虚拟场景中履带式车辆转向运动仿真算法研究

转向是履带式车辆漫游时的一种基本运动.在虚拟场景中仿真车辆的转向运动时,由于受到实时性等条件的限制,需要根据实际情况进行简化.文中结合履带式车辆的简化模型,深入研究了此种车辆在平面和坡面两种地形条件下的转向运动规律,在保证逼真度和实时性的前提下,提出一种运动仿真算法确定了车辆转动后的位置和方向.在基于WTK仿真平台开发的某种履带式车辆训练模拟器的视景系统中,较好地实现了履带式车辆在任意崎岖不平的地形上行驶时的转向问题.     

虚拟坦克装甲车运动仿真中的地形匹配算法研究

本文针对不规则三角形TIN地形数据,提出了一种新的虚拟坦克装甲车运动仿真的地形匹配算法,该算法是根据坦克装甲车与地面接触的特点,用四点来匹配车与地面的接触。此算法可以很好地解决坦克装甲车的运动仿真中的地形匹配,且满足实时性要求。     

虚拟坦克装甲车运动仿真中的碰撞检测算法研究

提出了一种新的虚拟坦克装甲车运动仿真的混合碰撞检测算法，该算法是先用帧与帧之间的画面连贯性进行判断，若帧与帧之间的物体不一致，则用方向包围盒来进行碰撞检测，为了避免两帧之间发生穿透，则有线段与包围盒的重叠测试进行穿透测试。此算法可以很好解决坦克装甲车的运动仿真中的碰撞检测。满足实时性要求。     

虚拟环境中运动车辆行为仿真的程序方法研究

研究了具有自然起伏地形特征的虚拟环境中,运动车辆行为姿态变化的三维仿真问题。设计出一种根据车辆的支撑平面计算姿态显示参数,从而实现车体状态实时自动调节的算法。给出了算法的具体描述和实现结果,并对其中的关键技术进行了比较详细的讨论。该算法对车轮轮子个数没有限制,对于履带式车辆也是适用的。仿真显示了视觉上的逼真性,证明了该方法在虚拟仿真及虚拟现实其他领域的可应用价值。     

虚拟环境中履带式车辆运动仿真

为了对虚拟环境中履带车辆进行建模,满足虚拟现实系统沉浸感和实时性要求,研究了基于ODE(多体动力学仿真库)的履带式车辆多体动力学模型和仿真方法.将模型应用于虚拟现实系统,对履带车辆运动、翻越垂直墙、壕沟等障碍进行实时仿真.结果表明该模型能较好地表现虚拟环境中履带式车辆运动的动态过程,以及履带、负重轮等行走系统部件的相对运动.提出的模型及仿真方法能较好地应用于虚拟战场、装备模拟训练系统等虚拟环境,具有一定的应用价值.     

一种用于VRML虚拟环境调整车辆运动姿态的算法

在VRML虚拟环境中，运动对象在曲面上的姿态调整是提高虚拟现实水平必须克服的难题之一。文章提出了一种基于支撑平面计算车辆姿态参数，随三维地形的起伏自动调节其运动姿态，并进行三维显示的算法。描述了具体的算法设计，讨论了算法实现的关键技术，并应用于某履带式电传动车辆的虚拟现实仿真中。运行结果表明该算法实时性好、运行稳定可靠，逼真表现了运动车辆的动态行为过程。     

基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真研究

装甲车行驶中车体姿态的仿真是模拟驾驶训练系统的关键技术.为实现不同地形下基于虚拟现实的装甲车辆驾驶模拟,本文提出了基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真方法.首先,构建装甲车辆的结构、外形和真实的地形,采用第一和第三视角同步显示驾驶场景;其次,建立车辆行驶的动力学模型,求解车身在不同地形下的车身姿态数据;最后,通过Unity3D引擎实现整个场景和车体姿态的动态渲染.通过实验证明,该方法能够准确的模拟各种地形条件下的车体姿态,真实的仿真车辆的运行状态.     

Vega环境中机动车辆运动仿真的研究和实现

大多数在Vega平台上进行的车辆运动仿真,只是将车体作为一个质点进行处理,在仿真过程中,当车体通过不平坦的路面时,不能随地形起伏改变车体的姿态,仿真的真实感和可靠性很差.通过分析车辆的运动数学模型,建立了三维空间的运动方程组,并结合名为"TRIPDO"相交矢量方法给出了一种通用解决算法和Vega程序实现.结果表明使用了这种解决方法的仿真应用,所仿真的车辆都能够随地形的起伏实时改变姿态,车辆运动仿真的真实感和可靠性显著增强.     

履带式车辆训练中的车辙桥行驶算法研究

车辙桥地形是履带式车辆训练中的重要科目。首先介绍了视景仿真系统中车辆的简化模型和相关算法,在此基础上,对车辆以各种方式通过车辙桥的姿态进行了分析,并提出了针对车辙桥的地形匹配算法。通过该算法,车辆实现了以正确的姿态在车辙桥路段的行驶。该算法已应用在实际的项目中,并取得良好的仿真效果。     

改进变步长算法在实时飞行仿真中的应用

飞行模拟机是民航训练飞行员的重要装备,飞行仿真系统是飞行模拟机的重要系统之一.飞行仿真要建立飞机的全量运动方程,利用数值算法解算运动方程达到仿真飞机飞行状况的目的.采用四元数法表示的飞机欧拉方程能够克服普通欧拉方程奇异性,但用定步长方法解算会产生较大累积误差,所以必须采用变步长方法.实时飞行仿真要求较高的实时性与逼真度,通过仿真试验分析,确定了采用一种改进变步长2阶Runge-Kutta法,该方法具有迭代次数少,解算精度高,实时性强的优点.利用该改进变步长算法,编写了实时飞行系统仿真软件,软件中使用相应算法解决了变步长算法选择步长与系统迭代定时时间不匹配的矛盾,实现了精确的实时仿真.     

虚拟战场环境中三维地形仿真研究

为了提高虚拟战场环境仿真的逼真度和实时性,本文对战场环境中三维地形的仿真进行了需求分析,并对基于Creator的三维地形实现进行了系统化探索,规划了仿真框架流程。最后,提出了一个仿真应用实例。     

动态地形可视化算法－IDTRA

动态战场地形可视化主要研究动态战场地形仿真中动态地形实时三维渲染的方法。动态战场地形仿真能够提高战场环境仿真的可信度和逼真度。在DEXTER-ROAM算法的基础上提出了一种改进的动态地形ROAM算法－IDTRA,IDTRA把视景剔除阶段分两步来执行：第一步使用地形块进行粗剔除,第二步使用菱形进行细剔除。针对目前动态地形可视化实现方法的不足,基于OGRE渲染引擎设计了支持三维战场可视化的演示系统。最后通过炸弹攻击坦克分队的过程演示了动态弹坑的可视化,验证了算法的可行性。结果表明IDTRA算法,在显示速度和效果方面都能够满足动态战场地形可视化的要求。     

两栖装甲车辆由陆入水过程中车体稳定性分析

对两栖装甲车辆水动力学模型的构建以及基于水上航行耐波稳定性的横摇运动进行了探索。首先建立了两栖装甲车辆由陆入水的动力学模型,并进行了仿真分析；而后将模型试验与融入遗传算法的系统辨识思想相结合,构建了对于两栖装甲车辆摇荡运动的辨别模型；最后通过对车辆在水上的横摇运动试验设计及侧体方案布置,对辨别模型的应用效果进行了验证。通过研究发现,水动力学模型能够对两栖装甲车辆由陆入水时的车体稳定性情况进行准确描述,基于遗传算法的系统辨识方法能够分段辨识两栖装甲车辆的横摇运动,为车辆水上航行稳定性的研究提供了借鉴。     

基于多粒子系统的火焰三维模拟

基于粒子系统的火焰模拟算法的缺点是所需的粒子量大,且在风力影响下粒子运动的随机性太强,导致模拟效果不逼真。将不受风力时的火焰基本运动轨迹和风力影响相叠加,来模拟多风影响下火焰表面的运动,在保证动态火焰纹理一致性和连续性的同时,减少粒子数量,提高渲染实时性,并实现了风的参数的人为控制,增强了模拟效果的逼真度和在不同场景下的适应性。     

基于地形高程模型的飞行器位姿估计方法

针对无法依靠景象匹配手段进行导航定位和无法有效利用惯导姿态信息的情况,提出了一种基于地形高程模型的飞行器绝对姿态和位置的估计方法。该方法首先利用机载下视摄像系统获取实时立体图像对及利用传感器获得飞行速度信息,通过修改双像运动模型来重建飞行器下方的地形信息;然后利用三维重建结果的刚体约束给出一种匹配机载地形高程模型数据的方法,用于估计飞行器在世界坐标系中的绝对位姿。仿真结果表明：改进的双像运动模型具有更高的精度,更有利于在世界坐标系下进行位姿估计。     

一种基于GPU 的弹坑实时绘制方法

为解决动态地形绘制过程中高逼真性与实时性这一矛盾,提出一种基于GPU 的动 态地形实时绘制方法。首先基于Geometry Clipmaps 算法构建地形层次结构,然后在更新过程 中引入真实物理模型与过程纹理映射相结合方法,以使最终绘制的地形达到更为逼真的效果。 为验证该方法的有效性,模拟了炮弹在草地上爆炸形成的弹坑效果,并与基于ROAM 算法绘制 的弹坑效果在绘制三角形数量、平均帧速率及CPU 占用率3 个方面做了对比。实验结果表明, 所提方法能够有效减少绘制的三角形数量,并能获得较高的帧速率及逼真度,满足动态地形绘 制对于高逼真性和实时性的要求。     

基于三维模型的Android手机端人脸姿态实时估计系统

针对人脸姿态估计对系统性能要求高、在手机上运行无法满足实时性要求等问题,实现了一种Android手机端的人脸姿态实时估计系统。首先,由摄像头获得一幅正面和一幅偏移一定角度的人脸图像,利用从运动中构建结构(SfM)算法建立简单三维人脸模型;然后,提取实时人脸图像中与三维人脸模型相互对应的特征点,基于缩放正投影位姿估计(POSIT)算法估计人脸姿态角度;最后将三维人脸模型通过开放图形开发库(OpenGL)实时显示在手机屏幕上。实验结果表明,实时视频中检测人脸姿态并显示的速度可以达到20 frame/s,接近计算机端的基于仿射对应的三维人脸姿态估计算法,而且针对大量图片序列的检测可以达到50 frame/s,能够满足Android手机端的性能和检测人脸姿态的实时性要求。     

高逼真动态地形实时绘制中碰撞检测的设计与实现

高逼真考虑绘制动态地形的高逼真性与实时显示的突出矛盾，结合实时优化自适应网格（ROAM）地形绘制算法与Seamus McNally对该算法误差度量的改进，提出了动态地形可视化系统框架，初步设计并实现了仿真环境中炮弹等仿真实体与地形交互的碰撞检测。实验证明了该方案的有效性与可行性。