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。     

基于图切割的快速运动分割方法

基于图切割的图像分割是近几年发展的一项新技术,但随着图像大小及空间维数的增加,图切割的运算量成为负担。针对运动分割提出了一种快速图切割方法,利用运动分割的特点将差分图像中不变的背景映射为一点或几点,然后参与网络图的构造和图切割的求解,以减少图切割运算量。通过实验将这种快速方法应用于2D图切割和3D图切割,对图像序列的运动目标分别进行了自动分割。实验结果表明,这种快速图切割方法不仅大大地降低了存储消耗,提高了运算速度,而且也获得了良好的分割结果。结果证明这种方法在运动目标的分割中是行之有效的。     

星空背景下空间碎片的图像仿真研究

为验证针对空间碎片的探测器的搜索跟踪算法,在对空间碎片的亮度进行详细计算的基础上,提出了利用STK、Matlab、3dmax等多软件平台制作仿真图像,供遥感探测器半物理仿真系统使用的方法.应用表明,这种仿真图像能准确地模拟目标特性变化和空间星空背景,图像产生过程对硬件依赖性小,对整个探测器研制过程中的各个节点所作的仿真验证,都能提供相应的特征图像,通用性好,便于广泛推广.     

曲面轮廓矩不变量及其应用

传统三维矩不变量的计算方法基于区域特征,计算量较大.将基于区域的三维矩不变量计算转化到三维物体曲面轮廓上,构造了一种的新的曲面轮廓矩不变量.此不变量减小了计算复杂度,不仅具有平移、尺度和旋转不变性,而且独立于三维物体本身的颜色和灰度级.仿真实验表明,基于曲面轮廓矩不变量的识别算法对于三维目标具有良好的识别率,减小了计算复杂度.另外,对这种矩不变量在基于颜色、灰度等识别场合的应用做了推广.     

基于状态变量三维可视化的逆变器系统分析

为改进非对称T型低通滤波器的电压型逆变器的设计,提出并实现了一种三维状态变量的可视化的分析方法.首先由状态方程推算出其状态转移方程,然后将滤波器输入电压代入得到三个状态变量关于时间t的表达式,再将状态变量综合成为三维空间轨迹.所得图形不但能表明T型低通滤波器中各个变量之间的关系,还可用来判断系统的稳定性.实验波形和仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.     

基于实物增强的交互式下颌运动可视化

利用计算机图形学技术实现交互式下颌运动仿真与可视化具有重要意义.针对传统交互界面的缺点,基于视觉跟踪技术利用牙齿实物模型和标记卡片实现了一种实物增强的三维交互界面,将多种交互任务与交互技术无缝融合在一起,物理空间和数字空间实现同步一致性.实验评估表明,这种交互方式能够让用户更有效地利用已有技能,以自然、直观的方式与虚拟对象进行交互.     

基于SMP2的导弹攻防仿真想定编辑系统研究

简要介绍了仿真模型可移植性标准(Simulation Model Portability Standard,SMP)及依此进行的导弹攻防对抗仿真总体设计,分析了各分系统间的功能关系;着重讨论了想定编辑分系统的作用,指出了对它的功能需求;最终设计并实现了该系统.该系统能够构建合理的战场地理环境、生成作战模型实例、完成实例配置和装配、自动建立实例间的链接关系,还支持表现属性设定和模型实例入口点设置.该系统可以有效支持基于SMP2标准构架下的导弹攻防对抗仿真系统的总体运行.     

增强现实电子沙盘中的大范围注册技术

针对基于特殊标志进行三维注册的增强现实电子沙盘在使用过程中由于使用者的大范围移动产生的三维注册问题,提出多尺寸标志综合定位的方法,该方法通过对特殊标志的设计实现大范围三维注册,不增加标志识别算法复杂度和任何硬件成本.介绍了多尺寸标志的尺寸范围计算方法和标志排布规律并给出相应的设计实例和实验结果.     

Robust H2 control for uncertain sampled-data systems

A new approach is proposed for robust H2 problem of uncertain sampled-data systems. Through introducing a free variable, a new Lyapunov asymptotical stability criterion with less conservativeness is established. Based on this criterion, some sufficient conditions on two classes of robust H2 problems for uncertain sampled-data control systems are presented through a set of coupled linear matrix inequalities, Finally, the less conservatism and potential of the developed results are illustrated via a numerical example.     

欠驱动双足步行机器人通用仿真软件的开发

设计了欠驱动步行机器人开放式通用仿真、实验测试软件平台,应用MATLAB对具有膝关节的多自由度欠驱动双足行走机器人进行了运动.动力学建模与数值仿真,利用姿态还原算法重建机器人行走的运动学过程,应用计算机通信接口实现与机器人原型机的双向通信与控制连接,并应用VC++/OpenGL实现了人机交互界面和机器人行走的3D动画演示,研究成果对欠驱动双足机器人仿真、控制开发以及实验研究具有重要的应用价值.