近地太空环境的建模与仿真

研究虚拟太空环境的仿真系统,根据要求建立一个沉浸感强、真实度高的太空自然环境。所构建的模型应符合客观世界的物理规律以及人眼观察的视觉习惯。以计算天文学知识为基础,以亮星星表数据为源,通过时间和坐标系的转换,以及天体视位置的修正,准确地构造了任意时刻、任意观察点的近地太空环境模型,最后确定星空、太阳、月球的视觉成像效果,在OGRE中利用Billboard技术实现最终场景的渲染绘制。建立的环境在航天员虚拟操作训练系统中得到了很好的集成和运用,仿真结果表明,上述方法构建的近地太空环境满足航天员虚拟训练场景的逼真度和实时性要求,为设计提供依据。

惯导模拟训练系统的设计与实现

构建一个全方位交互式的模拟训练环境则显得尤为必要和迫切。采用全虚拟仿真方式,严格依据真实惯导设备的操作流程,对构建出来的虚拟仪器进行属性、状态和触发行为的逻辑控制,并利用惯导设备的数学模型作为仿真系统的内核,在虚拟设备之间进行数据的交换、处理与显示,实现了整套惯导设备操作及状态的全过程模拟,而且用户与系统之间能够进行有效的交互和控制,起到了良好的训练效果。虚拟现实技术的引入,产生了全新的模拟训练方式,打破了时间和空间的限制,是传统训练方式的有效补充和完善。

基于人眼视觉的星空背景建模与仿真

研究构建一个虚拟太空出舱操作系统,作为航天员训练环境,过去对星空模型最终视觉效果的渲染却研究甚少。经典的程序用描点或纹理贴图方式来仿真星空,对于虚拟现实系统,真实感明显不足。为了解决上述问题,从人眼视觉模型出发,依据计算天文学知识,提出利用GPU片段着色技术,对星空模型进行光晕视觉效果处理,在OGRE平台上构建了一个沉浸感强、真实度高的星空背景模型。使航天员在虚拟操作训练系统环境中得到了很好的沉浸感强的环境。仿真结果表明,改进方法构建的星空背景完全满足航天员虚拟训练场景的逼真度和实时性要求。