5G通信工程实践中心架构、功能与管理

5G作为最新一代蜂窝移动通信技术,对社会各行各业产生了变革性影响。在变革中把握先机,是引领时代的关键,通信人才培养也不例外。以培养信息通信技术和领军人才为目标,提高通信专业学生紧贴技术前沿的实践能力,构建数字化、网络化、智能化的“两硬件,三平台”5G通信工程实践中心,包含虚拟现实仿真教学平台,5G+垂直产业应用开发平台和智能化教学管理平台,实现“虚+实”教学资源交互、“智慧+智能”教育场景和“规模化与个性化”教育形态的变革。     

虚拟仿真技术在汽车构造课程中的应用探索

针对现有汽车构造教学环节存在的复杂汽车零部件二维图纸难以帮助学生理解结构原理、实物教学辅助模型功能展示不完全且更新换代慢、理论教学和实践教学环节脱节这三大“痛点”,采用虚拟仿真技术,建立虚拟汽车结构零部件模型库,完善教学资源,提出“案例分析+理论教学”的教学改革方法。教学实践结果表明,虚拟仿真技术对提高学生的学习积极性和理解汽车构造课程中汽车零部件的结构及工作原理有很大帮助。     

工程爆破虚拟仿真实验教学资源建设

高校开展工程爆破实验教学本身存在局限性,爆破危险品难以申购、实验环境安全标准严苛、实验操作危险性高且可重复性低等问题无法妥善解决。该文以中国矿业大学（北京）工程爆破实验课程为例,论述了建设虚拟仿真实验资源的必要性,介绍了工程爆破虚拟仿真实验教学平台以及实验资源建设的设计思路与过程。为最大程度还原真实场景,研发团队多次前往炸药工厂实地拍摄取材,结合理论课程内容,正确引导学生开展炸药爆速测试、猛度测试、起爆网络连接设计以及炮孔布设方案等实验内容,努力探索线上线下教学相结合的个性化、智能化实验教学新模式。     

海洋新能源发电虚拟仿真实验

针对海洋可再生能源发电技术的教学内容抽象,真实实验“做不上、做不了”的问题,根据“海洋能源开发利用”等课程的实际教学需求,结合上海海洋可再生能源工程技术研究中心的实物模型,构建了海洋新能源发电虚拟仿真实验系统。实验系统涵盖了“波浪能、潮流能、潮汐能、太阳能、风能”5种发电技术,包括“认知学习、结构装配、发电原理、规划设计、综合实验”5大功能模块。通过交互性实验操作,能使学生全面理解并掌握5种新能源发电设备的结构组成、工作原理、控制技术、实时运行特性、不同电压/频率水平的功率平衡等教学内容,有效拓展了海洋工程类课程的实践教学广度与深度,有助于提高学生的学习积极性、创新精神和实践能力。     

模拟仿真在现代加工技术课程中的应用

现代加工技术涉及众多加工理论及方法,课程教学线下实践不足,探索模拟仿真实践途径。介绍了现代加工技术教学存在的困难。探讨了模拟仿真在现代加工技术课程教学中可以发挥的作用：丰富实践内容、辅助教学、培养学生创新能力。通过课程内容重构、虚拟仿真演示、学生模拟仿真实践、分阶引导、创新挑战、过程考核评价等,发挥模拟仿真实践的辅助教学作用。为机械专业加工类课程线下实践难的问题探明了一条可行的解决途径。     

脉冲激光沉积镀膜实验虚拟仿真教学的设计与实践

薄膜制备是“实施好产业基础再造工程,打牢基础零部件”的重要基础工艺。但因薄膜制备技术存在的先进性和复杂性,给该技术的实验教学带来困扰。该文针对这一难题,采用虚拟仿真技术,创设教学情境、融入教学氛围、兼顾实验开放共享,结合“能实不虚、虚实结合、优化资源和规范流程”的原则,设计了脉冲激光沉积镀膜虚拟实验系统。该系统注重培养学生的自主学习能力,培养学生养成源头控制、过程管理和末端处理的工程实践能力。     

矿井无线传感器监测网络路由协议的研究

根据矿井无线传感器监测网络的特点,提出一种适合矿井安全监测的路由协议—基于虚拟栅格的簇头多跳路由协议CHM-VG(cluster heads multi-hops protocol based on virtual grid)。该协议根据矿井巷道长距离带状分布的特点,参考能量损耗模型构造虚拟栅格形成簇结构。依据簇内平均能量和其他节点传输距离两方面因素选取簇头节点,并采用簇间多跳方式实现数据传输。实验结果表明该协议平衡了整个网络的能量消耗,有效地利用了网络资源,延长了无线传感器网络的生命周期。     

数字人--信息与生命科学结合的新领域

“数字人”（以下不加引号）是通过计算机技术,将人体结构数字化,经过重建和虚拟技术的处理,在电脑屏幕上出现的看得见的、能够调控的虚拟人体形象。研究过程可以分为数字化“可视人”、“物理人”、“生理人”、“智能人”4个阶段。我国在2001年和2003年两次香山科学会议后,启动了这个领域的研究工作,发展较快。现在已有8个中国人数据集报道,不少高校、科研机构、临床科室也进行了开发应用研究。数字人作为新的技术载体,将在航天、体育、影视、国防、医学等众多领域拥有应用发展的空间,当前向有许多急需解决的科学问题和关键技术,如图像分割、神经系统和淋巴系统信息获取,海量数据管理,科学数据共享等。     

基于插值NURBS曲面的马铃薯叶片3维重建

随着计算机虚拟技术的迅速发展,虚拟作物技术已成为水稻、小麦、玉米等农作物生长发育状况研究的重要工具.现有关于农作物叶片3维重建的研究主要关注叶片的正面表面,而忽略了背面构造.该文针对农作物叶片3维重建问题,选取马铃薯叶片作为研究对象.首先,利用马铃薯叶片的实测数据和标记数据,结合非均匀有理B样条(NURBS)曲面重构技术,通过控制点的反算方法及权重因子插值曲面算法,确定插值NURBS曲面的节点矢量、控制点、权重因子等相关参数;其次,采用插值NURBS曲线的方法对叶脉进行3维重建;最后,使用VisMPL和VisVTK对曲面进行颜色渲染和绘制,并引入曲面容器将叶正面、叶背面和叶柄的插值NURBS曲面进行融合.实验结果表明：基于传统方法,该方法通过增加叶片背面的构造,在重建马铃薯叶片的3维曲面模型上表现出色,有效实现了马铃薯叶片形态特征的3维重建,为马铃薯叶片研究提供技术支持.     

鲜花形态建模与可视化技术研究

鲜花形态建模与可视化技术被广泛应用于计算机动画、游戏以及农学教学和科研等领域.以玫瑰花为研究对象,通过对玫瑰花形态结构的观测分析,建立了玫瑰花的三维几何模型.然后在VC + + 6.0下结合OpenGL图形库,绘制了玫瑰花的三维形态,并对其进行了着色、纹理映射、光照等处理,使建立的模型更加形象逼真,最后模拟了玫瑰花开放过程,从实验结果来看,模拟的玫瑰花开放过程具有较强的真实感.