虚拟环境下多实体行为仿真关键技术研究

【摘要】：视景仿真是一种基于可计算信息的交互式环境,因其能够帮助人们建立一个具有身临其境的沉浸感、能与复杂系统进行交互、并能促进构想与创造的环境,而成为社会各个应用领域发展中不可或缺的高科技手段。现在,视景仿真技术已经成为仿真系统软件的一个重要组成部分,它也是虚拟现实技术研究的主要内容之一。 本文研究课题来源于中船工业708研究所及中国航天八院八部实际项目,研究内容是在以某型援潜救生视景仿真项目为主要背景和实践对象,同时以某型导弹攻防对抗视景仿真及某型大船载设备排布视景仿真项目为经验指导下进行的。根据系统实时性和交互性要求较高的特点,对系统进行功能设计,分析了系统开发的技术路线,提出了系统的总体框架,并确定了系统的软硬件组成和基于MultiGen Creator/Vega的开发环境。 论文在虚拟现实环境下的多实体行为仿真等方面展开工作,研究了视景系统仿真实体的行为抽象,实现了行为抽象的一些重要概念和方法。在面向模型的仿真基础之上讨论了多实体行为协作与协调的建模方法,分析了面向XML外部配置的实体行为策略仿真的反馈机制,最后以面向Agent的建模与分析方法,结合Agent UML对系统建模,成功实现了视景仿真系统。 本文在总结对基于Agent建模与仿真的理论线索及特点后,认为复杂场景多实体行为仿真系统是一种典型的复杂自适应系统,基于Agent的系统分析能很好的解决相关问题。研究了面向对象技术中的统一建模语言(UML),并根据面向Agent技术的基本要求对其进行了初步扩展,形成了面向Agent的UML (AUML)以辅助面向Agent系统的开发,为面向Agent的系统仿真技术提供了工具帮助。 论文主要研究了视景系统中仿真实体的行为抽象的相关问题。首先明确分析了面向模型仿真的特点；在此基础之上提出了用户级描述、表示层描述、业务逻辑层描述,以及实现层描述的四层仿真实体行为描述的方法；并提出了面向智能体行为仿真的功能封装和站点等概念和方法,以及行为协调与协作模型；为实现复杂场景多实体行为仿真的研究提供了新的思路。 采用XML技术实现仿真实体的数据流描述,作为系统的输入动态、可交互地完成不同行为策略的仿真,为设计人员对实际系统的性能验证和方案评估提供了简便的实施机制,并且提高了软件的可扩展性,使其更加健壮、通用。