基于三维运动捕捉技术构建蒙医震脑术三维虚拟仿真平台的视觉呈现

背景:基于三维运动捕捉技术可以构建精准的、客观量化的医学虚拟仿真模型,有利于临床学习者精准、深入理解和掌握各种传统疗术。目前中医虚拟仿真模型已有报道,但蒙医传统疗术的虚拟仿真模型尚未见报道。目的:构建一种基于三维运动捕捉技术的交互式三维可视化的蒙医震脑术虚拟仿真模型。方法:使用Motion Analysis三维光学运动捕捉系统和足底测力台采集蒙医专家的运动捕捉数据,在Motion Builder软件中构建震脑术三维动作模型,使用Maya软件构建角色模型并与动作模型相匹配,运动Unity3D软件构建蒙医震脑术虚拟仿真系统,系统整合蒙医震脑术操作3D动画、运动学和动力学参数信息。结果与结论:通过三维运动捕捉技术和计算机仿真重现蒙医震脑术操作,能够显示施术者和受试者的运动姿态,记录关节运动的关键空间位置参数与变化情况,得出运动过程中的运动学、动力学参数。运用交互式三维虚拟仿真技术,实现蒙医震脑术的三维虚拟仿真的视觉呈现,为蒙医震脑术手法的标准化、数字化、可视化研究奠定基础。

动物生产学虚拟仿真教学系统建设研究

推动信息技术与高等教育深度融合,创新人才培养模式,成为现代教育事业发展的全新趋势。为提高学生培养质量,基于动物科学专业及动物生产学教学的特点,将虚拟仿真教学技术引入动物生产学理论与实验教学,构建动物生产学虚拟仿真教学系统:理论教学采用“互联网+”智慧课堂模式;实验教学采用“互联网+”VR虚拟仿真模式,建立“实景+虚拟仿真”创新教学资源平台;实习引入“互联网+”产教融合模式。将有助于改善教学模式,促进“高等教育内涵式发展”,实现“以学生为中心”的教学理念。

混合式虚拟仿真实验教学模式在基础医学实验基本技能课程的应用

目的在基础医学实验基本技能课程中引入“线上+线下”“虚拟+现实”混合式教学模式,探究此模式在实验教学中的可行性。方法在同专业两个班级分别采用传统启发式教学法和混合式虚拟仿真实验教学法。传统启发式教学组以教师讲授、示范为主,再由学生进行实验操作。混合式虚拟仿真实验组分“基础学习-线下教学、进阶学习-线上教学、巩固学习-线下教学、拔高学习-线上教学”四个阶段,线上教学依托具体的虚拟实验项目进行学习和演练。通过课堂测试和问卷调查,比较两个班级学生的学习效果。结果混合式虚拟仿真实验组学生学习效果明显优于传统启发式教学组(P<0.05),且大部分学生认为混合式教学可提高学习能力和思维能力。结论在基础医学实验基本技能课程中实施“线上+线下”结合“虚拟+现实”混合式教学模式,实现了学与练并行,突破了时间与空间的限制,提高了学生学习效率与水平,培养了学生的学习兴趣和创新能力,对推动实验教学改革与创新具有重要意义。

高原长隧的钻爆和TBM联合开挖进度仿真模型

长距离隧洞常用于穿越复杂地形,利用钻爆和TBM开挖方法联合开挖高原长隧可以充分发挥钻爆法的灵活性和TBM法的高效性,但是增加了工程进度管理的复杂度。考虑高原长隧常面临开挖工期长、地层复杂,气压低、气温低等不利条件,在钻爆法和TBM开挖进度仿真模型研究的基础上,研究开挖工艺切换的工期及其影响,建立钻爆和TBM联合开挖的高原长隧开挖进度仿真模型,并以工期函数和控制流程的形式表达。实例分析结果表明,本模型可以适用长隧施工的支洞和主洞多工作面同时开挖、以及钻爆和TBM联合开挖等复杂施工边界条件。可为高原区引水、公路、铁路等长距离隧洞的开挖进度管理提供支持。

基于虚拟仿真模型的轻型车在用RDE排放预测

为进一步准确预测在用乘用车实时驾驶排放,搭建了以发动机-后处理虚拟仿真为核心的在用排放预测模型.首先建立了发动机一维模型,与稳态和瞬态发动机原排测试数据进行了对比和标定.结果表明:在用实际行驶排放测试(RDE)工况下,CO和NO的原排累积质量相对误差分别为9.2%、5.8%;其次进行后处理性能试验,对后处理温度、起燃和老化模型进行标定验证,在全球轻型车测试循环工况(WLTC)前35 s,三元催化转化器轴向最大温度误差为52℃,CO、NO的排放累积质量误差为0.0385 g(5.90%)和0.0011 g(0.75%);最后利用RDE排放预测模型在不同催化器老化状态下,进行WLTC、RDE和95%分位的激烈驾驶参考循环(RTS-95)工况的排放规律探究.研究发现:NO排放对工况更加敏感,超限风险更高.设定NO瞬时质量排放阈值为8 mg/s,以RTS-95循环在分散因子为0.6条件下的NO仿真结果为例,对催化器分散因子进行预警窗口宽度探究,结果表明:增加预警窗口宽度将会降低误判率和冷启动超限的识别概率.

天然气管线计划性放空回收数值仿真模拟

天然气中甲烷的温室效应强度远高于二氧化碳,消除或减少输气管线放空作业中的天然气排放对实现双碳目标具有重要意义。为此,针对需计划性放空的输气管线,分别对采用下游压气站离心压缩机和移动式往复压缩机的2种天然气回收过程以及传统冷放空过程建立了瞬态仿真模型,并对放空回收所需总时间、放空气量、回收气量等参数进行了对比分析。研究结果表明:(1)采用隐式中心差分法求解这些模型,获得的回收时长、排放时长、回收气量、排放气量等参数与相应的TGNET软件仿真结果及放空过程实际数据的偏差均在±8%以内;(2)针对放空气回收过程的仿真模型,离心压缩机和往复压缩机需要考虑进行边界条件的转换;在放空过程的模拟中,需要考虑立管出口处压力和流速边界条件的转换;(3)针对输气管线计划性放空提出了3种天然气回收方案,其中方案1利用下游压气站的离心压缩机,方案2利用移动式往复压缩机,方案3为方案1和方案2的组合,即先用下游压气站的离心压缩机进行回收,当其进口压力降至允许最低值时,再切换至移动式往复式压缩机继续回收过程。结论认为:(1)方案1的回收时长最短但回收率最低,方案2的情况刚好相反,而方案3的回收率与方案2相近但回收时长介于方案1和方案2之间;(2)针对阀室间管线放空气回收方案的选择,离心压缩机与往复式压缩机结合进行回收的方案,可同时兼顾回收时长和回收效率,具有较好的经济性和可行性,因而具有较好的综合效果。

网络问答社区核心参与者知识共享障碍机制研究——基于扎根理论与系统动力学仿真的实践

随着核心参与者在网络问答社区知识共享中的作用愈发凸显,探究其知识共享障碍机制对于提高群体学习质量具有重要价值。研究首先通过扎根理论构建核心参与者知识共享行为意愿障碍因素模型;其次,利用系统动力学建立障碍机制模型,仿真探究核心参与者知识共享行为数量的演化规律及关键障碍因素对知识共享行为数量产生非线性影响的传导逻辑。研究发现知识共享主体障碍、客体障碍等4个障碍因素是核心参与者知识共享行为意愿的主要障碍因素,各因素间存在相互作用。仿真结果表明:核心参与者知识共享行为意愿和数量增速逐渐放缓;调节参数灵敏度后,各障碍因素均会导致核心参与者知识共享行为数量下降。其中,知识共享氛围障碍、核心参与者特征障碍等5个关键障碍因素对核心参与者知识共享行为数量阻碍作用明显,研究据此提出着重优化关键障碍因素所在反馈回路的建议。

专题导语:政策仿真方法在政策评估与监测中的应用

政策仿真方法兴起于20世纪70年代,并广泛应用于经济、社会、人口等领域的政策评估与监测。在以往政策评价研究中,基于统计因果的政策成效评估与回归计量方法,比如Leslie方程、Leslie修正模型、ARIMA时间序列预测等聚焦部分变量,导致模型遗漏大量外部变量。

面向水下运载平台的氢氧燃料电池建模与仿真分析

以Modelica为基础,面向某型深海运载平台使用的质子交换膜燃料电池构建模型,主要包含氢氧燃料电池电堆模型、供氢系统模型以及供氧系统模型。针对该燃料电池模型分别进行了稳态验证,研究了氢氧气体压力、工作温度以及质子交换膜厚度对电池性能的影响,分析了该模型的动态性能。结果表明:该模型与实际运行数据具有良好的拟合度,能较为真实地反映燃料电池运行的氢氧气体压力、工作温度、质子交换膜厚度等关键参数对电堆性能的影响,较好地反映燃料电池动态输出特性。

基于纸张本构模型的瓦楞纸板边压强度仿真分析

目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强度计算的有限元模型;采用边压强度试验及Li的简化公式和Garbowski的改进经验公式,分别得到瓦楞纸板的边压强度;对相关结果进行对比分析,以验证瓦楞纸板边压强度仿真计算模型的可靠性。结果针对B型、C型2种瓦楞纸板,采用以上方法得到其压缩过程及压缩曲线或边压强度的试验、理论和有限元计算结果。结论试验和仿真得到压缩过程中样品的变形模式和压缩曲线,以及边压强度理论、试验和仿真值结果的吻合性,证明了有限元模型的可靠性。这为瓦楞纸板设计应用提供了重要的参考和指导。

Link-11数据链仿真分析和识别方式

在通信对抗领域,识别Link-11数据链很多时候还需要人工手段,分析数据链信号特征十分重要。论文对Link-11信号建模,并利用matlab对其时频域特征进行仿真分析。由仿真结果可知:当信号工作于HF频段,可以通过时频域特征进行人工识别;当信号工作于UHF频段,需要经过一次解调,再进行人工识别。基于此,提出一种基于时频分析的人工识别方式。

数字化赋能高校虚拟仿真实验教学共享平台构建与实践

在高校教育数字化转型背景下,如何用好虚拟仿真实验教学课程资源是各高校亟待解决的问题。该文分析了虚拟仿真实验教学课程资源在共享过程中所面临的问题,在遵循“系统联通、高效协同、资源整合、技术支撑、分步建设、不断拓展”原则基础上,研究和设计了基于数字技术的虚拟仿真实验教学共享平台架构及功能模块。该平台包含丰富的实验教学课程资源库,实现了与人事、教务管理系统对接,引入了大数据分析技术,既满足了学生个性化学习需要,也帮助教师不断提高教学质量。

虚拟仿真模式教学对提高麻醉住培医生临床思维能力的思考

临床思维能力是医学生专业发展中非常重要的一部分,它关系到医生对病人病情的准确诊断和有效治疗。医学虚拟仿真教学是一种新兴的医学教学方法,是一种利用计算机技术模拟真实医疗环境和医疗过程的教学方法。因通过创建虚拟的患者、医疗设备和操作环境,让学生能够在没有实际患者的情况下进行学习和实践而备受关注。本文就虚拟仿真模式教学对提高麻醉学本科生临床思维能力进行探讨,明确虚拟仿真教学模式在医学教育中的独特优势,旨在更好地推动虚拟仿真教学模式在麻醉住培医学生教育中的应用,帮助学生在进入临床学习期间能通过实践提高自身临床思维及临场反应能力。最终能应用于临床实践中,达到提高患者安全性和医疗质量的目的。

电气安装与调试虚拟仿真项目的开发与实践——以火工品制造生产线为例

火药沾药生产线存在易爆、事故瞬间难再现、设备成本昂贵等特点,在真实产线上对学生或企业员工进行培训成本贵,设备和人员的安全风险高。通过1:1的3D仿真模型开发火药沾药生产线,利用任务指引学生完成前期准备、设备认知、运行调试、机器复位等4个阶段的训练,解决了火药易爆的高危险、爆炸事故瞬间的难再现、设备成本高贵等难题,提升了学生自主学习的主动性和积极性,促进了教学组织过程的优化和课程改革。

基于LGMD网络的飞行器视觉避障仿真系统

为了减少微型飞行器(MAV)在视觉系统硬件需求方面的损耗,提高工作效率,利用Simulink仿真平台设计了一种飞行器视觉自主避障仿真系统。由LGMD神经网络对飞行器在虚拟世界获取的图像进行处理,输出的信息经模糊控制器推理后,得出飞行器实际飞行过程中的期望偏航角。实验结果表明,整个视觉避障系统不仅能对即将发生碰撞的物体做出准确避障响应,还能使飞行器在复杂环境中能根据障碍物的局部分布情况自动选择安全的运动方向,躲避前方障碍物。研究结果为探索微型飞行器在自然环境中高效、可靠的避障提供了参考依据。

基于GT-Power对汽油机不同负荷运行特性的仿真分析

为分析某款汽油机在不同转速下不同负荷运行特性对该汽油机功率、扭矩和燃油消耗率的影响,进一步提高发动机性能,利用GT-Power软件建立了该型号汽油机的仿真模型,并对全负荷状态条件下的发动机进行相应的台架试验,将得到的试验结果与GT-Power建立的发动机仿真模型的仿真结果进行对比,对比结果显示仿真值与试验值比较吻合,验证了所搭建汽油机模型的准确性。为进一步研究所搭建的汽油机模型在不同负荷运行特性的情形,通过调节PID控制器中的比例-积分数值改变节气门开度来进行仿真分析。最后对不同负荷条件下运行特性的仿真结果进行分析,为进一步提升发动机性能提供参考。

基于MWorks的水下燃料电池复合能源系统能源调度仿真计算

燃料电池存在动态响应不及时的特点,无法直接作为水下平台动力源使用。为满足燃料电池启动用电、功率突变、能量储存以及应急用电的需求,燃料电池需配合辅助能源系统共同使用。本文基于MWorks,提出能量调度策略,搭建出一套燃料电池+锂电池的复合能源系统模型。仿真结果表明:燃料电池电堆不会频繁变载,锂电池能起到削峰填谷的作用,SOC能维持在特定范围内,系统稳态输出性能好。对水下平台复合能源系统设计具有一定参考价值。

机载双极化相控阵气象雷达气象目标回波仿真

针对机载双极化相控阵气象雷达实测数据难以获取的问题,提出一种机载双极化相控阵气象雷达气象目标回波仿真方法。首先,通过天气研究和预报模式仿真得到气象场景信息。其次,分析极化相控阵偶极子阵元的极化特性以及降水目标的散射特性,将两者结合,计算极化偶极子阵元在发射、接收过程以及降水目标散射过程中的电场极化性质,得到气象目标的偶极子极化散射矩阵。最后,结合气象场景信息和偶极子极化散射矩阵,运用雷达气象方程得到相控阵参考阵元的回波信号,进而得到双极化相控阵雷达全阵元的气象目标回波信号。将仿真结果与实测数据对比,验证了所提方法的可靠性。

基于虚拟仿真的爆破工程实践教学探索

为了解决《爆破工程》实践教学中存在的爆炸安全隐患、火工品管控、储运条件严苛、教学场地狭小等问题,从教学方案设计、教学资源收集、虚拟仿真实现、教学应用与考查四个方面,构建了包含隧道掘进爆破与台阶爆破的虚拟仿真实验平台,探索出一套适用于华北科技学院城市地下空间工程专业的《爆破工程》实践教学模式。实际应用表明,虚拟仿真教学在激发学习兴趣、培养自主应用、增强实践能力等方面成效显著,极大提升了学生对知识的实际应用能力。

多学科交叉背景下交通仿真线上线下混合式一流课程建设探索与实践

交通仿真作为交通运输专业的核心课程,具有极强的理论性与实践性,对交通管理与控制、交通规划和交通设计等专业课程群的建设具有重要意义。在当前交通运输多学科交叉渗透、前沿技术集中应用的背景下,交通仿真技术已经成为评价交通方案、衡量交通专业学生综合能力的重要手段。该文通过分析交通仿真课程的教学现状,结合国际前沿交通仿真研究动态,提出改善线上与线下结合的教学模式、优化课程体系、完善案例教学、改革课程考核方式以及融入思政教学等措施,旨在全面提升学生利用现代工具解决复杂交通工程问题的实践能力,形成具有“北航特色”的优质课程,以适应国家“双万计划”与交通强国战略对未来交通专业人才培养的新要求。