船载综合信息显示系统半实物仿真设计与实现

针对船载综合信息显示系统在实体船舶内开发不方便的问题,提出了一种半实物仿真系统的设计与实现方法。结合"科学三号"海洋科学考察船的综合信息显示系统的设计和开发过程,从体系结构、信息流程和实现方法3个方面对半实物仿真系统的设计和实现过程进行了探索。实践结果表明,这种半实物仿真系统一方面可以为实际系统的体系结构、信息流程设计提供支持,另一方面可以为实际系统应用软件的开发提供较为真实的环境,有效的缩短开发时间和降低开发风险。

基于半虚拟技术的嵌入式分区系统设计与实现

针对嵌入式系统的高可靠性和高安全性要求,设计了基于半虚拟技术的分区系统。在RTEMS实时操作系统中,使用半虚拟技术实现虚拟机监视器,给分区操作系统PLINUX创造虚拟环境。通过地址映射机制和分区调度,把分区系统在空间和时间上隔离开,可有效阻止分区的错误传播,提高系统的容错能力。对系统可靠性、调度效率等方面进行试验和分析,实验结果表明,该分区系统的可靠性明显提高,而且继承了RTEMS的实时性和设计的简洁性。

一种基于HLA的卫星仿真系统的设计与实现

针对当前卫星仿真中仿真工具可扩展性差和空间环境模型复杂的问题,设计并实现了一种基于HLA的分布式卫星仿真系统。在架构设计层面,遵循分布式系统设计思想,把系统自底向上划分为数据支撑层、仿真支撑层和仿真应用层,并基于负载均衡的考虑,设计了四个功能集中的仿真应用子系统。在系统实现层面,结合虚拟现实技术,实现了想定方案的灵活配置以及星空环境和在轨卫星的实时渲染,搭建了支持多种卫星仿真应用的通用仿真运行平台。在仿真应用层面,实现了在此平台上对卫星编队变轨过程的仿真,并实时采集仿真数据对仿真结果进行分析和评估。

空间信息网络可靠传输协议研究

设计了与传统TCP相兼容的空间信息网络可靠传输协议STP。协议针对空间环境特点从慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传和快速恢复算法等多方面对传统TCP进行综合改进,仿真分析结果表明STP协议比传统TCP性能有较大提升,也比主要针对卫星通信的TCP改进协议的性能有一定改善。能较好地适应空间信息网络中的信息可靠传输需求。

多投影仪无缝拼接显示中的颜色校正技术比较研究

基于多投影仪的无缝拼接显示是对图形、图像、视频等进行大范围、高分辨率显示的一种有效实现方式。多投影仪无缝拼接显示的一个关键是解决颜色失调问题,而现有的颜色失调原因的分析结果可归纳为投影仪输出颜色的变化特性和投影屏幕与投影环境的影响两个方面。近年来,为解决该问题已提出了多种颜色校正技术,而根据解决颜色失调问题的原理和实现方法的不同,这些技术可分为基于边缘融合的校正技术、基于单一投影光源的校正技术和基于颜色/亮度输出匹配的校正技术3类,并对这3类技术在无缝拼接显示效果、可维护性和可扩展性等方面的优缺点进行了较详细分析,该领域下一步的研究将会朝着兼顾不同投影机类型、不同形状和反射特性的投影屏幕和考虑运动中观察者的实时颜色校正方向发展。

基于PC机群的多通道视景仿真技术研究

使用PC机群实现多通道视景仿真,可以在给用户带来强烈的沉浸感和较大的视野的同时得到很高的性能价格比。讨论了包含用户交互控制下的静态场景和独立数据驱动下的动态实体的的多通道视景仿真系统的体系结构,提出了在该结构下的视景同步方法和动态实体的运动平滑算法。实验结果表明两种技术实现了基于PC机群的大规模场景、多运动实体的视景仿真中多通道视景的同步和运动实体的平滑,在保持画面流畅的同时满足了用户的交互要求。

分布式仿真系统的多通道视景生成

多通道视景生成可以给用户带来具有强烈沉浸感和宽视野的数据可视化效果。讨论了一种在HLA仿真架构下,基于PC机群的分布式仿真系统的多通道视景生成的体系结构,以及在该体系结构下各主要功能模块的工作流程。实验结果表明,该系统在实现分布式仿真系统数据驱动下的多通道静态场景、动态实体实时生成的同时,能够及时响应用户的交互操作,并且具有很高的性能价格比。

基于MAS/GIS技术的车辆指挥中心及其实现

随着通信技术的发展,车辆的实时监控已经成为十分重要的研究课题。介绍了一个基于GIS/MAS/无线通信的车辆实时监控系统的整体解决方案,并讨论了基于该方案实现的指挥中心软件体系、功能及其实现原理。

空间碎片搜索数字化仿真系统的设计与实现

空间碎片搜索数字化仿真系统通过对空间碎片的搜索、识别、定性,建立可跟踪的空间碎片编目表,对保障航天器的安全起到有效的辅助作用。系统中各实体间的耦合关系十分复杂,仿真难度较大,对模型及系统的适用性和可扩展性有很高的要求。采用基于UML的面向对象的分析与设计方法,对系统的用例模型、类模型和行为模型等进行了可视化建模,并在Visual Studio.NET平台上实现了系统。这种方法在空间碎片搜索数字化仿真系统的开发过程中被证明是提高软件开发质量和效率的有效途径。

基于工作流的卫星调度系统

根据当前卫星网络发展趋势和对卫星网络资源进行充分有效利用的应用需求,对卫星网络的特点进行了研究,分析了当前卫星调度系统研究的局限,并介绍了工作流模型以及根据卫星应用进行的相关改进。在此基础上,提出了一种针对由多个子任务构成的复杂任务、基于工作流模型的分层卫星调度系统。该卫星调度系统可以协同多种卫星资源,并自适应地调度卫星任务。对该卫星调度系统的体系结构、系统关键模块、调度流程以及几种优化机制进行了详细阐述。最后通过实验结果表明了该调度系统的可行性和有效性。

基于刚体运动学仿真的坦克训练模拟系统研究

根据坦克部队作战特点,以计算机技术、网络技术、系统仿真与模型方法为基础,将HLA与坦克分队战术训练相结合,把分散在不同地点的人与设备"连接"到同一模拟训练环境中;将虚拟现实技术与半实物仿真模拟器相结合,建立具有时空一致性的系统合成的虚拟"战场环境";将刚体运动学与解析几何相结合,解决坦克实体模型视景仿真和坦克直线运动与转向运动中的六自由度刚体运动学模拟技术。遵循这一技术路线,完成了以计算机仿真技术与军事训练专业的复合应用为目的的分布式坦克训练模拟与分析系统。

基于机动平台序列图像的空间飞行器定轨技术研究

针对机动观测平台单目光学成像系统的特点,在不能测定目标飞行器位置和速度的前提下,通过对成像系统与空间飞行器空间关系的分析,提出了视平均运动角速度与真平均运动角速度的概念,并构建了关于二者的约束方程,实现了基于测角数据的观测斜距的估计,从而解算出定轨所需的初始状态参数。基于观测斜距估计的轨道确定方法把对空间飞行器的定轨问题,归结为根据图像序列计算目标测角和根据测角数据确定观测斜距,解决了利用空间单目光学成像数据的定轨问题,并以高轨卫星为实例对定轨精度进行了仿真验证。

模拟演练态势回放系统的设计与实现

态势回放是模拟演练仿真系统的重要组成部分,可以协助参演人员对演练过程进行分析和评估。大型模拟演练仿真中,态势回放系统的数据量庞大,并且对绘制的实时性有较高要求。针对以上特点,提出一种海量数据动态调度传输方法和基于OpenGL的实时绘制方法,设计并实现具有良好扩展性和可移植性的态势回放系统。实验结果表明,该系统表现态势丰富清晰,能够满足大型模拟演练系统态势回放的需求。

分布式仿真系统中的数据传输研究

为提高分布式仿真系统内部有效数据传输效率,满足系统实时性要求,以车辆定位监控仿真系统为问题原型,提出一种基于运行时间支撑系统数据分发管理(RTI-DDM)和套接字(Socket)的双层数据传输模型。该模型一方面利用RTI-DDM来限定传输数据的范围,有效降低系统内部冗余数据的传输;另一方面,利用Socket技术在仿真实体之间建立点对点的直接传输,从而提高系统的运行效率。对比实验结果表明,在相同仿真交互数据量下,该模型相对于传统RTI数据传输模型,数据传输延时平均缩短50%。

训练仿真系统中命令校验与转发的研究与实现

为提供接近真实的模拟应急救援训练环境,正确地校验、快速地转发指挥救援命令,提出了某型应急救援训练模拟仿真系统中命令校验与转发系统的体系结构。为应对客户端数量的动态变化,提出了预先配置与动态增减待监视的客户端相结合的方法。为方便系统快速升级,采用了初始化阶段预加载记录命令处理规则信息的辅助文件的方式,从而实现了通过修改辅助文件升级系统的功能。实验结果表明,该系统可以高效地完成命令的组装、校验和转发工作,具有良好的可扩展性和灵活性,能满足应急救援训练模拟的需要。

一种栅格数据的敏感信息保护模型

卫星测绘技术的进步使得地理信息系统能够提供精确的地图查询服务,同时也给国土安全带来潜在威胁.本文针对已有空间数据访问控制模型中存在的根据访问结果进行敏感信息推理的问题,提出PPR-RBAC(a Privacy-Preserved RBAC for Raster data).该模型在RBAC模型的基础上,提出伪装客体的概念,采用数据伪装技术,将敏感客体扩展为真实客体和伪装客体;定义客体激活的方法,建立用户对真实客体和伪装客体的访问控制机制.最后,形式化证明PPR-RBAC模型的基本安全定理,为模型在地理信息系统中的应用奠定基础.

应急训练仿真系统中指挥命令干预的设计与实现

为了高效地实现应急训练仿真中的指挥命令干预,提出了一种指挥命令干预系统的体系结构,详细讨论了系统运行各个环节的工作流程和所采用的技术,并给出了一个具体实现方法。针对传统资源编辑器生成指令设置框方法的不足,提出了一种命令文件的方法。该系统通过动态解析描述指令设置框各界面对象属性的命令文件来创建指令设置框。实验结果表明,该方法有效提高了系统开发效率,并使得系统易维护,该系统可以高效地满足指挥员实时把握区域态势,下达干预指令的需求,并具有良好的可扩展性和灵活定制性。

GEO通信系统LLC协议设计及性能分析

针对GEO链路延时大、误码率高的特点,提出基于位图的RBM-ARQ可靠传输算法。对GMPRS逻辑链路控制(LLC)层的可靠传输算法进行改进,采用保持更新终端状态的方法,以加强信道损伤的恢复能力。仿真实验结果表明,合理设置重传时间和重传计数可以提高LLC层的吞吐量、减少延迟,与传统的GMPRS LLC层可靠传输算法相比,RBM-ARQ算法能获得更好的传输性能。

野外车辆定位监控系统设计研究

面向野外作业的需求,设计了一种野外车辆定位监控系统,该定位与监控系统采用分布式体系结构,设置监控总中心、监控分中心、车载终端;采用树状结构构成车辆信息交互系统,通过车载无线通信模块自动上报位置信息,达到实时定位与监控的目的。

基于二部图的控制系统故障诊断方法

针对连续控制系统,建立了由系统约束集、变量集和边集构成的二部图模型,提出了一种定性描述与定量分析相结合的故障诊断算法。该算法通过分离子系统,求解系统的关联矩阵及最大匹配,定义了描述变量与系统约束之间依赖关系的规则,并设计了关联矩阵分层算法,以此来计算控制系统残差。以一个线性系统为例,探讨了该算法的应用过程,并通过仿真实例验证了该算法的有效性。