虛擬座艙系統(tǒng)設計.pdf

1、虛擬現(xiàn)實作為一門綜合了計算機圖形學、高性能計算、人機交互、網絡技術等多學科的一項前沿技術，在教育、娛樂、科學研究、航空航天等領域有著廣泛的應用前景。虛擬現(xiàn)實技術在航空航天領域最成功的應用就是虛擬座艙系統(tǒng)，由于在航天航空領域具有許多突出的實用價值，虛擬座艙系統(tǒng)的研究與設計也越來越受到各國的關注。 本文首先對虛擬現(xiàn)實技術作以簡要介紹，然后根據(jù)對虛擬座艙系統(tǒng)的設計要求，對虛擬座艙系統(tǒng)的軟硬件平臺的構成進行了詳細的探討，硬件平臺包括視

2、景生成子系統(tǒng)，飛行仿真子系統(tǒng)以及人機交互子系統(tǒng)，軟件平臺包括操作系統(tǒng)軟件，三維模型建模軟件以及視景生成軟件。最后還對虛擬座艙的可視化座艙界面進行了人機功效學分析，得出了該座艙系統(tǒng)的布局設計。 本文經過深入的研究得出座艙系統(tǒng)的三維模型特點，包括模型數(shù)據(jù)的實時性、簡易性、座艙模型的層次關系、座艙模型的分類。模型的分類主要有規(guī)則模型，如座艙儀表、顯示器；不規(guī)則模型，如山峰、樹木等以及模糊景物模型，如云、霧等自然景物。在模型分類的基礎

3、上詳細探討了各種模型的實現(xiàn)方法，對于規(guī)則模型我們采用使用軟件建模方法，對于不規(guī)則模型采用分形的構造方法，對于模糊景物模型則采用粒子系統(tǒng)的構建方法。最后在Creator環(huán)境下完成了模型的建模。 模型是視景仿真的靜態(tài)基礎，要想生成動態(tài)的可交互的虛擬視景，還必須對仿真場景進行管理，本文詳細探討了該座艙系統(tǒng)的場景管理所需包括的功能模塊以及各模塊的建模，虛擬座艙系統(tǒng)的場景管理包括：場景內視點的管理、模型的實時顯示以及碰撞檢測的管理、環(huán)境

4、特效的管理(包括光照建模、場景的霧化技術)、場景立體聲效的管理。 本文還對虛擬座艙系統(tǒng)的分布式交互管理進行了研究，首先闡述了HLA技術的基本思想、主要特點以及組成。然后根據(jù)對交互管理系統(tǒng)的功能分析，設計并開發(fā)出聯(lián)邦對象模型和仿真對象模型以及聯(lián)邦執(zhí)行文件：最后在VR-Link開發(fā)平臺上采用雙線程的軟件結構開發(fā)出可同時完成視景仿真與分布式交互仿真的交互管理軟件系統(tǒng)。 虛擬座艙系統(tǒng)的開發(fā)涉及虛擬現(xiàn)實技術、計算機仿真技術、航