为了仿真试验月球车在月面环境的运动性能,利用虚拟现实技术建立了月球车仿真试验环境.以一种六轮月球车为原型建立了物理模型,并给出了计算机求解方法,实现了六轮月球车在月面环境下进行运动性能分析的仿真试验.通过对比该月球车设计原型的真实试验结果和仿真试验结果,验证了虚拟仿真的正确性.为月球车设计带来了一个有效的辅助工具.

需要一个平台对探月卫星,探月图像传输和处理进行研究.嫦娥一号月球图像的传输与处理的仿真,结合了链路分析,采用MATLAB GUI和虚拟现实设计工具。由于图像在深空传输中,距离较远,信号会受到很大的衰减,传输质量会受到噪声干扰的严重影响。因此要对系统链路进行严格的预算分析,包括考虑地球大气产生的影响,以确保信号传输质量满足要求,另外还要通过适当算法提高图像的清晰度。这种仿真方法对探月图像传输的研究奠定了基础,并且对降低探月成本有一定的帮助。

月球车动力学计算是月球车三维可视化仿真平台中的重要组成部分。行星探测车普遍采用刚性车轮而月球表面为粉状尘土。采用刚性车轮与软质地面相互作用的简化数学模型作为动力学计算工具的改进和补充。通过构建三维可视化仿真平台,实验证明使用该简化数学模型配合动力学计算工具,能够真实有效地模拟摇臂式月球车于月球表面行走时的轮-地相互作用,确切地反映月球车在巡游过程中的动力学特征。

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、优化等提供了新的有效手段。为在虚拟现实环境下开发月球车仿真系统,视景真实感实现技术在其中具有重要地位。研究了真实感地形生成技术、仿真过程中的粒子系统特效技术以及车轮沉陷和车轮轨迹生成技术。基于分形技术和月面特征地形生月面高程数据;利用Multigen Creator构建和渲染了月面几何模型;基于OpenGL Performer开发了仿真程序并应用到一种月球车运动仿真系统中。系统可在微机和SGI图形工作站运行,仿真结果显示具有良好的真实感。

虚拟现实技术的出现为月球漫游车的设计、优化等提供了新的有效手段。研究了在虚拟现实环境下基于物理的月球车运动仿真系统,设计并构建了系统的功能模块和体系结构。研究了相关几何模型的真实感建模、月球车运动仿真、实时碰撞检测、多通道立体渲染等支撑技术,据此设计开发了一种月球车运动仿真的原型系统,该原型系统可实现月球车在真实感凹凸月面上的运动仿真,支持鼠标、键盘与虚拟月球车进行交互,具有良好的真实感和沉浸感。

利用虚拟现实技术虚拟出月球机器人在月面上的作业环境和作业过程,是提高机器人作业的安全系数和工作效率的一条有效途径。在3D重建得到的虚拟月面环境中,如果采用通常的单纯基于运动学(或者动力学)模型的仿真方法,对机器人的作业和运动进行虚拟,那么机器人与地形交互的过程中容易产生接触偏差。而且,随着仿真时间的推进,这种接触偏差会逐渐积累并不断增大,进而严重影响仿真测试的精度和效果。为了消除月球机器人仿真中的轮地交互误差,在分析误差来源的基础上,提出了基于运动学优化的解决方法。最后利用实际的虚拟现实仿真系统,验证了所提出方法的有效性。

研究了开发月球车路径规划三维仿真平台遇到的问题。提出了包括月球车三维建模、障碍物提取、路经规划和三维渲染在内地整套建立月球车路径规划三维仿真平台的方案,并使用它来验证行为控制月球车的虚拟主体避障算法。仿真结果表明,此月球车三维仿真平台解决了月球车三维显示和人机交互问题。

为了消除时间延迟对遥控操作系统稳定性的影响,提出了基于虚拟现实(VR)预显示的两级遥操作控制结构的仿真系统方案。文章重点讨论了虚拟环境的建模技术,建立了基于摇杆-转向架的月球机器人的实体模型。最后用月球机器人爬坡的仿真验证了所建模型的正确性和可行性。