某新型坦克综合训练模拟器虚拟现实系统及其视景仿真的实现研究
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摘要
虚拟现实技术(VR)是一种使用各种先进的计算机软硬件构建一个虚拟场景,来实现自然环境模拟和逼真的实时交互体验的先进技术。这是一种全新的三维人机交互环境,通过多种传感设备,用户可以根据自身的感觉,以自然的方式对虚拟环境中的物体进行考察或操作,并沉浸于虚拟环境中。目前VR技术的应用已经从军事领域扩展到了其它许多领域,如航天、工业设计、生产制造、信息管理、商贸、医疗、教育、娱乐等。
     本文针对当前国内外坦克训练模拟器开发和使用的具体情况,结合虚拟现实技术,提出了某新型坦克虚拟现实综合训练模拟平台的设计思想,并运用目前比较流行的虚拟现实开发软件MultiGen Creator和Vega,对该模拟器的视景仿真部分进行了实现。
     全文共分五部分,第一部分主要介绍了本文的研究背景和研究意义,对虚拟现实与仿真的关系进行了对比分析,根据国内外军事训练模拟器的发展现状和前人的研究成果,提出了本课题的研究内容、目的和方法。第二部分主要论述了虚拟现实技术的特征、系统类型和虚拟视景仿真技术,同时介绍了虚拟现实技术在军事领域的应用与发展情况。第三部分具体介绍了虚拟视景仿真系统开发平台MultiGen Creator和Vega,主要论述了MultiGen Creator的系统构成,OpenFlight的结构以及MultiGen中使用的一些关键技术。论文还介绍了Vega的构成、Vega的特殊效果模块功能等,重点介绍了Vega的类层次结构以及基本类的情况。第四部分描述了该综合训练模拟器虚拟仿真系统的总体设计思路,然后对其视景系统进行了需求分析。第五部分描述了利用MultiGen Creator和Vega实现该模拟器虚拟视景系统的方法,通过编程实践实现了预期目标。最后主要对本文的研究工作进行了总结,对该模拟器的应用前景和以后的工作做出了展望。
Virtual Reality (VR) is a new technology, which constructs a virtual scene with allkinds of advanced computer software and hardware technologies to realize naturalenvironment simulation and to supply a real-time vivid experience. It is a 3-dimensionalhuman-machine interaction interface. Based on multi-sensors and user's own feelings,he/she can go into the virtual world watching and manipulating the objects, and can be alsoinvolved in the virtual events with human natural abilities. Now, the VR has alreadyexpanded to many fields from the military application as aerospace, industry design,manufacture, information management, business, medical treatment, education andentertainment.
     Based on current internal and external development and use of the specificcircumstances of the tank training simulator, then, make a design of a new type of tankintegrated virtual reality training simulation platform. In the end, the visual scene part ofsimulation is presented by using the more popular virtual reality software developmentMultiGen Creator and Vega.
     This paper includes five parts. In the first part, a brief introduction to the backgroundand research meaning of the selected title. In the second part, mainly introduce thecharacteristics, system construction and Virtual visual simulation technology, together, theresearch and development of Virtual Reality in military is presented. In the third part, theMultiGen Creator and Vega modeling technology is discussed, we discuss the systemconstruction of MultiGen Creator, the structure of OpenFlight format and the keytechnology of MultiGen Creator. Followed, the construction of Vega is introduced, firstlywe discuss Vega special effect model, then we put emphasis on hierarchical structure ofVega class and the basic class of Vega. The fourth part is the emphases of this paper. First,the design ideas of the integrated training simulator virtual simulation system of tank wasdescribed in detail. Then it's visual system for needs analysis, Later research usingMultigen Creator and Vega on the virtual simulator visual system is now, as well as somefunctions of achievement. The last part of the paper we give forecast on the application ofthis simulator and the future prospects for improving the work.
引文
1 蒋一,魏骏.虚拟现实技术及其在军事领域的应用.国外电子测量技术.2007.01,P43
    2 蒋一,魏骏.虚拟现实技术及其在军事领域的应用.国外电子测量技术.2007.01,P43-45
    3 郭齐胜,李光辉等.坦克综合训练模拟器的软件系统.系统仿真学报.2001.03,13-2,P213
    4 韦有双,王飞等.虚拟现实与系统仿真.计算机仿真.1999.04,16-2,P64
    5 康凤举.现代仿真技术与应用[M].北京:国防工业出版社.2001.
    6 石教英.虚拟现实基础及使用算法[M].北京:科学出版社.2002.
    7 [美]Donald Heam等.计算机图形学[M](第二版).北京:电子工业出版社.2002.
    8 胡小强.虚拟现实技术.北京:北京邮电大学出版社.2005.7,P2~3
    9 吴家铸.视景仿真技术及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社.2001
    10 Monnet F. Virtual reality: the technology and its applications. 1995, http://www.echo.lu/IMO Report
    11 P. L. Weiss, A. S. Jessel. Virtual reality applications to work. 1998, 11: P277-293
    12 R. T. Azuma. A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, 1997, 4: P355-385
    13 谢晶妮,张茂军.虚拟现实发展趋势展望.计算机工程.2002,28(7):1-2,19
    14 王红兵.虚拟现实技术一一回顾与展望.计算机工程与应用.2001,1:48-52
    15 杨波,虚拟现实技术—MultiGen、Vega应用研究.电子科技大学硕士论文.P8
    16 吴启迪.系统仿真与虚拟现实.北京:化学工业出版社.2002
    17 Burdea G, Philippe Coiffet. Virtual Reality Technology. New York: A Wily-interscience Publication. 1994
    18 Frederick Wleland. AlexSzabo. Naval RcseaKh Labortory, Jone Haynes. Object-Oriented Desingn of a Scene Generation Simulation. Proceeding of the 1994 Computer Simulation Conference 1995. 174~180
    19 许斌等.战场情景模拟及其在SGI ONYX/RE2实时多媒体环境下的系统实现.中 国图像图形学报.1997
    20 吴家铸等.视景仿真技术及应用.西安:西安电子科技大学出版社.2001.07,P5
    21 Travis B E. XML and SOAP Programming for BizTalk Servers[M] . U. S.: Microsoft Press, 2001.
    22 申闰春,才庆样,张幼蒂,马从安.虚拟现实技术在露天矿生态重建仿真中的应用.中国矿业大学学报,2002,1(1):1-4
    23 郭齐胜,马亚龙等.车辆驾驶仿真中地形匹配的数学模型.装甲兵工程学院学报.1999,13-1
    24 郭齐胜,马亚龙等.车辆碰撞检测的仿真.装甲兵工程学院学报.1999,13-2
    25 董博,马立元,刘鹏远.基于Vega的某型导弹瞄准训练仿真.计算机仿真.2006.0823-8
    26 陶唐飞,韩崇昭.视景仿真系统光学视觉通道技术研究与实现[J].系统仿真学报,2004,16
    27 汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及其应用.北京:清华大学出版社.1997.
    28 龚卓蓉.Lynx图形界面.北京:国防工业出版社,第一版.2002.08.
    29 龚卓蓉.Vega程序设计.北京:国防工业出版社,第一版.2002.08.
    30 赵沁平.DVENET分布式虚拟环境.北京:科学出版社.2002.
    31 王乘,李利军等.Vega实时三维视景仿真技术.武汉:华中科技大学出版社.2005.12.
    32 王乘,周均清等.Creator可视化仿真建模技术.武汉:华中科技大学出版社.2005.03.
    33 汪祖媛,庄镇泉.虚拟现实技术的应用现状及发展.www.e-works.net.cn, 2001
    34 MultiGen-Paradigm, Inc. Vega Lynx User's Guide, Version 3.7 for Windows NT and Windows 2000. March 2001.
    35 MultiGen-Paradigm, Inc. Vega Programmer's Guide, Version 3.7 for Windows NT and Windows 2000. March 2001.
    36 MultiGen-Paradigm, Inc. Creating Models for Simulations, Version 2.5 for Windows and IRIX. April 2001.
    37 MultiGen-Paradigm, Inc. The Multigen Creator Desktop Tutor, Version 2.5 for Windows and IRIX. April 2001.
    38 MultiGen-Paradigm, Inc. Creator Online Help Summary, Version 2.5 for Windows and IRIX. April 2001.
    39 李晓燕,殷宏,高云飞.虚拟战场中坦克的快速碰撞检测算法.指挥控制与仿真.2006-8,28卷第4期
    40 郭齐胜,李光辉等.坦克综合训练模拟器的软件系统.系统仿真学报.2001.3,13卷第2期
    41 马立元,杨孝平.一种虚拟场景控制方法的研究与实现.计算机应用研究.2004.06.P237
    42 王扬.现代训练仿真器技术的发展.计算机仿真.2003.1,20-1.P12
    43 龚卓蓉.Vega可选模块的使用与开发.北京:国防工业出版社,第一版.2003.04
    44 朱雨香.视景仿真技术的研究与实现.南京理工大学硕士论文
    45 郭永梅.坦克综合训练模拟器视景系统仿真研究.北京理工大学论文