根据语音通信原理设计语音的接收类、压缩类和发送类.同时根据航海模拟器用于培训的特点进行设计,方便航海模拟器使用者间的通信.     

面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和GPU加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG,实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

航海模拟器中的视景系统

从航海模拟器对视景系统的基本要求出发,对在选择航海模拟器视景系统的软硬件开发平台时首先要考虑的因素,例如分辨率、更新速率、水平视场角、视景的复杂程度、真实感及图像质量等作了详细分析,提出了具体指标和现阶段一些切实可行的措施,这些指标和措施已成功地应用于“大型船舶操纵模拟器”中,获得国内外同行的一致好评,事实证明这种选择是正确的。     

桥梁三维造型及其视景仿真

研究在计算机上实现桥梁三维造型和视景仿真的关键技术.以面向对象理论为基础,在VC 平台上结合OpenGL图形库开发仿真应用系统.根据桥梁结构的特点,确定以扫描法和参数化特征造型为桥梁模型的主要造型方法,半边数据结构为模型的数据结构.提出设计成果共享的3个层次,基于数据库的设计是共享的最高层次,建立标准构件数据库和常用数据构件库.研究结果表明:仿真系统能实现对场景真实感图形的绘制和实时漫游,为场景增加了材质、光照及纹理等效果;实现了漫游的平移和采用四元组表达的旋转控制.     

面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和图形处理器(GPU)加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG(OpenSceneGraph),实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

地球上某点处波动式螺线能量场理论和物质的螺线生长机理研究I——太阳系天体相对于地球的波动式螺线运动轨迹分析

根据太阳系天体运动规律,建立以地心为圆心,黄赤道交线为Z轴,Z、Y轴平面为黄道面的直角坐标系。通过单位圆到余弦函数的变换,具体分析太阳系天体对地球相对位置变化。将太阳系天体对地运动分解成其对地心的波动和自转运动,并推导出太阳、月球、七大行星相对于地球的理想波动运动方程,分析太阳系天体对地球的波动式螺线运动,并给出螺线要素,指出实际运动时的修正方法．以从角度的周期性变化描述太阳系天体对地球的位置变化。分析结果表明．太阳系天体对地球的波动、自转和波动式螺线运动轨迹。呈周期性变化;天体相对于地球的螺线运动轨迹与太阳系天体、地球上某参照点间的绝对距离无关,只与太阳系天体的对地心的横向幅度（距离比值）、角度、地球自转角度、黄赤道夹角相关。最后对太阳直射点进行分析,并用计算机模拟五大行星对地球波动运动方程曲线,且对此进行了叠加。叠加结果表明,太阳系天体对地某点波动呈周期性变化,说明文中推导与分析正确。     

航海模拟器研发设计之探讨

航海模拟器从开始利用以来,从当初的小型单功能模拟器发展到今天的大型操纵模拟器,对模拟器的使用也从纯粹的教学发展到今天的在通航评估、工程论证等工程项目中发挥了重要的作用.回顾国内模拟器发展的同时介绍了挪威KONGSBERG公司Polaris大型船舶操纵模拟器系统,研究其在设计上的优点,参考STCW马尼拉修正案对船舶操纵模拟器提出的新要求.探讨模拟器今后的研制方向,并就船舶操纵模拟器的研制提出粗浅意见.     

现实反馈的仿真算法研究

指出虚拟现实和仿真的方法已在多个工业领域中得到应用,但目前仿真应用都有一个特点:缺少现实反馈信息指导仿真场景的绘制,控制信息只能单向传输.而在很多领域的应用中,仿真场景需要"忠于"现实场景,从而需要一个信息从现实反馈的方法.现实反馈的关键问题就是如何使仿真场景中物体始终与现实中的对应物体一致,包括形状一致和位置一致.针对此问题,提出一种方法,即通过精确建模保证形状一致,通过合适的模型变换保证位置一致.模型变换矩阵的计算方法是:定义和测量物体上的3个控制点,根据三点的模型坐标和世界坐标计算.利用这种算法构建实时仿真场景的数据要求是:预先建造好的零部件模型;每个刚性部件需测量反馈3个控制点的坐标.这种算法可作为仿真监控系统的数学基础.     

一种基于天体运动学的星敏感器精度测量方法

星敏感器是目前应用在航天飞行器中精度最高的姿态测量器件,因此其精度的标定显得尤为重要。该文提出了一种基于天体运动学规律的星敏感器精度测量方法,利用地球自转的精密性,将星敏感器与地球固连,对天顶邻域拍摄星图。同时将存储在星敏感器内的导航星表由J2000.0坐标系在考虑恒星自行、岁差、章动及地球自转影响后变换到地固坐标系,经过星点提取、星图识别和姿态解算,得到星敏感器俯仰、偏航和滚转三轴在地固坐标系中的变化,根据统计规律得出星敏感器的指向精度和滚转精度。该测量方法方便易实施,可以避免传统测试方法操作复杂、需要精密转台和星模拟器的困扰,测量精度满足星敏感器要求,具有准确性和真实性。     

地球运动研究

从地球与太阳、月球、行星等天体之间的关系出发，介绍了地球自身及其在地月系、太阳系、银河系中的１３种不同的运动．     

日、月和行星对地球天气的影响

天体通过万有引力、电磁力、弱力和强力的相互作用对地球气压系统产生影响，进而影响地球的天气．当日、月和行星三者对应作用地球某纬度或地区时，使其形成旱涝分明的天气．     

大规模场景中实时阴影的绘制

为解决大规模场景中绘制实时阴影的问题,提出优化的阴影体算法.通过访问场景模型的最简单LOD,获得轮廓边缘的检测数据.采用删除面内边的方法有效提高轮廓边缘的检测效率.根据模型的位置,选用基于CPU的Z-Pass方法或基于顶点着色器的Z-Fail方法渲染阴影.优化算法在航海模拟器大规模场景的应用表明,利用该算法绘制的阴影效果满足实时性和真实感的要求.     

基于自适应背景模型的全方位视觉人体运动检测

设计了一种新的全方位视觉系统,用来在室内对多个人体目标进行实时运动检测。系统中使用全方位摄像机作为图像采集设备,能在一幅图像中获取水平方向360°的环境信息。在检测开始之前,首先由摄像机对无人环境持续观测一段时间,建立背景的统计模型;在检测开始之后,将每一时刻全方位摄像机采集到的图像变换成柱状全景图像,再利用背景的统计模型,通过自适应的动态背景减除算法得到前景区域,同时在线更新背景模型。最后进行区域分割,确定人体的位置。试验结果表明,该系统在复杂背景的室内环境下,有较好的实时性和检测效果。     

基于元语的语义描述模型构造方法

提出了一种基于元语的语义描述仿真运动模型的构造方法，该方法已经应用在航管雷达模拟机、航管程序模拟机和塔台视景模拟机的空中目标和地面目标的运动模型的构建.该方法建立的模型扩展性和可维护性较基于传统的基于过程和面向对象的建模方法要好.     

A design of space robot multi-target capture algorithm based on DSP

To correctly capture spatial targets from cluttered and motive celestial background, a new Multi-Target Capture algorithm was proposed, which is a comparative difference algorithm based on the combination of centroid extraction and despun registration of efficient points. Moreover, this algorithm was applied in an image processing system based on the DSP featuring high speed and high performance. The procedures of image processing are as follows: first, label efficient points in the frame and extract their centroids; second, make appropriate despun registration, according to the reference rotation angles provided by Space Robot position system; third, translate and register centroid coordinates of efficient points in reference frames and get the registration points according to the principle that there are the most same centroid coordinates of efficient points when completely registered; finally, eliminate the same background points by using comparative difference method. The result shows that this image processing system can meet the needs of the whole system.