多平台三维篮球运动仿真系统的设计与实现

为提高篮球运动员的投篮精度,利用微软的Kinect获取不同的出手速度,求解非线性方程组,得到在罚球点处有空气阻力情况下不同出手高度、出手速度和出手角的精确解。使用三维引擎 U nity3D开发篮球运动仿真系统,并移植到Windows、Web、Mac、Mac Dashboard等多个平台。该系统从图形用户界面、关卡设计、动画模块等模块入手,对纹理贴图、动画、碰撞检测等问题进行了实现和优化,可辅助运动员进行训练。     

火星着陆缓冲气囊冲击过程的仿真分析

气囊缓冲着陆技术适用于小型着陆器着陆火星。针对总体指标30m/s冲击速度下峰值加速度小于200G的要求,设计了一种适用于火星环境的小型封闭式气囊结构用于着陆缓冲。为了探索气囊特性和节省环境仿真试验成本,运用非线性有限元工具LS-DYNA分析了气囊充气压力、冲击速度、冲击姿态角等参数对缓冲性能的影响。仿真结果表明,相同冲击速度下,着陆器峰值加速度随充气压力增大而增大,但受冲击姿态角影响甚微。冲击时间与冲击速度、冲击姿态角无关,而充气压力与系统结构的函数。系统弹性刚度要随充气压力增大而增大,随冲击姿态角增大而减小。结论是设计满足设计指标。     

智能弹药的实时仿真可视化系统设计

针对仿真可视化系统开发时间长、开发费用高的问题,提出了一种利用Unity3D引擎进行实时仿真可视化系统开发的模块式设计方法;首先,对武器仿真可视化系统进行了分析,提出了智能弹药实时仿真可视化系统的五大模块;然后,通过在3ds Max下建立智能弹药模型和Unity3D下的二次开发,构建了智能弹药仿真可视化系统的仿真环境,以C为编程工具,设计了仿真驱动、串口数据通讯和仿真输出模块;最终,实现了智能弹药实时仿真可视化系统;实验证明,该系统可以有效地在监视器上实时显示出智能弹药的飞行姿态、飞行参数和飞行轨迹.     

虚拟三维战场环境生成系统的设计与实现

虚拟战场环境是军事仿真应用的可视化平台.虚拟三维战场环境生成系统是能够通过可视化界面,根据军事仿真演练的要求,实时定制虚拟战场环境的工具.文章介绍了系统各模块的功能及实现方法,包括基于Creator的建模模块、基于Vega的模型驱动管理模块、基于粒子系统的特效和气象现象生成模块、地形编辑模块、虚拟战场环境中的视点切换和多通道生成模块以及人机交互模块.应用结果表明,该系统能产生符合要求的虚拟战场环境.     

基于OpenGL的仿真可视化技术研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术,其最重要的应用之一就是进行虚拟战场环境构建,供军事演习与训练,这样不仅节省了开支,而且资源还可重复利用。文章介绍了可视化仿真在各领域的重要性,详细阐述了可视化仿真的主要内容(原始数据、环境背景、仿真过程、仿真输出以及视点漫游),简单介绍了各方面的具体实现;并且结合某导弹联网训练模拟器,针对可视化仿真中最重要也是最困难的内容——环境背景,详细阐述了采用OpenGL和层次细节(LOD)技术的战场环境渲染流程及方法,最后给出了场景的渲染结果。     

底部结构对飞行器阻力特性的影响北大核心CSCD

为优化底部形状减小底部阻力,研究底部流场结构对超声速飞行器的阻力特性影响,采用计算流体动力学方法,建立了雷诺平均NS方程数值求解方法。通过与实验数据比较,验证了方法的可靠性,对含圆柱尾部、船尾的典型飞行器在不同马赫数和攻角下进行数值仿真。仿真结果表明:船尾设计具有减阻效果,且升阻比优于圆柱尾部。攻角变化对底部流场结构影响显著。飞行器的升力系数、阻力系数、升阻比及俯仰力矩系数,随攻角增加而增大。随马赫数增加,飞行器头部压力升高,底部压力降低,导致总阻力、底部阻力增大,然而,由于动压增大,使得相应的总阻力系数及底阻系数随之减小。计算分析为飞行器底部设计和优化提供了参考。     

深水锚缆水下运动三维优化仿真研究

深水锚缆在波浪、海流等环境载荷的作用下在三维空间内产生运动,形成较为复杂的运动轨迹构形,对锚缆浮式结构产生了较大的作用力,存在锚缆在环境载荷作用下的大位移、大转动的几何非线性干扰.传统的基于悬链线理论的三维运动仿真方法在非线性干扰的情况下,无法准确仿真三维浮动特征点,仿真效果较差.为此提出一种新的锚缆三维运动仿真的方法.针对锚缆在环境载荷作用下的大位移、大转动的几何非线性问题,采用细长杆模型和拓展的拉伸方程进行时域三维数值计算仿真;结合三维图形库VPython解决缆索的三维模型的可视化抖动问题,并借助多线程方法提高仿真效率.以数据文件作为数值计算程序和可视化仿真程序进行仿真.结果表明新方法较为完善地联接了锚泊系统运动仿真的核心计算模块和后处理模块,锚泊运动仿真过程计算准确快速、可视化仿真效果流畅.     

基于GIS及FTA的安全旅游可视化研究

本文将GIS技术与FTA方法结合起来，对旅游事故进行分类处理及定性定量分析，揭示原因并进行科学预测，利用Open GL技术建立旅游事故可视化模型并进行矩阵变换，采用Dijkstra算法实现最佳脱险路径计算及Delaunay算法实现三角剖分。在VB平台上开发了安全旅游可视化系统，包括旅游事故树自动生成、事故定性定量分析、最佳脱险路径仿真及安全旅游评价等模块，并将系统进行测试、完善及推广。     

电磁环境可视化系统的设计与开发

本文构建了电磁环境可视化系统的总体框架,将系统划分为数据预处理与基础地理环境构建、数据库管理与维护、电磁环境计算与分析、电磁态势可视化和综合统计分析与决策支持五个模块.介绍了系统各模块的设计和实现方法,完成了系统的总体开发和集成,实现了区域电磁环境计算与可视化,为指挥员提供及时、全面、动态的电磁态势信息.     

无人车捷联惯导系统仿真器设计

捷联惯导系统仿真模块的研究对于组合导航有着重要意义,为了检验该模块性能,在无人车轨迹模拟器的基础上分别基于方向余弦法与四元素法对捷联惯导系统仿真器进行了设计。首先基于运动学模型模拟无人车行驶的平面运动轨迹,并基于高斯投影反算原理求出该轨迹中各点所对应的经纬度信息作为真实值。基于该运动轨迹将对应的三维加速度与三维姿态角输入到捷联惯导系统仿真模块中,将求解出的经纬度作为计算值。将计算值与真实值进行比较,发现经纬度误差随时间而递增,三维姿态角误差随时间呈现周期性振荡,实际应用中有必要对误差进行相应的补偿。     

Ballistic learning control： formulation, analysis and convergence

In this paper, we formulate and explore the characteristics of iterative learning in ballistic control problems. The iterative learning control (ILC) theory provides a suitable framework for derivations and analysis of ballistic control under learning process. To overcome the obstacles caused by uncertain gradient and redundant control input, we incorporate extra trials into iterative learning. With the help of trial results, proper control and updating direction can be determined. Then, iterative learning can be applied to ballistic control problem. Several initial state learning algorithms are studied for initial speed control, force control, as well as combined speed and angle control. In the end, shooting angle learning in the basketball shot process is simulated to verify the effectiveness of iterative learning methods in ballistic control problems.     

飞行模拟训练分布交互视景仿真系统研究

创建了具有LOD(Levels of Detail)层次细节优化的三维地形模型、飞行器模型和环境物体模型,采用Vega软件的Symbology (仪表)模块、Creator建模中的DOF(Degrees Of Freedom)技术和Opengl程序设计技术,开发了精细的虚拟座舱仪表模型,并完成了基于飞行器视点和地面多视点的各视景仿真联邦成员的软件开发,构建了符合HLA标准的飞行模拟训练分布交互视景仿真系统,为飞行员和地面工作人员协同配合训练提供了先进的环境仿真实验平台.     

基于多人协同虚拟现实的主变应急培训应用研究

为了提高主变应急培训能力,提出基于多人协同虚拟现实的主变应急培训视景仿真模型.以火灾应急演练为研究对象,构建主变应急培训的虚拟视景图像重构模型,并对虚拟视景环境参数进行结算,根据参数结果的计算,进行主变应急培训过程中的虚拟现实仿真,实现主变应急培训的虚拟现实VR仿真模型的优化设计.测试结果表明,采用该方法进行主变应急培训的虚拟视景仿真的协同性较好,图像融合性能较高,视景重构能力较强.     

三维视景仿真系统中仿真过程管理的研究

三维视景仿真系统的仿真过程管理一直是计算机图形学领域的热点之一。三维视景仿真系统的研究主要集中在虚拟环境的真实性方面,仿真过程管理的研究还没有被很好地解决。文中按照功能将三维虚拟视景仿真系统分为七个模块：数据输入、键盘输入、配置文件、消息映射、场景控制、仿真环境显示、数据记录;又从用户角度划分出三个模块：输入模块、处理模块和输出模块。同时,文中提出了配置文件和三维模型XML描述两种关键方法,分别用来存储仿真环境相关数据和简化模型调用方式,提高了虚拟仿真系统的通用性。此方法在三维视景仿真系统的开发过程中成功地进行了应用。     

BP神经网络的内场驾考电子教练系统设计

针对驾考人员在校考方面训练时间、场地大小的不足以及自考方面缺乏合理指导的问题,设计了基于BP神经网络的内场驾考电子教练系统,该系统以S3C2440微处理器为核心硬件平台,介绍了采集(视觉模块和速度模块)、处理(Canny算子、单目摄像头测距算法和Harris算子)、分析判定(BP神经网络算法)、结果输出(语音模块)的流程化方法.最后,结合各模块算法和C-Free5软件对核心控制算法进行了仿真,得到了满足驾驶考试中触边、启停和夹角分析等相关设定的实验结果.     

多通道技术在视景仿真系统中的应用

视觉通道是虚拟环境系统中最重要的人机交换界面,利用三通道投影可以得到更广阔的视角效果,增强“沉浸感”.详细分析了Vega模块Dvega的实现原理,给出了视锥偏移计算公式,同时给出了利用Vega编程实现三通道视景的具体方法.     

轨道交通视景仿真模拟器分布式系统设计

以轨道交通驾驶训练为背景,介绍了模拟训练的设计方案。利用模块化设计实现计算机与操作单元的分布式仿真：PLC模块实现操作单元的指令和数据传输,通过RS485/232实现控制台计算机对操作单元检测与控制;采用四通道视景系统作为输出界面,Creator构建轨道站点和沿线环境模型,Vega实现模型驱动。应用表明该系统在实时性、逼真度和开放性等方面比视频模拟器均有较大提高,并已成功应用于某城市轨道交通视景仿真模拟器中。     

CAM中的切削轨迹仿真

一个完整的CAM系统都离不开加工仿真。通过切削仿真可以检验CAM系统形成的刀具切削路径是否正确，加工时刀具是否与周围的夹具、机床产生干涉。而一个CAM系统仿真模块的优劣是通过其稳定性、加工精度以及仿真速度来判断的。对如何通过加工数据的管理、数据的结构、加工切削的布尔计算来提高仿真的速度作了重点阐述。     

设计信息的可听化诊断技术应用研究

设计信息的可视化技术在视觉上传递信息,多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品设计更深一步的观察和分析.设计分析信息以可听化反馈,作为图形界面的补充,增加用户接收的信息量,减轻视觉通道的负荷,并能从全局视图上观察分析数据.从工程应用角度提出设计信息可听化研究的意义与途径,根据设计数据、机构仿真分析、数据的对比分析的特点,分析数据声音映射关系,采用模拟合成的方法设计了典型的设计信息可听化实例.以凸轮机构压力角校核为例,分析设计参数校核的可听化仿真.通过分析数据采集、映射设计、可听化模拟分析、评价,研究设计信息可听化诊断技术实现的有效性,从而为用户提供一个自然、高效的设计环境.     

基于Unity3D的多平台虚拟校园设计与实现

针对当前虚拟现实开发速度慢、成本高、交互性能差、平台移植难等问题,利用Unity3D进行了上海大学嘉定校区虚拟校园的开发。为加快计算速度并提高交互性,利用多边形简化技术来表现层次细节纹理,实现了三个层次的细节模型。使用动态遮挡技术建立了三维的遮挡区域,而且置于人物摄像机的视域之内,可以在人物移动时剔除不需要显示的模型,减少了计算量。利用椭圆体代替粒子,并建立了椭圆体粒子发射器、粒子动画器、粒子渲染器来表现粒子系统。同时对摄像机跟随、碰撞检测等问题进行了研究和实现。完成了校园漫游模块、虚拟展厅模块、小孩扔书游戏模块、男运动员投篮仿真训练模块。最后将虚拟校园移植到多个平台上,系统运行流畅,达到了设计要求。