一种基于超导的重力梯度敏感结构分析

 为了构建小型化全张量重力梯度测量系统,提出一种轴向分量与交叉分量同时敏感的基于超导的重力梯度敏感结构。基于螺旋理论分析两分量敏感结构的自由度,利用自由空间的运动螺旋系与互逆原理得到约束螺旋系,进一步得到具有冗余约束的对称约束构型,并选择柔性元件构建并联机构形式的两分量敏感结构,利用柔性虎克铰的横向与竖向柔性铰链实现等效球铰的功能。然后分析转臂质量沿轴移动与绕轴转动时柔性元件的变形,根据几何关系与功能定理得出两分量敏感结构的沿轴移动刚度与绕轴转动刚度。通过实际参数的计算,明确了各参数对结构刚度的影响,仿真结果验证了分析过程的准确性。     

力封闭虚拟手抓持规则研究

针对航天员虚拟训练虚拟手抓持操作中传统的碰撞检测和几何约束抓持规则判定标准简单、仿真效果不理想的问题,在力封闭判别和稳定静力抓持模型的基础上,提出了力封闭虚拟手抓持规则,实现了通过力与力矩计算判别是否抓持成功。并设计了两组抓持试验,从抓持接触点、被抓持物体材质等角度对抓持规则判定进行验证,结果证明该抓持规则可根据抓持手姿、被抓持物体材质,通过受力模型对抓持是否成功进行判别。通过力封闭计算制定抓持规则的方法,使抓持更符合实际抓持,为基于物理的虚拟手抓持研究提供了一种方法,可以应用到航天员虚拟训练虚拟手抓持中。     

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。     

虚拟环境下民机绕机目视检查优化设计

飞机上的检查目标种类繁多、要求各异,传统绕机检查中存在检查站位不充足、距离远近不清楚、缺少经验的检查人员不易操作等问题。针对以上问题,提出一种三维检测仿真方法,运用可视锥对全部检测目标进行可视性分析,建立以绕机检查中站位点和仰视角度为目标的可视效果模型,引入改进粒子群算法,以空间和时间限制为约束,对时间计算结果进行区分,提出目视检查点和扫视检查点,将站位计算结果引入虚拟仿真平台,利用DELMIA软件对图像检测任务仿真。仿真结果展示了虚拟环境下,检查人员良好的可视效果和检查姿态,全部检查图像清晰可视,检查站位明确,绕机路径易于操作。结论表明,利用智能算法与虚拟维修相结合,可以实现绕机可视检测任务的仿真与优化。     

航空仪表转动件的静平衡

论述了航空仪表转动件静平衡对仪表正常工作的影响,常用的静平衡方法及静平衡的一般工艺过程。航空仪表转动件,一般是指航空仪表中承担各种力矩讯号转换与传递的转动工作件,它分为带随动系统的转动件和不带随动系统的转动件。仪表传动、活动系统中带齿轮的轴类组件,指针组件,带     

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。     

用二维N—S方程计算汽车流场的地面效应

采用有限体积方法求解了Navier-Stokes方程,计算了绕二维类汽车物体的绕流并研究了地面效应。在非正交网格系统上以强守恒形式构造出有限体积方程,采用压力校正算法来求解所得到的方程。对于湍流情况,采用了双方程模型的κ_ε模型。 为了验证采用本程序计算移动壁面效应的正确性,本文给出了Couette流动的计算结果。 本文也给出了汽车绕流的计算结果,它包括层流情况,从汽车头部开始由层流转为湍流的混合流动情况及湍流情况。对于每一种情况都比较了移动壁面的计算结果和固定壁面的计算结果。     

基于关节点遮挡推测的多相机手姿态估计方法

基于视觉的手势交互技术被应用在航天员虚拟训练系统中,其中基于视觉的手姿态估计方法是关键。由于手部关节多、自由度高,因此航天员在操作过程中易出现手势自遮挡,此时难以准确重建航天员手势操作,进而难以构建合适的虚拟训练系统。当关节点严重自遮挡时,甚至出现不能被识别或姿态估计结果畸形的情况。为此提出了基于关节点遮挡预测的多相机融合手姿态估计方法,在不同视角利用单幅手部图像进行关节点遮挡预测和手姿态估计,再依据关节点遮挡预测结果,在决策端将各视角的手姿态估计结果进行融合;并采集双视角手势操作视频样例,设计融合实验进行验证。实验结果表明:通过融合可以有效解决单一视角自遮挡严重、手姿态难以估计的问题,避免了传统多相机方法的相机校准和数据特征匹配过程,在保证算法实时性的基础上提高了手姿态估计的精度。     

一种基于标识的增强现实交互方法

增强现实系统中,不同标识上虚拟物体交互行为比较单一,且大多根据标识问的距离控制交互,当系统中标识增多时,系统的运行效率将大大降低。本文将虚拟现实中的感知技术引入到系统中,为虚拟物体建立了一种基于空间距离的感知模型,将标识间的距离分级,虚拟物体对处于自己感知域内不同距离级别上的其它虚拟物体采取不同的交互行为。实验结果表明,该方法可以丰富虚拟物体的交互行为,同时满足系统实时性需求。     

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.     

基于改进A*算法的狭窄空间装配路径规划

针对飞机总装过程中部分狭窄区域存在装配路径仿真困难,提出三维空间下改进A*算法,进行装配路径规划。将A*算法由二维平面推广到三维空间,同时考虑安装物体的尺寸及旋转对装配路径的影响。对安装空间和安装物体进行网格化处理,形成地图映射。根据安装物体在三维空间中的移动和旋转成本,建立评价函数,利用改进A*算法进行启发式搜索,获得装配路径节点。利用CATIA二次开发技术,在CATIA装配环境中进行算法实现和路径仿真。仿真结果表明该方法可以有效控制安装物体的移动及旋转,避开在狭窄空间中的障碍物,生成装配路径。     

虚拟航天员多层次运动仿真模型研究与实现

为解决虚拟现实训练中航天员模型实时交互控制和失重运动仿真等问题,提出了一种多层次运动仿真模型,在运动控制层实现运动跟踪,并构建标准化人体运动模型;物理控制层采用物理引擎建立人体多刚体动力学模型;规则控制层为不同的运动方式制定相应规则,显示层使用骨骼蒙皮技术提升显示效果。通过各层次组合的方式,共同实现了虚拟航天员的交互运动仿真。通过两个应用实例,证明了该层次化组合模型实现的虚拟航天员运动,可同时实现实时交互控制、失重运动仿真、交互操作仿真、太空行走仿真以及较好的显示效果,并适用于多种任务场景的航天员训练。     

风洞虚拟飞行模型机与原型机动力学特性分析

在低速风洞虚拟飞行试验系统中,采用三自由度（3-DOF）球铰支撑动力学相似缩比飞机模型,在气动力矩作用下试验模型可绕质心自由转动。这种带约束的运动与具有六自由度（6-DOF）的真实大气飞行存在差别,鉴于此,对各影响因素逐个剖离并进行了数值模拟和对比分析。结果表明：位移约束使两者间的动力学特性产生较明显的差异,缩比的影响符合相似准则规律,机构摩擦、模型重心与支撑点不重合影响较小,常值干扰力矩对模型的初始响应有一定影响。对比分析结果可以用于指导风洞虚拟飞行试验的开展,并有助于完善风洞虚拟飞行试验技术及其拓展应用。     

威胁联网下无人作战飞机突防作战航迹规划

以复杂战场环境下无人作战飞机(UCAV)的自主突防作战为研究背景,以防空单元为威胁建立威胁联网模型,针对威胁联网的指挥控制组织结构和信息交互关系的特点,建立了一种威胁联网的信息交互数学模型,并且通过网络模拟器NS-2(Network Simulator Version 2)仿真验证了该数学模型的合理性与适用性,同时基于此提出了一种UCAV威胁代价评估模型;然后,结合UCAV动力学约束与制导武器攻击区约束,给出一种基于改进稀疏A*算法的自主突防与攻击航迹规划算法。仿真结果表明,该算法能够快速获得UCAV突防作战航迹,且由于采用了动态的威胁评估方法,对突发威胁有较好的适用性。     

基于UG和ADAMS的新型夹持器虚拟设计与仿真

采用UG和ADAMS研究了一种新型夹持器机构BHG-1的虚拟设计和仿真方法,运用UG来实现夹持器三维模型的虚拟设计和虚拟装配;运用ADAMS对夹持器夹持不同形状物体进行运动学和动力学仿真.通过对夹持器机构的虚拟设计和仿真,不但可以直观地了解夹持物体的具体过程,还可以通过仿真曲线了解其速度、加速度以及接触力的变化情况.     

基于GRASP算法的 甲板航空保障作业流程优化

甲板航空保障作业流程是连接舰载机回收和出动的重要纽带,是舰载机机群作战能力生成的核心环节。面向航空保障作业部分流程的不确定性,以航空保障完工时间最小化为优化目标,考虑甲板作业过程所涉及的固定前后序流程约束、不可并行作业约束、保障人员约束、保障设备约束和资源供给能力约束等约束条件,构建了甲板航空保障作业流程优化的数学模型;在此基础上,针对问题的求解设计了相适应的GRASP算法,在初始解构造阶段引入了基于规则的生成策略,在邻域搜索阶段采用双向对齐机制进行局部优化。基于保障任务案例的仿真结果显示,该算法有效地解决了甲板航空保障作业流程优化且相对于其他经典算法更为高效和稳定。     

四轴平台随动系统的模型分析与设计

四轴平台为解决三轴平台的框架自锁而增加随动框架系统。本文分别从动力学和运动学进行分析,介绍了四轴平台随动框架系统的工作机理,同时分析了随动框架系统存在的影响稳定性设计的不确定性因素,采用了H∞ 理论进行了随动框架系统控制器的设计。对设计结果进行了试验验证,可有效抑制系统中的不确定性。     

一种惯性平台随动轴控制方法设计与实现

三框架四轴惯性平台通过随动轴跟随内环轴运动,使外环轴和内环轴保持 正交,避免发生框架锁定,该过程一般由角度控制实现。当外环轴经过±90°时,随动轴 与内环轴之间的投影关系消失,随动轴控制处于开环状态,随动框架被力矩电机驱动作 加速旋转,严重影响姿态输出和平台安全性。从工程实用性出发,针对随动回路模拟电 路,设计一种双环反馈控制方法,在角度反馈基础上加入角速度反馈,同时根据外环角 度动态调节速度反馈增益,使随动轴始终处于受控状态,避免出现框架飞转。     

微小型无人机三轴磁强计现场误差校正方法

详细分析微小型无人机导航用三轴磁强计的误差来源,建立三轴磁强计的等效误差模型,提出基于两步估计算法和圆约束非对准误差估计算法的三轴磁强计现场误差校正方法.在充分考虑地磁场偏转和倾斜特性的基础上,提出适合微小型无人机应用的现场数据采样策略,能够在较少的旋转操作下获得较好的采样数据.仿真表明:在所有磁场误差都存在的情况下,...