综述VR技术在系统仿真中的应用

[键入文字]XX学院HezeUniversity本科生毕业设计（论文）题目综述VR技术在系统仿真中的应用姓名学号系别专业电子信息科学与技术指导教师职称2010年x月xx日XX学院教务处制1目录摘要……………………………………………………………………………………………1关键词…………………………………………………………………………………………1ABSTRACT…………………………………………………………………………………1Keyword………………………………………………………………………………………21概述…………………………………………………………………………………………21.1VR技术的概念…………………………………………………………………21.2VR技术的基本特征……………………………………………………………21.3VR技术的发展概况……………………………………………………………21.3.1萌芽阶段(20世纪50年代至60年代)…………………………………………21.3.2初步发展阶段（20世纪70年代至80年代）…………………………………31.3.3高级发展阶段（20世纪90年代至今）…………………………………………32国内外VR技术的研究现状………………………………………………………………42.1国外VR技术研究现状………………………………………………………………42.1.1美国VR技术的研究动态………………………………………………………42.1.2英国VR技术的研究动态………………………………………………………52.1.3日本VR技术的研究动态………………………………………………………52.2我国VR技术研究现状………………………………………………………………5３VR技术在系统仿真中的应用……………………………………………………………63.1系统仿真概述…………………………………………………………………………63.2VR技术在航天仿真中的应用…………………………………………………………73.2.1意义………………………………………………………………………………73.2.2研究现状…………………………………………………………………………73.2.3应用趋势…………………………………………………………………………83.2.4关键技术…………………………………………………………………………93.3VR在结构工程仿真中的应用………………………………………………………93.3.1在工程结构分析中的应用………………………………………………………103.3.2在防灾工程中的应用……………………………………………………………103.3.3在模拟施工过程中的应用………………………………………………………103.4VR技术在制造行业视景仿真中的应用……………………………………………113.5VR技术在建筑、城市规划视景仿真中的应用……………………………………133.6VR技术在军事视景仿真中的应用…………………………………………………143.6.1虚拟战场环境……………………………………………………………………153.6.2单兵模拟训练与评喷码机………………………………………………………153.7VR技术在医学生物工程视景仿真中的应用………………………………………15II4VR技术发展展望…………………………………………………………………………164.1人性化的交互操作界面………………………………………………………………164.2大型网络分布式虚拟现实(DistributedVirtualReallty,DVR的研制与应用…175总结………………………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………17致谢…………………………………………………………………………………………181综述VR技术在系统仿真中的应用电子信息科学与技术专业学生栗军涛指导老师吴艳君摘要新技术的出现肯定会推动一系列行业、学科的发展.然而在应用的初期阶段自然会有一些混乱和误解,这是发展的必然规律。现代仿真建模工具的发展经历了简单原型、物理模型、通用编程语言、仿真专用语言、仿真结果的动画显示及可视化交互式仿真等一系列大的阶段,每个阶段的转变都体现了这种从模糊到一致的规律。多媒体及虚拟现实是近年来研究及谈论的热点,并且在很多行业已经有了许多实际应用。那么在仿真领域如何应用这些新技术呢?本文着重阐述了将系统仿真与虚拟现实技术相结合后，在航天技术、军事领域、工程结构分析、岩土工程、防灾工程及模拟施工等结构工程领域中应用的基本思路和发展前景。将虚拟现实技术引入系统仿真领域后对传统仿真手段产生了强烈冲击。并产生了一门新的技术——虚拟仿真技术。本文针对虚拟现实技术在系统仿真当中的应用与发展前景试图从一些术语的基本概念、含义入手,说明虚拟现实与系统仿真这二者之间的关系及应用条件,为在仿真中合理、有效地应用新技术做一些探索。关键词：系统仿真计算机模拟多媒体虚拟现实SummaryofVRtechnologyinthesystemSimulationStudentmajoringinElectronicInformationScienceandTechnologyLijuntaoTutorWuyanjunAbstractEmergenceofnewtechnologieswillcertainlypromoteaseriesofindustrydevelopmentofthesubject.However,intheearlystagesoftheapplicationofnaturallytherewillbesomeconfusionandmisunderstanding,whichisinexorablelawofdevelopment.Thedevelopmentofmodernsimulationmodelingtoolsthroughasimpleprototype,physicalmodel,universalprogramminglanguage,simulation-specificlanguage,thesimulationresultsofanimationandvisualinteractivesimulationandaseriesofmajorstages,eachstageofchangeisreflectedThislinefromthevaguetothelaw.Inrecentyears,multimediaandvirtualrealityresearchanddiscusshot,andinmanyindustriesalreadyhavemanypracticalapplications.Sointhesimulationfieldtoapplythesenewtechnologies?Thisarticlefocusesonthesystemsimulationandthecombinationofvirtualrealitytechnology,aerospacetechnology,engineeringstructuralanalysis,geotechnicalengineering,constructionandotherdisasterpreventionengineeringandsimulationapplicationareasofstructuralengineeringThebasicideasanddevelopmentprospects.Simulationofvirtualtechnologyintothefieldofsimulationafterthetraditionalmeanshadastrongimpact.Inthispaper,2simulationofvirtualrealitytechnologyintheapplicationanddevelopmentprospectsweretryingsomeofthebasicconceptoftheterm,meaningtostart,indicatingthatthevirtualrealityandsimulationandapplicationoftherelationshipbetweenthetwoconditionsforthesimulationinareasonableandeffectiveapplicationofnewtechnologytodosomeexploring.Keywords：VirtualRealitySystemSimulationComputerSimulationMultimedia1概述1.1虚拟现实技术的概念虚拟现实(VirtualReality，简称VR)是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。1.2VR技术的基本特征VR是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下三个基本特征:沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination)，即通常所说的“3I”。1.沉浸是指用户借助各类先进的传感器进入虚拟环境之后，由于他所看到的、听到的、感受到的一切内容非常逼真，因此，他相信这一切都“真实”存在，而且相信自己正处于所感受到的环境中。2.交互是指用户进入虚拟环境后，不仅可以通过各类先进的传感器获得逼真的感受，而且可以用自然的方式对虚拟环境中的物体进行操作。如搬动虚拟环境中的一个虚拟盒子，甚至还可以在搬动盒子时感受到盒子的重量。3.构想是由虚拟环境的逼真性与实时交互性而使用户产生更丰富的联想，它是获取沉浸感的一个必要条件。1.3VR技术的发展概况1.3.1萌芽阶段（20世纪50年代至60年代）早在20世纪50年代，单一平台的仿真系统已经得到了广泛的应用。当时已经有了大量的用模拟计算机控制的飞行模拟器。1962年6月GE公司为阿波罗登月计划开发了一个飞行模拟器，当时投入使用的系统已经能够显示地面上的一些简单纹理。1962年，美国麻省理工学院林肯实验室的IvanSutherland发表了一篇题为“人-机通讯的图形系统”的博士论文，首次使用了“ComputerGraphics”这个术语，从而确立了计算机图形学作为一崭新的独立的科学分支。1963年美国林克公司生产了第一台数字电子计算机式的波音727飞行模拟器。1965年，IvanSutherland在一篇名为“TheUltimateDisplay(终极的显示)”的论文中，首次提出了一种全新的、富有挑战性的图形显示技术，即能够使观察者直接沉浸在计算机生成的虚拟世界之中。同时，他还可以用手、脚等部位以自然的方式与虚拟世界进行交互，虚拟世界会产生相应的反应。这一理论后来被公认在虚拟现实技术中起着里程碑的作用，所以人们称IvanSutherland既是“计算机图形学”之父，也3是“虚拟现实技术”之父。1966年，美国的MIT林肯实验室研制出了第一个头盔式显示器(HMD——HelmetMountedDisplay)。1968年，Sutherland在哈佛大学的组织下开发了头盔式立体显示器，后来又开发了第一个虚拟系统。1.3.2初步发展阶段（20世纪70年代至80年代）1973年，MyronKrueger提出了“ArtificialReality”一词，这是最早出现的有关虚