面向多视角渲染任务的超实时可视仿真系统

针对多视角渲染任务超实时可视仿真这一难题,从理论上分析了面向多视角渲染任务的超实时仿真实现原理及可行性,提出了一种仿真计算与渲染计算分离的超实时可视仿真系统架构;提出了一种基于并行渲染的超实时可视仿真方法,解决了渲染任务分配、仿真世界同步、渲染时机选择等关键问题。实现了基于虚幻引擎(unreal engine4,UE4)主从模式的超实时可视仿真系统;设计系统应用案例,测试了超实时仿真性能,验证了该超实时可视仿真系统在多视角渲染场景下的渲染效率和超实时仿真能力。

水利水电工程施工截流中可视仿真技术应用研究

可视仿真技术为水电施工的分析、演示、模拟、设计和规划等提供一种有效的方法,将可视化系统与仿真结果利用高效的地形渲染引擎相耦合,提出基于三维地形的水利水电工程截流施工的可视化仿真方法。在水利水电施工截流中引入可视化仿真技术,并对截流过程引入具有较强三维渲染能力的OGRE系统,由此实现截流过程的系统模拟,能够以更加客观、直接的方式为研究人员发现数据中隐藏的变化规律,为施工组织设计和工艺技术的合理性分析提供参考。

超空泡航行体的可视化控制仿真实验设计

为解决在水下航行体控制教学中存在的学生对控制结论的理论仿真曲线和实际控制效果难以充分联系的问题,对一种超空泡航行体模型的可视化控制仿真实验的设计进行了研究。实验首先建立了超空泡航行体的三维可视化模型,然后将模型带入具有PID控制算法的Simulink仿真环境中进行可视化仿真,最后对可视化仿真界面和传统仿真曲线中的超空泡航行体的状态参数变化进行对比。实验结果表明,超空泡航行体状态参数的变化符合控制要求,且在可视化界面和传统仿真中具有一致性。学生在实验中能够直接观察控制效果,有利于培养学生掌握控制系统计算机辅助设计的能力,并建立独立思维及创新意识。

基于Simulink与Unity3D的制导弹药弹道可视化仿真

针对制导弹药的弹道可视化仿真中,观察视角单一,场景搭建简陋,无法模拟战场环境下制导弹药在攻击中的动态过程等问题,提出一种制导弹药弹道可视化模型的搭建方法;以某型激光制导弹药为对象,基于Simulink与Unity3D软件建立了联合仿真模型,采用Matlab/Simulink软件构建六自由度弹道仿真模型,采用Unity3D搭建包括制导弹药、目标和战场环境在内的三维场景,采用UDP通信协议将Simulink中的仿真数据传输到Unity3D中,提出一种数值可视化技术,能同时观察制导弹药的飞行姿态和仿真数值结果,实现制导弹药在战场环境下的弹道可视化仿真;将制导弹药参数加载到仿真模型中,对不同状态的目标进行了模拟攻击实验,实验结果显示,该仿真模型能够多视角、全方位地显示制导弹药的飞行姿态、弹道和过载情况,对于需要修改参数以逼近实战条件下的攻击过程,每次修正都能立刻通过可视化平台查看和验证修改结果;该可视化仿真模型为制导弹药的可视化仿真提供了便利的方法,对制导弹药的设计和作战使用具有一定的参考作用。

一种基于vizard的量子比特可视化仿真模型

为了开展量子计算的科学研究和教育教学,产生了量子计算的仿真工具。Vizard是一款虚拟现实开发平台软件,适合建立三维模型,可以用Python语言进行快速开发。基于Vizard平台,提出了一种“糖果盒”量子比特可视化仿真模型。该模型采用量子态棒棒糖描述量子比特的概率振幅,糖果半径表示模,糖棍与水平面的夹角表示辅角,打开盒盖后引起量子态棒棒糖塌缩。借助量子态棒棒糖,仿真了量子门元件,并用量子门元件搭建了量子电路。糖果盒模型比传统的布洛赫球更加容易描述量子比特的叠加态,而且通俗易懂、富有趣味性,适合量子技术的初学者和青少年的量子技术普及教育。

无人机动态路径规划可视化仿真系统研究

针对现阶段无人机动态路径规划算法仿真可视性差和飞行环境仿真不足等问题,提出了一种基于Cesium的无人机动态路径规划可视化仿真系统;该系统在基于B/S架构基础上,使用开源三维虚拟地球Cesium可视化引擎,按照可视化系统的总体设计及流程,利用坐标系转换方法与三维可视化技术,构建了一个无人机在真实地理环境中动态路径规划可视化仿真系统,实现了三维人工势场法路径规划的动态可视化仿真展示;实验表明,该系统不仅能够直观展示无人机在真实地理环境下的动态路径规划过程效果,还能够为相关研究提供直观、全面的可视化分析和评估手段。

一种基于Unity3D的可视化雷达仿真软件设计

为有效解决基层军士学习相控阵雷达存在的现实困难,使用虚拟现实技术,以Unity3D为平台,采用Blender建立模型,设计了面向用户互动的3D可视化雷达仿真软件,给出了该仿真软件的关键技术实现.该软件可以将复杂的雷达结构重现于虚拟3D软件空间之中,通过用户操作,可轻松观看到雷达每一个部位,能用于结构学习、线路分析,也可演示电子信号的交互效果.用户使用体验说明,此雷达仿真软件能带给用户超越现实的交互体验,拥有实物系统不具备的视角效果.

对一道范艾伦辐射带试题的深入分析及可视化仿真研究

北京市丰台区2021届高三上学期物理期末试题有一道题目提到这样一个有趣的现象,来自外层空间的大量带电粒子进入地磁场影响范围后,粒子将绕地磁感线做螺旋运动,形成范艾伦辐射带.运用磁镜理论对带电粒子在地磁场中的运动进行理论分析,再运用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对范艾伦辐射带现象进行可视化仿真,有效解决了学生对这道题目产生的种种疑惑.

流域防洪场景可视化仿真优化关键技术

为满足流域防洪可视化仿真需求,提出了适用于不同尺度下防洪要素表达及其性能优化的关键技术。研究了如何构建大范围的轻量化三维仿真场景,针对宏观、中观、微观多尺度下的不同水系关键要素,提出相应的表达方式与性能优化技术思路,如宏观下流域海量水系矢量表达内存优化技术,中微观场景下集成一维与二维水文水动力学模型成果的仿真技术,探索了虚拟仿真VR设备与防洪场景的同步联动。通过以上方式实现流域场景下防洪成果的一体化仿真呈现,有助于在防洪工作中快速获得准确直观的决策辅助信息。

带负荷更换柱上变压器的施工质量可视化动态监测仿真

作为一种自动化技术,可视化动态监测仿真在电力工程中的应用成为保证带负荷更换柱上变压器施工质量的重要手段。针对现行仿真方法在实际工程中应用效果不佳,不仅系统持续停电时间较长,而且施工质量验收合格率较低的问题,提出带负荷更换柱上变压器的施工质量可视化动态监测仿真。根据带负荷更换柱上变压器的施工特征,策划监测仿真方案,并利用工业相机抓拍施工行为图像,采用阈值分割法分割处理施工行为图像,提取图像中的行为特征,利用深度学习算法对施工质量进行仿真分析,识别违规行为,对违规操作进行预警监测,以实现带负荷更换柱上变压器的施工质量可视化动态监测仿真。经验证,使用该方法后,有效缩短了系统持续停电时间,提高了施工质量和验收合格率。

基于可视化仿真工具的理论力学实验课程研究

理论力学是一门研究物体机械运动一般规律的课程,然而部分理论知识较为抽象且推导起来对数学功底要求较高,因此与实验课程结合不够紧密。为了增加理论力学实验的可观性和实验性,激发学生学习兴趣,本文将Simulink可视化仿真工具应用到理论力学实验教学中,通过对动力学问题具体举例,介绍了教学过程的思路和方法,培养学生自主建模解决问题的能力,有助于加深对理论知识的理解,提高教学质量。

基于虚拟地理环境的施工机械动态可视化仿真方法

施工机械野外作业过程动态多变、工况复杂,为了预演施工方案、减少空间碰撞等安全隐患,以吊装作业为例提出一种虚拟地理环境下的施工机械动态作业可视化仿真方法。通过对施工机械模型进行构件级分解,建立各构件之间的语义关系,实现虚拟地理环境中的模型重装配;然后建立施工机械作业时各关节模型之间动态联动的约束关系,实现关节联动的施工机械作业可视化仿真。通过搭建施工点处虚拟地理环境开展仿真实验表明,该方法可实现施工机械作业过程的动态控制、预演展示,科学指导施工方案确立与隐患排查;仿真过程的参数化存储能够指导实际施工操作,并实现仿真场景的动态编辑与实时重现。

基于星间可见性的振动监测可视化仿真研究

星间激光通信已经成为现如今的发展热潮,星间链路容易受到外界环境或卫星本体的振动影响,致使通信质量受损;在卫星的轨道建模以及可视化领域,传统方案极少引入卫星平台振动对链路的影响,无法满足未来星网仿真的需求;为反应星间链路通信过程中平台振动对其的影响,提出了星间激光链路状态模型,主要对地心角、激光功率、以及平台振动等主要参数进行了研究;实验验证了星间可见性方法的计算准确性和功能有效性,分别对方位角、俯仰角、星间距离进行误差对比验证,其中方位角和俯仰角误差控制在30μrad以内,星间距离误差控制在110 m以内,并通过振动叠加实验,验证了卫星平台振动对链路干扰的程度,较好的还原星间链路的真实情况。

BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用

文章主要研究BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用。BIM技术在各类工程建设中的应用,有其共同的技术先进性,但是针对具体工程又有其应用体系的特殊性,而这些应用的特殊性和创新性的技术处理方式、方法的介绍是当前施工实践的需求。论文研究了BIM技术在水利水电工程可视化仿真中的应用,在明确BIM技术可视化仿真功能及应用优势的基础上,分析了可视化信息查询、施工结构仿真、施工动态监控、导流三维设计等关键内容,并针对具体工程案例的BIM技术可视化仿真功能运用效果展开探讨,获得了良好的综合效益。

基于WebGL技术的某升船机塔柱结构仿真可视化平台研究

在数字化技术应用于水利水电工程的大背景下,为在某升船机塔柱结构数字化升级项目中实现智慧化模拟,完善可视化和数据交互能力,研发一个结构仿真可视化平台。平台采用WebGL技术,在网页端对有限元网格模型进行重绘;提供云图及变形动画渲染功能,用于展示前、后处理数据;研究有限元数据处理、模型面片和云图渲染优化技术,用于高效渲染。平台在某升船机数字化项目中得到了良好应用,可视化功能可用于常用结构分析,并基于平台接口开发监测对比功能,可提高运行管理单位对结构安全的分析水平,相关技术可用于其他水利水电工程结构的仿真可视化平台中。

考虑切削轨迹可视化的加工线仿真研究

针对柔性加工线仿真软件鲜有兼具实时数据驱动的设备动作仿真与切削轨迹可视化仿真问题,研究了自动加工线可视化仿真建模要素,提出了基于数据-机构-逻辑的虚拟样机仿真框架与柔性加工线仿真中数据建模方法,通过仿真运动副实现虚拟设备的动作仿真,通过虚拟刀具路径3D可视化模块实现加工线中数控机床刀具切削过程的轨迹可视化仿真,研究了用于虚拟设备逻辑控制的QCode指令系统,设计并开发了面向柔性加工线仿真的虚拟样机原型平台软件,在汽车零部件加工线实例中进行了应用验证,仿真应用表明该虚拟样机软件在兼顾加工线设备动作仿真和刀具轨迹可视化仿真的有效性。

矢量场路径规划算法及其仿真验证

无人机路径规划通常采用航点设置和过点曲线拟合的方法实现,期望航向角分段给定,不随航线的改变自动修改期望航向,不具有期望航向和期望位置自动快速生成能力。提出一种适用于复杂飞行任务路径规划的矢量场算法,并开发仿真验证系统验证其有效性。引入矢量场概念设计航向角制导律,使处于任意位置的飞行器能按期望航向角平滑飞抵期望目标路径,沿期望目标路径完成飞行任务;以隐函数方程建立期望路径矢量场,几何分析矢量场路径规划的原理,基于李雅普诺夫稳定性理论证明规划路径误差的有界性,距离误差和航向角误差在航向制导律作用下均能稳定收敛于0;以倾转四旋翼无人机定高飞行任务路径规划为例,应用矢量场方法采用分段过渡策略规划平滑飞行的期望路径,并进行仿真验证。结果表明:矢量场路径规划算法可行,是一种有效的快速飞行路径规划方法。

污染气体扩散模型的可视仿真

污染气体扩散模型的仿真在环境影响评价起着重要的作用，本文主要研究了污染气体的仿真模型及其参数计算方法，提出了仿真系统中的可视化形式及相应的算法，最终运用本仿真系统，对某市热电厂三期工程的扩建前后的ＳＯ２长期平均浓度进行仿真。

人群应急疏散可视仿真研究进展和问题

人群应急疏散可视仿真是用智能体来模拟具有自主感知、情绪和行为能力的人群个体,并采用3维可视的方式来直观呈现人群应急疏散情景,可以为制定人群应急预案提供形象直观的分析方法。本文从人群仿真数据的来源、人群导航模型的构建、人群行为模型、人群情绪感染、人群渲染5个方面概述目前研究的进展,然后从仿真模型的可验证性、人群疏散导航模型的构建、人与环境的物理模型、动物逃生实验与仿真、疏散中的社会行为表现以及人群情绪的可视计算6个角度讨论需要进一步研究的问题。针对需要深入研究的问题,指出借助于紧急事件的视频监控分析和虚拟人群情景的用户调查,有助于完善人群仿真模型。结合物理模型,可以更准确地描述人群应急疏散场景。开展动物逃生实验分析,有助于完善人群运动导航算法。建立人群社会行为模型,可以更详细描述疏散中人群行为的多样性。构建基于多通道感知的人群情绪感染计算方法,可以详尽描述情绪感染的过程。人群应急疏散行为的可视仿真研究在城市的安全管理方面具有重要的应用前景,但其研究仍存在很多亟待解决的问题,综合地运用多学科知识,完善实验手段是进一步推动研究的关键所在。

固定翼无人机编队飞行可视化仿真方法研究

针对固定翼无人机编队飞行算法研究的可视化仿真验证问题,提出了一种基于SIMULINK UAV Toolbox和虚幻引擎工具的快捷、可靠、直观的可视化仿真验证方法。首先基于Guidance Model模块设计了编队飞行队形的纵向、侧向与法向控制指令;然后基于Simulation 3D UAV Vehicle模块和Simulation 3D Scene Configuration模块搭建了编队飞行的SIMULINK可视化仿真模型;最后运行建立的仿真模型并对得到的可视化编队飞行场景及其仿真数据进行了分析,验证了可视化仿真方法的快捷性、可靠性与直观性。