近地空间航天员训练视景真实感渲染技术研究

载人航天任务中,地面模拟训练是培养提升航天员操作技能的重要手段。视景系统是航天飞行训练模拟的重要组成部分,高逼真度的仿真场景对提升航天员训练效果有重要的意义。针对空间视景仿真场景调度和渲染的特殊性,提出并设计实现视景仿真软件的总体架构。对影响空间场景真实感的地球纹理数据库的生成和调度技术、大气散射仿真技术、场景光照实时渲染等关键技术进行研究,融合各种方法,在视景仿真系统中基于GPU实现。试验验证表明,实现算法准确,模型设计合理,已经应用于航天员的训练中。     

云的建模与渲染技术

云的建模和渲染技术对仿真系统的研究有着重要的理论和现实意义.该文利用粒子系统,结合了云的运动规律和光照规律对其进行建模.并对其运动模型、光照模型以及相函数都进行了简化.渲染时考虑了风速、光源等因素,提出两阶段算法来渲染云.试验结果表明,该文采用的运动模型,光照模型和渲染方法有较好的真实感和良好的实时性.     

交会对接航天员训练电视图像仿真

以航天员对接过程电视图像仿真为应用背景,研究了近地空间复杂光环境下电视摄像机曝光成像特性和人的视觉成像感知特性,提出了一种基于GPU延迟着色模式下的空间图像浮点纹理着色、光饱和特效、调光和高动态映射显示的电视图像实时渲染方法。采用浮点纹理、高斯模糊等方法实现了逼真源成像和特效渲染;基于降采样的图像平均亮度统计,采用光源亮度和像素亮度两种调节模式实现了实时调光仿真,应用色调映射实现了目标图像的视觉感知高动态渲染显示。经工程验证,仿真图像与实飞图像一致,可以满足航天员训练,具有很好的工程应用价值。     

民机CAD/CAE数据融合可视化

为提升民机设计质量以及设计评估效率,提出一种以民机仿真数据可视化引擎为基础,有效融合民机CAD数模的多学科数据融合可视化方法。首先,依靠主流CAD系统对STEP国际标准协议文件格式的支持,在通用的工程仿真数据可视化引擎上搭建解析读取STEP文件的接口,读入的设计数据与相关的仿真数据共同存放在可视化平台场景树结构内,显示于统一的场景;然后,凭借计算机集群并行渲染提高交互可视化帧率,便于工程人员与民机多学科数据实时交互。平台融合了CAD/CAE数据剖切、测量、流线提取等交互可视化分析功能,支持全尺寸立体VR显示,可在多通道沉浸式显示系统开展协同评估。通过相关案例展示与分析了民机多学科数据融合效果,验证了CAD/CAE数据融合可视化平台的可行性和有效性。     

三维仿真动画的开发技巧

以柱塞泵三维仿真动画的开发过程为例,分析了三维仿真动画的特点及其在教学、科研中的应用价值;探讨了三维仿真动画在三维建模、动作设置、动画渲染等方面的技巧。     

飞行模拟器中的虚拟声音建模与实时渲染技术

虚拟声音的建模与渲染是飞行模拟器虚拟环境仿真中的关键技术,结合物理、心理、建筑、室内声学以及数字音响艺术等多门学科,提出适用于分布式飞行模拟器虚拟仿真系统的离线综合声音建模与动态均衡渲染算法,经过数字压限器、扩展器以及激励器等环节,将大规模音频数据根据虚拟权重进行离线重构;运用五段等响折线法,并结合心理声学构建了基于大规模音源的动态压缩比算法;结合座舱虚拟环境的等效吸声系数算法和混响时间算法;综合功率谱密度函数与特性共振峰,总结出与一系列状态量对应的幅频特性,应用前馈(BP)网络算法对数字均衡器进行实时调参,实现了发动机推力噪声的动态数字音频实时渲染;并基于Direct Sound的音频特效程序接口开发了一套基于高层体系结构(HLA)的分布式飞行模拟器实时音效系统,仿真结果验证了声音建模与渲染算法的有效性。     

用web3D技术实现三维模型仿真训练

以一个用Cult3d技术制作的导弹三维模型交互控制实例,阐明该模型不但实现了较高的渲染质量和渲染速度,而且还具有良好的交互性,为虚拟现实技术在此领域的运用提供了一条有效的途径.     

基于Java多线程技术的项目进度并行仿真研究

利用系统仿真的思想,对项目中的工序进行建模.通过计算得到工期的估计.根据MonteCarlo仿真原理.基于Java多线程技术,利用网格计算集群对一个算例进行并行仿真.研究结果以及时间统计表明.该方法不仅可以计算出工期进度概率分布,明确关键路径,而且可以缩短仿真时间,提高效率.     

多维平稳过程的容错辨识与突变检测

本文将参数容错辨识与过程突变检测相结合,构造了多维平稳过程的协方差-位置参数(∑,μ)的一组具有良好容错能力的辨识算法;基于该算法,建立了多维平稳过程突发性故障的检测与诊断算法;简要指出了上述方法在航天测控工程中的应用前景。最后,通过仿真计算证实了容错辨识与突变检测算法的有效性。     

航天发射任务三维可视化实时仿真

根据航天发射任务的特点和任务三维可视化实时仿真需求,灵活运用多种设计模式设计实现了一个航天发射任务三维可视化仿真软件框架。该框架具有通用性强、可复用程度高、代码质量优的特点,可方便地实现各类航天发射任务的三维可视化实时仿真应用。     

空间站多功能细胞自动培养装置研制与应用

空间细胞培养装置是天基细胞学实验平台的重要组成设备,为航天医学空间实验研究提供在轨培养样本。根据空间站任务阶段开展航天医学研究需要,研制了一种集培养、观察、环境调控和重力对照一体化的空间站多功能细胞自动培养装置,并开展了仿真计算与测试验证。结果表明：多功能细胞自动培养装置各项功能指标均满足空间细胞培养要求。该装置已在中国空间站投入应用,并支撑完成了多批次空间细胞培养实验。     

自动攻击引导可视化仿真系统软件设计

对可视化仿真相关的MultiGen Creator建模技术以及Vega Prime的实时渲染技术进行了深入研究。通过实时网络接收飞行仿真得到的数据,驱动飞机模型,实时更新位置、姿态以及虚拟仪表显示,实现了自动攻击引导可视化仿真系统。     

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。     

基于DDPG算法的无人机集群追击任务

无人机的集群化应用技术是近年来的研究热点，随着无人机自主智能的不断提高，无人机集群技术必将成为未来无人机发展的主要趋势之一。针对无人机集群协同执行对敌方来袭目标的追击任务，构建了典型的任务场景，基于深度确定性策略梯度网络（DDPG）算法，设计了一种引导型回报函数有效解决了深度强化学习在长周期任务下的稀疏回报问题，通过引入基于滑动平均值的软更新策略减少了DDPG算法中Eval网络和Target网络在训练过程中的参数震荡，提高了算法的训练效率。仿真结果表明，训练完成后的无人机集群能够较好地执行对敌方来袭目标的追击任务，任务成功率达到95%。可以说无人机集群技术作为一种全新概念的作战模式在军事领域具有潜在的应用价值，人工智能算法在无人机集群的自主决策智能化发展方向上具有一定的应用前景。     

毫米波波束编码技术在无人机智能集群中的应用

毫米波波束编码技术由于其速率高、抗干扰能力强的优点被认为是无人机智能集群通信网络的重要解决方案。但在无人机智能集群的通信场景中,多种原因造成的机体不稳定抖动会使通信波束产生小角度偏转,引起通信质量的下降,从而影响无人机集群的控制与决策。针对这一问题,提出一种面向无人机集群通信的自适应波束设计方法。首先,根据传感器回传的机体波束抖动情况建立等效信道模型,随后利用量化的信道模型参数建立目标函数并获得理想的波束编码向量,在此基础上利用几何贪婪算法对其进行分解。仿真结果表明,提出的集群波束编码方法能够有效提高均值通信速率,同时相较于其他的系数分解算法,有效降低了计算复杂度。     

航天伺服技术的现状与发展趋势

航天伺服技术是一门多学科的综合技术,它在航天领域中有着广泛的应用,具有广阔的发展前景.文中介绍了航天伺服技术的特点、技术现状和发展趋势.     

虚拟仿真技术在飞机轻量化设计中的应用

<正>力学仿真可分为静力学仿真和动力学仿真,对应的优化方法称为静态优化和动态优化,其中动态优化设计算法更加复杂,但往往可获得同时具有良好静、动态特性的构件。随着计算机技术、网络技术和虚拟仿真技术的发展,基于分布式协同、云技术和网格计算的多目标优化将成为轻量化结构设计的发展方向。     

《推进技术》简介

<正>《推进技术》期刊(Journal of Propulsion Technology)创刊于1980年,由中国航天科工集团公司主管、中国航天科工集团三十一研究所主办,现为月刊,面向国内外读者、作者,在国内外公开发行,已成为推进领域中具有重要学术影响力的学术期刊。《推进技术》期刊的办刊宗旨为:通过刊登国内和国际高水平的学术、技术论文,促进航空、航天和航海推进科学技术领域高水平的学术交流,推动航空、航天和航海推进科学技术事业的快速发展。《推进技术》面向航空、航天和航海推进理论、实验和应用,突出创新性,内容涉及航空、航天和航海推进的     

NASA载人航天传播与教育研究

<正>中国载人航天工程实施二十多年来,取得了大批技术与应用成果,在提高国家威望和综合国力、增强民族自豪感和凝聚力方面发挥了重要作用,有效带动了社会的可持续发展及社会文化进步,赢得了国内和国际社会的广泛关注。在社会多元化发展的时代,这种关注对于载人航天的发展具有多重影响。一方面,民众的热情和支持将为载人航天发展创造良好的社会环境和舆论氛围。另一方面,大众对载人航天活动效益的不同诉求也成为载人航天管理机构必须面对的挑战。     

中继卫星应用于航天发射的跟踪控制技术研究

围绕中继卫星应用于航天发射测控的跟踪控制技术,重点研究了对运载火箭的高精度指向控制计算方法,并通过对仿真发射弹道的模拟跟踪,完成了中继卫星星间天线对运载火箭高精度的跟踪指向控制计算。研究表明采用中继卫星系统可以完成对运载火箭的高精度指向跟踪任务,满足航天发射测控任务需求。