基于VR的装配工艺设计

为了在虚拟的环境中进行产品的装配工艺规划，必须建立一个虚拟装配系统，这就涉及到虚拟装配的建模问题。虚拟装配系统的建模应当包括从模型的数据源——CAD系统提取数据以及数据在虚拟装配（VR）系统中的组织两个方面的问题。下面分别从CAD与VR系统模型的异同、信息转换、虚拟装配系统的模型描述、装配特征等几个方面来描述。     

卡尔曼预测及姿态补偿算法研究及在机载天线稳定跟踪系统扰动隔离应用

为集中展示校园风貌和文化氛围,基于Creator和Vega平台实现了自动导航寻径的虚拟校园漫游系统。结合校园建筑特点,引入面向对象思想并应用有向无环树状图组织场景数据,实现了对虚拟场景的层次化管理。在建模阶段,利用不同精度的纹理贴图生成不同精度的模型,给出了支持LOD的快速建模方法。在漫游导航中,通过鼠标拾取实时显示虚拟物体的属性信息,运用方向优先的Dijkstra算法查找最短路径并实现漫游导航功能。在普通PC上测试,无论是单个模型的渲染效率还是系统的整体性能,场景的逼真度和浏览的顺畅性都较为理想,体现出人机工程顺畅和自然的特征。     

虚拟校园三维场景构建与漫游导航的实现

为集中展示校园风貌和文化氛围,基于Creator和Vega平台实现了自动导航寻径的虚拟校园漫游系统;结合校园建筑特点,引入面向对象思想并应用有向无环树状图组织场景数据,实现了对虚拟场景的层次化管理;在建模阶段,利用不同精度的纹理贴图生成不同精度的模型,给出了支持LOD的快速建模方法;在漫游导航中,通过鼠标拾取实时显示虚拟物体的属性信息,运用方向优先的Dijkstra算法查找最短路径并实现漫游导航功能;在普通PC上测试,无论是单个模型的渲染效率还是系统的整体性能,场景的逼真度和浏览的顺畅性都较为理想,体现出人机工程顺畅和自然的特征。     

基于unity和kinect的交警手势识别仿真系统的设计和实现

为研究计算机辅助驾驶系统中交警手势的识别,搭建了一个虚拟驾驶场景的实验室研究仿真系统。采用了微软公司的Kinect设备采集人体骨骼数据,经由经验模型提取特征并使用模式识别对交警手势信号进行信号分类,使用unity公司的unity3D软件实现虚拟驾驶场景的三维重建。系统测试表明,使用kinect进行手势识别响应快,准确率高,使用unity作为虚拟驾驶场景的开发平台方便快捷,两者组合非常适宜搭建基于视觉的辅助驾驶系统的仿真环境。     

基于共轭透视相关相机的光场图像渲染与显示

为提升光场图像的渲染效率,提出一种基于共轭透视相关相机的光场图像渲染算法并搭建了相应的光场显示系统。利用共轭透视相机实现了深度正确的光场图像的一步渲染,从而省去了图像编码过程。同时利用相邻共轭相机之间的透视相关性减少重复计算,加速了渲染过程。对比传统算法,该算法并行处理能力强,非常适合利用图形处理硬件进行加速处理。利用中央处理器和图形处理器混合编程技术搭建了获取光场图像的渲染管线。对比测试结果表明,算法对视点数目不敏感,尤其适合高密度视点的光场图像的渲染。而且所渲染的视点越多,效率提升越明显。该算法还可以有效地兼容计算机图形学中的纹理贴图、光照等技术实现逼真场景的渲染。为验证算法的正确性,搭建了一套光场显示系统,利用所渲染的光场图像实现了虚拟场景的3D显示,获得了良好的3D立体效果。     

基于虚拟仪器的测控系统平台

一个大的复杂的测试系统往往系统的测量、输入、输出、结果分析分布在不同的地理位置，仅用一台计算机并不能胜任测试任务，需要由分布在不同地理位置的若干计算机共同完成整个测试任务。计算机网络技术、总线技术与数据库技术的发展，乃至Internett网的发展拓展了虚拟仪器测试系统的应用范围。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络内得以共享，减少了设备重复投资。一台计算机采集的数据可以立即传输到另一台处理分析机上进行处理分析，实现实时采集、实时监测。重要的数据实行多机备份，提高了系统的可靠性。对于有些危险的、环境恶劣的不适合人员操作的数据采集工作可实行远程采集，将采集的数据放在服务器中供用户使用。     

增强现实环境下的CPS虚拟装配系统研究与实现

基于双目视觉原理，利用Unity3D游戏引擎开发了一种增强现实环境下的信息物理融合(cyber-physical systems, CPS)虚拟装配系统。通过研究快速定位算法识别特征标记点建立虚拟模型与实物装配单元的配准关系，融合虚拟模型投影图像与实物装配体图像实现虚拟装配仿真，实时输出在视频眼镜结构中显示。经过试验验证，该系统满足CPS实时性、稳定性以及信息世界与物理世界融合的要求。     

虚拟装配与CAD之间的信息交换

由于CAD系统与虚拟现实系统在建模以及实时应用等方面的差异，使得作为虚拟现实应用的虚拟装配系统不能直接使用CAD系统中的零件模型信息。因此有必要使用CAD系统提供的API开发—个接口程序来提取零件的模型信息供虚拟装配系统使用。虚拟装配系统需要从CAD系统提取的信息包括零件或部件的名称、零部件在装配中出现的次数、零部件在装配完成后的位置与姿态、零部件装配特征、几何参数信息以及零件或部件的图形信息。     

基于虚拟测试仪器的诊断技术及在VMTS中应用

故障诊断是一门交叉学科,广泛应用于各个领域,在飞机维修虚拟训练系统(VMTS, Virtual Maintenance Training System)平台基础上,提出基于虚拟仪器进行测试、故障定位的仿真训练策略,构建了基于需求的虚拟测试仪器模型框架,并在VMTS系统中得到应用。通过虚拟测试仪器与推理模块协同配合的方法解决了维修虚拟训练过程中普遍存在的故障诊断类型套路化问题,并且能够完成复杂状态下的故障诊断任务,满足各种故障诊断训练要求,最后以尾桨故障诊断为例,证明该方法的可行性。     

VXI总线多通道压力传感器仿真模块设计与实现

某型发动机系统主要由综控器、传感器、电机泵、电磁阀等部件组成,综控器是整个系统的核心控制部件,为测试综控器的性能是否符合要求,需要为综控器提供各种工况下的传感器（主要为压力传感器）数据进行仿真试验。采用真实的压力传感器开展上述工作,一方面需要构建复杂的工作环境,难度大、数据精确度难以保证,另一方面地面环境下的传感器信号变化难以实时调整,难以满足数据快速变化的需要。基于以上因素考虑,给出了一种基于VXI总线的多通道压力传感器仿真模块的设计方法,模块共有24路压力传感器电路,每路独立配置输出。模块以“VXI总线接口电路 VXI总线功能电路”的结构进行布局,VXI总线接口电路主要包括“CPLD 双口RAM”,对VXI总线指令进行解释、译码;VXI总线功能电路主要包括“96系列单片机 DA输出电路 两线压力传感器电路”,完成对真实传感器输出信号的电气特性仿真模拟。模块的驱动程序在Lab Windows/CVI6.0的环境下编制,供用户进行程序调用和快速操作使用。该模块已在VXI总线测试系统中得到应用,实际情况表明,模块的输出精度高、信号调整方便、响应快,满足了综控器仿真深度测试的要求。     

星载可见光相机成像仿真建模研究

针对星载可见光相机成像模拟在逼真度和灵活性方面的综合仿真应用需求,研究并提出了一种以三维场景为基础,以光线追踪技术为主要渲染核心,综合考虑卫星轨道和姿态、光照条件、物体光谱特性和周边环境、大气传输、遥感器成像性能等影响因素的全光路成像模拟技术的仿真模型.文中首先从完备性及可扩展性的角度尝试建立了成像仿真系统的综合模型框架,对整个成像链中的各个重要环节进行分层及模块化,并结合目前现有三维技术、光线追踪技术、传感器仿真技术的特点设计各模块之间的调用及接口关系,使其能在较好利用现有计算模型的同时能够对新的算法模型实现有效兼容.随后讨论了模型目前使用的镜头前辐亮度计算模块、光线路径计算模块和传感器效果仿真模块,并针对简单空间探测场景用C++编程语言实现了系统框架和关键模型,生成模拟图像,结果证明该模型在深空光照及大气效果方面有较好的表现,具备较高的仿真度和良好的适应性、扩展性,能够有效支撑卫星光学成像系统的指标论证、算法评估以及效能预估等应用.     

浅谈教学实验中数据采集系统的设计

采集、存贮、处理数据是实验的重要一环，一般是由观测者从仪器仪表读取数据，用笔和纸来记录数据、处理数据．这对初学者进行基本训练无疑是可行的，也是必要的，但要对一些复杂的物理演变过程进行实时观测与记录，这种手段就显得及时性差，精确度低，直观效果不理想，费时费事，相比之下，运用计算机来完成这些工作具有明显的优势，而用计算机来做这些工作，常需要考虑数据采集系统的设计问题，我们在教学实验中应用计算机数据采集系统解决了不少实际问题，取得了较好的效果．下面谈谈我们的一点体会，供参考．一般数据条集系统的设计原则…     

沉浸式虚拟训练中的虚拟手操控技术研究

将人手的自然动作加入沉浸式虚拟现实系统中,可有效提高系统的沉浸感和交互性,简便快捷、成本低廉的虚拟手建模及操控技术,有助于此项内容的推广应用;在对虚拟手骨骼结构模型分析的基础上,提出了基于Leap Motion的虚拟手控制方法和流程;以维修训练为任务背景,设计了四种用于虚拟手操作的手势规则,并对实现流程和关键技术进行了分析;构建基于Unity3D引擎的原型系统对虚拟手进行仿真验证,结果表明,基于Leap Motion的虚拟手操控简单、交互自然,可以满足虚拟现实系统交互需要。     

虚拟时反镜在水声被动测距中的应用

水声信道多途干涉使被动测距产生偏差．接收信号的自相关输出波形含有信道冲激响应结构的信息，本文提出通过简化模型可估计出信道冲激响应，并将其时间反转构造一前置预处理器，可实现虚拟时间反转镜（VTRM）．虚拟时反镜可获得时间、空间上的自适应聚焦效果，克服多途干涉对被动测距的影响，并且实现简单，可实时对目标进行测距．通过计算机仿真研究，验证VTRM技术可匹配声信道，提高被动测距的精度．     

基于PXIe总线的旋转可变差动变压器信号仿真技术研究

旋转可变差动变压器(RVDT)信号仿真设备在航空计算机的设计、调试和RVDT数据采集系统的校准等方面起着举足轻重的作用;文中通过对RVDT传感器工作原理深入的剖析,提出基于PXIe总线的RVDT信号仿真方法;文章重点研究了RVDT传感器工作原理及输出特性,阐述了RVDT仿真设备的设计和实现,最后使用RVDT数采板卡CPCI-75C3对RVDT仿真设备进行了验证,结果表明该设备仿真精度高,响应速度快,运行稳定。     

基于VRML及JavaScript的气垫导轨上交互式三维虚拟实验

VRML构造复杂三维虚拟仪器时,通常需要采用一个部件控制其他部件的运动.因此,如何实现能在网上运行的三维空间物体联动交互问题十分关键.VRML本身不能进行复杂联动交互,因而对于复杂交互操作就不能只用VRML进行.结合创建的虚拟气垫导轨上的实验,采用JavaScript编程实现了光电门位置的动态调整,滑行器振动动画等功能,最终建立了具备交互功能的三维虚拟牛顿第二定律的研究和简谐运动的研究实验环境,较好地实现了复杂运动的交互操作与联动控制.     

复杂三维场景数字全息图隐藏面问题研究

从数字全息图制作原理出发,分析了隐藏面对数字全息图再现像的影响,得出在制作复杂场景数字全息图时必须进行消隐.在此基础上提出了一种消隐方法,通过寻找连接全息面上每一采样点与场景中每一采样点之间的虚拟光线与场景的交点中到全息面距离最短的交点集来消隐.最后给出了这种方法的原理和计算机模拟结果.     

基于光电准直虚拟扩展成像的姿态角测量系统的误差分析

建立了基于光电准直原理的姿态角测量系统,提出一种虚拟扩展成像面技术,应用于测量系统中,对图像传感器成像面进行复用,虚拟扩大系统的测量视场.介绍了系统的主要工作原理,在系统模型下,对可能影响系统测量精度的误差源进行了分析,建立其数学关系,对精度影响因素进行了定量仿真实验.按照仿真结果,对系统设计方案进行了分析验证.结果表...     

基于Web的ICF物理实验数据查询系统

随着“神光”-Ⅱ的运行和“神光”-Ⅲ原型的即将建成，物理实验数据、实验参数以及各探测器的实验记录也将越来越多。为了方便物理实验人员对实验数据进行后续处理，必须建立有效的数据管理和查询系统。系统建立的ICF物理实验数据查询系统，实现了对实验参数和数据有效的管理和利用，该系统应用计算机网络技术及数据库技术，并用Web网页浏览的方式．以方便相关物理实验人员对实验参数和实验数据的查询和调用，即时全面了解实验状况，从而有利于对实验数据进行分析，指导下一步的具体实验。     

直流电路虚拟实验平台的研究—自组电势差计实验

以“自组电势差计实验”为对象,借助计算机图形学,虚拟现实和计算机仿真等新技术,进行了具有逼真视觉效果与精确实验结果的计算机虚拟实验平台系统的研究与尝试,它可以使学生仿真地在计算机屏幕上完成实验的全部过程,可达到学生在实验前的预习目的。