火力协同仿真系统设计与实现

针对联合火力打击中火力协同方案制订和验证手段和方法的不足,提出了基于计算机仿真的火力协同方案推演和验证方法,建立了相应的火炮弹道模型、通用的装备机动模型和空间安全判断模型,在对火力协同功能需求分析的基础上,设计实现了陆空火力协同仿真系统,该系统能够支持多军兵种多火力单元的协同关系判断和协同过程的三维实时可视化,具有推演效率高、验证结果准确的特点,为应用计算机仿真系统解决复杂军事问题开辟了一条新的途径.     

面向卫星系统仿真的可视化环境

卫星系统仿真在卫星系统分析、设计及评估中起着重要的作用.该文按照数值计算与图形演示相分离的原则,提出并实现了一个面向卫星系统仿真的可视化环境,主控程序(即仿真运算软件)通过基于Socket机制的进程交互接口实现对可视化环境的操控.该环境基于Win32多线程机制设计,各线程之间运用信号事件进行同步,并选用OpenGl作为实体建模与渲染之工具.该环境实现了关于卫星系统运行过程的动态三维场景、二维地图投影两种视图以及相关界面.目前,该环境已成功应用于多卫星系统效能仿真与评估等项目研制中.     

一体化过程仿真与控制支撑平台开发的研究

该文主要介绍了一体化过程仿真与控制支撑平台的概念模型和设计与实现技术方法。所开发的软件既能对不同的工程和社会应用问题实现建模、仿真、分析和可视化,又能对一般工控过程系统进行实时仿真和监控,并且能很好地支持其它仿真系统或与之进行数据交换和资源共享。该仿真平台软件已成功地在一些实际工控系统的过程仿真与优化控制、辅助决策分析和教学仿真实验等方面得到应用,获得了较好的经济和社会效益。     

LNG船液货装卸系统组态设计软件开发

为提高我国LNG船设计、建造的创新能力,在研究LNG船实际装卸过程的基础上,开发了具有我国自主知识产权的LNG船液货装卸系统组态设计及装卸分析的软件平台系统.该系统基于VC++平台和数据库技术,拥有装卸模型建立、流程仿真和合理性分析等功能.该系统还可以与其它系统的数据接口联接,为实现工厂、研究所协同设计创造了技术条件.详细介绍了系统的组态设计理念和实现过程.     

SPVT系统的框架结构研究

目前,由物理模型、数值方法和可视化技术相结合而发展起来的仿真技术,受到广泛的重视,正在迅速发展.在振动工程界,利用计算机技术将振动试验与计算机仿真技术集成在一起也是一个追求的目标.虚拟振动仿真系统SPVT（Simulation Platform of Vibration Test）,是在对振动环境试验和振动环境试验的数值仿真分析的研究基础上,研制的具备试验项目管理、数据信息处理、试验控制、振动分析、夹具设计、模型修正、试验再现等多种功能的集成化系统.该系统基于分布式异构网络,以项目管理为核心,实现仿真自动化,为振动环境试验的发展探索出一种试验与计算机仿真相结合、相互促进的新途径.该文介绍了系统的框架结构和实现该结构的关键技术.     

应用VisIt开发数值模拟后处理模块

在某数值模拟可视化平台研制中,需要对不同专业软件产生的数值模拟结果进行统一管理和可视化。应用开源可视化组件VisIt开发了数值模拟后处理模块并将其嵌入可视化平台。首先对VisIt的结构和功能进行了简介。之后,介绍了对VisIt的二次开发过程和后处理模块的应用。对于VisIt不能直接支持的结果文件,将数值模拟结果文件中的数据进行提取和格式重写或进行文件格式的转换,使得各数值模拟结果均可在后处理模块中进行多物理场的统一可视化分析。给出了个数值模拟结果在后处理模块中的可视化效果。应用表明,该后处理模块读取数据准确,可视化效果好,较好地满足了系统需求。     

基于STK的航天发射可视化仿真系统设计与实现

针对航天发射实时性、高风险、不可逆的特点,设计出一种基于STK的航天发射可视化仿真系统,给发射决策层提供可靠的决策信息;设计了仿真系统的结构框架和网络结构,探讨了设计中的三维地形建模、航天器飞行数据的转换、实时仿真的时间同步等关键技术问题,通过系统集成,实现了对航天发射全过程的实时可视化;经卫星发射任务检验,结果表明,该仿真系统能够对航天发射的弹道数据进行实时处理,并实现快速显示,与传统的用VC++、Vega、OpenGL开发的仿真系统相比,具有编程工作量少、模型移植简单、代码编制与调试过程简洁等优点,能够满足航天发射任务指挥和决策的需求,对后期开展的探月工程可视化有一定的工程指导意义和应用价值。     

机器人焊装工位的可视化仿真研究

由于机器人焊装工位仿真对象复杂以及传统仿真方法难以建立其准确的仿真模型,本文提出了基于EM-Engineer仿真平台的机器人焊装工位可视化仿真系统.研究了仿真建模、焊接工序规划和机器人运动轨迹规划等关键技术.最后利用该系统实现了某车型总成线机器人工位的可视化仿真.通过可视化仿真实现了该工位的内容规划和生产过程仿真,并依据仿真结果得到了优化方案.     

卫星任务规划可视化仿真系统设计与实现

解决卫星任务规划方案正确性、可靠性问题的有效途径是建立可视化仿真分析环境,研究多星多地面站任务规划问题,设计了成像需求约束图模型,利用任务规划调度算法进行优化分析生成最优解决方案,同时研究利用基于MapX的地理信息系统功能,设计实现了卫星任务规划可视化仿真系统,实现了二维视景仿真、方案动作仿真以及可视化决策支持等功能.该系统为卫星任务规划的可视化决策、可视化仿真提供了基础,确保了其正确、可靠性.     

空间机器人操作任务可视化仿真研究

利用先进的可视化软件仿真空间机器人的复杂任务过程是进行空问机器人研究的重要途径.围绕空间机器人操作任务的可视化仿真,在分析空间机器人任务过程基础上,采用层次建模思想构建空间机器人几何模型.基于几何模型库的树状层次结构,以配置文件和动态链接库相结合的方式实现空间机器人特征功能,并通过动态数据分发管理、区域过滤、多频采样插值等方法实现仿真系统的数据交互与处理.最后利用Orbiter软件的OrbiterAPI进行二次开发,实现了空间机器人任务过程的可视化仿真,真实度高,仿真效果好.研究成果可扩展应用到其它新型航天器系统的可视化仿真.     

Visualization systems on the Information Technology-Based Laboratory

The Center for Promotion of Computational Science and Engineering has developed a detailed design and prototype of the Information Technology Based Laboratory (ITBL). A software group forms the basic ITBL framework and makes up this infrastructure. The infrastructure gives registered users access to any supercomputer within the ITBL for the purpose of numerical simulations and supplies them with tools for discussion sessions among ITBL user groups or communities. When a result is speculated, it's important for every member of the community to see, at the same time, images of the simulation results. To achieve this, we developed visualization systems on the ITBL infrastructure software equipped with efficient remote visualization and collaborative visualization functions. We based the two core visualization systems-the parallel tracking steering (Patras)/ITBL and the application visualization system (AVS)/ITBL-on the existing visualization tools Patras and AVS/Express.     

基于分布式数值模拟结果的可视化

VTK是一个基于对象的三维重建方面的软件系统,其应用日益广泛。在对数值模拟软件进行开发时,需要对曲线、等值线、三维场等结果数据进行可视化。文中将针对大规模分布式数值模拟时的实时可视化问题,通过客户端广播可视化信息,服务器分别用数值模拟结果进行计算得到VTK文件,并将结果传回客户端,客户端将得到的数据进行合并,最后对其进行可视化并得到切线图像。结果表明,该可视化方法可以在较少影响数值模拟过程的情况下实现实时可视化。     

协同森林灭火演练系统的实现及其关键技术研究

针对森林灭火演练的需求和根据分布式协同技术及现代计算机硬件技术的发展 ,以遥感影像为主要数据源、结合地理信息系统并以漳浦林区为实验区、Vega为内核在VC6.0平台上自行设计了一个“虚实结合”的消防汽车、飞机协同灭火虚拟地理环境的原型系统。该系统包括实景三维重建 (大地形三维可视化、树木建模、特殊效果生成 )、自然规律模拟、协同防火、二维导航地图四个模块 ,简单实现了火灾的蔓延效果及局域网间协同灭火整个过程 ,并对遥感快速建模及林火蔓延数学模型、特殊效果等关键技术进行研究     

温度试验可视化系统的关键技术研究

随着数值模拟精度的不断提高以及温度试验测量手段的不断丰富,传统的以一组2维曲线显示多通道采集数据的试验可视化方式无法满足需求,为此提出了一种新的温度试验可视化系统,该系统采用数值模拟技术和试验相结合的方法来进行温度试验的分析和评估,这就为提高试验数据的显示度开辟了新途径。该系统将随时间变化的试验数据,以彩色云图方式动态地显示在有限元模型上,并通过数值模拟结果和试验数据的映射来获得无法布置测点的位置的温度分布情况;同时针对试验测量数据3维可视化的特点,设计了系统的可视化数据结构,并实现了剖切探测、模型比对和云图绘制。该系统的构造方法还可以推广应用到静力、离心等其他环境试验数据3维可视化中。     

Multibody system dynamics simulator for process simulation of ships and offshore plants in shipyards

Since various existing simulation tools based on multibody system dynamics focus on conventional mechanical systems, such as machinery, cars, and spacecraft, there are some problems with the application of such simulation tools to shipbuilding domains due to the absence of specific items in the field of naval architecture and ocean engineering, such as hydrostatics, hydrodynamics, and mooring forces. Thus, in this study, we developed a multibody system dynamics simulator for the process simulation of ships and offshore structures. We based the simulator on six kernels: the multibody system dynamics kernel, the force calculation kernel, the numerical analysis kernel, the hybrid simulation kernel, the scenario management kernel, and the collision detection kernel. Based on these kernels, we implemented a simulator that had the following Graphic User Interfaces (GUIs): the modeling, visualization, and report GUIs. In addition, the geometric properties of blocks and facilities in shipyards are needed to configure the simulation for the production of ships and offshore plants, so these are managed in a database and connected to a specific commercial CAD system in shipyards. We used the simulator we developed in various cases of the process simulation of ships and offshore plants. The results show that the simulator is useful for various simulations of operations in shipyards and offshore industries.     

运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现

运载火箭的飞行力学环境随着飞行过程不断发生变化,而当前无论是基于实物试验还是基于数值分析,火箭的飞行力学环境分析大多针对特定飞行状态和工况而无法给出动态变化信息,因此开展了飞行力学环境虚拟试验及可视化技术研究。基于特征代理模型采用Fortran语言设计了场数据快速预测算法,在采样数值仿真的基础上实现了火箭在大气飞行过程中的动态气动力与气动热环境虚拟试验;采用C++开发了实时分站载荷算法,实现了火箭飞行期间的载荷环境虚拟试验。开发了与运载火箭飞行仿真配合的总线通信接口,并基于EnSight开发了分布式动态可视化系统,通过共享内存的进程间通信方式实现了飞行力学环境的动态显示。结果表明,该系统可以给出火箭飞行力学环境的全局和关注点信息的动态变化,为飞行力学环境精细化分析和直观可视化研究提供了手段。     

Visual numerical environment: reference models, methods and tools

The paper presents a few fundamental components of a visual numerical environment for handling computational simulations: the reference models representing the ideal basis of its development, the grid generation cycle coupling numerical methods and visualization techniques, and an integrated system of software modules for user applications. Along with the reference model of the whole simulation cycle, submodels detail relationships among numerical and visual processes. Focusing on the grid generation subcycle, multigrid grid generation, basic grid visualization and analysis are described. The model is applied to classify methods and tools as a means of validation. Stepwise lists of object classes and instances are proposed. The model's consistency is verified with both method application and programming. Computational steering seems to be promising in realizing advanced visual numerical environments.     

网络仿真协作实验系统应用模型研究

随着网络技术的高速发展，网络教育在现代教育中所占地位越来越重要；其次，协作学习也以其众多的优势越来越受到广大教育工作者的重视。但是对于在工程学科中占有重要地位的实验环节，目前的网络教育课程还提供得很少。本文介绍了协作学习的概念和优点，并将其应用到网络教育和工程实验中，引入了网络仿真协作实验的概念，分析了网络协作实验系统的发展现状，描述了网络仿真协作实验系统的结构；设计了网络协作实验系统的应用模型，研究了这一模型中的主要技术，最后将该模型应用到多元精馏实验系统中，实现了多元精馏仿真协作实验系统。