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。     

增强现实技术在文化遗产数字化保护中的应用

文化遗产数字化保护是文化遗产保护发展的一个趋势."背景环境中的古迹遗址-城镇风貌和自然景观变化下的文化遗产保护"是当前文化遗产保护的新课题.应用增强现实技术能够充分体现这一新主题.通过分析文化遗产保护的现状与存在矛盾,引入并介绍了增强现实技术概念、特点,指出它在遗产数字化保护上所具有的优越性.最后以其在国内外历史古迹现场数字化重建中的成功应用为例,进一步说明了增强现实技术在文化遗产数字化保护上具有极大作用.     

航天发射数字化合练技术研究与应用

针对航天发射场高密度发射任务条件下对合练工作的新需求,提出疵天发射数字化合练的概念,系统阐述了其基本内涵,分析了数字化合练的技术实现目标和主要合练内容,在业务资源、开发工具、仿真建模、基础功能和具体应用5个维度建立了数字化合练的技术实现体系,结合典型案例开展了软件实现和仿真分析工作,提出了数字化合练工作流程,设计了软件...     

基于虚拟现实技术新一代电子商务模式研究

目前电子商务的应用正在不断普及和发展,因HTML语言局限性,在Internet上商务信息都是以二维方式来表现,缺少真实感,随着计算机网络技术发展和带宽的提高,以虚拟现实技术为基础的三维空间信息将成为现实,本文是研究将虚拟现实应用于电子商务的一种新模式,同时给出开发一个网上虚拟书店的应用实例。     

网络协同数字化预装配系统中的协同技术研究

针对网络协同数字化预装配特点,提出可重组的多Agent协同装配动态组织结构,基于Petri网建立装配动态组织模型和协同装配过程模型,对产品的装配协作过程进行了研究。提出商用CAD软件与数字化预装配系统的模型数据集成方法,研究了多Agent之间的通信和协同实时性的实现技术,并开发了原型系统。实例表明,该系统能使异地协作人员通过网络协同地对产品的装配设计进行分析与优化。     

虚拟装配中基于数据手套的虚拟操作研究

在虚拟装配中,采用数据手套对虚拟物体进行虚拟操作,是进行虚拟装配的重要手段。首先给出了数据手套的虚拟操作流程,探讨了虚拟操作中存在的三个关键技术问题碰撞检测问题、手的穿透限制问题、手的抓取和拖放问题。然后对这三种关键技术逐项进行了剖析,并在此基础上给出了具体的解决算法面向对象的基于包围盒的碰撞检测算法、基于面片的穿透限制算法和抓取与拖放算法。最后构建了虚拟装配试验系统对这几种解决方案进行了验证。这几种算法能够保证虚拟装配系统的实时性和真实性,较好地解决了虚拟操作中存在的问题。     

虚拟维修仿真技术的研究与进展

近年来虚拟维修仿真技术广泛应用于维修性设计、保障性规划及人员培训三大应用领域并取得了巨大的经济和社会效益,成为了当前研究热点。对此分析归纳了该领域内众多国内外虚拟维修仿真案例。针对仿真对象的扩展及新技术的应用,提出了虚拟维修仿真技术的明确定义;总结出了虚拟维修仿真技术的实现流程,深入探讨了该技术研究所涉及的一系列关键技术问题;比较分析了仿真过程中所需的软件实现平台;最后对其未来的研究方向进行了展望。     

基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现

快速的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性和增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟装配环境的复杂性、实时性和精确性又对碰撞检测提出了更高的要求。文中对基于虚拟装配的碰撞检测问题进行了描述,提出了面向虚拟装配的分层精确碰撞检测算法,并对该算法中的面片层碰撞检测算法和精确层检测算法进行了论述,应用结果表明该算法能够满足虚拟装配系统的实时性和精确性要求,为虚拟环境下的装配工艺规划奠定了基础。     

大范围城市VR仿真系统的研究与实现

讨论了一种构建大范围城市VR仿真系统的新方法,它摒弃了传统的软件平台和方法,基于四种数据源,即数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字模型(DM),同时结合VRMap软件平台,利用虚拟现实技术实现了整个城市的真实再现,最终构建并实现了整个城市的VR仿真系统。它同时有效解决了采用传统的软件平台和方法来进行城市VR仿真系统构建所存在的无法支持大数据量、系统开放性差、实现技术难度大、价格昂贵等缺点,为城市规划和城市的可持续发展提供了可靠保障。     

虚拟角色不确定性规划建模研究

对被建模对象规划行为固有的不确定性建模可以让虚拟角色表现出不确定性行为,有助于提高虚拟角色的逼真度和可信度。以往的行为建模很少考虑虚拟角色的不确定性规划。对虚拟角色的不确定性规划建模进行了探索性研究。在不确定性函数的基础上给出了虚拟角色不确定性规划的概念。针对静态和动态不确定性规划分别给出了相关的建模方法。指出了不确定性规划建模存在的抖动问题,并设计了基于抖动阈值和备选计划集大小的防抖动方法。最后以虚拟坦克行为仿真验证了方法的可行性和有效性。     

Design for availability: A holistic approach to create value for manufacturers and customers of capital goods

This research introduces a holistic framework called Design for Availability that uses the principles of Lean Sigma and Design for X to cost-effectively optimize the availability of capital goods(i.e., technical systems used in the production of end-products or -services such as medical systems, airplanes,and manufacturing equipment) throughout their entire lifetime.Manufacturers require such a framework because users of capital goods increasingly insist on high system availability levels against reduced lifetime costs.The Design for Availability framework allows manufacturers to determine the current status of system availability and associated lifetime costs,and to identify opportunities to create additional value for themselves and their customers.A case study at a global manufacturer of capital goods in the food processing industry illustrates how the framework can be used in practice and to what extent the manufacturer and customers may profit from applying Design for Availability.     

基于Mobius立方体的最短路径路由算法

Mobius立方体是超立方体的一种变形结构。Mobius立方体除了具有超立方体本身的可扩展性和路由简单等优点外,它与含有相同数目的点和边的超立方体相比具有更好的性能。文中提出一种新的用于Mobius立方体网络的最短路径路由算法,避免了递归调用。分析和实验证明,相对于Cull P提出的最短路径算法有更高的效率,并易于硬件实现,且时间复杂度为O(n)。     

面向航路规划的Laguerre图构造算法

Voronoi图是一种用于无人机航路规划的图形算法,其得到的初始航路为相邻威胁中心连线的垂直平分线,因而会穿越覆盖范围较广的威胁源。引入计算几何学中的Laguerre图用于航路规划,证明了当两个威胁区域不相交时,Laguerre图生成的初始航路必然从它们之间的空隙内穿过。针对Laguerre图生成算法不易实现的问题,提出一种基于Delaunay图的Laguerre图构造算法,其时间复杂度为线性对数阶。仿真结果证明了Laguerre图在解决航路规划问题上的有效性,所提构造算法的运行时间能够满足在线规划的要求。     

多无人机3D侦察路径规划

针对现有路径规划方案忽略侦察区域优先级以及缺乏对侦察区域中新发生事件的跟踪,而导致规划路径不能适应动态环境和无法根据侦察区域重要性来执行优先侦察等问题。首先,提出将侦察区域重要性作为必要优化指标,与无人机能耗和飞行风险值等7个优化指标加权联合,构成路径优化过程中评估生成路径的多目标效用函数,从而使得规划路径可以反映侦察区域优先级特性。然后,提出了基于事件检测的侦察区域重要性值更新机制以提升路径规划方案对动态环境的适应性。最后,采用粒子群算法求解最优路径。仿真结果表明,利用所提路径规划方案生成的侦察路径能最大限度优先覆盖重要侦察区域,并且所提更新机制能够跟踪侦察区域中发生的新事件。     

光学制导巡航导弹实时航迹规划方法

针对光学制导巡航导弹的特点提出了一种实时航迹规划方法。建立了导引头受太阳逆光限制下的可飞航向角区域模型,结合可飞航向角与导弹的其他飞行约束条件对A*算法的搜索空间进行了规划。针对传统A*算法在规划前对所有地形进行平滑的低效规划方法,提出只对航迹每一步可行搜索方向上的地形进行实时平滑的A*算法,从而把对地形的平滑融入了每一步航迹的搜索过程。仿真结果表明,提出的航迹规划方法完全适用于光学制导巡航导弹,且在相同的条件下,实时平滑A*算法比传统A*算法的搜索效率更高。     

无人机扫描线区域覆盖中的转弯航迹规划

针对无人机采用扫描线实现区域覆盖的方式中,未充分考虑无人机最小转弯半径的问题,提出了两种可行的转弯方式,即Ω形转弯和α形转弯,并对两种方式的转弯时机、半径和航迹进行了分析计算。理论分析证明：对于同一转弯方式,无人机的转弯半径越小则规划航迹越短;在相同条件下,无人机执行Ω形转弯的路径要少于α形转弯的路径。实例分析表明：当无人机最小转弯半径小于扫描线间隔的一半时,Ω形转弯优于常规半圆转弯方式,且无人机最小半径越小,Ω形转弯的路径越短;当最小转弯半径大于扫描线宽度的一半时,常规半圆转弯方式已不能满足需要,而Ω形转弯仍然有效。     

Effective path planning method for low detectable aircraft

To utilizing the characteristic of radar cross section (RCS) of the low detectable aircraft, a special path planning algorithm to eluding radars by the variable RCS is presented. The algorithm first gives the RCS changing model of low detectable aircraft, then establishes a threat model of a ground-based air defense system according to the relations between RCS and the radar range coverage. By the new cost functions of the flight path, which consider both factors of the survival probability and the distance of total route, this path planning method is simulated based on the Dijkstra algorithm, and the planned route meets the flight capacity constraints. Simulation results show that using the effective path planning algorithm, the low detectable aircraft can give full play to its own advantage of stealth to achieve the purpose of silent penetration.     

Fuzzy Q learning algorithm for dual-aircraft path planning to cooperatively detect targets by passive radars

The problem of passive detection discussed in this paper involves searching and locating an aerial emitter by dualaircraft using passive radars. In order to improve the detection probability and accuracy, a fuzzy Q learning algorithrn for dual-aircraft flight path planning is proposed. The passive detection task model of the dual-aircraft is set up based on the partition of the target active radar＇s radiation area. The problem is formulated as a Markov decision process （MDP） by using the fuzzy theory to make a generalization of the state space and defining the transition functions, action space and reward function properly. Details of the path planning algorithm are presented. Simulation results indicate that the algorithm can provide adaptive strategies for dual-aircraft to control their flight paths to detect a non-maneuvering or maneu- vering target.     

改进的v-支持向量回归机的v解路径算法

v-支持向量回归机(v-support vector regression, v-SVR)的对偶形式与ε-支持向量回归机的对偶形式相比增加了一个额外的不等式约束,截止目前还没有找到有效且可行的v-SVR 的v解路径算法。针对Loosli等人提出的v-SVR的v解路径算法存在路径不可更新的问题,提出了改进的v-SVR的v解路径算法。该算法基于v-SVR的修改形式及Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件,通过引入新的变量和附加项的策略,能够有效地避免在绝缘增量调整过程中存在的冲突和异常,并最终经过有限次数迭代拟合出整个v-解路径。理论分析和仿真结果表明,该算法是有效且可行的。     

可配置的热点路径动态剖析器的硬件实现

动态路径剖析技术能够在程序运行时识别其中频繁执行的代码块,从而指导程序的性能优化,在指令集扩展和动态二进制翻译等研究中都有着重要的应用。在对路径优化技术研究的基础上,提出一种适用于不同体系结构的简单高效的剖析器硬件实现方案(configurable hardware dynamic path profiler,CHDPP)。CHDPP能够与目标处理器低耦合地工作,通过识别程序中的分支指令来完成路径剖析并存储热点路径信息。实验结果表明,该方案在占用少量硬件资源的情况下能够高效地完成路径剖析,获得准确度高达94.1%的热点路径数和97.7%的热点路径相关信息。