塔台模拟机视景子系统的实现与关键技术研究

摘要

塔台模拟机是利用虚拟现实技术实现的一个真实、有效而又灵活可控的塔台模拟教学环境。即能真实的模拟机场塔台周围的三维视景，能根据具体的训练要求设计不同的管制条件，天气情况，季节，机场，突发事件等等，来满足各种训练要求，以此达到安全训练机场塔台管制人员的目的。 本文根据虚拟的实时三维系统的特点，即交互性、沉浸性、构想性，提出了塔台模拟机视景子系统的设计，实现了基于微机的沉浸式三维视景系统。视景子系统实现对机场三维视景的渲染和绘制，负责实时的绘制塔台窗外所看到的360度机场视景，实现对机场、运动目标和气象效果的仿真模拟。所要完成的任务是实时渲染机场塔台窗外三维视景，包括：航空器、服务车辆、跑道、下滑台、雷达、候机楼、飞机滑行线、车辆道路、远山以及其他机场标志性建筑物等等，还提供塔台望远镜和任意角度旋转视景的功能。这部分包括三个方面的内容，即视景子系统的总体结构设计及各功能模块的结构设计，怎样进行视景建模以及具体的场景渲染方法。另外，也介绍了在开发过程中，所用到的先进的三维视景开发工具Vega Prime和Multigen Creator。 针对具体的视景生成难点，本文着重介绍了对视景数据帧包发送的策略研究，运动目标抖动的解决方案，及特殊视景效果的模拟方法，如闪电，雨雪。 本文主要由以下几部份组成： 第一部分给出了塔台模拟机的研发背景，功能需求，系统结构及各组成部分的功能。另外，简要介绍了所用到的虚拟现实技术的相关知识。 第二部分提出了塔台模拟机视景生成部分的设计与实现，主要包括塔台模拟机视景生成部分的总体结构及各功能模块的结构设计，三维视景建模方法和如何使用三维图形开发工具包实现场景渲染，并详细讲述了如何使用三维视景开发框架实现塔台三维视景。第三部分提出了在实现塔台模拟机视景生成部分时所用到的关键技术，包括视景帧包发送策略研究，视景客户端运动目标抖动问题的解决方案，及如何利用粒子系统实现特殊视景效果的模拟，如雨雪，闪电。

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

2.虚拟现实简介

3.塔台模拟仿真系统的设计与实现

4.塔台模拟机视景子系统的设计与实现

5.塔台模拟机视景子系统的关键技术研究与实现

6.结束与展望

参考文献

作者在读期间发表论文

独创性申明

致谢