基于三维输入设备的虚拟场景控制方法

在视景仿真中能够精确地控制虚拟场景中的对象模型是增强系统交互性的重要手段。该文分析了虚拟场景中三维模型对象和视点的控制方法，重点介绍了基于3D输入设备的对象控制方法。在详细分析3D输入没备SpaceBall4000的特点、工作原理和应用技术的基础上，在VC -Vega—Creator一体化建模仿真开发环境中基于该3D输入设备实现了虚拟场景中三维模型对象和视点的6自由度精确控制，提供了应用三维输入设备控制虚拟场景的一种方法。     

面向虚拟森林仿真的多层场景引擎设计

为快速绘制具有真实感的大规模虚拟森林场景,在分析虚拟森林场景仿真特点的基础上,提出面向虚拟森林仿真多层场景引擎的总体结构,对该场景引擎中的实时地形生成技术、地形模型的简化算法和渲染加速等关键技术展开研究,开发了虚拟森林仿真系统。应用结果表明,面向虚拟森林仿真的多层场景引擎有助于提高复杂森林场景的绘制效率,能较好地满足用户进行实时漫游和交互控制的需求。     

基于资源空间模型的虚拟场景技术研究

本文在分析了资源空间模型和文件管理系统理论的基础上,提出了一种基于资源空间模型的虚拟场景绘制系统,详细说明了该系统的工作原理和具体流程并论述了其应用与前景。最终结果表明,该系统直观,便于对个人计算机中数量巨大类型各异的文件进行管理,而且便于高效查看和操作任何维度的资源。是一种实用的虚拟场景绘制系统。     

基于Unity3D的船舶航行场景虚拟现实仿真模型

船舶航行场景虚拟现实仿真模型易受动态模糊赋值影响，导致生成的模拟曲线偏差过高，为此提出基于Unity3D的船舶航行场景虚拟现实仿真模型。利用Unity3D技术搭建船舶航行虚拟仿真场景，结合船舶运动方程，构建船舶航行场景虚拟现实仿真运动模型。实验结果表明，该模型的性能良好，生成的船舶航行仿真模拟曲线的拟合效果较好。     

面向数字地球的虚拟现实系统关键技术研究

研究了面向数字地球的虚拟现实系统关键技术，提出了多层场景引擎（MLSE）、视点相关动态多分辨率地形模型（VDDMTM）和ActiveX构件网络模型。MLSE采用层机制集成多元数据，实现场景绘制和交互。VDDMTM基于四叉树表示多分辨率地形，并结合多分辨率纹理映射，根据视点位置对大规模地形实时简化，既提高了场景绘制速度，又保留了视点相关细节。网络模型采用基于Client/Server结构的ActiveX构件方案，既满足数字地球的建模特性，又支持标准的WWW浏览器。在此基础上开发了一个面向数字地球的原型系统－虚拟地球系统VES（VirtualEarthSystem），并用于虚拟永定河和喜马拉雅山。     

基于虚拟现实的三维园林景观设计仿真系统

现有的园林景观专业CAD软件对三维模型及虚拟仿真效果表达有限,只能进行二维施工图绘制.为解决动态景观特性,研发了虚拟现实技术的三维园林景观设计仿真系统,采用面向对象的参数化三维实体建模手段,实现了三维实体建模、设计场景的三维实时虚拟呈现、渲染图及动画制作、施工图绘制等功能,并探索了系统计算原理、实现方法及OpenGL扩展功能等相关技术.然后简要介绍了系统整体功能,详细论述了专业模块中的仿真过程.最后以工程实例验证了系统的有效性.     

林木场景漫游系统的研究与实现

由于林木本身结构复杂,因此在模拟中几何模型的面片数多。如何在保证一定的视觉真实感的前提下,尽量简化场景模型,实现林木场景的快速绘制,一直是计算机图形学领域的热点问题。提出了一种适合包含大面积林木的自然场景漫游系统的实现方法,即利用3维建模软件3ds max构建场景模型,然后基于虚拟开发工具Open Scene Graph（OSG）实现场景的实时绘制和漫游。充分利用软件的特点和功能,实现了包含大面积林木的自然场景的漫游,同时还根据相交测试原理实现了漫游过程中的碰撞检测。实验结果表明,此系统具有较高的绘制速度,能满足包含大面积林木的自然场景实时漫游的要求,同时能达到一定的场景真实感。     

高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。     

IBRAC技术在分布式虚拟仿真系统中的应用研究

基于图像的方法和基于模型的方法是生成虚拟场景的两种方法,但这两种方法在分布式虚拟场景的生成过程中各有优缺点。将两种方法的优点相结合,在分布式虚拟仿真系统中引进IBRAC技术,有三个优点：绘制速度快、网络带宽限制低、能够进行交互控制。该文结合分布式门式起重机虚拟仿真培训系统对IBRAC技术进行了研究。首先给出了该系统的总体结构,然后分析系统中用到的IBRAC技术重要算法,最后对IBRAC技术在系统中的应用前景进行了展望。     

基于Web的虚拟物流实验室设计与实现

通过对虚拟物流实验室设计特点的分析,提出了基于Web的虚拟物流实验室构架,并设计了实现方案.运用3D 软件结合VRML建立虚拟场景模型,通过Java 3D对模型文件的调用实现虚拟场景的构建.调用Java 3D类库实现场景漫游、人机交互等功能,并对虚拟模型进行优化、重组.最后建立一个虚拟实验室的场景实例,验证了该设计方法具有良好的开发效率以及系统的沉浸性与交互性.     

基于改进SPSO-BP神经网络的温度传感器湿度补偿

针对在实际使用中湿度影响温度传感器准确性的问题,通过对基本粒子群算法的分析,得出不受速度向量影响的简化粒子群算法,同时采用线性递减惯性权重,提出了一种改进SPSO-BP神经网络温度传感器的湿度补偿方法.通过改进的简化粒子群算法的不断迭代,优化BP神经网络的权阈值,直到得到最优权阈值,并赋给BP神经网络.根据湿度影响实验中测得的数据,运用此方法建立湿度补偿模型,与BP神经网络方法对比分析.结果表明,改进SPSO-BP神经网络的模型结构简单、补偿精度高,收敛速度快,有效地对温度传感器进行了湿度补偿.     

Active steering control strategy for articulated vehicles

To improve maneuverability and stability of articulated vehicles, we design an active steering controller, including tractor and trailer controllers, based on linear quadratic regulator (LQR) theory. First, a three-degree-of-freedom (3-DOF) model of the tractor-trailer with steered trailer axles is built. The simulated annealing particle swarm optimization (SAPSO) algorithm is applied to identify the key parameters of the model under specified vehicle speed and steering wheel angle. Thus, the key parameters of the simplified model can be obtained according to the vehicle conditions using an online look-up table and interpolation. Simulation results show that vehicle parameter outputs of the simplified model and TruckSim agree well, thus providing the ideal reference yaw rate for the controller. Then the active steering controller of the tractor and trailer based on LQR is designed to follow the desired yaw rate and minimize their side-slip angle of the center of gravity (CG) at the same time. Finally, simulation tests at both low speed and high speed are conducted based on the TruckSim-Simulink program. The results show significant effects on the active steering controller on improving maneuverability at low speed and lateral stability at high speed for the articulated vehicle. The control strategy is applicable for steering not only along gentle curves but also along sharp curves.     

一种混沌惯性权重的简化粒子群算法

惯性权值作为粒子群算法的一个全局参数,能够方便地控制算法的搜索能力和收敛速度,在算法运行过程中具有重要的作用。在分析惯性权值的作用基础上提出了一种混沌惯性权重的简化粒子群优化算法,利用混沌序列的内在随机性、遍历性和规则性,提高算法的寻优能力。测试结果表明,新算法具有更快的收敛速度和更强的全局寻优能力。     

基于神经网络和粒子群优化算法的移动机器人动态避障路径规划

本文提出了基于神经网络和粒子群优化算法的移动机器人动态避障路径规划方法。该方法用神经网络模型描述机器人工作空间的动态环境信息,并建立起机器人动态避障与网络输出间的关系,然后将需规划路径的二维编码简化为一维编码,最后用粒子群优化算法获得最优无碰路径。仿真结果表明,所提的动态路径规划方法是正确和有效的。     

基于莱维飞行的改进简化粒子群算法

基于基本粒子群算法易陷入局部最优的不足,提出一种基于莱维飞行的改进简化粒子群算法LISPSO（An Improved and Simplified Particle Swarm Optimization algorithm based on Levy flight）。简化粒子群算法舍去更新公式中的速度项,仅由位置项控制其进化方向。在简化粒子群算法SPSO（Simplified Particle Swarm Optimization）的基础上,采用带有随机性的非线性递减惯性权重动态地更新每个粒子的位置。算法又融合了基于相似度及聚集度分析的莱维飞行。粒子与最优粒子间的相似度越高,或者粒子间的聚集度越高,则粒子利用莱维飞行来重新更新位置的概率也就越大,有效地帮助粒子逃离局部最优。利用matlab语言对11个测试函数进行算法仿真,结果表明,改进的算法在求解精度和收敛速度上有显著的改善。另外,将LISPSO算法应用于求解min-max-min问题,实验结果显示,改进算法在求解效果上明显优于其他对比算法。     

基于动态调整简化粒子群优化的组合测试用例生成方法

优化的组合测试中的一个关键是生成的测试用例能够覆盖更多的组合,而粒子群算法在生成强组合覆盖用例方面有其独特的优势和能力。文中提出了一种基于动态调整简化粒子群优化的组合测试用例生成方法。该方法基于粒子群算法生成测试用例,结合混合的优先级one-test-at-a-time策略和基于动态调整的简化粒子群算法生成组合测试用例集,排除了速度因素对粒子优化过程的影响。定义了一个粒子收敛指标,以粒子群早熟收敛程度为依据来动态调整惯性权值,以防止粒子陷入局部最优和后期出现收敛速度慢的情况,从而提高粒子群算法所生成的覆盖表的覆盖组合能力。通过对比实验表明,基于动态调整的简化粒子群优化算法在用例规模和时间成本上具有一定的优势。     

基于某型防空导弹的尾焰仿真研究

应用粒子系统对某型号导弹武器系统的尾焰仿真进行研究，给出的尾焰仿真模型和粒子简化模型，改进了粒子系统在模拟不规则物体时为了达到逼真程度而增加粒子数量，但影响系统实时性的传统做法。该模型可以用较少的粒子就能达到系统的实时性和逼真程度很高的效果，最后在基于DirectX平台上利用VC 语言进行了绾程实现，验证了该方法的有效性和实用性。     

Motion control of a two-wheeled mobile robot

The design of the controller of a two-wheeled mobile robot is usually based on a kinematical model. The kinematical model is derived under the assumption that the wheels do not skid or float. However, in the real world, wheels may skid on the ground or float away from the ground due to the rotational motion of the body. This paper analyzes the effects of the skid and the float on the robot with a controller designed based on the kinematical model—by the use of the Lyapunov control method. Numerical simulations are carried out based on the dynamic model including the translational and rotational motion of the body, and then experiments are performed using a hardware model.     

基于粒子系统的爆炸效果仿真研究

针对目前诸如军事、铁路等领域事故爆炸仿真模型运算复杂、仿真效果较差的问题,提出了改进的仿真模型,该模型以粒子系统为基础,用定性、定量的随机变化模型代替爆炸物理过程的流体模型。将粒子发射速度参数与随机扰动速度参数相结合,建立通用仿真模型,通过给定不同的参数形成烟雾、火焰与爆炸碎片的具体仿真模型,可以有效降低爆炸效果模拟的计算复杂度。实验证明,该方法运算速度快,真实感强,可以满足各种爆炸效果的仿真需求。     

基于模糊PID的CVT车辆非稳态速比控制

针对发动机负荷特性和转速调节特性,提出了CVT目标速比的确定方法。按照质量集中法建立了简化的CVT传动系模型,在Simulink平台下建立了整车仿真模型。针对车辆非稳态工况下PID速比控制的缺点,结合Fuzzy的控制原理,提出了Fuzzy-PID速比控制策略。依据整车模型对车辆进行了非稳态工况的仿真研究。结果表明,Fuzzy-PID速比控制不仅在车辆稳态工况并在非稳态工况下都能使实际速比良好地跟踪目标速比。