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基于WTK的分布式虚拟环境的设计与实现

李雪殚  
【摘要】:分布式虚拟环境(Distributed Virtual Environment,DVE),也称为网络虚拟环境,在这个虚拟环境中,位于不同地理位置的多个用户通过网络相互连接,共享信息,实现人机交互,动态仿真。DVE是目前备受国际科学界和工程界关注的前沿技术,它在军事仿真、协同设计、远程教育、网上游戏等众多领域都有着广泛的应用前景。DVE技术涉及多个学科和领域,其系统的开发技术复杂,工作量大。WTK是美国Sense8公司研发的一款先进的虚拟现实应用程序开发工具包,它支持DVE系统的开发。 本文在深入研究DVE系统结构及其相关技术的基础之上,设计并实现了一个基于WTK的分布式虚拟漫游仿真系统。该系统可支持多个用户同时在一个共享的三维虚拟世界里实时漫游,动态交互。文中对系统结构的总体设计及各个功能模块的具体实现都做了详细的介绍。通过分析目前DVE体系结构的特点并综合考虑现有的开发环境,在数据模型上采用复制式结构,统一的局部数据库:在系统网络拓扑模型上采用对等式结构。系统整体设计以功能模块划分,文中给出了其框架结构,明确了各个模块的具体功能及模块间的相互关系。网络通信模块采用UDP/IP协议和组播技术实现了DVE系统消息的实时发送和接收。事务管理模块通过组成员控制机制较好的解决了系统运行中用户动态的加入和退出,维护了组成员信息的一致性,通过角色分配使用户以“化身”参与到虚拟世界中。虚拟世界管理模块引入场景图分级结构来组织管理虚拟世界的模型数据,通过发送状态更新消息有效的维护了虚拟世界场景的一致性。人机交互模块通过鼠标控制视点的移动来实现用户对场景的漫游,利用键盘实现一些特殊功能的交互。本文最后从功能和性能两个方面对系统进行的测试,通过对测试结果的分析验证了系统设计的正确性。 使用WTK设计实现DVE系统是一个新的尝试,文中给出的设计方案和具体的实现方法对于DVE系统的开发具有一定的参考价值和实际指导意义,也为进一步研究DVE技术提供了一个良好的实验平台。


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