基于无线传感器网络的虚拟仿真系统研究与设计

摘要

随着虚拟仿真技术和无线传感器网络监控技术的不断发展和普及，传统的视频监控和二维界面式的操作方式已经不能满足用户对系统简单化、三维可视化和移动化的需求，因此，复杂环境下的三维虚拟交互系统研究与应用成为当前虚拟仿真技术研究的热点。
　　本文的目的是通过虚拟仿真技术来模拟基于无线传感器的监控系统。以主教600实验室为实例，通过对系统功能和数据库的需求分析，设计了系统的框架体系结构和底层数据库，通过在实验室内部署多类型传感器来收集各种数据，从而驱动仿真系统的实现，主要做了以下工作：
　　分析和研究了三维建模技术和模型优化技术，使用AutoCAD和3dsMax软件完成了实验室的三维虚拟场景的建模和优化。
　　研究了当前基于无线传感器网络的目标跟踪技术和轨迹挖掘技术，根据本系统的特点和需求，在基于时间和空间信息的MiniTraMo轨迹挖掘算法基础上，提出了一种多目标轨迹的连接算法，并通过轨迹连接算法实现了两个轨迹集合的无差错连接。
　　深入研究了计算机3D图形学关于向量、矩阵、裁剪、变换、光线跟踪、碰撞检测等数学方法，以及unity3d引擎的架构、组件技术和开发技术。基于uinty3d平台，利用c＃语言开发了基于无线传感器网络的虚拟仿真系统。通过实验，证明了仿真系统的可行性，实现了在无线传感器网络覆盖下的监控区域的环境数据显示、目标活动仿真、用户与真实环境交互漫游、火情监测与仿真等功能，旨在通过虚拟仿真系统使用户更为直观形象地使用系统，减少系统操作的复杂度，尤其系统的异常事件的自动监测报警和漫游交互功能可以很大程度上减轻用户的工作量，提高监控的效率。

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1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究目的和研究内容

2 相关技术和思想

2.1基于WSN监控的相关技术

2.2 虚拟仿真相关技术

2.3 本章小结

3 系统的设计

3.1 系统的功能需求分析与设计

3.2 系统总体架构设计

3.3 系统的开发流程

3.4 数据库设计

3.5 虚拟仿真实现过程的设计

3.6 本章小结

4 基于MiniTraMo算法的目标轨迹连接

4.1 数学符号的定义

4.2 轨迹连接的规则

4.3 目标轨迹的连接

4.4 本章小结

5 虚拟仿真过程的实现

5.1三维虚拟场景的制作

5.2 虚拟场景模型的后期处理

5.3 U3D与图形学基础

5.4 数据接口模块的实现

5.5 界面功能模块的实现

5.6 目标活动轨迹仿真模块实现

5.7 异常事件预警模块实现

5.8 本章小结

6 实验设计与系统测试

6.1 实验环境设计

6.2 系统的发布

6.3 系统测试

6.4系统功能测试结果统计与分析

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致谢

参考文献