虚拟手操作随动仿真算法研究

针对在交互操作过程中虚拟手抓持物体后,虚拟手及被操作物体如何逼真跟随运动的问题,分析了虚拟手交互操作过程。对虚拟手采用两层仿真模型,对绕轴转动类物体提出以转动角度计算其和虚拟手的随动算法,该算法保证了在移动过程中虚拟手与被操作对象的接触位置不变,实现了连续随动。给出了支持无约束自由移动类物体、有约束沿固定方向移动类物体和有约束绕轴转动类物体虚拟手交互操作统一仿真流程。最后通过空间站舱门和灭火器交互操作仿真实例对仿真流程和随动算法进行了综合验证,结果表明,仿真流程能适应不同约束类型的物体操作仿真,随动算法使得操作与视觉反馈一致,交互操作简单自然,实时性好,为后续航天员采用虚拟现实训练提供了有效的基础算法。     

XNA环境下数据手套交互模块的研究与实现

数据手套作为虚拟现实系统中自然的人机交互设备,能够将人手的姿势实时地传递到虚拟环境中,使用户能够更加有效而自然地与虚拟世界交互。在VC＋＋．NET中封装5DTSDK中的系统函数,解决了XNA与指针接口交互困难的问题,实现了数据手套供XNA使用的COM交互接口;通过在XNA中使用骨骼蒙皮技术,消除了传统虚拟手皮肤出现裂纹等问题;根据人手的运动学特点,在XNA中实现了虚拟手与数据手套的实时交互。实验表明,虚拟手模块能够实时、逼真地实现人手的运动。     

一种基于LeapMotion的灵巧虚拟手抓取交互方法

利用物体抓取任务中所有五个手指运动的运动学分析结果,结合LeapMotion 运动跟踪设备的特点和 逆运动学,提出了一种简单而有效的灵巧虚拟手抓取交互方法,使用户在虚拟环境中,通过一只灵巧的虚拟手 作为化身,在不进行手指弯曲运动跟踪的情况下,即可自然地到达并抓取数字三维物体。验证结果表明,所提 出的方法比传统的基于正向运动学的虚拟抓取方法具有一定的优势。     

基于增强现实的航空飞行辅助系统

采用基于增强现实的立体显示技术及与之对应的人机交互方式，可实现3D 立体虚拟场景和真实环 境融合的视觉显示效果，向飞行员提供全景战场态势沉浸感知能力和多维度显示信息虚拟再现能力，从而有效 支撑未来座舱智能感知和敏捷交互目标的实现。     

军用无人机指控系统人机交互发展分析

介绍了指控系统人机交互发展阶段,对智能交互阶段的未来发展进行了分析,提出将影响指控系统未来人机交互的4个发展方向,即智能感知与认知、虚实结合、脑际交互和自然语音理解。同时指明了主动式多模态交互将是军用无人机指控系统人机交互未来的发展方向。     

基于虚拟维修的场景图研究

在传统的场景图的基础上利用虚拟物体的几何信息,建立了虚拟物体的多面体模型,并通过关联图建立了零件间的几何约束,针对虚拟维修训练系统提出了一种新的数据表达方法.采用面向对象方法建立了约束管理系统,实现了虚拟对象的约束管理.     

协作机器人外力感知与交互控制研究现状及展望

协作机器人指的是一种能够在共享工作空间中实现物理人–机器人交互并执行协作任务的机器人系统。协作机器人正逐渐融入人类社会,与人类、其他机器人或非结构化环境等进行密切和复杂的交互。机器人–环境物理交互过程,外力感知和交互控制对于保证其安全性并提高其交互性能具有非常重要的意义。分别从外力感知、协作控制以及认知控制3个方面对协作机器人的研究现状进行综述,并对协作机器人感知与控制领域的研究进行展望。     

分布式虚拟靶试系统中负载平衡机制设计与实现

针对大规模分布式交互仿真系统的开发需求,基于MAK／RTI深入研究了分布式仿真系统的负载平衡技术,并在分布式虚拟靶试系统中得到应用与验证。     

基于数字孪生的飞机装配车间生产管控模式探索

飞机装配车间中实现制造的物理世界和信息世界的互联互通成为飞机装配智能化的发展趋势,数字孪生是实现物理世界与信息世界交互与融合的有效技术手段。分析了车间发展历程并阐述了目前飞机装配车间的特点及问题,在此基础上,提出了涵盖物理装配车间、虚拟装配车间、车间孪生数据及装配车间服务系统的飞机数字孪生装配车间架构,并对物理装配车间数据的实时感知与采集、虚拟装配车间建模与仿真运行技术、数字孪生与数据驱动的装配车间生产管控等飞机数字孪生装配车间关键技术进行了研究,为航空工业领域的智能制造提供参考。     

基于压缩感知的嵌套FDA 雷达距离- 角度联合估计

针对频率分集技术，与非均匀阵列、压缩感知理论相结合，实现目标距离- 角度的联合估计。通过 频率分集技术提高信号空间自由度，将距离参数引入导向矢量矩阵，实现距离- 角度参数的联合。并结合嵌套 阵列，显著提高雷达阵列孔径。该方法针对嵌套阵虚拟阵列流型矩阵的优化过程导致的秩亏缺问题，传统的空 间平滑算法会以牺牲部分阵列孔径为代价将单快拍问题转化为多快拍问题，采用正交匹配追踪算法可以实现单 快拍下的高精度参数估计，避免了空间平滑技术对阵列孔径的影响。并通过压缩感知理论的应用降低信号维度， 减小了计算复杂度。     

基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统

深入地研究了虚拟现实中三维动态图形、立体显示及人机交互等实现技术,并将其运用到基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统中,很好地解决了导向钻井中地层、老井井眼轨迹、靶点、设计轨道以及实钻轨迹等钻井对象的三维可视化问题,大大提高了钻井成功率.文中详细描述了系统的体系结构、钻井对象的建模方法及其三维可视化的实现方法.     

虚拟现实系统中三维视觉几何建模

三维视觉建模是建立虚拟现实系统的基础,文中主要研究了虚拟现实系统中对象形状的建造方法、纹理映射的数学建模,并对其常用算法进行了比较分析。     

虚拟现实技术及其应用

虚拟现实技术是当今最为流行的计算机技术之一 ,本文对虚拟现实的历史、发展、概况进行了必要的介绍 ,同时讲述了虚拟现实技术的基本特点。介绍了虚拟现实系统的构成及其基本的应用与今后发展的趋势。最后针对当前的实际情况 ,提出了今后应该做的工作。     

虚拟现实技术在军事上的应用

虚拟现实技术汇集了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术、计算机视觉和人的行为学研究等多项关键技术,是一门基于多种学科发展起来的计算机领域的高新技术。本文主要介绍了虚拟现实技术在军事领域的应用以及真三维立体显示技术,表明基于虚拟现实技术的军事仿真训练系统在飞行训练、海军潜艇训练、立体三维坦克作战指挥系统、立体三维直升机训练系统、立体三维海军作战指挥系统、立体三维实战演示系统等领域具有非常广阔的应用前景。     

虚拟现实技术及其在高校教学中的应用

在介绍虚拟现实技术的基础上,论述了网络系统集成虚拟实验系统的实现方法.对系统中的一些关键技术进行了分析,阐述了系统在教学中的具体应用,拓展虚拟现实技术在实践教学中的应用.     

飞行监控系统中基于GPU的地形渲染

利用实时遥测飞行信息生成三维虚拟地形场景,旨在飞机试飞时,增强地面指挥人员对飞机实时位置地面场景的感知能力,帮助飞行员在试飞时处理复杂多变的飞行状况。为了逼真且流畅地生成三维地形场景,首先使用固定网格映射(PGM)的方法生成地形采样网格,接着利用几何着色器为三角形面片分配连续的与视点相关的细节等级(LOD),对缓存在纹理数组中的各等级高程数据和卫星照片进行混合采样。由于细节等级是连续的,因此各级纹理和高程之间能够平滑的过渡,增加了场景的真实性。最后,考虑到显存的容量限制,引入了一种内存与显存之间的纹理调度方法。整个算法都是面向图形处理单元(GPU)实现的,能够较好地兼顾实时性和真实性,实现多分辨率大规模地形场景的实时虚拟显示。根据本文算法实现的实时监控系统在支线飞机的飞行试验中取得了较好的效果。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

实时数据驱动的生产线状态监控与效能评估技术研究

数字化车间的建设是航天产品制造企业实现智能制造的关键环节,为了实现车间的自主决策和自组织生产,设备互联、自动感知、虚拟监控以及实时分析等技术已经在工业界得到了广泛的重视。结合我国航天领域首个数字化车间建设项目,利用虚拟现实(VR)技术与车间信息通信技术(ICT),研发车间现场实时数据的采集与管理、生产线效能评估建模、人机交互式三维/二维集成可视化等功能模块。通过与其他信息系统如MES等进行数据集成,构建基于实时数据驱动的生产线运行状态监控平台,实现透明化生产,提高生产运营管理水平。     

虚拟现实系统概述

概述了虚拟现实的概念、基本特征、系统组成、关键技术及其应用,简单介绍了其产生的背景,发展状况和我们对虚拟现实研究的情况, 就虚拟现实技术的应用加以论述,并指出虚拟现实技术的发展需要解决的问题,重点介绍桌面虚拟现实的开发工具WTK、开发步骤及关键技术几个主要特征(交互性、想象性和沉浸感)。     

虚拟制造系统中球头铣刀磨损预测

基于球头铣刀铣削方式及铣削参数的特点,应用微分理论基本方法提出了一种虚拟制造系统中球头铣刀磨损预测的数学模型,为提高虚拟制造系统的真实感和实时性奠定了基础.