运动的同步记录与同步再现技术是指将目标物体的整个运动过程的运动信号与现场视频音频信号同步采集保存下来，并且事后能在运动模拟器及图形计算机同步再现出来的一项技术。运动同步记录与同步再现技术是国际上近年来才开始研究的一门高新技术，在飞行和驾驶模拟、飞机车辆的“黑匣子”制作、汽车实验、军事训练以及游戏娱乐业都有着广泛的应用前景。物体在空间自由运动有6个自由度，但由于物体运动往往受到约束，而进行小于6个自由度的运动，最常见的是3个自由度。所以进行3自由度（DOF）运动的同步记录与同步再现技术研究有重要的理论意义与现实意义。本文结合吉林省应用基础项目“3自由度运动的同步记录与同步再现技术研究”（20010586），在对国内外的并联机构理论、运动模拟器、数字视频及无线网络通讯等技术的研究现状进行分析的基础上，就3自由度运动的同步记录与同步再现技术进行了深入系统的研究。建立了3自由度运动的同步记录与同步再现系统，该系统能够完成3自由度 运动的在线模拟、3自由度运动信号与视频音频信号的同步采集以及两者同步再现。论文中将整个系统分成无线网络通讯子系统、运动、视频音频同步记录子系统、同步再现子系统进行了介绍，详细阐述了各子系统功能、工作原理以及硬件组成。同时对3自由度运动模拟器的运动学及其液压伺服系统进行了研究分析，完成了模拟器的液压系统和伺服控制器的设计。论文对系统的配套的软件开发也做了详细的说明，最后进行了试验测试分析。综合整个课题的理论分析与试验研究，本文主要在以下几个方面取得了一些结论和成果：1．实现了现场3自由度运动与视频音频的同步记录。首先采用加速度测位移法来进行3自由度运动的测量，将3只传感器按一定形式组合布置在目标运动物体上测出目标物体的线加速度或角加速度，然后采用积分算法求解出线位移与角位移，实现目标物体3自由度运动信号的采集。同时利用视频采集卡、彩色摄像机和音响设备对现场视频音频信号进行实时采集，并采用专业软件对视频图象进行编辑处理，保证所记录的运动与视频图象严格同步。 <WP=79>2．实现了3自由度运动的在线模拟。首先从现场计算机采集的加速度传感器信号用无线网络通讯的方式传送给主控计算机，主控机发送信号给伺服控制器控制3自由度运动模拟器的运动，实现目标物体3自由度运动的在线模拟。3．建立了3自由度运动、视频图象及音频同步再现子系统。主控计算机发送信号给伺服控制器控制运动模拟器的运动来完成运动的再现，同时图形计算机控制播放软件实现视频及音频的再现。两主机采用有线网络连接，保持实时通讯，在主控计算机控制3自由度运动再现开始或结束时，发送消息给图形计算机，使主控程序与视频播放程序的运行同步开始、同步结束，保证了运动与视频音频再现在时间上的严格同步。4．对3自由度运动模拟器进行了运动学分析，分析了3-RPS模拟器的自由度并推导出了3-RPS模拟器的正向和逆向运动学算法。对3自由度运动模拟器的液压伺服系统进行了分析，在此基础上完成了整个电液伺服位置控制的液压系统及伺服控制器的设计。针对系统的性能指标不满足要求的情况，详细讨论了PID串联校正控制器的原理和数字实现方法，在此基础上合理采用PD串联校正，通过软件和试验的方法整定出控制器参数，使液压缸的位置控制获得了良好的动态和静态特性。5．在Windows98操作系统及Visual C++ 6.0开发环境下，解决了不同主机间采用无线及有线网络进行数据的可靠传输以及多线程、虚拟设备驱动和精确的软件定时等关键技术，通讯软件开发中比较了UDP和TCP/IP通讯协议的通讯特点及其适用范围，最后选用UDP协议进行软件开发，该通讯方式数据传输实时性和可靠性都满足了要求，解决了运动物体间数据传输及有线网络通讯依赖于物理连线的弊端。在此基础上完成了3自由度运动同步记录软件、无线通讯、运动再现及视频同步播放软件的调试开发本文在国内首次研究3自由度运动的同步记录与同步再现技术，建立了硬件系统，完成了配套的软件开发。实现了3自由度运动的同步记录、逼真的在线模拟及其事后的同步再现，多次长时间的3自由度运动的同步记录与同步再现试验表明，系统运行运行稳定可靠，达到了预期的效果，证明了本文所提理论与方法的正确性，硬件选取的合理性和所编制软件的可行性。本文的研究成果为今后6自由度运动的同步记录与同步在线技术研究奠定了基础，为运动同步记录与再现技术在娱乐模拟器、动感电影等产业的推广应用提供了实际经验和关键技术，具有重要的理论意义和现实意义。