中国冰壶在短短几十年中取得了斐然的成绩,但与之相对应的科学研究却相对落后。将计算机仿真技术应用于体育训练中可以有效地帮助运动员了解训练中存在的问题。冰壶在冰面上滑行可以视为刚体的平面运动,可分解为质心的平动和绕过质心的定轴旋转两部分。运用计算机仿真技术模拟冰壶的运动轨迹,通过设置初速度、角速度和刷冰起止时间绘制出冰壶滑行轨迹。通过该系统可以帮助运动员分析投掷冰壶时应施以冰壶水平初速度、旋转角速度,冰壶滑行时刷冰的起止时间对冰壶滑行轨迹的影响。

为解决虚拟装配中带疤痕轴承的动态干涉检验问题,提出了一套高效的带疤痕轴承的动态干涉检验算法。第一步通过四叉树对三维重建的带疤痕轴承模型进行顶点管理,第二步结合轴承形态和运动特征,选择适合的算法进行最大干涉距离的计算。研究表明,算法可以快速高效准确的对带疤痕轴承的动态干涉进行检验并计算干涉距离,可以有效提高轴承干涉检验的效率,为轴承干涉检验提供了一种新思路。

在医疗设备,服装设计,电影制作和电脑游戏中三维人体模型是不可或缺的元素,但是通过扫描等途径直接获取的人体模型在很多环境下并不能直接运用,因此需要对模型根据所处环境进行适度变形。研究三维人体模型变形方法,引入语义驱动模型的变形。通过测量模型骨骼关节点位置并得到身高、腿长及肩高等模型语义值,对模型进行PCA降维,建立模型语义值与模型矩阵之间的映射关系,调整相关语义值获得相应PCA权值,并且将PCA权值重新映射到模型矩阵得到变形后的模型。

虚拟美容外科手术仿真系统,模拟手术过程都严重依赖人机交互操作,这个过程非常繁琐,而且效果因操作者的技能水平而异。虚拟双眼皮手术对精确程度有很高的要求,人机交互操作难以准确完成操作。针对这个问题,提出了一种基于人脸几何特征,通过测地线自动地生成虚拟双眼皮的算法。在算法中,采用了自适应细分策略来避免变形结果的走样,通过限定区域运算提升效率。实验结果表明,该算法具有稳定性、高效性和易用性。

针对传统多轴商用车稳定性差等问题,提出一种多轴车辆全轮转向最优控制策略。研究车轮转角比例前馈控制算法和横摆角速度反馈控制算法,提出车轮转角比例前馈+横摆角速度反馈的最优补偿控制算法。建立四轴全轮转向车辆模型,通过联合仿真验证了所设计的控制策略。结果表明:全轮转向最优补偿控制策略能够在所有车速下保持质心侧偏角趋近于零,使汽车低速时转弯半径减小50%,高速时横摆角速度有效跟踪理想值,多轴车辆的转向性能和操纵稳定性显著改善。

针对机械弹性储能系统动力源扭矩变化特性,提出一种无传感器永磁同步发电机(PMSG)闭环I/f反推自适应控制策略。建立机械弹性储能系统的数学模型和定子电流矢量定向下的PMSG数学模型,在分析PMSG开环I/f控制不足的基础上,提出基于自适应反推控制的I/f闭环控制方法,通过转速和电流闭环使定子电流定向的dq轴和以电机转子定向的dq轴之间的转角恒定。仿真结果表明,能够抑制转速波动,I/f控制的"转角-自平衡"特性使系统无须加装速度传感器,能够防止启动阶段过流,构建的定子电阻和电感自适应律可以准确辨识PMSG定子电阻和电感,提高了控制的鲁棒性。

实现了一种基于激光特征点的多通道投影拼接融合软件方法。所用方法为在已知环幕的半径、弧度、高度等几何参数的基础上,在环幕上通过激光点阵列标注出若干特征点,并借助这些特征点求出各个投影仪投影矩阵参数。使用求出的投影参数实现对各个投影仪图像画面的几何校正,并通过色彩融合将多个投影仪的投射图像拼接融合成一副完整的图像显示在环幕上。实验结果表明,该方法解决了操作便捷性和可扩展性的问题,可以稳定有效地实现环幕多投影仪拼接融合。

研究相依网络的鲁棒性有助于指导相依系统建设和改善相依系统的脆弱性。在分析和总结相关的工作基础上,综合考虑节点负荷过载、相依节点失效和节点连接损失,构建基于介数耦合的相依网络级联故障模型。通过调节节点容量阈值参数,探究不同耦合模式、不同耦合强度和不同节点失效下其相依网络鲁棒性的规律。仿真实验表明:同配耦合相依网络的鲁棒性最高,异配网络鲁棒性最差;不同耦合强度的相依网络鲁棒性存在差异;节点度最大的节点失效后,对相依网络的鲁棒性影响最大。

建立热连轧过程中复合微合金钢碳氮化物析出的热力学模型,考虑碳氮化物和AlN的相互作用。针对该模型求解变量多、方程非线性、初始条件难确定等问题,采用耦合问题特征的牛顿拉夫森数值求解算法,确定不同成分下的碳氮化物和AlN的析出开始温度与析出顺序,获得奥氏体相中各元素平衡成分、碳氮化物析出成分及质量分数等随轧制温度的变化规律。对某轧钢厂生产的微合金钢进行仿真分析,模型计算结果符合冶金机理,对钢材组织性能进行有效的控制具有重要的指导意义。

石灰石—湿法烟气脱硫涉及的传质及化学反应过程非常复杂,深入研究其内部机理,建立高精度的机理模型,有助于提高脱硫现场的运行水平。对吸收塔进行区域划分,明确不同区域的建模目标。二氧化硫吸收区依据浆液滴下落距离及暴露时间细划成不同高度的"小室",根据"小室"内浆液滴的运动特征及传质过程,计算"小室"内脱硫效率及压降,进而获得整个区域的吸收效率及压降计算方法;浆液区PH值被描述成浆液中主要组分浓度的函数;除雾区压降依据烟气流速分成低速和高速两段计算。借助具体实例仿真,验证了模型的精度。

空战临战状态下,态势瞬息万变,快速准确的对当前态势进行评估并做出决策,是取得空战胜利,保存我方实力的关键。针对临战状态下态势评估,从现代空战作战特点以及实际需求出发,将飞行员个人实战能力以及编队协同战术任务对单机作战约束等因素纳入评估指标体系,使评估更加合理全面,更加贴近实战,采用BP神经网络算法对该评估方法进行仿真实验,为空战临战态势评估提供了一个较为准确的评估方法,也为飞行员和指挥人员后续决策提供更加准确的依据。该研究运用到某战术级空战仿真模拟系统,补充和完善了飞行模拟训练系统的训练内容,提升了飞行员训练的效益,增强了飞行员的临战决策能力。

针对室内场景方法生成存在耗时长、生成场景单一的问题,提出了基于案例推理和协同过滤技术的室内场景自动生成算法。根据室内流通路径,对二维户型图进行功能区域分割。分别运用案例推理和协同过滤技术生成了三维场景和多样化的室内场景。提出了基于用户反馈信息的场景评价方法。对客厅、卧室进行了生成场景的实验测试,结果表明算法是有效的,并均在1秒内完成了场景生成,用时为对比算法的2%左右,算法可应用于室内场景的自动建模平台。

脑机接口即大脑-计算机交互接口的简称,它是一种新的通信和控制方式。采用MATLAB与VC++混合编程的方法开发了基于脑机接口的脑卒中康复训练系统。该系统通过解码脑电信号能够实时、准确的分析出患者的运动意图,进而控制康复外设从视、听、触觉给予反馈,实现患者的主动康复。系统具有界面人性化、算法模块化、在线识别率高的特点,对基于BCI的应用开发具有借鉴意义。

医院流线是其空间布局与流程相互适配的结果,应将其作为空间布局设计中的独立分析单位。针对流线同时具有空间和流程的特性而难以进行分析的现象,从空间句法分析中引入结构要素作为智能体的知识编码语言,建立了智能体的空间认知过程。提出并实现了基于计算实验的医院流线结构评价指标。设计了流线指标与效能指标相结合的流线分析框架,为医院在楼宇规划和设计中将空间、流程与行为三者进行综合集成拓展了分析工具与方法。

设计了一种基于弧形三叉树状结构的RFID分形偶极子贴片天线,该天线采用相对介电常数εr=4.4,介质损耗角正切tanδ=0.035的环氧玻璃板为介质基片,利用简单的微带巴伦结构进行馈电,通过平行双线结构实现更优的阻抗匹配。软件HFSS电磁性能仿真分析结果表明,该分形天线的回波损耗RL比二叉树弧形分形天线的16 d B更高,可以达到36 dB,阻抗匹配效果比较理想。对天线进行实物加工与测试,天线输入反射系数S11和方向图实测结果与软件仿真非常吻合。利用三叉树弧形分形结构的空间填充性,设计出的天线尺寸比二叉树弧形分形天线尺寸减少了80%,同时辐射面积相对二叉树有所提高,辐射性能均匀可靠。

机载导航设备的性能测试需要精准的飞行轨迹数据来搭建测试环境。针对北斗接收机的测试需求,考虑航迹约束及飞机基本性能约束,采用类迭代的坐标变换方法,设计开发了飞行轨迹仿真生成器。该飞行轨迹仿真生成器可产生飞机从起飞至降落的整个基于实际飞行程序的轨迹数据和姿态参数,并将数据实时输出及显示。利用该飞行轨迹仿真生成器仿真产生了从北京首都国际机场至广州白云国际机场的全部飞行轨迹仿真数据,仿真结果表明,该飞行轨迹仿真生成器产生的航迹参数精度高,数据切实有效,可用于北斗接收机测试环境的搭建。

突发性事故会在短时间内排放大量有毒有害污染物,危害性极大,极其需要对其扩散做出快捷、准确、普适性应对。采用高斯烟团模型来对气体污染扩散进行模拟仿真,并对其进行了轻量化处理,使得其在Web3D的Three.JS框架得以实现,用户们通过访问网页即可实时访问有毒气体扩散全部可视化过程,可以便捷地估计出有毒气体的污染扩散趋势,还可以进一步分析在不同影响条件下的气体污染扩散对周围环境的影响。借助于本平台,用户还可以对各种有毒气体扩散模型数据进行管理,并自主设置各种有毒气体扩散参数,极大地方便了用户对气体污染扩散平台的操控。

条纹管激光三维成像因其高精度、大视场和高帧频等技术优点,成为最有希望实现实用化的激光成像体制之一。通过研究基于多狭缝条纹管的多光谱成像技术,提出了一种多狭缝条纹管多光谱成像的仿真算法。给出了主要系统结构参数的推导过程。分析了不同探测器像素数对系统成像的时间分辨率和空间分辨率的影响。在仿真的系统结构模型中,利用光纤阵列将多个波段的激光回波信号同时送入同一个条纹管的光电阴极。针对探测器像素数为64×64和128×128的情况进行了仿真成像实验,最终实验结果验证了算法的可行性。

激光主动成像半实物仿真试验系统是检验和验证激光主动成像制导飞行器制导控制性能的重要试验系统,在实际应用中具有十分重要的意义。在分析激光主动成像飞行器制导控制系统组成以及制导系统半实物仿真试验目的和流程基础上,完成了激光主动成像制导仿真系统总体方案设计,分析了激光主动成像回波模拟器等主要仿真设备的功能原理,阐述了激光主动成像制导仿真系统模型组成与软件系统工作原理,并提出了系统难点和需要突破的关键技术,为激光主动成像制导仿真技术的深入研究以及高精度激光主动成像回波器的设计与研制提供指导。

针对飞行甲板指挥手势识别特定应用需求,提出一种基于多特征融合的手势识别方法。利用深度摄像头采集到的视觉信息,从轨迹和手形两方面特征入手,建立了三维轨迹特征向量和手形稀疏表示。一方面基于轨迹特征通过轨迹归一化、重采样、对齐等处理进行识别,另一方面基于HOG(Histogramof Oriented Gradients)特征通过稀疏观察对齐进行手形识别,将识别结果进行有效融合。实验结果表明,提出的基于多特征融合的指挥手势识别方法在准确率上有较大提升,同时具有较好的鲁棒性。