分布式虚拟现实系统中的动态负载控制技术

摘要

分布式虚拟现实中的虚拟环境是一个可以提供给参与者进行协同，以及共享物体的虚拟现实空间，在这种环境中参与者可以有很强的沉浸感，是目前的研究热点。这种技术已经在游戏，军事战斗仿真，开放社区等很多方面进行了广泛的应用。 目前分布式虚拟现实技术主要是适合在小规模用户参与的系统中进行应用。对于有着大规模用户参与的系统，则会出现网络通信负载大、计算处理量大等问题，这样就造成了系统实时响应性差以及用户交互困难。 针对这一问题，本文在如虚拟社区等不需要所有用户完全交互的系统，提出了如下三个方面解决的方法： 1)在用户间交互的应用层上采用动态兴趣区域管理的方法。针对大规模用户参与的系统中出现的用户间系统性能的差异以及虚拟空间中用户疏密情况的动态变化，在本文中提出一种动态兴趣区域管理的办法。使每一个用户自己管理其兴趣区域，通过对兴趣区域大小的动态调整来管理区域中兴趣对象的数量，并与主动式兴趣注册以及监听管理等进行配合，调节了数据通信量，使用户间的交互达到了一种“按能力分配”的效果。本文对采用动态兴趣区域管理所带来的系统设计的变化进行了分析，并提出了一整套解决的办法，使得系统能够根据负载的变化做出灵活的调整。 2)本文还通过对用户在虚拟环境中运动数据的处理来减少数据通信量。并且为了保证用户间数据的一致性，本文提出了采用DR(DeadReckon)算法以及滞后控制技术来处理，以及综合考虑了运行速度对位置点数据进行传输的影响。 3)在数据传输时，提出了建立模型库以及采用XML封装交互数据的方法。本文对具有相似特征的物体建立模型库，通过对属性参数的设计来设计物体。在交互时，只传输属性参数，这样可以有效的减少数据传输。在采用VRML建立虚拟环境的系统中，针对VRML因为其固定的语法结构和内容不可扩展性的限制，以及对减少数据传输的要求，提出了利用XML自描述性的特点，将各种数据通过XML封装来进行传输。 本文在一个多用户参与的虚拟社区系统中采用上述方法进行设计，并且通过仿真的方法对系统的性能进行了测试。

目录

文摘

英文文摘

学位论文版权使用授权书及声明

第一章绪论

1.1课题的背景

1.2国内外研究现状及目前存在的不足

1.3论文的研究内容及主要工作

1.4论文的结构概要

第二章大规模虚拟现实中存在的问题

2.1虚拟现实的介绍

2.2大规模虚拟现实系统的存在的问题

2.3提出的解决方案

第三章基于动态兴趣区域管理的设计

3.1目前的兴趣区域管理方法以及存在的不足

3.2动态兴趣区域管理的设计

3.2.1设计目标

3.2.2动态兴趣区域管理的设计思想

3.2.3用户间交互的形成过程

3.2.4兴趣对象控制管理的设计

3.2.5兴趣区域的形成

3.2.6主动式兴趣注册过程

3.2.7实体监听管理的实现

3.2.8对实体的控制与管理的实现

3.3本章小结

第四章数据处理和传输的设计

4.1运动数据的处理

4.1.1虚拟现实系统的延迟会导致的问题

4.1.2 DR算法

4.1.3滞后控制技术

4.1.4速度对数据传输的影响

4.1.5综合处理方法

4.2用户间交互的数据传输的实现

4.2.1 XML文档的组织

4.2.2 XML数据和VRML数据的相互解释

4.2.3多种应用的集成

4.3传输层中的数据通信

4.3.1消息发送端的数据处理

4.3.2消息接收端的数据处理

4.4本章小结

第五章应用实例

5.1建立初始化虚拟环境

5.1.1技术选择

5.1.2虚拟环境的建立

5.2系统中一些关键部分的设计实现

5.3系统性能测试

5.4本章小结

第六章结束语

参考文献

致 谢

发表文章