六自由度驾驶模拟器视景仿真系统研究

随着计算机图形学技术的不断提高，基于虚拟现实的各种运动模拟器视景仿真系统的开发已成为研究热点．文中开发的六自由度驾驶模拟器，可对模拟驾驶设备进行各种运动模拟．采用视景仿真软件MultiGen Creator和OpenGVS SDK，结合面向对象技术开发了六自由度驾驶模拟器视景系统，对视景仿真系统中动力学建模、场景建模、碰撞检测等关键问题进行了阐述．经过试验测试，所开发的视景系统具有良好的视觉沉浸感．     

三维视景仿真环境下的船舶分油机仿真系统设计

针对目前在实船上广泛使用的Alfa Laval S系列分油机的EPC-50控制系统,设计了船用分油机的三维视景仿真系统.该系统采用实物仿真与计算机仿真相结合的方式,采用STM32作为主控单元设计船舶分油机仿真控制单元.结合虚拟现实技术,基于3ds MAX和Unity 3D平台,进行三维建模与仿真,利用以太网通信技术实现仿真控制单元和三维模拟界面交互.该三维仿真系统具有很好的沉浸感、训练经济性、交互性和实用性.     

智能运输系统(ITS)的信息实时传输与处理研究

信息工程学院陈伟副教授主持的科研项目“智能运输系统(ITS)的信息实时传输与处理研究”,得到教育部资助. 1.研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 1) 研究目标①提出智能交通运输系统实时信息传输与处理方案;②提供交通信息与控制的智能化模板系统;③分析与解决城市交通堵塞的有效途径. 2) 研究内容①道路交通信息的实时数据采集;②实时数据的传输网络;③建立车辆目标识别模型;④设计自动识别不同车辆的计算机软件;⑤实时数据分析与处理专家系统. 3) 拟解决的关键问题①交叉路口车流量与违章车辆的开放性智能化模板系统;②识别不同车辆目标的模糊神经网络模型;③交通状态信息的实时双向传输与显示技术. 2.项目特色之处 项目的研究对我国目前快速发展的信息技术和高速公路建设及城市交通信息化有很大的现实意义,特别是智能运输系统(ITS)的研究为目前国际上解决交通运输及城市交通问题的研究热点.我国在此方面的研究尚属起步阶段,是交通系统重点研究领域之一.项目提出的开放性智能化模板的信息分析及处理与模式识别技术,应用于车辆检测与识别是智能运输系统研究的特色和创新之处,项目研究的成果具有很好的应用前景. 科技处(余区办) 章爱武     

车路协同系统的视景仿真模型

在车路协同系统仿真的基础上,以局部交通网络的实时交通仿真为例,建立了车路协同系统视景仿真模型库,确立了视景仿真系统的框架体系结构。将视景仿真集成为整个仿真系统的一个联邦成员,建立了车车信息交互、车路信息交互的典型视景仿真功能模型。使用LOD模型简化技术对视景仿真功能模型进行分解,生成了5个不同精细程度的LOD模型。采用DOF、LOD、Switch功能化节点,从节点结构上优化了典型应用场景中的交叉口信号灯、车辆运动等相关模型,建立了一套类似模型几何形状的层级节点结构。构建了车路协同系统可视化视景仿真平台,包括HLA/RTI信息交互与控制模块、车路协同数据处理模块、信息交互模块、模型引导控制模块、视角动态切换模块与模型状态参数动态显示模块。采用建模优化相关技术,对典型交通场景进行了视景仿真。仿真结果表明:通过LOD模型简化技术,模型简化率最高可达95.5%,内存占用减少86.3%;通过视景仿真方法的使用,提高了渲染效率与系统仿真效率,车路协同典型交通场景验证了仿真方法的可行性。     

商用车驾驶模拟器路感策略研究与验证

针对商用车底盘控制器实车试验周期长、成本高等问题,基于NI实时仿真系统与商用车动力学仿真软件TruckSim搭建"人-车-路"闭环的商用车驾驶模拟平台。为了给驾驶员提供更为逼真的驾驶感受,引入模糊路感控制策略。采用转向轻便性以及转向盘中心区操纵稳定性试验,对比平台内原始路感控制。结果表明:商用车驾驶模拟平台采用模糊路感控制后,高速路感更清晰、低速转向更轻便,可用于商用车底盘控制器开发验证。     

城市道路交通流仿真系统研究

针对交通流仿真的热点,构建城市道路微观交通仿真模型框架,阐述模型的建模方法.在此基础上,运用面向对象思想和技术、动态内存管理和实时视景仿真技术开发了城市道路微观交通流仿真原型系统.介绍了该原型系统软件的体系结构及关键技术.通过仿真应用表明,开发的原型系统仿真效果良好.     

微观交通仿真模型建模及应用

将爱尔朗车头时距分布模型和基于期望车头时距的跟驰模型引入微观交通仿真,在VC++环境下实现模型程序开发.在对典型路口实地交通调查基础上,进行仿真应用研究.同时,对变周期信号控制策略进行了初步研究,通过仿真分析表明,由于变周期信号配时模拟了实际交叉口的感应式信号控制,仿真结果更加优化.利用实时视景仿真软件Vega实现了交通流仿真的三维可视化,能够实时动态的显示仿真过程.     

基于HLA的航空通信网分布式仿真平台

在深入研究HLA分布式仿真技术与OPNET平台仿真机制的基础上,将HLA分布式仿真技术与OPNET网络仿真平台相结合,给出了航空通信网分布式仿真的体系结构．基于该体系结构,构建了某航空通信网的分布式仿真平台,实现了精确仿真拓扑和网络资源控制、仿真数据的实时显示和终端模拟的功能,为大规模的航空通信网仿真提供了参考．     

视景系统的特效技术研究

探讨视景系统开发中的若干模拟特效,如粒子特效(如雾、雨、雪)的仿真、声音效果、GPS仪表指示器,及基于全局光照的烘焙渲染等技术.基于Cg的Shader多分辨纹理技术采用GPU硬件绘制方式,改进了传统的Mipmaping算法,提供了一种快速的实时绘制方法.这些技术增强了驾驶模拟器视景仿真系统的可视化效果.     

ITS域跨平台应用技术

为适应综合交通运输网络多元化业务的发展,实现交通信息传输的兼容性、标准化与适应性,研究了异构信息系统的Web、CORBA、QT跨平台处理技术与H.264视频转码机理,分析了基于ITS条件的跨平台异构操作系统数据及图像传输的基本要求,提出了基于B/S的可伸缩SVG路况地图Web浏览界面,C/S的ViewBox视窗与H.264转码技术的交通信息监控技术。应用结果表明:新技术的应用满足ITS的地域广与实时性高的要求,提高了ITS图像跨平台传输的质量与系统的鲁棒性。     

内河船舶航行环境视景三维仿真

基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模。在VC++环境下,以开源软件OpenSceneGraph(OSG)为驱动平台,对内河船舶航行环境视景模块三维模型进行了数据融合,同时以细致的渲染来加强模拟的真实感。仿真显示:所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度,场景驱动具有逼真的效果,能够满足航海仿真的要求并应用于大型船舶操纵模拟器建设。     

北苑交通枢纽行人仿真模拟研究

利用英国Legion Studio 2006步行人流模拟软件为平台,以北京北苑交通枢纽方案设计为例,对北苑枢纽内部行人交通组织与空间换乘情况进行仿真模拟研究.仿真输出结果分别验证了现况天通苑北站及北苑枢纽设计方案中各项行人交通设施的不足点与合理之处,通过仿真模拟发现设计弊端,从而能够预先解决问题.随着计算机仿真技术在国际交通工程界的推广,微观人流仿真作为一种有效的研究方法,将更好地为综合交通枢纽规划与设计相关工作提供有力的技术支持与分析依据.     

ITS实时检测交通数据的质量控制技术探讨

实时检测的交通数据的质量对先进的交通信息系统和ITS来说至关重要.但由于各种原因,检测到的部分交通数据不能得到有效的利用.文章结合国内外相关领域的大量研究,归纳了ITS检测的实时数据错误的类型,引入了ITS数据质量控制的概念及关键技术,并对ITS数据质量控制关键技术的算法进行了总结、探讨和研究.为保证高质量的实时检测交通信息提供了一个可行的解决思路.     

应急交通疏散研究现状与展望

为有序实施交通组织,提高应急疏散效率,分析了飓风、洪水等能预警、观望和应对的自然灾害的特性,研究了国内外突发事件应急疏散的机理、交通组织方法与交通仿真技术应用,结合北京2008奥林匹克运动会应急疏散预案制定的实际,确定了适合中国国情和交通运输环境条件的应急疏散规划与管理研究方向,并建立相应的方法体系。研究结果表明:中国交通疏散方式应以公共汽车为主,并需从完善疏散规划方法体系,整合路径选择、交通控制以及疏散时间计算等交通关键技术着手,提高交通疏散效率和组织管理水平,通过交通仿真及ITS技术构建应急交通疏散决策与评价支持系统。     

ATS系统与三维视景仿真系统的结合技术研究

以郑州地铁一号线为背景,提出了基于MSTS平台的三维视景仿真系统与地铁ATS系统的结合技术方案.介绍了三维视景的建模过程,设计了用于控制对象的数据协议,利用MFC开发了用于系统间数据处理及传送的接口服务器.测试结果表明,提出的结合技术方案具有良好的可行性,满足基于三维视景的仿真系统的各项性能指标.为后续各项列控仿真子系统的研究,提供了新思想和技术方案参考.     

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汽车的自适应巡航控制是一种先进的辅助驾驶系统,可实现在高速公路和城市交通的全部速度范围内的辅助驾驶.但目前对车辆自适应巡航控制算法的控制效果的检验一般是通过仿真曲线给出,该方式不够直观.本文基于OGRE图像引擎,搭建了一个效果逼真的三维驾驶仿真平台,该平台能够模拟任意的开车情景,直观有效地检测车辆的自适应巡航控制算法.最后设计了一种最优pd控制算法,实现了车辆的自适应巡航控制,并在此三维仿真平台上得到验证.实验证明,该三维仿真平台能够模拟任意的开车情景,直观有效地检验车辆自适应巡航控制算法.     

虚实兼容式航海模拟器设计

文章给出了与实船设备接口一致的仿真本船动态信息输出方案以及AIS接口目标船数据NMEA0183报文采集、解析并利用数据库对信息进行存储的方案,设计了统一时间基准的数据库关联检索方法,并由此提出了虚拟航海仪器界面、海图平面态势、三维视景相结合实时再现的模拟器架构方案,具有一定的应用价值。     

船舶操纵模拟器视景系统的参数选择

2002年10月,我院从挪威KMSS新引进的船舶操纵模拟器安装完毕并投入使用.与老模拟器的夜间系统仅能用光点来模拟目标船或航标等相比,新模拟器的白天系统有了很大改进,用投影机把计算机的图像投射到屏幕上能模拟出逼真的海面、天空、船舶、陆地甚至光照、阴影等视景效果.这主要得益于计算机技术的快速发展.使计算机的图形能基本满足系统的要求.在引进、安装的过程中,必须对视景系统一些参数进行选择设定.     

道路模拟系统的神经网络自适应控制及其仿真

道路模拟试验是在试验室内再现汽车的主要部件甚至整车在道路上行驶的运行工况,从而研究车辆对道路不平度激励的响应,达到缩短产品的开发周期以及降低开发成本的目的,是加速新车型开发、提高产品质量的有效手段.文中将神经网络与常规的PID控制相结合,设计出一套神经网络自适应系统.并对C级路面不平度进行仿真再现.仿真结果表明,该控制器比常规PID控制器具有更高的控制精度和更好的动态性能,在道路模拟仿真试验中可以达到非常满意的效果.     

主动来流模拟技术试验研究

随着现代大跨度桥梁不断向长大化方向发展,风荷载作用越来越突出,风洞试验作为研究的最重要手段需要精细化,以准确模拟自然风特性。本文在充分调研基础上,进行主动来流模拟技术研究,基于主动控制风洞,制作主动振动机翼,调整不同来流的能量分配,实现了多点来流风速与气动力分量等试验数据实时同步采集,提出空间同步转换法,解决了试验模型处流场真实状况准确测试问题,充分模拟多项气动力,为更加精细化分析提供有效的方法和手段。利用主来流模拟技术,通过数值分析,从理论上对窄带谱、宽带谱来流的空间相关性进行研究,分析解释了部分典型气动力现象,得到有意义结论,为深入研究提供参考资料。