虛擬座艙系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、虛擬現(xiàn)實作為一門綜合了計算機(jī)圖形學(xué)、高性能計算、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學(xué)科的一項前沿技術(shù)，在教育、娛樂、科學(xué)研究、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航空航天領(lǐng)域最成功的應(yīng)用就是虛擬座艙系統(tǒng)，由于在航天航空領(lǐng)域具有許多突出的實用價值，虛擬座艙系統(tǒng)的研究與設(shè)計也越來越受到各國的關(guān)注。 本文首先對虛擬現(xiàn)實技術(shù)作以簡要介紹，然后根據(jù)對虛擬座艙系統(tǒng)的設(shè)計要求，對虛擬座艙系統(tǒng)的軟硬件平臺的構(gòu)成進(jìn)行了詳細(xì)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(jī)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(jìn)行了人機(jī)功效學(xué)分析，得出了該座艙系統(tǒng)的布局設(shè)計。 本文經(jīng)過深入的研究得出座艙系統(tǒng)的三維模型特點(diǎn)，包括模型數(shù)據(jù)的實時性、簡易性、座艙模型的層次關(guān)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(chǔ)

3、上詳細(xì)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(gòu)造方法，對于模糊景物模型則采用粒子系統(tǒng)的構(gòu)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(chǔ)，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(jìn)行管理，本文詳細(xì)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(nèi)視點(diǎn)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(shù))、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(jìn)行了研究，首先闡述了HLA技術(shù)的基本思想、主要特點(diǎn)以及組成。然后根據(jù)對交互管理系統(tǒng)的功能分析，設(shè)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(jié)構(gòu)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(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)、航