大型复杂装备协同式虚拟维修训练技术

1章 绪论 1

.1 技术背景与研究意义 1

.2 CVMT的相关技术研究现状 3

.2.1 VMT技术 3

.2.2 CSCW技术 8

.2.3 协同任务及协同过程建模技术 9

.2.4 协同式虚拟环境数据信息一致性技术 10

.2.5 CVM并发冲突控制技术 12

.2.6 虚拟人体运动仿真及实时交互控制技术 13

.3 全书主要思路和工作 14

.4 全书内容结构安排 17

2章 大型复杂装备CVMTS及其SSP开发 19

.1 引言 19

.2 大型复杂装备CVMTS功能需求分析 20

.2.1 大型复杂装备维修类型 20

.2.2 大型复杂装备维修特点 23

.2.3 大型复杂装备CVMT需求分析 25

.2.4 大型复杂装备CVMTS功能设计 29

.3 基于HLA和MAS的大型复杂装备CVMTS总体设计 31

.3.1 大型复杂装备CVMTS设计方法分析 31

.3.2 基于HLA和MAS的大型复杂装备CVMTS设计方法 36

.3.3 大型复杂装备CVMTS及其SSP框架结构 39

.4 大型复杂装备CVMTS联邦成员功能结构设计 42

.4.1 仿真运行管理联邦成员 42

.4.2 协同维修仿真模型联邦成员 45

.4.3 维修人员操作训练联邦成员 47

.4.4 沉浸式VME联邦成员 49

.5 大型复杂装备CVMTS及其SSP实现方法研究 51

.5.1 支持服务层 51

.5.2 对象知识层 54

.5.3 仿真应用层 55

.5.4 用户界面层 55

.6 小结 56

3章 CVMT中维修任务过程建模及其动态分配策略 57

.1 引言 57

.2 CVMTS中维修任务过程建模分析 58

.2.1 维修任务过程建模相关概念及定义 58

.2.2 协同式维修任务过程建模特点 59

.2.3 协同式维修任务过程层次化建模 61

.3 基于Petri网的协同式维修任务过程建模分析 63

.3.1 基于Petri网的协同式维修任务过程建模技术 63

.3.2 基于层次化Petri网的逻辑结构建模 65

.3.3 面向维修人员的逻辑关系建模 66

.3.4 协同式维修任务过程模型的状态演化分析 70

.4 协同式维修任务过程建模及其动态分配策略研究 73

.4.1 基于HCPN的协同式维修任务过程模型 74

.4.2 基于CMTPS HCPN的维修任务过程建模规则 76

.4.3 基于CMTPS HCPN的维修任务过程建模 78

.4.4 协同式维修任务动态分配决策 83

.5 小结 87

4章 CVMTS维修操作过程建模与仿真研究 88

.1 引言 88

.2 CVMTS维修操作过程建模分析 89

.2.1 协同式维修操作过程特点 89

.2.2 CVM操作过程模式分析 90

.3 基于时间CPN的CVM操作过程描述 91

.3.1 维修对象 92

.3.2 维修人员 92

.3.3 维修资源 94

.3.4 CVM操作过程 95

.4 CVM操作过程建模与仿真实现 98

.4.1 协同式维修操作模型 98

.4.2 面向装配体的拆卸/装配模型 100

.4.3 CVM操作过程模型 102

.4.4 CVM拆卸操作过程仿真算法实现 105

.4.5 CVM装配操作过程仿真算法实现 108

.5 小结 111

5章 虚拟人体运动仿真及其协同式交互控制 113

.1 引言 113

.2 CVMTS中的虚拟人体建模技术 113

.2.1 虚拟人体骨架模型 114

.2.2 虚拟人体皮肤建模技术 116

.2.3 虚拟人体皮肤变形方法 119

.3 虚拟人体运动仿真模型 120

.3.1 虚拟人体骨架运动坐标系 121

.3.2 四元数旋转及插值 124

.3.3 虚拟人体骨架运动模型 127

.3.4 虚拟人体皮肤变形实现 130

.4 多个虚拟维修人员的协同交互控制技术 133

.4.1 CVM中的人机交互控制技术 133

.4.2 被动式光学运动捕捉技术 136

.4.3 多人运动捕捉数据的信息补偿方法 139

.4.4 CVM中人机交互特征建模 143

.4.5 协同式人机交互控制模型 147

.5 小结 150

6章 CVMTS中异构数据信息的交互通信与协同处理 151

.1 引言 151

.2 CVMTS中异构数据信息的分发管理 152

.2.1 CVMTS中异构数据信息描述需求分析 152

.2.2 基于XML的异构数据信息描述 153

.2.3 CVMTS中的DDM优化方案 157

.3 CVMTS中的并发冲突控制策略 160

.3.1 CVMTS中的并发冲突类型 160

.3.2 基于HLA所有权管理的并发冲突控制 161

.4 CVMTS仿真时间管理及数据一致性实现 164

.4.1 CVMTS仿真时间管理机制 165

.4.2 CVMTS中数据一致性实现 168

.5 小结 171

7章 基于沉浸式VME的大型复杂装备CVMTS 172

.1 引言 172

.2 沉浸式CVMTS的组建与开发平台 172

.2.1 沉浸式CVMTS的硬件开发平台 173

.2.2 沉浸式CVMTS的软件开发平台 176

.3 沉浸式VME的关键技术研究及实现 177

.3.1 基于光学式动作捕捉系统的虚拟人体实时运动控制 177

.3.2 数据手套对虚拟人体手部动作的实时控制 182

.3.3 被动式立体投影技术 183

.4 大型复杂装备CVMTS仿真实例 185

.5 小结 189

8章 总结与展望 191

.1 总结 191

.2 展望 193

考文献 195