基于SimMechanics的飞行员操作仿真

利用中国男性飞行员人体尺寸和中国成年人人体测量数据,建立飞行员上肢的刚体模型.参考GJB飞机座舱布局和HB飞行品质规范要求,运用Matlab运动仿真模块SimMechannics对飞行员推杆和拉杆操作进行动力学仿真.在给定末端运动规律和负荷水平时,通过仿真可获得上肢各关节力矩,根据舒适性准则可求解上肢的三维舒适操作域.仿真结果表明负荷水平相同时推、拉杆操纵的舒适域并不相同,舒适操作范围大小与操作特征相关,在进行飞行员的工效分析和座舱的优化布局时必须根据操作特征具体分析.     

基于眼动、位姿及场景视频的人体运动方向预测方法

外骨骼机器人作为新提出的改善、提高人类生活能力的智能设备，同样需要高效智能的人机交互系统，而人机交互的第一步，则是精准预测人的行为意图。从外骨骼机器人的顶层控制角度出发，介绍了人体运动意图识别和外骨骼机器人智能交互能力的研究现状，并对人体运动方向识别进行了研究。提出了一种结合眼动信息、位姿信息及场景视频信息的多信息融合的人体运动意图识别网络架构，并进行了采集设备的穿戴实验。利用实验数据，对提出的网络方法进行了实验验证。结果表明:所提出的人体运动方向的识别系统，可以预测出人体运动过程中的运动方向。      

自主虚拟人智能驾驶行为模型的研究和实现

描述了自主虚拟人的分层驾驶行为及对虚拟世界的感知.在对自主虚拟人的驾驶行为进行研究的基础上,结合导向行为与专家经验,建立了基于产生式规则的智能行为模型,并给出了规则的具体实现.通过虚拟现实技术对该智能模型进行了验证,证明了其可行性.      

"混合控制"驱动虚拟人实现维修仿真

目前在开展虚拟维修仿真过程中,驱动虚拟人多采用2种方式,一种为沉浸式的虚拟外设控制,另一种为非沉浸式的算法控制.2种方式各有其局限性,为了提高维修仿真的实现效率,提出混合控制的方法及实现结构,即在算法控制虚拟人的仿真过程中插入虚拟外设控制方式,目的在于充分利用这2种控制方法的长处.对混合控制系统结构进行了描述,分析了2种控制方式之间的转换机制,并用实例加以验证.在当前的软硬件技术条件下混合控制方法为实现维修仿真提供了有效的技术手段.     

基于导纳原理的下肢外骨骼摆动控制

针对下肢外骨骼摆动过程中对操作者运动意图的识别和跟踪问题,首先提出了一种基于导纳原理的控制算法.该方法借鉴了物体运动过程中力和速度所具有的导纳特性,通过合理设计导纳参数将操作者与下肢外骨骼之间的交互力转化为外骨骼的期望运动轨迹.然后利用传统控制方法驱动外骨骼准确跟踪期望运动轨迹,最终实现操作者和外骨骼的协调运动.构建了包含交互力信息的人机系统模型,并在此基础上进行了仿真验证试验.仿真结果表明:相比于未驱动的外骨骼,正常摆动频率下操作者与外骨骼之间的交互力降低了约85%,并成功实现了对操作者运动的准确跟踪,误差在±0.3°以内.      

面向地面运动目标的无人机协同航迹规划

由于现有无人机协同航迹规划主要局限于固定目标,提出了一种面向地面运动目标的无人机协同航迹规划方法.给出面向地面运动目标的无人机协同航迹规划总体方案;采用按时间推进的自规划与同步规划交替进行的协同规划机制,满足协同信息交互存在时间间隔的约束;在规划中将无人机运动与地面目标运动结合并构造适合于地面运动目标的启发函数,利用启发式搜索算法快速生成航迹段;采用分布计算协同变量的方法降低了协同计算量.仿真结果表明该方法可以使无人机通过信息交互和自主分布计算快速生成面向地面运动目标的三维协同航迹,且满足规划的实时性要求.     

面向行为识别的人体空间协同运动结构特征表示与融合

针对人体执行动作时不同身体部位之间的协同关系,提出了基于人体空间协同运动结构特征的行为识别方法。首先度量人体不同部位对完成动作的贡献度,并将不同部位的贡献度转变为协同运动结构特征模型。然后利用模型无监督、自适应地对不同身体部位的运动特征进行约束。在此基础上借鉴跨媒体检索方法JFSSL对不同模态的特征进行特征选择与多模态特征融合。实验表明,所提方法在自建的行为数据库上明显提高了开放测试的识别率,且计算过程简便,易于实现。      

基于Lagrange方法的失重人体建模与仿真

阐述了利用多刚体系统动力学进行航天员舱外活动仿真EVA(Extra Vehicular Activity)的必要性.给出了应用计算多刚体系统动力学建立的通用失重人体4关节反向运动学与反向动力学模型.选取典型的实例,在对其进行适当简化的基础上,运用通用模型对其进行仿真计算,计算时为考虑失重对人体质量、惯量与力量等参数的影响,对通用模型进行了修正.利用能量比较法对结果进行分析,得出当手部的运动轨迹半径与角速度减小、时间延长,髋关节做前驱运动时航天员工作最为节省能量.通过能量比较法计算得到了人体运动时各关节作功最为节省能量的范围.计算方法对航天员舱内外活动仿真及工效分析有一定的参考价值.      

航空高动态网络负载感知路由算法

针对航空高动态网络(HDAN,Highly Dynamic Airborne Networks)节点高速运动、拓扑结构变化频繁、飞行器轨迹时变等特性,及其所带来的数据到达率低、信息拥塞度高、稳定性差等问题,提出一种具有负载感知特性的路由算法.算法提出了新的动态路由因子度量来适应拓扑结构的变化,引入节点相对速度修正高动态环境下单纯地理位置信息所带来的误差,并通过交互邻居节点队列信息表征网络局部负载程度,降低拥塞概率.仿真实验结果表明,本算法有效减少了网络丢包率和通信时延,增强了信息传输的可靠性.     

基于寒鸦配对交互行为的无人机集群编队控制

受寒鸦群配对飞行行为机制的启发，提出了一种配对交互模型，并应用于解决无人机（UAV）集群编队控制问题。首先，模仿寒鸦个体间的配对交互，设计配对交互时的邻居选择机制，基于社会力，考虑惯性加速、远距吸引、近距排斥、速度匹配和运动阻尼，分别建立配对个体和未配对个体的运动学微分方程，完成配对交互模型的构建。然后，在无人机模型基础上，设计基于寒鸦配对交互机制的无人机集群编队控制器。最后，通过2组仿真实验研究所提模型应用于无人机集群时的特性。结果表明，寒鸦配对交互模型能保证无人机集群运动的一致性，通过减小无人机交互的平均邻居数量，从而减小无人机集群的通信负载，并且当单向刺激时，配对无人机作为信息无人机时集群有更高的应激精度。      

虚拟匹配单元对力觉交互系统性能影响分析

讨论虚拟现实力觉交互系统中,阻抗再现方式下虚拟匹配单元对系统稳定性和透明性的影响.对不同的虚拟环境,根据弹簧单元和阻尼单元的不同物理性质,将其与虚拟环境串联或并联,作为连接操作端与虚拟端的双端口系统;对于单自由度力觉交互系统,当虚拟环境驱动点为弹簧元素时,以串联弹簧单元和串联阻尼单元为例,通过对附加虚拟匹配单元后的系统性能评价,及与原系统的比较,分析了虚拟匹配单元对系统性能尤其是稳定性的影响,仿真和分析结果吻合较好.在力觉交互控制系统设计中,可根据需要选择不同的虚拟匹配单元以提高系统的稳定性.      

具有位置/力混合控制的虚拟装配模型

目前在虚拟环境的应用领域研究主要集中在视觉的逼真性方面,而力觉在交互过程中有着不可替代的作用.采用位置/力混合控制的方法,通过具有力反馈的数据手套在虚拟约束空间中装配虚拟物体可获得触觉效果,使操纵者感受到操纵的细腻过程,如同操纵者直接与物体相接触一样,达到了虚拟装配过程的临场感目的.结果表明,采用力控制技术可使零件的设计质量、装配速度得到显著提高.      

虚拟现实仿真技术及在飞机装配中的应用

虚拟现实技术应用于仿真系统中,将极大地拓展仿真技术的研究和应用领域,具有广阔的理论及实际意义.利用目前先进的VRML(虚拟现实建模语言)进行三维环境构型的基础上,以Java语言设计仿真器并在三维环境下实时驱动对象进行运动,提出及完成了基于因特网浏览器的虚拟现实仿真技术方案,达到了虚拟现实仿真的基本要求,并以某飞机制造公司的波音737-700尾段的生产过程作为实际应用背景,进行了生产过程的可视化仿真及虚拟现实仿真的实证研究.      

基于压缩感知的近距离电磁辐射源定位方法

提出了一种近距离电磁辐射源定位方法,针对常规多通道阵列系统复杂、硬件成本高、体积大等弊端,提出单天线单通道运动虚拟阵列系统,实现近场定位功能。在此基础上,提出利用辐射源在被测区域空间位置上的稀疏性,采用不驻停运动采样,并结合压缩感知算法,用较少的采样数据重构计算得到辐射源数量与位置。在保证定位精度的前提下减少了采样数据量,并消除了阵元多次采样的时间延迟可能造成的误差影响。经过仿真验证了方法的可行性后,设计了用于实际测试的系统并进行实验,取得了良好的效果。     

分布交互仿真原型系统研究与开发

分布交互仿真（ＤＩＳ）是９０年代以来对军用仿真领域影响很大的关键技术之一。结合对ＤＩＳ关键技术的研究,开发了一个ＤＩＳ原型系统。论述了该原型系统的体系结构、通讯管理方式、人－机交互方式、虚拟合成环境等问题,该原型系统的开发对ＤＩＳ技术的进一步研究和工程应用都具有较大意义。     

基于HLA的网络接口单元研究与实现

为了研究如何将已有的基于DIS(Distributed Interactive Simulation)标准的分布交互仿真系统移植到HLA(High Level Architecture)体系结构下以及研究基于HLA的仿真系统的开发,以分布式虚拟战场环境中的兰方分系统为研究背景,介绍了采用网络接口单元NIU(Network Inter Unit)技术将兰方分系统基于HLA标准与其它分系统的互联.介绍了兰方分系统的结构以及NIU的功能,描述了基于HLA体系结构的应用程序开发,主要是NIU的开发和实现.这种方法已经在虚拟战场环境中得到应用,效果良好.      

虚拟原型技术及控制工程中的虚拟原型机

虚拟原型技术是当前设计、制造领域中的一个新技术,数字式的虚拟原型机将在很多场合替代物理原型机的使用,大大缩短设计周期,节约设计经费。在控制系统设计中,虚拟原型机可以分成３个层次,分别完成控制律的设计,控制软件的开发和控制系统的定型验证的任务。飞行控制系统虚拟原型机是建立在局域分布式仿真基础上的全数字式,并有接入实物的能力的仿真环境。为实现飞控计算机的虚拟原型机,硬件上构筑由多台计算机构成的主从结构     

单自由度力觉交互系统建模与分析

为提高力觉交互系统性能,需要通过建模和分析来了解各参数对系统性能的影响.对单自由度力觉交互系统,假设虚拟环境为被动,将操作者对系统影响分为主动输入和被动阻抗,建立了包括操作者在内的力觉交互系统模型;通过双端口网络理论的应用,就系统对刚度阻尼组合虚拟环境的稳定性进行了分析,给出了系统稳定条件的一般判定准则,并由此分析了传动刚度对系统稳定性的影响.该方法可以用于对力觉交互系统的性能评估和设计指导.