虚拟仿真实验系统的建模方法研究

提出了虚拟仿真实验系统建模的“数学模型 图像模型”的模型结构,该模型从真实实验抽象出实验场景、仪器对象以及元器件对象,采用面向对象方法对它们进行数学建模与图像建模,完成对真实实验的虚拟;总结了虚拟仿真实验开发过程中的各种仿真建模方法和技术,包括数学模型的建立、静态和动态三维图像模型的建立、数学模型与图像模型的协调工作等;最后给出了面向对象的可重用建模方法,该方法具有良好的直观性、可扩展性和可重用性。     

基于事件本体的CGF飞机实体作战计划模型

以海空作战仿真中的CGF为研究对象,在分析BDI Agent中的信念、愿望、意图与作战计划之间关系的基础上,分析了其中的动作序列的关系问题,利用时间关系公理对作战实体的思维状态进行了刻画,以CGF飞机Agent实体编队进行对海突击为想定,建立了基于事件本体的CGF飞机Agent实体作战计划模型,并利用Protégé本体建模工具进行了实现。应用实践证明,虚拟海战场中的CGF作战计划本体模型,可以为虚拟海战场综合环境建模和仿真中的作战实体作战计划提供语义上的支持,提高了作战实体的智能水平和对战场环境的认知能力,为CGF实体智能建模提供了新的手段和途径。     

面向Agent的CGF智能行为建模技术研究

在分析了军事作战等复杂系统仿真中行为建模的作用和特点的基础上,提出了一种基于智能体(Agent)的建模与仿真方法。综合论述了在计算机生成兵力(CGF)中基于Agent的智能行为建模技术,并阐述了基于多Agent技术的作战仿真系统的研究方向。     

装备虚拟保障系统的概念及其技术框架

针对传统的装备保障系统仿真存在的不足,在理解保障系统的物理意义的基础上提出了虚拟保障系统的概念,分析了虚拟保障系统的特点和优点,提出了虚拟保障系统的技术框架,其主要包括保障对象建模、系统任务建模、保障系统建模、离散事件仿真和可视化仿真。在建模过程中考虑了实体的三维模型,包括保障对象和保障系统中的资源实体,构建了保障任务的虚拟设计环境。最后讨论了虚拟保障系统的运行与评价方法,可在装备的研制阶段和使用阶段为保障系统的设计、分析和评价提供技术手段。     

UML在空天反导作战概念建模及仿真中的应用

针对空天信息直接支持反导作战问题,着重描述了统一建模语言UML在反导作战军事概念建模中的应用;详细建立了空天信息直接支持反导作战的用例图,顺序图,状态图等.最后结合空天反导作战系统给出其具体的仿真过程,证明提出建模方法的高效性.     

面向航天器系统级测试的虚拟测试方法及应用

航天器总体设计正确性和接口实现正确性的及时验证,是提高航天器这类复杂系统可靠性的重要手段。本文提出一种基于模型检测的虚拟测试方法。方法采用窗口树模型(WTM)对复杂系统进行建模,采用状态转移图(STG)作为系统规约刻画系统行为的正确性。方法通过提出基于自动机的模型检测机制,实现了一种面向航天器系统级测试的虚拟测试平台(VTP)原型系统。该平台支持虚拟测试准备、虚拟测试执行和虚拟测试评估等功能,模拟并实现复杂系统总体设计正确性的验证和接口实现正确性的验证。     

飞机动力学虚拟样机技术

飞机动力学虚拟样机以研究飞机的动态特性为核心,通过虚拟样机各系统的建模与仿真,在系统开发和运行环境中对飞机的气动特性、控制系统、发动机特性、飞行性能和飞行品质进行分析、评估和研究,支持飞机的需求分析、方案论证、概念设计和初步设计,同时,飞行员可参与在回路中的操纵完成虚拟试飞验证。系统提供分布虚拟战场威胁环境,可在武器平台体系对抗环境中验证和评估飞机的作战效能。利用飞机动力学虚拟样机系统环境还可进行飞机的多学科优化设计。     

作战飞机对地攻击效能研究分析

根据现代空地作战过程所体现的动态性,提出了作战飞机对地攻击效能评估的方法.以ADC法为基础,结合指数法、层次分析法,利用影响对地攻击的指标量,对对地攻击过程进行了建模与分析.在建模过程中,充分考虑了影响效能的因素,把指标分层并建立系统评估的框架模型.对基于模糊数学综合评判和层次分析方法理论作了有效结合,最后通过算例分析,证明该方法的有效性.     

一种面向Agent的作战仿真建模方法

从面向 Agent 的作战仿真建模的目标和内容出发,引入作战目标、战场角色、作战任务等核心概念,建立了仿真建模的基本框架,从需求获取、系统分析和系统设计3个阶段阐述了基于 Agent 的作战仿真系统的建模方法和流程.通过直升机使用吊放声纳反潜作战仿真的建模实例,表明了该建模方法的实用性和可行性     

开展航空发动机数值仿真研究的探讨

虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，一种基于产品计算机建模的数值设计方法。本文重点介绍了航空发动机数值仿真与虚拟样机设计，以及推进系统数值仿真的概念设计、工程模型、仿真环境、高性能计算。给出航空发动机数值仿真的研究方法、管理模式和关键技术。     

战机空战自动攻击引导系统仿真设计

详细介绍了空战自动攻击引导仿真系统,包括模拟座舱、左右操纵台和计算机网络,着重介绍了该系统飞行仿真计算机、虚拟仪表计算机和DSP等各模块所完成的功能,给出了主要程序模块及运行流程。对其中主要技术难点进行了分析,进而提出了具有针对性的解决方案。经过调试和试验,系统工作可靠,可以用于现代战机自动攻击引导律的研究。     

虚拟维修仿真系统的设计与实现

为解决当前虚拟维修平台在处理维修任务时存在的不足，提出了虚拟维修仿真系统结构框架。将系统结构设计成主要由维修场景构建、维修任务和动作分解及维修性分析评价数据输出三个功能模块组成。基于Jack软件平台完成了系统开发。以某装备维修任务典型工况为例，对系统进行实例验证。结果表明：该系统能有效地加快维修过程的创建，改善了人机界面的交互功能，提高了虚拟维修仿真系统的智能化程度，基本满足了维修仿真的需求，具有可行性与实用性。     

战斗机战术引导的广义编队控制研究

提出了用于空战战术引导的广义编队控制的概念和模型。分析了空战战术的特点,设计了战术引导控制系统的结构,该控制系统主要分为战术轨迹优化和广义编队控制。采用非线性规划来构建空战战术轨迹优化的通用算法,将执行同一战术任务的所有战斗机都纳入到一个广义的编队系统中,应用反馈控制设计分布式广义编队控制模型。最后,以双机水平散开战术为例来进行仿真验证,结果表明广义编队控制在使战斗机沿预定轨迹机动的基础上,保证了在战术引导过程中我方具有较大的战术优势。     

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。     

虚拟制造系统中刀具磨损预测技术分析

虚拟制造系统中刀具磨损仿真作为物理仿真的一个模块,对加工精度和表面粗糙度等仿真模块都有影响,是影响虚拟制造系统发展的关键技术。本文综述了虚拟制造系统中刀具磨损技术的发展过程,列举出几种典型的刀具磨损计算方法,对比分析了各种方法的优缺点,提出以二维值来描述刀具磨损乃至刀具磨损的三维仿真将成为虚拟制造系统中刀具磨损预测技术新的发展方向。     

基于标准弹道点的最优制导方法

由于基于需要速度的显式制导方法要确定虚拟目标点,虚拟目标点的确定要对地球扁率和再入阻力的影响进行修正,存在着百米以上的修正误差,为此提出了基于标准弹道点的最优制导方法,即将标准弹道的某点作为目标点进行需要椭圆轨道计算及最优入轨控制。提供了采用弹上迭代制导方法实现最优控制,同时给出了预测关机参数的需要椭圆轨道终端约束校正方法。该制导方法无需进行地球扁率和再入阻力的影响修正,可以减少方法误差,仿真计算证明了这一点。     

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.     

航空发动机故障诊断装置硬件在环实时仿真平台

硬件在环仿真是将算法由理论转为实际应用的重要步骤,而针对航空发动机故障诊断算法的硬件在回路仿真平台的研制目前还处于初级阶段。基于已有的民用大涵道比涡扇发动机非线性模型,利用基于x PC的自动代码生成技术,搭建了基于工控机与DSP的故障诊断装置硬件在回路实时仿真系统,并对平台的性能参数、使用流程进行了说明。提出了1种故障诊断算法并进行了硬件在回路验证。针对搭建的平台,提出1种故障诊断算法的评价标准。     

航空发动机叶片高精度自动测量系统

为了解决叶片完整型面自动测量存在的问题,提出了一种叶片高精度自动测量融合系统.系统结合双目三维扫描装置和电控转台,利用高精度校准平面旋转,通过平面拟合、虚拟转轴及角度计算,获取高精度四元数及中心位置坐标后完成自身定位.多次测量数据以中心坐标为中心,进行四元数运算,即可实现叶片实时测量融合.对融合后数据采用阈值迭代就近点(ICP)算法收敛处理消除机械转动误差.结果表明:系统装置综合精度为0.03~0.04mm,可自动、高效、稳定地实现发动机叶片的高精度测量.      

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.