基于OSG的爆炸装置拆除视景仿真及关键技术

针对爆炸装置拆除过程三维视景仿真的实际训练需求,方案采用虚拟装配和游戏引擎的设计思想,提高真实性和快速性,借助于开源场景图形(OpenSceneGraph,OSG0和数据手套、位置跟踪器等虚拟现实设备,建立仿真数据模型,解决了场景中的虚拟手交互、碰撞检测、节点建模关键技术问题,最后实现仿真模拟程序,完成了虚拟手对爆炸装置模型的实时控制,准确再现了排爆过程的细节.实验结果表明,方案具有仿真度高和易于操控等特点,能使用户快速掌握爆炸装置的基本结构和拆除方法.仿真系统能使训练的周期缩短至原来的40%,同时增强了排爆时的沉浸感.     

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。     

三维虚拟地形仿真技术辅助无人机起降和飞控

大型固定翼无人机在起飞降落阶段,需要由人工进行遥控飞行。传统的由"二维地图+虚拟仪表+机载摄像机"组成的飞控系统,普遍存在数据反馈不够直观,操控体验差等问题。通过采用三维虚拟地形仿真技术,建立了精确的机场周边及任务区域三维虚拟地形,并且将现实中的无人机飞行数据实时同步到虚拟场景中的虚拟无人机上。为无人机操控员提供了一种更加直观、方便的操控视角。在因为天候不佳或其它原因失去机载摄像机画面时,可以大幅降低操控失误的风险。此功能以辅助设备的形式接入现有飞控系统,无需对现有系统进行改造。独立性强,部署方便。     

虚拟场景中基于数据手套的交互方法

为了提高操作训练仿真系统的真实性、沉浸感，提高交互的质量和效率，将数据手套引入该系统。针对该输入设备，对其使用方法、数据读取以及交互方法进行了研究。利用Creator软件建立虚拟场景和虚拟手模型，在VC 和Vega集成开发环境中编程实现虚拟场景中基于数据手套的交互。     

大型运输机综合训练器虚拟仿真环境的设计

某型运输机综合训练模拟器具有飞行场景复杂、仿真仪表多、人机交互信息量大等特点.虚拟仿真环境的建立,是开发该模拟器的关键.介绍了综合训练模拟器的体系结构和虚拟仿真环境的开发方法.采用对全包线范围内的气动参数进行动态插值的方法,建立了兼顾模拟精度的准定常六自由度全量飞机运动模型;阐述了场景建模的方法和视景驱动程序的框架;给出了虚拟仪表的开发路线和人机交互的实现方法.与整个系统联调表明,该系统结构合理可靠,采用的运动模型和仿真算法满足了系统的实时性和精确度要求,图像显示效果逼真.     

基于XMSF的舰船全数字仿真系统架构设计

论文结合舰船装备仿真训练的实际需求,针对现有仿真系统在配置灵活性、可维护性、可移植性以及可组合性等方面存在的问题,以可扩展建模与仿真框架(XMSF)为支撑技术,构建三层舰船全数字仿真系统架构,定义了资源层、服务层和应用层的具体内容,对资源层所涉及的资源进行分类并给出每类资源的含义.将服务层划分为基础服务子层和仿真应用服务子层,分别对其进行了相关说明.根据舰船仿真训练的具体使用需求,将应用层划分为教控台、操控台和功能台,并进一步按照部门、专业、岗位和舱室划分,便于实施全系统、分层次、分阶段的仿真训练,并在该框架基础上实现了某型潜艇仿真训练系统.     

大型运输机综合训练器虚拟仪表系统的研究

随着计算机技术的快速发展,使虚拟仿真模拟器在军事训练中得到了广泛的应用.目前模拟器仪表系统主要是实表系统,存在驱动复杂、价格昂贵等缺点.结合大型运输机综合训练器的研制,介绍了采用虚拟仪表替代真实仪表的训练器体系结构,给出了利用GL Studio3.0来开发虚拟仪表的过程、数学模型及人机交互方法.以高度表、地平仪等典型虚拟仪表的开发为例,介绍了虚拟仪表中指针、数字轮以及非线性刻度的显示方法, 并给出了一些相应的C 代码,为训练模拟器的仪表仿真提出了新的解决方案.     

虚拟超市认知康复训练系统开发关键技术研究

基于EON Studio开发一个适用于脑卒中恢复期患者的虚拟超市认知康复训练系统,用于训练患者的上肢运动功能。在3DMAX中建立虚拟超市场景模型和虚拟手模型;通过VC++6.0开发在EON SDK中使用的 Glove和Tracker节点,以实现数据手套、位置跟踪器与系统的集成;研究了虚拟手抓取虚拟商品时的碰撞检测技术;定义虚拟手的抓取规则。临床实验表明,该系统不仅训练了患者的手指跟手臂的运动功能,也训练了患者的认知能力。     

虚拟舰船技术及其应用

虚拟样机是一种新型的基于集成化产品和过程开发(IPPD)策略的新产品设计、开发和评估手段.SBA联合专业组将"虚拟样机"定义为一个系统,这个系统"置于一个综合环境中,用于研究并评估需求、概念、系统设计、试验、生产和整个生命周期中的维护的系统模型或仿真".根据SBA关于虚拟样机的定义中给出的概念,该文对虚拟舰船产生的背景和概念作了简介,着重研究了虚拟舰船基础结构、并以水面舰艇为,例介绍了设计虚拟舰船的典型联邦成员组成及联邦成员间交换数据的一般分类,以及在虚拟舰船设计中需要考虑的几个技术问题.文中还对虚拟舰船的作用和应用作了介绍.最后,对虚拟舰船的发展和应用作了展望.     

运输机模拟器虚拟仪表系统开发

目前用实物仿真仪表系统,存在结构复杂、稳定性差、维修难等缺点.本文结合某运输机的训练系统的研制,给出了利用GL Studio来开发虚拟仪表过程及人机交互方法,给出了典型虚拟仪表的数学模型,为飞机模拟器仪表系统的开发提出了新的解决方案.通过系统联调表明:该虚拟仪表系统运行良好,克服了实物仪表存在的缺点,精度高、延迟小、费用低,具有良好的工程应用前景.     

虚拟手交互中约束类物体操作研究

虚拟手技术是虚拟现实技术中的一种交互方式，是指通过手势识别技术将人的真实手映射到虚拟环境中并与虚拟物体进行交互操作的人机交互方式。主要应用于虚拟训练、虚拟手术和虚拟装配等领域。对虚拟手交互的约束类对象进行了研究，提出了基于运动学的约束类物体操作方法，解决了阀门类有约束物体交互中虚拟手姿态不真实、操作不可控的问题。设计实验验证了基于运动学的方法能以符合实际操作的效果完成虚拟现实系统中的操作任务，可以应用到虚拟训练、虚拟装配等仿真平台。     

某型导弹虚拟训练系统操作训练动作设计

对视景仿真软件Vega和DI—GUY人体仿真软件进行了介绍,从工程应用的角度,阐述如何实现虚拟人在场景中的漫游,将DI—GUY人体模型做了适当的修改,提出了一种基于空间定位装置的虚拟入手臂控制方法,给出了方法的具体实现步骤,以及空间定位装置对于本系统的具体应用方法,给出了如何设计手部的碰撞检测的方法,以便进行操作动作的训练,选取要操作的对象物,并对如何应用数据手套形成手部操作训练动作进行了介绍。     

放射性材料加工过程的虚拟培训系统研究

虚拟现实技术是一门综合集成技术,具备自然模拟、逼真体验的特征。放射性材料加工的实物培训成本高、危险性大。论文提出了在放射性材料加工培训中应用虚拟现实技术的方法,建立无实物的虚拟培训系统。通过采用分布式交互仿真技术实现不同工位的协同合作,通过加工过程的视景仿真体现真实加工环境,通过虚拟手模拟加工操作中重要的手操作要领,从而形成了独具特色的虚拟培训原型系统,对同类虚拟培训系统具有借鉴意义。     

虚拟操作训练系统中的人机交互技术

为提高某型导弹动力系统虚拟操作训练中人机交互的沉浸性,开发了基于数据手套和空间位置跟踪仪的人机交互环境。介绍交互环境的硬件组成和工作原理,根据手的生理结构和运动特性,建立具有约束的虚拟手几何建模,采用面向对象的技术,对虚拟手的数据结构进行描述,采用放置透明包围体的方法,有效解决碰撞检测问题,对碰撞后的视觉和力觉反馈进行研究。该系统提高了该型导弹动力系统虚拟操作训练的效率。     

虚拟现实手部康复训练系统的设计与实现

将虚拟现实技术应用到康复医学领域,可有效克服传统康复训练方法的局限性,实现安全、舒适和主动的康复训 练。本文设计并实现了一套虚拟现实手部康复训练系统,系统由交互设备、人机交互软件和虚拟环境三部分组成。交互 设备采用 5DT 公司生产的 5DT Data Glove 14 Ultra 数据手套,而人机交互软件运用 Visual Studio 2012 作为开发工具,基于 MFC 编写,实现了用户管理、数据采集、手势信号分类、实时手势识别测试等功能。构建的虚拟场景使用 Flash 游戏, 通过 MFC 和 Flash 游戏之间通讯使用者能使用手势信号实现游戏操控。本文的实验结果表明：虚拟现实手部康复训练系 统能够指导使用者进行有效的手部康复训练,Flash 康复训练游戏能有效提高使用者进行康复训练的积极性和主动性。     

膝关节镜手术仿真训练系统设计

利用虚拟现实技术建立的手术仿真训练系统,可以大大减少内窥镜等疑难手术的培训时间并节约昂贵的动物实验费用.为满足膝关节镜手术训练的需要,针对虚拟手术仿真的技术特点,提出了关于虚拟现实技术的膝关节镜手术仿真训练系统的设计,主要对系统体系结构、软件结构、功能模块和系统界面的设计和技术实现进行了研究,最终实现了一个支持双手操作的手术仿真训练系统.实践证明,系统能逼真地模拟手术的流程,取得了良好的训练效果.     

Interaction techniques in desktop virtual environment: the study of visual feedback and precise manipulation method

Gesture-based systems allow users to interact with a virtual reality application in a natural way. Visual feedback for the gesture-based interaction technique has an impact on the performance and the hand instability making the manipulation of the object less precise. This paper investigated two new interaction techniques in a virtual environment. It describes the influence of natural and non-natural virtual feedback in the selection process using the GITDVR-G interaction technique, which consists of a grasping visual feedback. The GITDVR-G was evaluated in a virtual knee surgery training system. The results showed that it was effective in terms of the task completion time, and that the participants preferred the natural grasping visual feedback. Besides that, the precise manipulation in a newly-designed interaction technique (Precise GITDVR-G) was evaluated. The Precise GITDVR-G includes a normal manipulation mode and a precise manipulation mode that can be triggered by hand gestures. During the precise manipulation mode, an inset view will appear and move with the selected object to provide a better view to users, while the movements of the virtual hand are scaled down to improve the precision. Four different configurations of the precise manipulation technique were evaluated, and the results showed that the unimanual control method with an inset view performed better in terms of the task performance time and the subjective feedback. The finding suggested that the realistic virtual grasping visual feedback can be applied in a virtual hand interaction technique, and that the inset view feature is helpful in the precise manipulation.     

基于虚拟现实的装备可视化维修训练系统

针对装备武器系统传统维修训练模式的不足,本文提出了一种基于虚拟现实技术的可视化装备虚拟维修训练 系统,给出了系统的总体架构、结构组成和功能实现。该系统已成功应用于某型号装备的虚拟维修训练中。     

基于DI-GUY的某型导弹虚拟操作训练环境设计

对主要应用于士兵战术训练的DI—GUY人体仿真软件进行了介绍,并详细介绍了如何将重点应用于战术训练的DI—GUY软件应用于虚拟操作训练,给出了DI—GUY中虚拟人的具体修改方案,并给出了虚拟操作训练环境的实现方案以及主要解决的问题;给出了综合运用DI—GUY人体仿真软件和数据手套、空间球、立体眼镜等虚拟现实硬件设备所组成训练环境的具体实现方法;阐述了用于控制虚拟人运动的具体思路与方法,以及如何进行训练动作规划,并给出了训练任务实施的整体的程序框架。