虚拟现实技术的国内外研究现状与发展-许微虚拟现实技术的国内外研究现状与发展 许 微 (中国地质大学(武汉) 信息工程学院 ,湖北 武汉 430074) 摘 要 :虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术 ,研究内容涉及多个领域 ,应用十分广泛 ,被公认为是 21 世纪重要的发 展学科以及影响人们生活的重要技术之一。从虚拟现实的概念出发 ,对虚拟现实技术的国内外研究现状进行了充分论述 , 并展望了虚拟现实的发展趋势。 关键词 :虚拟现实 ;研究现况 ;发展趋势 中图分类号 : F061. 3 文献标识码 :A 文章编号 :167223198 (2009) 0220279202 1 虚拟现实 虚拟现实(Virtual Reality ,简称 VR) ,又译为临境 , 灵 境等。从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体 技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术 等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术 , 也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。 这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户 创造一种虚拟的环境 ,通过视、听、触等感知行为使得用户 产生一种沉浸于虚拟环境的感觉 ,并与虚拟环境相互作用 从而引起虚拟环境的实时变化。现在与虚拟现实有关的内 容已经扩大到与之相关的许多方面 ,如“人工现实”(Artifi2 cial Reality) 、“遥在”( Telepresence) 、“虚拟环境”( Virtual Environment) “、赛博空间”(Cyberspace) 等等。 2 国外虚拟现实技术研究现状 计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具 ,并因 此导致了许多解决问题的新方法的产生。虚拟现实技术的 产生与发展也同样如此 ,概括的国内外虚拟现实技术 ,它主 要涉及到三个研究领域 :通过计算图形方式建立实时的三 维视觉效果 ;建立对虚拟世界的观察界面 ;使用虚拟现实技 术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 2. 1 VR 技术在美国的研究现状 美国是虚拟现实技术研究的发源地 ,虚拟现实技术可 以追溯到上世纪 40 年代。最初的研究应用主要集中在美 国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而 , 随着冷 战后美国军费的削减 ,这些技术逐步转为民用. 目前美国在 该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和 硬件四个方面。 上世纪 80 年代 ,美国宇航局 (NASA) 及美国国防部组 织了一系列有关虚拟现实技术的研究 ,并取得了令人瞩目 的研究成果 ,美国宇航局 Ames 实验室致力于一个叫“虚拟 行星探索”(VPE) 的实验计划。现 NASA 已经建立了航空、
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上传时间： 2022-03-17
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双足步行机器人（Biped Walking Robot）是一种仿人机器人，是移动式机器人领域中一类重要的仿生系统。双足步行机器人作为一种移动式机器人，它与轮式，履带式机器人相比有许多优点与优越性。由于双足步行机器人的行走具有独特的适应性和拟人性，其行走控制成为当今研究的热点。步行运动模式与运动控制是影响双足步行机器人技术进步的重要问题，也是双足步行机器人成功而有效地实现稳定步行的理论基础和技术关键。本文针对双足步行机器人步行模式生成与步行控制相关问题进行了研究，并在虚拟现实的实验环境中实现了机器人以给定步行模式的行走。取得的主要科研成果有：第一：基于平面倒立摆线性模型的双足步行机器人步行运动模式生成。本文对双足步行机器人的动力学模型进行了简化，采用平面倒立摆的线性化模型作为双足步行机器人步行模式生成的简化模型。设计了基于倒立摆线性化模型步行模式生成算法，对双足步行机器人前向行走，侧向行走与拐弯行走的腰部重心位置轨迹与速度轨迹进行了规划。对于双足步行具有双脚作支撑期的特点，本文采用了七次多项式插值，分两阶段对具有双脚支撑期的步行运动的腰部运动轨迹进行规划，实现了期望的运动模式。第二：基于小脑模型控制器的双足步行机器人逆运动学控制系统。本文针对双足步行机器人腿部逆模型求解问题，提出一种基于小脑模型连接控制网络CMAC（Cerebellar Model Articulation Controller）的机器人逆运动学控制方法。机器人腿部正运动学模型采用Denavit-Hartenberg方法进行建模，在建立双足步行机器人正运动学模型基础上，设计了基于CMAC的控制系统。系统采用两个CMAC直接控制机器人的腿部运动。两个CMAC逆模型控制器分别逼近步行机器人支撑腿与摆动腿的逆模型，实现了对腰部运动轨迹的跟踪控制。第三：基于虚拟现实环境的双足步行机器人行走控制实验。
上传时间： 2022-06-19
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在实现FFT方面已有很好的芯片来解决其运算速度及RAM容量的问题，但由于单片机的成本相对比较低。因此讨论在单片机中实现FFT算法具有现实意义。最后本文还给出了用单片机实现FFT在雷达检测中的应用。
上传时间： 2013-04-24
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该文首先根据与起动机相配套的发动机的技术性能要求分别对以铁氧体永磁材料和NdFeB永磁材料为磁极的汽车起动机进行了电磁结构设计及性能计算,并用FORTRAN语言编制了永磁起动机的电磁设计核算程序.在以上工作的基础上试制了样机并进行了实验,实验值与设计值基本吻合.然后针对目前国内永磁材料价格昂贵的现实情况,为了减少成本、降低材料消耗和减小体积和重量,使之更具市场竞争力,在原有电磁设计的基础上,利用遗传算法,对电机永磁体磁极进行了优化设计.最后,根据汽车起动机的运行过程为动态运行,无稳态可言的情况,在建立了包括电磁模型和机械模型在内的永磁起动机的数学模型的基础上,用MATLAB语言编制了仿真程序,对汽车永磁起动机的动态运行过程进行了计算机仿真,仿真值与设计值、实验值基本吻合,从而验证了理论分析的正确性.
上传时间： 2013-05-26
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TPMS是轮胎压力监视系统“TirePressureMonitoringSystem”的英文缩写形式，主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。 在汽车的高速行驶中，轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。据统计，在国内的高速公路上，由爆胎引发的交通事故占事故总数的70％。在美国，这一比例更高达80％[1]。爆胎造成的经济损失巨大，怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题，研究表明，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。于是汽车轮胎气压监视系统TPMS(TirePressureMonitoringSystem)应运而生。 TPMS系统主要有二个部分组成：安装在汽车轮胎里的远程轮胎压力监测模块(RemoteTirePressureMonitoring)和安装在汽车驾驶台上的中央监视器(LCD显示器)。远程轮胎压力监测模块直接安装在每个轮胎里测量轮胎压力和温度模块，将测量得到的信号调制后通过高频无线电波(RF)发射出去。一个TPMS系统有4个或5个(包括备用胎)RTPM模块。中央监视器接收RTPM模块发射的信号，将各个轮胎的压力和温度数据显示在屏幕上，供驾驶者参考。如果轮胎的压力或温度出现异常，中央监视器根据异常情况，发出不同的报警信号，提醒驾驶者采取必要的措施；同时驾驶员可以根据实际情况设定温度和压力报警上下限。 随着中国经济的持续发展，汽车越来越多地进入普通家庭，对汽车安全性能的要求越来越高，因此、研究高性能、高可靠性的汽车轮胎压力检测系统有着十分重要的现实意义。
上传时间： 2013-06-06
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风机的耗电量占全国总发电量的40﹪左右，是全国耗电最大的工业装备，而且运行效率比国外低10﹪～30﹪。因此在风机(及水泵)上实行节能、节电、降耗是一个紧迫的任务，对缓解我国电能的供需矛盾、推进我国现代化建设、缩小我国和发达国家的差距具有非常现实和深远的意义。 小型风机(1～10千瓦)特点是：单台的耗电量很小，但是数量巨大，因此降低这些小型风机的耗电量同样具有十分深远的经济意义。但在这一领域的节能研究一直未能得到充分重视。 本论文提出一种用于驱动小功率风机的永磁无刷直流电机，通过调速调节风量从而达到节能的目的。永磁无刷直流电机是近年随着电力电子技术和永磁材料的进步而迅速发展起来的一种新型电机。它用一套电子换向装置代替了有刷直流电动机的机械换向装置，即克服了有刷直流电动机机械换向带来的一系列缺点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，因此在各个领域中得到了广泛应用。 本论文从永磁材料、磁体结构、充磁方式、绕组分布、极弧系数等方面分析了风机外转子永磁无刷直流电机的设计要求，给出永磁无刷直流电机结构、原理及一般设计要求；根据风机电机的驱动要求，设计制造外转子风机用铁氧体永磁无刷直流电机样机；针对风机用电机驱动系统的调速及各种保护要求，基于降低成本的原则，设计制造永磁无刷直流电机的驱动系统。这一设计为基于专用集成芯片的小功率无刷直流电机的调速控制系统，并进行了试制、调试及试验。实验表明了系统具有简单和优越的控制性能，适于小功率无刷直流电机的控制。 样机实测数据表明外转子永磁无刷直流电机用于驱动小功率风机具有良好的性能、较低的成本，具有进行产业化生产的优势。
上传时间： 2013-04-24
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矿井高压电网多以6KV 供电为主，高压防爆开关成为了井下供电系统的最为关键的设备之一。近年来，由于煤矿开采中因电气保护失控而引发事故的增长，国家对井下供电系统的可靠性、安全性的要求越来越高，因而采用现代化新技术对矿井下高压控制设备进行技术改造和创新被提到了一个重要的高度。随着微机技术的应用与发展，以单片机为核心的高压开关智能综合保护技术，能够较好地完成对多路信号进行处理，增强和增加了保护的功能，其应用对于提高供电质量、保证人身安全、完善电网保护都具有很重要的现实意义。本文设计了一个双CPU 的保护控制系统，双CPU 结构就是采用16 位DSP(Digital SignalProcessing)芯片TMS320LF2407A 和增强型51 单片机STC89C58RD+进行分工合作并行处理，前者作为从CPU 完成各种保护功能，后者作为主CPU 完成参数的整定、显示、数据下放以及PROFIBUS 通讯扩展。既能充分利用DSP 的高速数据处理性能，提高保护动作特性； 同时，在不影响数据处理的情况下又扩展了人机界面和总线通讯功能。 本文从理论上分析了矿井高压电网中性点不接地系统的主要故障的电气特征，并有针对性地提出了零序电流方向型选择性漏电保护、相敏短路保护和绝缘监视保护，然后分析了采样原理和算法，确定了同步交流采样和全波傅立叶算法相结合的采样计算方法。此外，针对系统可能遇到的各种干扰，在硬件、软件两方面进行了抗干扰设计。最后通过试验数据验证了系统对线路故障具有可靠的动作特性。 该保护控制系统性能稳定、动作可靠，简单的按键操作和醒目的液晶显示给工作人员带来了极大方便，实现了检测、保护、控制和通讯的一体化。 本课题是围绕着天津市科技攻关立项项目“矿用高压隔爆开关智能控制系统的开发”来进行地研究。
上传时间： 2013-06-11
上传用户：xiangwuy
目前，大多数实用的谐波抑制系统都使用已经很成熟的无源滤波技术，但无源滤波器存在诸如易受系统参数影响、只能消除特定次谐波缺点。所以有源电力滤波器因其动态补偿谐波的优越性能已成为一项热门的研究课题。但是我国的有源电力滤波器技术目前还没有进入实用阶段，多数只是进行理论上的探讨研究。 本文的研究目的就是探讨一种新的控制算法，设计一套实用的有源电力滤波器系统以补偿谐波及无功功率。 本文的主要内容如下： 1.介绍了目前常用的几种典型的有源电力滤波器系统结构、基本原理及其主要工作特点。 2.在第三章分析了谐波及无功电流的检测即有源电力滤波器中指令电流运算电路部分。有源电力滤波器利用瞬时无功功率理论来检测谐波和无功电流会使补偿电流产生误差。本文设计的并联型有源电力滤波器采用一种新的控制算法来综合补偿非线性负载产生的谐波和无功功率。该方法可有效的区分用户对于电压、电流波形畸变的责任，并对其做出相应的奖惩措施。电源电流经过本文设计的有源电力滤波器补偿后，其波形与公共连接点的电压保持一致，根据这一特征，我们就可以区分公共连接点处供电部门和用户的责任。由于电源电流和电压波形保持同步变化，所以负载产生的无功功率完全得到了补偿。为了减少离散傅立叶变换带来的时间延迟，提高有源电力滤波器的动态响应速度，采用了同步旋转坐标系对谐波电压提前一个采样周期进行预测。 3.本文提出的有源电力滤波器控制算法非常简单，用具有高速运算性能和强大控制功能的数字信号处理器(DSP)实现十分容易。 4.对三相电路和单相电路根据实际运行可能出现的情况进行了大量的仿真研究，仿真结果也验证了本文提出的有源电力滤波器的控制算法是有效可行的。 有关谐波源的研究是谐波问题的基础，而谐波的补偿和抑制是谐波问题研究的核心问题，因此本文的研究工作对于电力系统谐波的分析治理具有重要的理论和现实意义。
上传时间： 2013-07-23
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电动观光车是一种以车载蓄电池组作为动力电源、靠电机驱动车轮行驶、无污染的绿色交通工具，它的发展对于解决全球性的能源和环境问题具有非常重要的现实意义，是本世纪最有发展前途的绿色清洁汽车。同时，电动观光车行驶旅程较短，起动、制动比较频繁，这一方面需要有高功率密度的电机及其驱动系统，另一方面需要有较高比能量和比功率的电池管理系统以及能量回收功能。 本论文的主要任务是完成电动观光车设计的核心部分——驱动电机的设计。由于直流电机控制简单，造价低而且技术成熟，符合我国国情，因此在我国的电动车绝大多数仍然是直流驱动系统。本课题设计了满足现代电动观光车对电动机要求的，具有宽广调速范围、良好起制动性能和高效率的直流他励牵引电机。 本文首先分析了电动车的发展和国内外现状，以及电动车的结构和关键技术，重点对电动观光车常用的牵引电机作了性能比较，并确定选型；对这种电机的基本结构、主要技术要求和工作原理作了分析。基于以上技术要求，根据电机设计的基本原则和相关经验数据，完成了电机的电磁设计，得到较为理想的设计方案；由此运用AutoCAD和Pro/E软件绘制出全套直流他励牵引电机的机械加工图和三维装配图，研制了实验样机。文章的最后对所设计的电机进行了仿真和实验研究。 论文中设计出全套规范的电磁数据和机械CAD，不仅对同类电机的规范和改进具有重要意义，同时也对其它类型的牵引电机的设计具有一定的参考价值。具有广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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随着世界经济的高速发展、人口的增长和科技的进步，传统能源的消耗量越来越大，这就带来了一系列能源的耗尽和环境污染问题。太阳能作为一种优越的可再生能源而受到世界各国的重视并具有较大发展潜力。为了进一步提高系统的性能，实现系统的优化及可靠运行，本文研究独立运行光伏发电系统的结构、工作原理和控制策略。相对并网系统，这对于国家正大力发展的西部太阳能资源开发来说是具有现实意义的。 首先，本文详细介绍了光伏发电的国内外研究背景，光伏电池的种类、发电原理及输出特性，并介绍了独立运行光伏发电系统的组成、运行原理和应用，在此基础上论述了光伏系统常用的DC/DC变换电路，负载最大功率跟踪（MPPT）的方法等人们普遍关注的问题。融合了上述原理技术，设计一个功率为25W的独立运行光伏发电系统。 其次，为减小传统的固定步长的扰动法进行最大功率跟踪的步长大振荡大，步长小跟踪速度慢的缺陷，本文提出了电压自适应最大功率跟踪算法，其原理是引入了不同的步长系数，根据功率变量值的大小，确定合适的控制步长进行电压参考值的给定，并在MATLAB环境下利用Simulink工具搭建模型进行仿真，仿真结果验证了此种跟踪方法具有快速性、稳定性和准确性等优点。 最后，搭建硬件电路，通过对电池板的不同安装角度测量得到的数据，得出不同季节在大连地区安装的不同最佳角度值。设计了25W的独立运行光伏发电系统的主电路及其控制电路，包括光伏电池的选择，Boost主电路参数、控制电路部分、驱动电路及其检测电路各模块分别进行了详细的探讨；对独立系统的储能装置蓄电池的充放电电路进行了设计，利用单片机dsPIC30F3011控制电路同时实现了最大功率跟踪和蓄电池的充电电压、放电极限电压及充电电流的控制，可防止过充过放现象的发生，从而实现独立光伏发电系统的可靠运行。
上传时间： 2013-04-24
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