发动机羽流作用下的实时月尘运动仿真

月尘运动是月球探测器软着陆过程中不可或缺的重要环节,针对发动机羽流作用下月尘运动真实感不强和月尘颗粒运动模型过于简单的问题,提出了一种逼真的实时月尘运动仿真方法.通过计算流体动力学(CFD, Computational Fluid Dynamics)和二次谢别德插值(Quadratic Shepard)方法,分析和计算单个月尘颗粒的运动学模型,得到一定初始条件下粒子运动的二维轨迹曲线;通过分析粒子的数量、初始位置、初始速度、生命周期等参数对粒子运动学的影响和变化规律,抽象出月尘系统的粒子集;建立基于月尘粒子集的月尘运动模型.实验结果显示:该运动模型逼真的模拟了发动机羽流作用下月尘腾起、飞溅、弥漫、消散等运动过程,视觉真实感和实时性能良好,对研究真空环境中的月尘运动及月球软着陆等相关领域具有一定的参考意义.目前该方法已应用于北航虚拟现实国家重点实验室月球软着陆仿真系统.     

基于粒子系统和Vega的红外烟幕仿真

通过对红外烟幕实时仿真方法的研究,采用连续点源浓度分布高斯型模式为烟幕扩散模型。基于粒子系统和Vega软件对红外烟幕不同时刻不同粒子数的视景及烟幕干扰目标视景进行了仿真,视景仿真视觉逼真,仿真实验验证满足实时评价烟幕干扰效果的要求。     

今日之危机：三大谜题

现代宇宙学似乎有大量新仪器、大量新粒子系统，并且对整个能谱有一些令人惊叹的观察。然而，我们却被当代三个最大的谜团所困扰，这就是暗物质、暗能量和加速膨胀的宇宙。     

自由飞行下基于IPS算法的碰撞风险研究

自由飞行是解决空域拥挤问题的一种有效飞行模式。随着通信、导航、监视（ CNS ）技术的不断进步和自由飞行理论的不断完善,自由飞行将会使飞机由被动指挥向自选最优路径转变,能够明显提高空域的容量和飞行的效率。在评估自由飞行环境下飞机运行的安全性时,需要行之有效的碰撞风险评估方法。首先考虑通信、导航、监视（CNS）性能对飞机定位误差的影响,在执行飞行冲突解脱命令过程中引入相互作用粒子系统（IPS）,提出一种自由飞行下飞机碰撞风险评估算法,最后结合目标安全水平寻找最优最小安全间距。算例表明,算法能够快速有效计算自由飞行下飞机间碰撞风险,具有可行性。     

OpenGVS中三维云的快速模拟

三维云的模拟可以大大提高飞行模拟器视景的逼真度,粒子系统又是模拟三维云的有效方法.介绍了三维视景中模拟三维云的几种常用方法,分析了OpenGVS中仿真云的局限性以及粒子系统模拟三维云的优点,在分析粒子系统的基础上,提出了一种在OpenGVS中基于灰度图约束的模拟三维云的方法,利用该算法,通过恰当选择粒子数量和粒子模型可以在取得逼真效果的同时满足视景系统实时性的要求.最后给出了在OpenGVS中的实现方法.     

塔台管制模拟系统中特殊视景生成研究

讨论了塔台管制模拟系统中火焰和飞机爆炸特殊视景的实时生成算法.通过采用粒子系统模型来实现火焰,对模型的各个参数进行了讨论,得到需要的各种火焰类型;考虑到飞机爆炸的特殊性采用了小碎片和机体部件两级粒子来模拟爆炸后的碎片,增强系统的真实感,达到逼真的效果.     

基于粒子系统的火灾特效仿真研究

阐述了粒子系统的基本原理,在对粒子系统的研究基础上,分析了通过预定义和自定义的方法创建和设置火灾模拟效果,论述了在VisualC＋＋6．0环境下Vega火灾模拟效果应用编程,实现了Vega中基于粒子系统的火灾效果的模拟,以及在VisualC＋＋6．0环境下调用Vega提供的API接口来进行基于粒子系统的火灾效果模拟,结果表明粒子系统是模拟火灾效果的有效方法,通过函数编程可以更高效地对虚拟场景中火灾模拟效果进行实时的交互控制。     

基于粒子系统的焰火模拟研究

主要研究了基于粒子系统方法的焰火动态模拟。首先介绍了粒子系统方法，给出了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本模型和处理步骤；通过对焰火细节和特点的分析，给出了模拟焰火的数据结构。然后详细介绍了焰火动态模拟的算法，其中主要介绍焰火的颜色、亮度、透明度、形状、大小、尾迹、生命周期等特性以及鼠窜、旋转、星状等特殊显示效果的模拟。最后利用OpenGL技术实现有背景位图的焰火动态模拟。     

海上夜间飞行的实时仿真

自然场景仿真是虚拟现实技术的重要部分,夜间海上飞行时,星空、月亮以及海面的倒影是独具特色的自然场景.为营造沉浸感强的夜海飞行虚拟现实系统,用粒子系统实现了星空的模拟,将星体动态闪烁现象演化为粒子生命的概念,并按照主导算法加扰动的思想实现星空随机性模拟;用特殊纹理融合算法模拟月亮及星月在海面的镜像,特殊纹理经过制作、着色和融合3个过程,并根据夜空景像在海面倒影的亮度衰减规律确定融合因子,将纹理和背景按照融合因子进行深度融合;最终实现了较逼真的夜海飞行虚拟现实系统.      

一种基于感知的大规模场景粒子系统绘制方法

在分析已有的大规模场景下使用粒子系统对自然现象等模拟方法的基础上,提出了一种绘制大规模粒子系统的方法.在大规模粒子系统的绘制过程中引入基于视截体模型的感知算法对粒子进行细化并引入双重缓冲技术以及粒子动态纹理.将粒子按所属不同区域进行分层次绘制,提高了真实性和灵活性,最终解决了传统绘制方法不适用大规模粒子系统的问题.实验表明,系统的模拟效果真实,满足系统对实时性的要求,适合大规模粒子系统的绘制.