虚拟座舱设备碰撞检测算法实现技术研究

在虚拟现实技术中,人与虚拟空间物体的碰撞检测是非常重要的研究课题之一.在简要地介绍了某大型运输机空中加油虚拟仿真训练系统的基本结构和实现原理之后,给出了手的初始数据模型、坐标变换算法以及手的运动方向的定义.在此基础之上,给出了虚拟空间中手与机舱内的主要可操纵设备进行交互碰撞检测的主要算法.     

虚拟场景中的碰撞检测算法

综述了当前出现的虚拟场景中的各种碰撞检测算法。重点对包围盒层次法中的轴向包围盒法(AABB)、方向包围盒法(OBB)、离散方向多面体法(K-DOPs)的检测原理和检测效率进行了分析比较。得出的主要结论是:包围盒层次法应用极为广泛,检测效率取决于对包围盒的选取。K-DOPs是介于AABBs和凸包之间的包围盒,只要合理地选取平行平面对的个数和方向,就可以在碰撞检测的简单性和包裹物体的紧密性之间取得较好的折衷。     

基于模糊熵与方向相似度的液体火箭发动机故障检测

先定义系统的广义模糊熵及其计算公式，再给出滑动数据窗口中采样数据矢量方向分布中心的离散度定义及其与模糊熵之间的负指数解析关系，并基于离散度概念对自适应窗口滤波器进行了改进，提高了滤波器对噪声的敏感度以及故障检测算法对强干扰噪声环境的鲁棒性。同时，根据滑动数据窗口中二模糊聚类数据中心矢量方向相似度的变化来监示发动机系统故障的发展趋势。本文基于受强噪声环境干扰的实际试车数据并用自组织模糊聚类算法作为滑动数据窗口上的聚类算法进行了数字仿真试验。仿真结果表明：基于模糊熵的故障检测算法具有对强噪声环境的鲁棒性，是低信噪比环境下的一种客观的故障检测算法。     

一种基于 TIN 表达的碰撞检测方法研究

在扼要介绍有关碰撞检测方法的基础上 ,着重研究一种基于TIN (TriangulatedIrregularNetwork)表达的物体之间的几何碰撞检测方法。有效地解决了其中的完整性控制问题 ,并在路径规划等系统中得以成功运用。     

车辆碰撞检测的仿真

为了提高车辆驾驶仿真的可信性,本文采用物体外部轮廓近似投影法,建立了车辆碰撞检测的一种简化数学模型,并进行了仿真验证。结果表明本模型具有简单和计算快捷的特点,能满足车辆碰撞检测的仿真要求。该模型已得到实际应用。     

变结构离散动态贝叶斯网络的快速推理算法

变结构离散动态贝叶斯网络是对传统离散动态贝叶斯网络的推广,具有更广泛的建模应用价值,但是其推理算法还有待进一步完善.针对变结构离散动态贝叶斯网络的推理算法难以理解、编程计算难、推理速度慢的问题,给出了实现变结构离散动态贝叶斯推理算法的数据结构,并推导了进行并行计算的推理算法和编程步骤,并通过实例进行了算理验证.给出的方法对变结构离散动态贝叶斯网络的编程应用具有参考价值,同时可以加快变结构离散动态贝叶斯网络的推理计算速度.     

基于A~*算法的虚拟士兵城市作战路径规划

针对虚拟士兵在城市作战仿真领域的需求,重点研究了虚拟士兵在城市环境中路径规划问题。通过对三维城市虚拟环境空间进行分层信息处理,生成虚拟士兵能够感知的虚拟信息层。用A*算法求出虚拟士兵从初始位置到达目标位置的最佳路径,并给出算法的具体设计与实现。     

虚拟战场中坦克的快速碰撞检测算法

为了使虚拟战场中的坦克仿真运动有较高的真实性,必须处理坦克与场景中的物体及地形的碰撞问题。提出了碰撞检测的简化包围盒算法及地形匹配算法,分别解决这两种碰撞问题。在地形匹配算法中,依据地形平均曲率划定地形范围,地形平缓的地带采用两点匹配法,变化较为剧烈的地带采用三点匹配法。这两种简化的处理方法降低了系统的计算要求,满足了系统仿真的真实性需求。     

基于空间分解与混合包围盒的碰撞检测算法

针对如何提高碰撞检测效率的问题,提出一种基于空间分解法和混合包围盒的碰撞检测算法。首先利用均匀剖分法确定相邻对象,然后只对相邻对象构建混合层次包围盒树,最后引入任务树的概念加速包围盒树的遍历过程。在包围盒碰撞检测中,提出了一种顶层采用AABB,其他层采用OBB的混合层次包围盒结构。实验结果表明,该算法有效提高了碰撞检测的效率和实时性。     

一种改进的扩展旋转矢量姿态算法

在分析扩展旋转矢量姿态算法的基础上,基于典型圆锥运动理论以及迭代算法的思想推导了一种面向四子样的改进扩展旋转矢量优化算法.给出了较为详细的算法推导过程和具体公式.为检验改进算法的有效性,先后采用传统的四元数法、扩展旋转矢量法以及改进算法,对载体的典型圆锥运动进行了计算机仿真研究.结果表明,该优化算法不仅改变了捷联惯性导航系统中陀螺子样的利用方式,而且提高了系统旋转矢量的计算精度以及姿态算法的实时性.     

虚拟检测维修系统的设计与实现

结合实际装备维修工作的需求,开发了一套基于虚拟现实技术的具有一定通用性的虚拟维修训练系统。系统由界面层、应用层、对象层和技术支持层组成,运用OSG渲染创建逼真的场景,基于均匀网格和OBB树的混合碰撞检测算法解决碰撞问题,通过协同网络通信实现多人协作维修/检测操作。通过对某型装备手控台的虚拟维修训练系统的构建,证明系统能够快速开发相应的虚拟训练系统。训练过程中操作与场景变化实时同步,结果表明该系统能够有效提高操作人员的维修维护能力。     

基于VR的虚拟火炮行为仿真

针对虚拟武器装备行为仿真过程中存在的运动仿真复杂、多部件协调操作仿真困难等问题,本文基于虚拟现实建模工具构建了某型传统火炮的三维模型-虚拟火炮,为行军行为仿真过程中运动轨迹选取、运动姿态控制、碰撞检测及响应等问题提供了合理的解决方法;在用炮和收炮行为仿真过程中,重点设计了时间驱动算法来解决多部件之间的协调操作仿真问题。通过对虚拟火炮的特定行为进行可视化仿真,验证了文中行为仿真研究方案的合理性及算法设计的正确性。     

铁路区间信号系统测试评估平台——信号设备与列车运行仿真研究

铁路区间信号系统测试评估平台是对铁路区间列车运行安全控制和防护系统进行可靠性、安全性测试及评估的平台.区间信号设备与列车运行仿真子系统是平台的一个子系统,它为平台提供了一个虚拟的现场环境.采用面向对象技术和离散事件仿真技术对仿真子系统进行了研究.详细地阐述了信号设备及列车的仿真模型、设计和仿真算法,并给出仿真实例,满足平台对仿真子系统地要求.     

基于Virtools 4.0的某型船艇柴油机虚拟维修关键技术研究

针对目前船艇柴油机维修训练方式,提出一种基于Virtools 4.0的虚拟维修方法,并对虚拟维修中的虚拟维修建模技术和虚拟维修仿真技术进行研究讨论,重点分析了场景优化、碰撞检测以及交互式维修过程仿真等关键技术。根据实际维修过程,制定虚拟维修训练流程图,编写交互式维修过程实现程序,实现了对船艇柴油机的虚拟维修仿真。最后结合自身的开发经验总结出Virtools 4.0应用中应注意的几个问题。通过对基于Virtools 4.0的虚拟维修关键技术研究,为船艇柴油机虚拟维修训练系统设计开发提供了一定的理论依据。     

基于虚拟脱靶量预测的准闭环校射方法

针对传统高炮大闭环校射脱靶量不易检测、可校射时间短暂,提出了一种基于虚拟脱靶量预测的准闭环校射方法。首先给出了弹丸双站角度测量的初始状态估计算法;其次,结合外弹道理论建立了一种虚拟等距脱靶量的预测模型,分析了射击校正量的估计方法与准闭环校射方案的实现流程。该方法避免了大闭环校射对脱靶量的直接检测,并提高了高炮闭环校射的时效性。     

基于SVM-UPF的雷达弱小目标检测前跟踪算法

针对低信噪比条件下雷达弱小目标的检测与跟踪,提出了基于支持向量机和无迹粒子滤波的检测前跟踪算法。该算法采用无迹卡尔曼滤波生成粒子滤波的重要性密度函数,提高了粒子的使用效率,在此基础上将支持向量机引入到粒子重采样步骤中,通过构建状态的后验概率密度函数来获得多样性的新粒子,有效解决了粒子贫化问题,仿真结果表明,该算法提高了目标的检测概率和跟踪精度。     

三维视觉运动建模中碰撞检测算法研究

三维视觉建模是建立虚似现实 (VR)系统的基础 ,运动建模是三维视觉建模的重要组成部分。研究了运动建模中碰撞检测算法