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  • 【专利】 虚拟空间中虚拟手操作物体的仿真方法及系统

    作者:晁建刚 ; 陈学文 ; 刘玉庆 ; 姜国华 ; 张炎 ; 黄鹏 ; 杜芳 ; 安明 年份:2018
    摘要:本发明提供一种虚拟空间中虚拟手操作物体的仿真方法及系统,该方法包括:根据交互设备的初始位置、姿态信息、实时位置、姿态信息计算交互设备的位置增量和姿态增量;根据位置增量和姿态增量计算交互设备对应的虚拟手中第一虚拟手模型的位置和姿态、手指部分的位置和姿态;根据虚拟物体的自由度类型确定第一虚拟手模型对应的第二虚拟手模型的位置和姿态;根据第一虚拟手模型手指部分的位置和姿态、第二虚拟手模型的位置和姿态判定虚拟手对虚拟物体的当前操作状态;根据当前操作状态和虚拟物体的自由度类型确定虚拟物体的位置和姿态,并将虚拟物体的位置和姿态作用于虚拟物体。本发明实现了对各种自由度类型物体在交互操作仿真过程中的统一处理。
  • 【专利】 一种基于虚拟现实的自然人机交互系统

    作者:晁建刚 ; 黄琦雅 ; 霍达 ; 吴赛 ; 叶小卉 ; 张炎 ; 林万洪 ; 杨进 年份:2017
    摘要:一种基于虚拟现实的自然人机交互系统,包括虚拟头盔,所述的虚拟头盔包括数据处理系统、手动作识别设备、控制球生成系统,其中,所述的主计算机连接所述的手动作识别设备和控制球生成系统,所述的手动作识别设备获取用户手的控制焦点姿态,所述的控制球生成系统将手的控制焦点姿态位置映射产生控制球,所述的控制球将手姿态的位置参数传导至数据处理系统,由数据处理系统解算并给出控制参数,供被控制对象使用;该一种基于虚拟现实的自然人机交互系统通过了用户实验进行评估,实验将60人次分为了两个小组,对照实验结果表明,和传统交互界面相比,学习效率比传统方式提高了60%;操作效果提高了15%;开发效率提高了10%。
  • 【专利】 特种医学应用的视-前庭交互实验系统及方法

    摘要:本发明属于医学实验技术领域,特别涉及视-前庭交互实验。其技术方案是:一种特种医学应用的视-前庭交互实验系统,其特征是:它包括:转椅(1),前水平框架(2),笔记本电脑视觉刺激系统(3),后水平框架(5),笔记本电脑实验记录系统(6),直流电源。本发明可用于特种环境医学研究,针对视觉-前庭觉交互作用建立的实验系统,研究人体在特因环境下因视觉-前庭觉相互作用诱发的晕动病响应特征、空间定向障碍表现特征、其他脑认知加工的变化及其可能的防护对抗方法。
  • 【期刊】 航天员虚拟训练中运动物体抓持规则研究

    刊名:航天医学与医学工程 作者:晁建刚 ; 邹俞 ; 林万洪 关键词:力封闭 ; 运动物体 ; 碰撞 ; 抓持规则 ; 手势 ; 虚拟训练 ; 航天员 机构:中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 ; 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 年份:2019
    摘要:目的探索航天员虚拟训练中运动物体抓持规律,为提升地面仿真训练中存在的航天员协同操作训练效果提供技术基础。方法在力封闭虚拟手抓持规则的基础上,以手为研究对象,建立指尖和物体组成的碰撞系统,采用弹塑性力学推导建立物体运动和抓持碰撞时最大接触力之间的关系;开展实验分别验证手姿、材质和物体速度对抓持的影响。结果手姿对是否符合抓持规则起着重要影响,主要取决于抓持接触点位置和法矢;物体密度主要影响最大抓持压力,摩擦系数影响是否满足力封闭原理,杨氏模量对抓持影响较小;物体的运动速度越大,越难抓持。结论通过碰撞模型和力封闭原理实现了抓持判断,仿真手部抓持运动物体的场景,可以应用到航天员虚拟训练的虚拟手抓持场景,对航天员虚拟训练有应用价值。
  • 【期刊】 航天飞行训练模拟器体系建设及关键技术研究

    刊名:航天医学与医学工程 作者:晁建刚 ; 林万洪 ; 徐晓静 ; 刘相 ; 熊颖 ; 杨进 关键词:航天飞行训练 ; 体系建设 ; 模拟器 ; 训练仿真技术 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 年份:2018
    摘要:根据空间站任务航天员训练需求,在分析国内外现状和当前技术发展、考虑未来训练任务拓展、工程规划与验证等基础上,本文提出了航天飞行训练模拟器的建设体系.重点分析和研究了体系建设中存在的基于云计算模拟器异构仿真体系架构、系统辨识技术、混合现实仿真技术、基于AI的数据分析技术及基于物联网的智能运维技术等关键技术,并展望未来航天飞行训练仿真技术的发展以及模拟器需要解决的问题.
  • 【期刊】 面向航天员训练的混合现实场景理解方法研究

    刊名:载人航天 作者:晁建刚 ; 李畅 ; 何宁 ; 陈炜 ; 许振瑛 关键词:场景理解 ; 混合现实 ; 航天员 ; 目标识别 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 年份:2020
    摘要:针对航天员混合现实系统在人机交互过程中尚未实现自主智能诱导的局限性;结合航天器舱内环境的特殊性;构建了一种航天员混合现实空间场景理解原型系统架构;提出了基于深度学习的空间场景自主理解方法;采用合成样本的方法建立了舱内设备数据库;实现了基于深度学习算法的自主舱内设备识别;实验结果表明;对舱内设备识别的mAP值达到79.8%;混合现实空间场景理解原型架构和场景理解方法可以有效解决航天员舱内训练设备操作状态变化的自然识别需求;并实现混合现实虚拟流程的自主引导;
  • 【期刊】 航天飞行训练模拟器体系建设及关键技术研究

    刊名:航天医学与医学工程 作者:晁建刚 ; 林万洪 ; 徐晓静 ; 刘相 ; 熊颖 ; 杨进 关键词:航天飞行训练 ; 体系建设 ; 模拟器 ; 训练仿真技术 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 年份:2018
    摘要:根据空间站任务航天员训练需求,在分析国内外现状和当前技术发展、考虑未来训练任务拓展、工程规划与验证等基础上,本文提出了航天飞行训练模拟器的建设体系。重点分析和研究了体系建设中存在的基于云计算模拟器异构仿真体系架构、系统辨识技术、混合现实仿真技术、基于AI的数据分析技术及基于物联网的智能运维技术等关键技术,并展望未来航天飞行训练仿真技术的发展以及模拟器需要解决的问题。
  • 【期刊】 基于感知特性的移动式交会对接训练器研究

    刊名:航天医学与医学工程 作者:晁建刚 ; 陈炜 ; 浣上 ; 邓华 ; 张辉 关键词:移动式 ; 交会对接 ; 训练器 ; 感知特性 机构:中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 ; 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 年份:2018
    摘要:目的为航天员提供一套可随时随地训练的移动式手控交会对接训练器,提高未来空间站任务手控交会对接操作的训练效率。方法以当前桌面式训练器为基础,分析了影响手控交会对接操作的关键感知因素,通过对照实验分别对小型化显示设备和仿真手柄两种模式训练平台的操作效能进行了验证。结果小型化显示设备并不会显著影响操作效能;而仿真手柄模式下受试者的操作效率发生了一定变化,但没有显著影响对接精度。结论在保证一定训练效能的前提下,手控交会对接训练器有希望实现系统结构的小型化,满足航天员移动式训练需求。
  • 【期刊】 基于GJB5000A的航天训练模拟器软件研制创新与应用

    刊名:质量与可靠性 作者:晁建刚 ; 周宏琼 ; 梁立华 ; 张炎 关键词:航天训练模拟器 ; 软件能力成熟度模型 ; GJB 5000A ; 软件工程化 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 年份:2018
    摘要:针对当前航天训练模拟器软件的研制状况,对实施过程中存在的一些问题进行了分析,结合GJB 5000A-2008《军用软件能力成熟度模型》的思想和内容,重点从软件生存周期、软件开发过程及软件复用三方面提出了一些解决措施,为提升模拟器软件的研制能力、软件过程可视化、软件质量等提供了参考.
  • 【期刊】 基于关节点遮挡推测的多相机手姿态估计方法

    刊名:载人航天 作者:晁建刚 ; 谢清超 ; 柴秀娟 ; 林万洪 ; 熊颖 ; 杨进 关键词:航天员训练 ; 遮挡预测 ; 手姿态估计 ; 多相机 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 ; 中国科学院计算技术研究所 年份:2017
    摘要:基于视觉的手势交互技术被应用在航天员虚拟训练系统中,其中基于视觉的手姿态估计方法是关键.由于手部关节多、自由度高,因此航天员在操作过程中易出现手势自遮挡,此时难以准确重建航天员手势操作,进而难以构建合适的虚拟训练系统.当关节点严重自遮挡时,甚至出现不能被识别或姿态估计结果畸形的情况.为此提出了基于关节点遮挡预测的多相机融合手姿态估计方法,在不同视角利用单幅手部图像进行关节点遮挡预测和手姿态估计,再依据关节点遮挡预测结果,在决策端将各视角的手姿态估计结果进行融合;并采集双视角手势操作视频样例,设计融合实验进行验证.实验结果表明:通过融合可以有效解决单一视角自遮挡严重、手姿态难以估计的问题,避免了传统多相机方法的相机校准和数据特征匹配过程,在保证算法实时性的基础上提高了手姿态估计的精度.
  • 【期刊】 手控交会对接靶标的光照遮挡仿真与预报

    刊名:载人航天 作者:晁建刚 ; 徐晓静 ; 赵再骞 关键词:手控交会对接 ; 靶标 ; 遮挡 ; 预报 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室 年份:2017
    摘要:针对我国交会对接过程中出现目标靶标被遮挡的现象,研究手控对接过程中靶标被遮挡的可能性,并仿真了遮挡过程.首先分析了目标飞行器前锥面和飞船自身以及帆板在交会对接中形成遮挡的特点,基于空间三维矢量投射原理,建立了各部分对靶标底盘产生遮挡的投影模型和遮挡模型,基于交会对接运动规律以及太阳矢量,计算获取了遮挡方位以及遮挡时间,并通过三维图形实时渲染和轨迹变化曲线图再现了遮挡过程,直观易懂.经与神八、神九交会对接光照遮挡比对,验证了方法的正确性及有效性.该方法已成功应用于地面支持任务中.
  • 【期刊】 基于GJB 5000A的航天训练模拟器软件研制创新与应用

    刊名:质量与可靠性 作者:晁建刚 ; 周宏琼 ; 梁立华 ; 张炎 关键词:航天训练模拟器 ; 软件能力成熟度模型 ; GJB 5000A ; 软件工程化 机构:中国航天员科研训练中心 ; 中国航天员科研训练中心 年份:2018
    摘要:针对当前航天训练模拟器软件的研制状况,对实施过程中存在的一些问题进行了分析,结合GJB 5000A—2008《军用软件能力成熟度模型》的思想和内容,重点从软件生存周期、软件开发过程及软件复用三方面提出了一些解决措施,为提升模拟器软件的研制能力、软件过程可视化、软件质量等提供了参考。
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