航天员舱内虚拟训练体验质量评价试验研究

针对虚拟训练系统的体验质量问题,采用用户主观评价的方法,从多个维度设计指标,选取典型的虚拟训练任务,设计了用户体验试验,对航天员舱内导航与操作虚拟训练系统的体验质量展开了评价。结果表明,用户总体体验满意度较高,系统能够模拟逼真的环境,带给用户身临其境的感觉,且用户自觉虚拟训练有实效;但也存在诱发生理不适,交互设备使用不自然的问题,需要进一步完善。     

虚拟训练仿真中空间定向能力的影响因素分析

虚拟定向训练是空间站内定向训练的重要手段,制定合理有效的虚拟定向训练方案需要探究清楚影响虚拟环境下人定向能力的各类因素。结合空间站内虚拟训练的特点,从人的空间能力和虚拟训练系统的交互方式两个方面提出了影响虚拟训练仿真中定向能力的因素,并从理论上分析了这两大类因素在虚拟定向训练中的作用,形成了虚拟训练仿真中空间定向能力影响因素的综合分析结果。     

可重配置的试飞模拟器软件构架研制

试飞模拟器介于工程模拟器和训练模拟器之间,兼顾着工程和训练两方面的任务.在试飞模拟器研制、虚拟试飞应用的基础上,提出了一套完整的可重配置的试飞模拟器软件构架方案,主要包括研究内容、开发环境、开发方法以及系统体系结构.依据此方案研制了一套飞行软件包,并通过虚拟试飞进行了验证.结果表明:可重配置的试飞模拟器飞行软件包克服了...     

航空发动机虚拟维修培训系统设计

介绍了虚拟维修系统的组成、发展现状,对虚拟维修技术在培训方面的应用作一初步探讨,设计了航空发动机的虚拟维修训练系统,展望了加强该类技术研究运用前景。     

基于AR的无人机特情仿真训练系统

无人机特情训练系统存在难以模拟特情、难以重复训练、仿真的逼真度不高等问题。通过增强现实进行虚拟特情和飞行训练的虚实结合,实现特定条件下各种典型特情的仿真训练。采用融合ORB特征点和人工标志的三维注册方法,解决了虚拟对象和实体操作台叠加精度要求高的问题。采用虚实融合技术,逼真直观地模拟典型工况下的特情,提示特情处置流程。基于AR的特情模拟仿真,丰富了无人机训练系统的任务场景,提高了真实感与鲁棒性。     

基于模糊综合评价的民机虚拟维修训练评估

针对民机虚拟维修训练人员的评估优选问题,运用模糊综合评判方法,综合考虑了故障分析、故障定位、工具使用、关键操作等各方面的因素,建立了民机虚拟维修训练人员的选优标准、选优的程序步骤。给出了基于权值的模糊层次分析与评判方法。该方法通过两两元素相对比较技术来建立判断矩阵,改善了AHP方法所给出判断矩阵的不平衡问题而得出权值,再根据权值的大小对训练进行分析与评判。最后,通过一个民机虚拟维修训练评估和选择的实例来应用和检验这种系统综合评判方法。     

虚拟样机技术在载人航天发射场中的应用

虚拟样机技术是航天发射场信息化建设、综合维修保障能力提升的重要途径和方法。介绍了载人航天发射场脐带塔等关键设备三维可视化建模、基于有限元法的回转平台结构静动特性分析、电缆摆杆等发射场复杂电气控制设备虚拟仿真与训练系统、脐带塔封闭区温度场建模与评估等虚拟样机技术在发射场4个方面的典型应用情况,系统总结了虚拟样机技术在发射场应用的特点、作用和规律。同时,对虚拟样机技术在未来发射场中的应用作了展望分析。     

基于PC机的虚拟现实飞行训练系统已逐渐进入实际应用

随着计算机技术和网络技术的迅速发展 ,飞行训练已从实机训练、模拟器训练向基于 PC机的虚拟现实飞行训练方向发展。 2 0世纪 90年代末期 ,美国五维技术公司研制开发了基于 PC机的虚拟现实飞行训练系统。利用这套系统 ,就可以在一台 P 以上的 PC机上完成飞行训练、空战战术开发、协同作战训练等多种训练任务。该系统还可进行飞行 /训练任务回放 ,并可联网进行训练 ,它一次最多可支持 1 6架战斗机在同一虚拟背景下的飞行 /作战训练。 1 999年 ,美国陆、海、空三军及海军陆战队已经就其使用向国防部提出了要求。基于 PC机的虚拟现实飞行 /…     

人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统的设计

在飞行员训练仿真系统中,用户操纵飞机在仿真战场环境中与计算机生成的兵力进行对抗。其中,VR-Forces可以提供分布式虚拟战场环境和计算机生成兵力,但是其仿真实体操纵和战场观察的方式都比较单一。而DirectX提供了飞机操纵接口,Vega Prime则对整个对抗过程提供了三维视景表达。将这三者各自提供的应用编程接口结合起来进行系统的开发,可以同时保证战场的真实性、操纵的灵活性以及战场感受的沉浸性。利用此种方法,文章设计了一个人在回路中的分布式飞行员训练仿真系统。     

Leap Motion虚拟手构建方法及其在航天训练中的应用

针对我国载人航天地面虚拟训练中虚拟手构建的需求,利用Leap Motion手势采集设备,研究了虚拟手构建方法,提出了一种Leap Motion虚拟手模型与约束。采用获取的信息构建出符合人手生理学结构的虚拟手,并通过对比实验、主观评价实验验证了所构建的虚拟手与真实手在完成操作手势时的构型、姿态等的相似性。Leap Motion虚拟手构建方法在设备组装的虚拟操作训练中的应用实践表明:该方法构建出的虚拟手与真实手基本一致,构建速度快,交互性好,能够应用于以虚拟操作为代表的航天员虚拟训练中。     

一种基于状态转换的适用于嵌入式舰船电力虚拟模拟训练的发电机组仿真方法

针对嵌入式舰船电力虚拟模拟训练系统的特点,提出一种适用于嵌入式舰船电力虚拟模拟训练的发电机仿真方法。设计构建了基于状态转换的发电机组仿真模块,提出了正常状态和故障状态两种模式下的发电机组仿真状态转换方法,简化了发电机组仿真模型,使发电机仿真既满足了发电机在模拟训练中训练场景逼真性的要求,又解决了发电机在模拟训练中训练过程实时性差的问题。     

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。     

航线检查维修培训中的VR应用分析

航线维修是确保航班安全运行的重要环节。传统的维修培训方法包括授课、测评,以及实习等方式,但对于实际技能的培训效果有限。将VR技术与基于模型的方法相结合,一方面可以更好地复现培训场景,另一方面可以通过将实际事件的发生概率和培训场景、内容及过程相结合,实现对培训效果的评价。选取了机务维修工作中日常频繁执行的航线绕机检查工作,探索VR技术与CAD建模的传递,建立真实和灵活的飞机、部件模型。结合对场景、模式、交互、流程的设计,建立VR绕机检查培训的实验性原型系统。发展了根据历史数据和引入人为差错因素的故障呈现公式,实现了对航线绕机检查工作的培训和考核功能。根据对组织试用过程的数据收集和分析,证明了VR系统在机务维修培训方面的价值,为后续深入研究提供借鉴。     

Team effectiveness evaluation and virtual reality scenario mapping model for helicopter emergency rescue

The application of helicopter emergency rescue is becoming increasingly widespread, but the flight crew training in this area is still difficult due to high cost and risk. Nevertheless, with the development of Virtual Reality (VR) technology, virtual simulation has become a significant role in crew training of helicopter rescue. During the implementation of VR-based training, how to transform complex real tasks into VR scenarios and how to evaluate the performance of crew are of great importance. To address these issues, a novel VR-based R-E-A-D (Report, Evaluate, Agree, Do) evaluation model for training is proposed, which is suitable for complex missions with multiple tasks, multiple scenarios, and multiple people. Then, a mapping method of VR scenarios is put forward, which can transform the real tasks into virtual scenarios to serve the virtual simulation training. Finally, an experiment is carried out to verify the feasibility of the evaluation method and virtual scenario mapping method.     

Training effectiveness evaluation of helicopter emergency relief based on virtual simulation

Helicopters are playing an increasingly important part in emergency relief, such as earthquake rescue, firefighting and medical transport. With the development of virtual simulation technology, virtual simulation-based training is widely used in the training of the helicopter crew especially for the dangerous and costly missions mentioned above. A complete training effectiveness evaluation method is proposed to evaluate the trainees’ training effect based on virtual simulation in this paper. A key to this method is regarding the complicated process as a discrete event-activity flow system and establishing the evaluation indicator system. Then expert group and Analytical Network Process (ANP) are applied to determine the weight of indicators. When the training data are processed, there is a novel attempt to apply Fuzzy Comprehensive Evaluation (FCE) model to calculate the two categories of indicators. Eventually, an experiment and the analysis were carried out to validate the evaluation method.     

失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究

针对在地面难以使用实物进行空间操作任务训练的问题,提出了一种基于人机交互和物理引擎技术的交互操作虚拟仿真方法,并实现了失重状态下旋转陀螺的虚拟操作训练。实现中首先建立航天员和陀螺的三维图形模型和用于碰撞检测的物理模型,并采用虚拟现实设备数据手套和位置跟踪仪实时跟踪获取受训人体的实时运动数据,用于交互控制虚拟航天员的运动,最终通过物理引擎及仿真算法计算失重状态下旋转陀螺的运动状态。结果显示,该方法较好地解决了旋转陀螺定轴特性仿真问题,能够满足虚拟训练的实时性和有效性要求。     

战斗机嵌入式训练系统中的智能虚拟陪练

智能化"实虚"对抗是现代先进战斗机嵌入式训练系统的重要功能需求。自主空战决策控制技术在未来空战装备发展中扮演关键角色。将当前的功能需求和发展中的技术结合起来,得到了空战智能虚拟陪练的概念。先进控制决策技术的引入使得智能虚拟陪练能够帮助飞行员完成复杂的战术训练,而训练中真实的对抗场景为技术的验证提供了理想的环境,大量的训练数据为技术的持续迭代优化提供了保障。作为可学习和进化的空战战术专家,智能陪练在人机对抗和自我对抗中不断优化,当其具备与人相当甚至超越人的战术能力时,可应用于未来的无人空战系统。智能虚拟陪练需要具备4项基本能力：智能决策能力、知识学习能力、对抗自优化能力和参数化表示能力。对其包含的关键技术进行了分析,提出并实现了一个基于模糊推理、神经网络和强化学习的解决方案,展示了其各项基本能力及目前达到的空战水平。未来更多的模型和算法可在智能虚拟陪练的框架中进行验证和优化。     

虚拟维修仿真的研究进展

虚拟维修仿真是虚拟实现技术应用于维修领域的结果之一,可以用于产品的维修性设计和分析、维修人员的维修训练以及维修手册的生成等。文章是埘建立一个满足以上需求的虚拟维修仿真所需要解决的问题进行定义和说明。阐述了虚拟维修仿真的基本框架,从虚拟样机建模、虚拟人建模、仿真指令生成和运动合成四个方面介绍了涉及的各种问题及相应的处理方法,同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题。     

民机特情乘务训练模拟软件的设计研究

为提高飞行乘务员在民机飞行过程中处理事故的应对能力,消除因人为因素产生的损失,保证飞行的安全性,根据2003年中国国际航空公司编制的飞行乘务员培训大纲中关于乘务应急生存训练内容,提炼出了关于乘务应急生存训练的框架,介绍了编制飞行乘务员应急培训所需要培训模拟软件的设计思路,以期为民机的安全飞行提供技术保障支持。