基於MultiGen的虛擬現實三維建模技術研究與實現(PDF 77頁)

內容摘要
1緒論
1. 1問題的提出及研究意義
1. 1. 1問題的提出
我國航天技術已經取得了令世人矚目的成績，神州五號的成功發射，更是標
誌著我國的航天技術水平達到了新的發展水平。我國衛星發射過程已經基本數字
化和自動化，作為基礎和支撐的衛星發射場也應該適應現代化發射場的發展需要，
建設數字化的航天發射場來保證和輔助航天發射任務的順利開展和實施。
“數字化航天發射場及火箭發射三維仿真係統”是國家 863 資助項目“GIS
支持下的衛星發射場及火箭發射飛行安全控製應急保障係統”下的一個子課題。
數字化航天發射場具有特殊性，屬於大規模規模場景建模，同時又要求具有較高
的實時性和精確性，並具有一定的交互功能。根據係統的上述特點和研究分析，
確定本係統屬於桌麵型虛擬現實係統。本文提出了采用了基於麵向虛擬現實的三
維幾何模型建模及動態顯示技術的虛擬場景創建方法。在綜合分析了係統性能特
點和各種建模軟件後，我們選用了美國 MultiGen-Paradigm 公司的專業虛擬現實
建模仿真軟件 MultiGen Creator 和 Vega，以航天發射場為實際研究對象，開發出
一個桌麵型的虛擬發射場虛擬現實係統，成功的實現了航天發射場的三維虛擬數
字化，並輔助了航天發射保障任務（如，火箭發射準備、燃料加注、電力通信保
障）的開展、實施和監控及火箭發射飛行的仿真。
在發射任務現場，係統經過調試驗證，成功實現了預計的功能，達到了滿意
的效果，有效地輔助和仿真了航天發射任務。
1. 1. 2研究的意義
虛擬現實（Virtual Reality，縮寫為 VR，又稱靈境技術）是近年來十分活躍
的技術研究領域。它依托於計算機科學、數學、力學、聲學、光學、機械學、生
物學乃至美學和社會學等多種學科，是一係列高新技術的彙集，包括計算機圖形
學、圖像處理與模式識別、智能接口技術、人工智能、多傳感器技術以及高度並
行的實時計算技術，還包括人的行為學研究等多項關鍵技術。目前，其應用已廣
泛涉及軍事、教育培訓、工程設計、商業、醫學、影視、藝術、娛樂等眾多領域，
並帶來了巨大的經濟效益 [1][2][3] 。
VR 最本質的特征是用戶在虛擬場景的沉浸。根據用戶參與 VR 的不同形式
以及沉浸的程度不同，各種類型的虛擬現實技術劃分四類：桌麵型 VR 係統；投
影式 VR 係統；CAVE 係統；分布式 VR 係統。其中，桌麵型虛擬現實係統是利
用個人計算機或低級工作站實現虛擬仿真。計算機屏幕作為參與者觀察虛擬世界
的一個窗口，各種外設用來駕馭該虛擬環境，並且用於操縱虛擬場景中的各種虛
擬物體。在這種虛擬現實當中用戶並沒有完全投入，所以還是會受外界的幹擾，
是一種初級的虛擬狀態，沉浸程度也不是很高。這種虛擬現實由於沒有昂貴的硬
件和軟件支持，投入不是很高，所以應用較為廣泛。目前在實際應用取得較好效
果的虛擬現實係統基本都屬於此類係統。本文所開發的 VR 應用係統“數字化航
天發射場及火箭發射三維仿真係統”就屬此類。

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