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.     

内河船舶操纵模拟器视景系统的建模与仿真

基于过程法建立河流流体运动模型,并利用有限差分的方法解算,从而获取视景系统中河流运动的速度场;利用Multigen Creator建模软件创建视景系统中的场景模型,并运用细节层次技术提升视景系统仿真的效率;最后采用相关的可视化技术,实现了内河船舶操纵模拟器中视景系统的实时仿真。仿真结果表明:建立的河流流体速度场模型可较真实地体现河流流动性,视景系统可增强内河船舶操纵模拟器的环境真实感,并且视景系统的效率远超过仿真实时性要求。     

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．     

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.     

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。     

智能交通系统视景仿真

信息工程学院徐东平副教授主持的科研项目“智能交通系统视景仿真”,得到教育部资助. 1.项目研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 采用实时交互视景仿真技术及其数据描述方法,实现逼真感视景虚拟及相关参数获取,低带宽传输,仿真再现与重演,是本研究的目标.实现视景相关参数窄带传输,模拟宽带传输支持的视频图像再现重演与分析.本研究中的关键问题是逼真感图像建模与仿真控制,包括视景描述、控制的数据规划、功能规划、压缩编码、窄带高效传输、视景仿真控制策略研究. 2.项目特色与创新之处 将实时动态交互视景仿真技术用于ITS视景监测与控制,以窄带传输模拟基于宽带的视频信号与显示技术,极大地降低了ITS视景处理所需的巨额投资. 科技处(余区办) 章爱武     

利用视频压缩开发机车仿真器的视景系统

回顾了机车仿真器视景系统的发展过程,分析了传统方法的缺点;从该系统的特点发出,通过对编码理论和图像序列的深入研究,提出了利用视频压缩技术实现机车仿真器视景系统的新思路和新概念。为子模拟场景的变化,提出了特效处理实现的实现方法。     

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.     

基于虚拟现实技术的交通安全仿真研究

基于虚拟现实技术的交通安全仿真的开发与研究,是以事故机理为基础,利用虚拟现实技术对影响交通安全的因素进行模型建立和视景仿真,并应用现代交通安全评价系统和专家系统对谊仿真目标进行评价,用以指导交通安全的保障和管理．     

基于视景仿真的船舶驾驶舱人机工程设计评价研究

基于人机工程学理论,结合船舶驾驶舱的实际需求,设置了船舶驾驶舱人机工程评价指标.并在此基础上,实现了船舶驾驶舱人机工程设计评价仿真系统.为了便于设计人员获取直观的视觉感受,对舱内设备布局、色彩设计、对象运动等进行动态调整和交互操作,将视景仿真技术引入仿真系统中.通过实际的应用,验证了所建仿真系统的有效性.     

列车运行视景仿真中雨雪的模拟

在建立降雨、降雪过程数学模型的基础上,设计了实时雨雪粒子系统.介绍了该粒子系统的实现方法,包括粒子属性的定义与更新、粒子生命周期控制等.在该系统中,通过控制粒子的可视区域,模拟隧道或车站对雨雪遮挡效果.用简化的物理模型实时计算粒子的空间位置,用公告牌技术绘制粒子.实际应用结果表明,该粒子系统能够在复杂的列车运行场景中实时地模拟雨雪现象.     

基于海浪谱的3D海浪模拟

从海洋学的观测结果出发,利用海浪谱方法建立海浪的数学模型,使用LOD技术简化海面网格的计算量,并通过光照和纹理映射的渲染,实现深海区域的海浪模拟.实践证明使用该方法模拟海浪可以在实时性和真实感方面取得较好的效果.     

基于动态流场数据的虚拟港口建模方法

为了实现港口数字化升级，提出了一种基于动态流场数据的虚拟港口建模方法；采用三维重建模型从无人机倾斜摄影影像数据中重建了港口几何特征，获取高精度三维模型；引入了基于二次误差度量的边折叠算法简化模型，以避免数据量过大致使渲染效率低的问题；分析了欧拉法数值计算过程中的高耗时环节，建立了神经网络模型学习流场演化特征，加速投影项计算得到实时变化的流场数据，通过流场数据驱动水流动态渲染，结合光滑粒子流体动力学方法表现水流与船舶、陆地的交互动态，在保证渲染实时性的同时，提高渲染真实感。研究结果表明:重建的港口三维重建模型顶点数量可达3 320 937个，重建的网格模型在Meshlab中渲染频率为78.7 Hz；经过模型简化降低90.0%的模型顶点数量后，模型顶点数量缩减为332 836个，渲染频率提升至108.7 Hz，模型简化后几何误差小于2.0%；在256×256的流场网格下，采用神经网络加速的网格流体计算方法所得水流速度场平均更新间隔约为17 ms，平均仿真精度为88.6%；通过开源图像引擎驱动流场数据和港口三维模型，平均渲染频率可达50.5 Hz。可见，该方法可有效解决高精度实时渲染中的关键问题，以达到仿真精度与渲染效率间的动态平衡，在精度损失较小的情况下实现较高精度的虚拟港口建模与实时动态仿真。      

面向多样化终端的自适应网络三维可视化方法

随着移动互联网的快速发展,三维GIS （geographic information system）应用的用户终端设备类型日趋多样化,现有单一的网络可视化方法难以适应多样化终端需求.针对上述问题,本文首先设计了基于B/S （browser/server）模式的自适应三维可视化架构,然后重点探讨三维数据的多样化组织、自适应四叉树组织与动态索引构建、三维场景自适应调度等关键技术,最后基于WebGL技术构建原型系统并进行案例实验.实验结果表明:桌面端设备笔记本电脑的可视化渲染帧率最终稳定在40 帧/s左右;移动端设备平板电脑、智能手机的可视化渲染帧率最终稳定在20 帧/s左右;不同类型终端上进行网络可视化均能保证较高的可视化帧率及效果,证明了本文提出方法的有效性与可行性.      

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

基于GPU的集群渲染管理系统设计与实现

分析了计算机图形处理器(Graphics Processing Unit)GPU原理及特性,渲染的关键技术、流程,以及当前渲染软件存在的问题,设计了一个基于GUP的集群渲染管理系统框架,并探讨了CU-DA环境下主要模块的实现方法,对于开发新型的集群渲染系统具有一定的指导意义.     

船舶电动起货机故障诊断虚拟仿真软件的设计与开发

利用3 Dmax三维建模软件,设计了船舶电动起货机虚拟仿真控制系统,概述其组成器件,实现了起货机系统从现实到虚拟的呈现;然后基于Virtools平台,对起货机系统虚拟教学进行了设计和开发,最终结果表明,将虚拟技术用于教学软件开发,逐步把教学内容分项目、分知识点组成教学体系,方便学习者学习与掌握,实现教学做一体化教学.     

城市交通指路标志的认知性心理学实验评价研究

提出了一种通过驾驶动态模拟心理学实验评价城市指路标志认知性的方法.针对3种不同形式的指路标志,建立了用于驾驶模拟实验的路网及相关的指路标志系统,设计了驾驶模拟对比心理学实验方案;选取42名受试者进行分组实验并统计分析结果.研究表明,驾驶模拟实验能够有效地反映出驾驶员在道路交通环境及动态驾驶条件下对指路标志的认知性.通过对给定路线及目标的完整到达、非完整到达和未能到达3种实验结果及相关行驶路段的统计分析,得出了3种方案认知有效性的排序;最后对3种方案的设计及应用进行了说明.     

Stability Study of Cable-Suspended Stewart Platform

The control stability of the end manipulator of a cable-suspended Stewart platform in disturbance was studied by combination of the multi-body system dynamics and control theory and the eigensystem realization algorithm (ERA). The corresponding closed-loop vibration control strategies were suggested based on position prediction with PD (proportional plus derivative) control.Numerical simulation was made on a scale model to study the vibration control effects of the stewart platform with flexible suspension, including system response to step load, system response to cyclic load, and instability. Then, experiments for Stewart platform with cable suspension were designed to study the actual control effects and validate the validity of numerical simulation. The results show that the experimental results agree with the simulation results well, and the the system has a fairly good control effect to the end manipulator. Therefore, a preliminary conclusion can be made that it is feasible using the Stewart platform as the vibration control platform of the flexible support system, by position prediction of the base platform and PD feedback control law.     

视景仿真的屏蔽门系统在地铁列控系统中的应用

研究了一种基于视景仿真的虚拟测试方法,并将其应用于地铁列车CBTC系统的仿真测试平台中,利用Multigen Creator及Vega软件构建车站、站台屏蔽门及列车的虚拟现实环境,在实验室模拟了地铁站台屏蔽门的工作,解决了CBTC系统开发工作对现场环境依赖过高的问题．