虚拟样机可视化仿真服务的研究与实现

为了实现虚拟样机仿真运行过程中可视化仿真资源的共享,将可视化技术与Web技术相结合,采用B/S架构和浏览器端显示技术,开发通用的可视化仿真功能模块以及相应的实时数据接口,实现了虚拟样机可视化仿真服务,使远程仿真用户能根据可视化仿真需求配置和请求可视化资源,定制二维地理信息显示/三维视景显示服务,从而在浏览器上快速创建虚拟样机二维/三维可视化仿真任务并实时运行,对可视化仿真服务的框架结构、关键技术及应用进行了相关研究和实现。     

基于地理信息系统的虚拟战场态势显示

以分布交互仿真中的虚拟战场态势显示为需求背景，基于地理信息系统(GIS)的理论和相应的软件工具，在虚拟战场态势显示中引入GIS技术，实现了基于GIS的虚拟战场态势二维与三维、静态与动态的显示，以及战场数据的添加与查询，计算机生成兵力的初始化及实时驱动、飞机地形高程匹配飞行的三维仿真。开发了一个具有统一集成环境、二维与三维态势显示相对应等特点的原型系统。 并介绍了其组成、功能和特点。     

真实海洋环境视景仿真技术研究

真实海洋环境的视景仿真技术一直是虚拟现实仿真技术的重要研究方向之一。针对此课题,系统研究了三维海洋环境的组成和环境建模技术,从二维电子海图中直接获取海洋地理环境数据,作为虚拟海洋环境视景仿真的数据基础,采用基于Delaunay算法的三维数字地图地形建模方法,将三维地形数据转化为可以直接进行三维建模的ded文件。实验演示了海洋地理信息三维模型库的构建方案、模型示例及三维虚拟海洋环境的实现,取得了逼真的仿真效果。     

基于仿射变换的双克令吊装卸动态仿真算法

提出一种基于仿射变换的双克令吊联合装卸重大件货物的动态仿真快速算法。该算法是将在三维空间中6参数的非线性方程组经仿射变换后，变为二维平面上的4参数的非线性方程组，对此方程组运用最优化方法进行迭代求解，再经仿射反变换得到原非线性方程组的最终解。在此算法和基于OPENGL的三维视景显示等算法基础上，设计并实现了重大件货装卸仿真系统，实践证明这一算法的实现加快了系统的仿真速度，结果令人满意。     

基于粒子系统的卫星云图三维仿真与简化算法

提出了一种基于粒子系统的卫星云图的快速云三维仿真算法,该方法从卫星云图中提取真实云的二维轮廓,使用不同级别的圆形进行云轮廓曲线的拟合,将所获得的圆形以相同半径和圆心扩展到三维空间的球形,根据粒子系统的原理在生成的云三维轮廓中随机地产生粒子,并为这些粒子赋予颜色、大小和速度等初始属性,对云粒子进行渲染和绘制实现云的三维模拟。为提高绘制的帧速率,提出了粒子系统的简化算法。通过实验证明了该方法能够快速地仿真出卫星云图中各种形状的三维云,实现云的快速动态模拟。     

预警机指挥引导编队协同对海作战系统建模与仿真

从大系统的角度出发,对预警机指挥引导有人机/无人机编队协同对海作战系统进行了闭环设计,实现从作战方案装订到任务完成后返航整个作战过程的建模与仿真。整个过程提出了多种新的算法及思想,其中包括纯追踪、平行接近、捕获法3种自动引导模型和引导员手动引导模型,以消除僚机与长机的〖JP2〗相对位置偏差为思想设计的编队队形变换模型,以禁飞区对编队具有排斥力为思想设计的威胁规避模型等。最后通过Visual C++对各模型进行仿真实现,通过具有强大图形显示功能的二维仿真软件MapX和三维仿真软件Vega Prime实〖JP〗现战场态势可视化,并通过二维/三维显示模块之间的通信实现二维/三维视景显示的同步及实时切换。仿真结果表明,整个系统设计合理有效。     

基于HLA的森林灭火仿真系统的关键技术研究

针对虚拟森林灭火仿真需要多种不同要素同时参与灭火仿真的功能需求,提出了一种基于HLA的可扩展的分布式森林灭火仿真体系结构。由于涉及大范围三维场景仿真,系统同时需要实时逼真的显示效果。从项目需求出发,就系统设计、开发过程中的关键技术,如FOM/SOM设计、联邦成员框架结构设计,联邦成员内部的多线程软件设计等分别作了深入研究,在此基础上实现了森林灭火仿真原型系统的设计与开发。     

飞行仿真器综合显示系统关键技术研究

介绍了综合显示系统的概念,以及国内外发展的现状;提出了在飞行仿真器平台上综合显示系统的框架结构,并研究了其中的关键技术。采用模糊逻辑推理算法实现多传感器/多数据源、多分辨率信息的数据融合;图像融合方面主要处理了二维显示与三维显示并存的问题;在系统的设计和实现上,运用了组件化的思想和技术。最后,概述了综合显示系统的发展趋势。     

悬挂约束下线缆装配仿真建模

线缆装配是虚拟装配的重要部分.以悬挂约束状态下待装配的线缆为研究对象,利用悬链线理论推导、建立了二维线缆静态模型.在已知线缆长度和线缆两端点位置的前提下,分析了反求线缆该模型关键参数的快速算法,利用该算法,可以快速确定二维线缆模型,满足线缆装配仿真的实时要求;在此基础上,利用相应的坐标变换算法将二维线缆模型转换为适用于三维虚拟现实平台坐标系的悬挂约束下的3D线缆装配仿真模型.利用建立的线缆装配仿真模型,当线缆端点位置发生移动时,可实时获取各点坐标值,计算、刷新3D线缆装配仿真模型,实现线缆的3D线缆动态建模仿真,同时可以计算出线缆关键点的张力大小,用来指导现实中线缆的装配.     

基于OpenGL的机器人虚拟漫游系统开发

基于OpenGL图形库具有的强大三维渲染能力，开发了一个机器人虚拟漫游环境，提出了一种基于PC的机器人虚拟漫游框架，重点描述了建立三维场景及漫游系统中观察者与机器人的位置控制方法，实现了观察者与机器人的三种不同相对运动状态。实验结果表明，该系统取得了良好的仿真效果。     

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。     

机场三维态势呈现中IMMKF平滑ADS-B数据

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)数据进行机场三维态势呈现的应用,研究了在态势显示的第一步,ADS-B数据精度不高、不平滑问题,预处理后数据可以用于后续插值生成高帧率的航迹数据。交互式多模型卡尔曼滤波(interacting multiple model Kalman filter, IMMKF)算法可以较好地解决机场场面运动目标ADS-B轨迹数据的实时平滑问题。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀加速运动、匀速转弯运动及匀速运动模型,然后利用卡尔曼滤波Singer模型与IMM相结合的IMMKF算法对场面飞机的ADS-B轨迹进行了跟踪滤波,达到目标轨迹光滑的效果。实验结果表明,与多种经典的滤波方法相比, IMMKF方法在保证了光滑性的情况下跟踪失败概率低,可实时计算,精度能满足要求。     

Circular SAR processing using an improved omega-k type algorithm

An improved circular synthetic aperture radar (CSAR) imaging algorithm of omega-k (ω-k) type mainly for reconstructing an image on a cylindrical surface is proposed. In the typical CSAR ω-k algorithm, the rage trajectory is approximated by Taylor series expansion to the quadratic terms, which limits the valid synthetic aperture length and the angular reconstruction range severely. Based on the model of the CSAR echo signal, the proposed algorithm directly transforms the signal to the two-dimensional (2D) wavenumber domain, not using approximation processing to the range trajectory. Based on form of the signal spectrum in the wavenumber domain, the formula for the wavenumber domain interpolation of the ω-k algorithm is deduced, and the wavenumber spectrum of the reference point used for bulk compression is obtained from numerical method. The improved CSAR ω-k imaging algorithm increases the valid synthetic aperture length and the angular area greatly and hence improves the angular resolution of the cylindrical imaging. Additionally, the proposed algorithm can be repeated on different cylindrical surfaces to achieve three dimensional (3D) image reconstruction. The 3D spatial resolution of the CSAR system is discussed, and the simulation results validate the correctness of the analysis and the feasibility of the algorithm.     

基于均匀圆阵模式空间和多重旋转不变子空间算法的完备二维DOA估计算法

为了在低运算量下提高均匀圆阵中二维测角的精度,提出一种基于圆阵模式空间和多重旋转不变子空间算法的二维波达方向估计算法。首先利用模式空间算法将均匀圆阵等效为虚拟均匀线阵,并利用贝塞尔函数的递推性质推导此种情况下阵列的旋转不变特性。然后根据虚拟线阵的结构提出一种简便有效的子阵划分办法,在此基础上得出阵列的多重旋转不变方程,并利用多重最小二乘准则得出其完备解,从而完成对信号二维到达角的估计,仿真实验验证了算法的有效性。     

平面轮廓线之间的分块三角划分算法

从三维空间点集通过三角划分重建三维表面的方法在实际应用中涉及到的数据量常常很大 ,因此对算法的计算速度有较高的要求。基于三维重建中物体截面轮廓边缘序列中相邻轮廓基本相似的事实 ,提出了一种物体截面轮廓线点集之间的三角划分的快速算法。该算法首先寻找轮廓线的控制点 ,对每两条相邻轮廓线的控制点进行配对 ,其次将这样两条轮廓线之间的三角划分的任务分配在多个小的曲线段对之间进行 ,并且由于事先的控制点匹配 ,在每个小的区域中就能够进行简单快速的三角划分。理论分析和实验表明 ,本算法与常规的全局优化算法相比在视觉效果上基本一致 ,在计算时间上却要少得多 ,说明本算法的有效性     

基于法向夹角的点云数据精简算法

随着三维扫描技术的不断发展,获得的点云数据规模也日益庞大。存储、处理或显示这些数据都将消耗大量的时间和计算机资源,因此需要对点云数据进行精简。提出一种基于法向夹角的点云数据精简算法,通过对不同的点云数据使用本算法和传统方法进行实验,表明该算法能够在移出冗余数据的同时,在特征区域保留更多的细节。     

基于随机模拟的遗传算法在OD反推中的应用研究

由路段交通量反推OD一般要求调查的路段数大于或等于OD变量数，这对大型复杂路网是难以做到的，即使能够做到，由于对OD约束过小以致搜索空间过大，也难以在短时间内得到满意解。通过界定OD的可能区间，提出一种基于随机模拟遗传算法的OD反推方法，并用一个简单的路网进行仿真试验。结果表明，该方法是有效的。     

基于三维模型的多传感车辆定位与识别研究

车辆的定位与识别是智能车研究的重要环节。针对二维算法及单传感的不足,提出了一种基于三维模型的多传感车辆定位与识别算法。定位系统中,通过将雷达的位置估计和图像的灰度信息进行融合来获得位移参数,并将改进的Hausdorff距离和模拟退火算法相结合得到旋转参数。在此基础上,识别系统计算每个模型与目标车辆的匹配值,根据其在采样时段内的平均值确定车辆类型。实验证明,该方法能有效地实现目标车辆的定位和识别。     

基于Robust优化的多链库存系统动态切换模型及仿真

以两个单链合作为出发点,基于合作的方式不同创建了多个子系统,并以此建立了多供应链不确定切换系统模型。为了抑制多供应链系统在链间合作过程中产生生产运作波动和牛鞭效应,运用鲁棒优化理论给出了多供应链系统的切换控制算法,以及基于计算机的控制实现方法。结合多模型切换系统运作过程,仿真并对比分析了该多供应链多模型切换系统控制在有无切换两种情形下系统的订货波动变化大小和牛鞭效应变化大小。仿真结果表明多模型切换控制方法应用于复杂多供应链库存管理系统,可以抑制牛鞭效应,同时提高系统市场快速响应能力和集群整体需求放大性。     

基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法

为解决当前多层次细节(LOD)建模方法没有将简化和细分相统一,而造成细节层次模型特征表现不够丰富问题.将能量算子用于三维空间实体模型简化与细分,提出了基于能量算子的三维空间实体LOD建模方法.该方法主要包括3个步骤:模型能量算子计算、基于能量算子的模型简化和细分.实验表明,该方法能够生成细节层次较为丰富的模型,并具有良...