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.     

基于快速鲁棒性特征的景象匹配

针对光电成像制导景象匹配中图像产生较大几何形变的问题,提出了一种基于快速鲁棒性特征(speeded up robust feature, SURF)的景象匹配算法。SURF提取的图像特征具有尺度和旋转不变性,对灰度不敏感,并能快速运算。算法首先利用仿射变换对基准图像进行3D视角补偿,模拟基准图像在不同视角下的成像,以减小基准图像和实时图像间的视角差异,分别提取两图像的SURF特征,然后根据最小欧氏距离准则提取两图像间匹配的SURF特征点对,根据该特征点对估计基础矩阵,得到两图像的投影关系。仿真结果表明,该算法能够适应光电成像制导中图像的几何形变,实现稳定的景象匹配。     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

河姆渡遗址博物馆虚拟展示系统的研究

中国拥有很多面向公众的文化博物馆,但人们却很少再次光顾这类博物馆,如何开发博物馆的资源具有重要的社会意义.随着互联网三维技术的发展,在博物馆领域中应用虚拟现实技术已经成为一个热门的话题,人们迫切希望从虚拟博物馆中获取更多的三维信息.通过对位于中国宁波市的河姆渡遗址博物馆的实际调研,提出一种利用虚拟现实技术开发河姆渡遗址博物馆资源的方法,采用3DS MAX绘制了河姆渡遗址博物馆的三维场景,并在微机上采用VRML语言实现了一个三维漫游系统,初步的结果表明,虚拟现实技术可望为文化展示提供一种新的手段.     

Virtools软件与地理空间数据集成技术研究

虚拟现实技术是目前研究的热点问题,虚拟"现实"技术在虚拟游戏领域中已经得到了广泛应用,但真正的利用三维来表达现实世界场景的却并不多见.针对虚拟现实技术中的难点问题--真实三维场景建模及三维地理空间数据的存储和管理问题进行深入探讨,并提出了自己的见解:通过利用优秀的三维游戏软件Virtools组织和管理三维数据的优势来存储和管理地理空间数据,并采用了基于视锥剔除算法的2级LOD模型和通用分页管理技术来对地理空间数据进行优化.最后通过北京和济宁两个实验区验证了算法的可行性,实现了地理空间数据的有效组织、管理和存取,达到了三维场景的快速渲染与显示.     

基于CATIA的人员作业仿真建模、人因分析与优化

基于人体生理特性、人体测量和作业空间设计的分析研究,利用CATIA软件建立虚拟模拟环境,进行精确的企业现场人员作业仿真,对人员操作进行人因分析,并进一步优化人员操作,以提高作业效率、降低劳动强度、减少动作疲劳,获得最佳的人员作业标准.以国内某制造企业相关工位的作业为例,通过仿真、分析和优化,提出了作业改进方案,改进后的作业最大限度地满足了动作经济原则和操作舒适性原则,提高了工位生产效率.     

单兵火力系统集成建模与仿真研究

为全面分析单兵火力系统的综合性能,基于虚拟样机和软件接口技术,研究了单兵火力系统的集成建模和协同仿真方法.利用Solidworks、ADAMS和Matlab软件建立了单兵火力系统的主要子系统模型,包括单兵射击动力学模型、内外弹i/火控模型、思维控制模型、终点弹道效应模型和命中概率模型.并在Matlab/Simulink环境下将各个子模型集成为一体化的单兵火力系统协同仿真模型.以步枪三发点射为例,验证了仿真模型的有效性,并利用集成模型分析了子系统输出参数对系统射弹散布的影响,分析了榴弹的最佳初速.仿真结果表明,该集成模型能够模拟实际系统预测和分析各个子系统的性能,为单兵系统的型号研制提供有效的参考.     

汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器研究

研究了面向汽车电子控制系统设计和电控单元测试的汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器,其中集成了多体动力学方法的硬件在回路实时仿真.在具有自主知识产权的汽车电子嵌入式硬件在回路实时仿真测试平台下,嵌入实时子系统综合方法多体动力学车辆模型.基于子系统模块化仿真构建的虚拟现实仿真器组合了车辆动力学模型、电磁阀特性模型、刹车系统模型和轮胎地面模型、ECU控制器、AUTOCP自动标定系统,研究汽车安全系统ESP(ABS)的ECU硬件在回路的控制仿真框架.通过测试表明,该汽车电子嵌入式系统测试虚拟现实仿真器促进开发硬件在回路车辆安全仿真控制系统,加快ESP汽车电子安全系统的开发进程.     

群体行为建模理论基础与建模方法研究

群体行为建模与仿真是虚拟现实技术的重要研究方向,是战争模拟、虚拟社会等领域研究的热点问题.从学科交叉点的全新角度来学习和研究群体行为建模,总结和分析了社会学、心理学、生物学、物理学以及新兴复杂系统理论中的群体行为理论,并以这些理论为基础归纳了虚拟现实领域中群体行为的建模方法,从而勾画出了群体行为建模技术的整体轮廓,最后指出了群体行为建模面临的技术难点和可能的解决思路.     

自主机器人的快速激光雷达仿真算法研究

针对机器人和自主车辆仿真系统开发的需要,提出一种改进的基于硬件加速的更快速和准确的激光雷达仿真算法.该算法具有速度快,精度高的特点.通过利用新的渲染硬件特性,还能有效地降低渲染的开销,其速度和精度可以满足实时仿真系统的需要,能够用于离线仿真系统,降低算法的试验成本.在最后给出了实验的结果,并给出了详细的数据分析