基于分布式虚拟现实技术的飞行仿真系统研究
摘要
飞行仿真系统在飞行器设计、性能分析以及飞行员训练中起着十分重要的作用。本文首先阐述了飞行仿真系统的研究现状，确定了分布式虚拟现实技术与传统的仿真技术相结合的飞行仿真系统作为本课题的主要研究内容。
在分析分布式虚拟现实系统基本设计思想的基础上，确立了系统的总体设计方案；深入研究了飞行空间的几种坐标体系及其相互之间的转换，提出了一种将飞行姿态参数转化到虚拟三维空间的变换方法；利用VRML建立了较为完善的三维虚拟飞行场景；分析了VRML动画的产生和与用户交互机制，实现对场景动画的控制；建立了虚拟飞行场景与外部Java程序的数据接口，并进一步实现了对远程数据库中飞行数据的访问。
本文最终建立了以浏览器/Web服务器为基础的三维飞行演示系统，为建立基于Internet的飞行仿真系统提供了一种可行的方法。系统全部程序由VRML和Java编制，具有很好的可移植性。
Flight simulation system plays an important role in aircraft design, performance analysis and training of pilot. Based on the study status at present, the dissertation determines the flight simulation system combined with distributed virtual reality (DVR) and traditional simulation methods as the emphasis.
According to the basis design principles of DVR, a design scheme of the whole simulation system is proposed. Through studying several coordinate systems of the flight dimension and the conversion among them, the article carries out a conversion of the parameters from the flight dimension to the virtual scene. Utilizing VRML, a perfect 3D virtual environment is established. The track of the moving object in the scene can be controlled through generating VRML animation and interacting with the users. In the end, an interface between the scene and external Java program is performed, furthermore, flight data in network databases can be accessed.
Ultimately, a 3D demo system is established based on the browser/Web server mode, which provides a feasible method to found a flight simulation system ground on Internet. All the software of the system is programmed using VRML and Java, which can be transplanted easily.
在分析分布式虚拟现实系统基本设计思想的基础上，确立了系统的总体设计方案；深入研究了飞行空间的几种坐标体系及其相互之间的转换，提出了一种将飞行姿态参数转化到虚拟三维空间的变换方法；利用VRML建立了较为完善的三维虚拟飞行场景；分析了VRML动画的产生和与用户交互机制，实现对场景动画的控制；建立了虚拟飞行场景与外部Java程序的数据接口，并进一步实现了对远程数据库中飞行数据的访问。
本文最终建立了以浏览器/Web服务器为基础的三维飞行演示系统，为建立基于Internet的飞行仿真系统提供了一种可行的方法。系统全部程序由VRML和Java编制，具有很好的可移植性。
Flight simulation system plays an important role in aircraft design, performance analysis and training of pilot. Based on the study status at present, the dissertation determines the flight simulation system combined with distributed virtual reality (DVR) and traditional simulation methods as the emphasis.
According to the basis design principles of DVR, a design scheme of the whole simulation system is proposed. Through studying several coordinate systems of the flight dimension and the conversion among them, the article carries out a conversion of the parameters from the flight dimension to the virtual scene. Utilizing VRML, a perfect 3D virtual environment is established. The track of the moving object in the scene can be controlled through generating VRML animation and interacting with the users. In the end, an interface between the scene and external Java program is performed, furthermore, flight data in network databases can be accessed.
Ultimately, a 3D demo system is established based on the browser/Web server mode, which provides a feasible method to found a flight simulation system ground on Internet. All the software of the system is programmed using VRML and Java, which can be transplanted easily.
引文
[1]Donald Hearn，计算机图形学，电子工业出版社，1998．4
[2]汪成为等，灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用，清华大学出版社，1996．9
[3]张茂军，虚拟现实系统，科学出版社，2001．9
[4]杨宝民 朱一宁，分布式虚拟现实技术及其应用，科学出版社，2000．6
[5]施寅 胡俊，计算机动画技术，清华大学出版社，1999．12
[6]张杰，VRML2.0交互式三维图形编程，汕头大学出版社，1999．1
[7]吕汝元，VRML及其在分布式多用户虚拟环境中的应用，系统仿真学报 2000．2
[8]徐胜友，网络虚拟现实技术在飞行仿真可视化系统中的应用研究，硕士学位论文，2001．2
[9]施寅 周葆芳 赵志勇，VRML2.0使用速成，清华大学出版社
[10]黄铁军 柳键，VRML国际标准与应用指南，电子工业出版社
[11]杨绍方，Java编程实用技术与案例，清华大学出版社，2000．11
[12]史惠康，Java实用编程技术，中国水利水电出版社，1998．7
[13](美)Chris Marrin著，王海燕译，21天学通VRML2，人民邮电出版社，1998．7
[14](美)Laurence Vanhesuwe著，邱仲潘译，Java从入门到精通，电子工业出版社，1997．2
[15]王硕 周昕宇，VRML与外部数据交互的技术实现，计算机系统应用，2000．2
[16]伍晓平，VRML与Java的接口技术，计算机时代，1999．3
[17]詹荣开等，虚拟现实技术在武器对抗仿真中的应用研究，计算机仿真，2001．3
[18]吕汝元 戴树岭，VRML及其在分布式多用户虚拟环境中的应用，系统仿真学报，2000．3
[19]周英飚 冯玉才，分布式虚拟环境设计，小型微型计算机系统，1999．4
[20]李键，基于网络的虚拟现实技术，计算机工程与应用，1999．3
[21]樊爱平 胡忠东，分布式虚拟现实，计算机仿真，1998．4
[22]赵沁平等，DVENET中的虚拟现实技术，系统仿真学报，2000．7
[23]王勇军等，分布式虚拟环境系统的设计与评价，计算机科学，1998．6
[24]张在德等，一种基于VRML的三维逼真地形生成方法，计算机应用研究，1999．11
[25] 张明廉主编，飞行控制系统，航空工业出版社，1994
[26] 吴树范 郭锁凤，综合火力／飞行控制系统的分析与研究(上、下)，南京航空航天大学硕士学位论文，1987
[27] 周波 杨一栋 孙隆和，空—空导弹综合火飞系统，南京航空航天大学硕士学位论文，1998
[28] 杨一栋，飞行力学坐标体系手册，南京航空航天大学自动控制系，1999
[29] 吴家骥 李德河，利用Java JDBC进行数据库访问，陕西天文台台刊，2001．2
[30] 刘明璋，JDBC编程技巧，微型机与应用，1998．5
[31] 王建欣，一种基于Java Applet的内联网网络信息查询方法，南京邮电学院学报(自然科学版)，1999．3
[32] 刘玲霞 刘守义 王凌，用Java实现Web数据库应用，空军工程大学学报(自然科学版)，2001．4
[33] Chris Marrin, External Authoring Interface Reference, 1997.1
[34] The Virtual Reality Modeling Language International Standard ISO/IEC14772-1:1997
[35] JDBC and Applets, http://www.watcom.com/devnotes/java/jdbcand-applets. html
[36] Moore Kate, Using Java to interact with geo-referenced VRML within a virtual field course [J], Computer&Geosciences, 1999,25(10)
[37] Andrea L. Amea, Xing M. Wang, Welcome to VRML World, 2000
[38] The Virtual Reality Modeling Language Version 2.0 Specification, Online Document. http://siisgl.epfl.ch/VRML2.0/
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