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第1章 虚拟现实与军用仿真1

1.1 虚拟现实与军用仿真1

1.1.1 仿真基本概念1

1.1.2 什么是虚拟现实2

1.1.3 虚拟现实与军用仿真6

1.1.4 现代军用仿真技术现状和发展趋势7

1.2 虚拟现实系统组成及功能9

1.2.1 虚拟环境9

1.2.2 输入输出11

1.2.3 虚拟现实软件环境13

1.3 虚拟现实的基本特征16

1.3.1 沉浸感16

1.3.2 交互性17

1.4 虚拟现实分类17

1.4.1 非沉浸式虚拟现实系统17

1.4.2 叠加式虚拟现实系统18

1.4.3 沉浸式系统18

1.5 主要应用领域19

1.6 虚拟现实与军用仿真技术发展里程碑20

思考题23

第2章 高级人机接口技术24

2.1 传感器硬件24

2.1.1 跟踪传感器25

2.1.2 力反馈传感器26

2.2 显示技术27

2.2.1 LCD显示技术27

2.2.2 PDP显示技术28

2.2.3 LCoS显示技术28

2.2.4 DLP显示技术30

2.2.5 OLED显示技术32

2.2.6 性能比较32

2.3 立体视觉33

2.3.1 双目立体视觉33

2.3.2 立体显示原理34

2.4 视觉显示器36

2.4.1 基本光学系统方法36

2.4.2 基本光学参数37

2.4.3 常见视觉显示器47

2.5 听觉显示器55

2.6 触觉反馈手套56

2.6.1 接触反馈手套57

2.6.2 力反馈手套58

2.7 集成系统59

思考题59

第3章 虚拟现实软件体系结构60

3.1 VR软件发展简史60

3.2 VR软件环境61

3.3 经典VR软件体系结构62

3.4 分布式VR软件体系结构63

3.4.1 dVS体系结构64

3.4.2 Dragon体系结构65

3.5 VR工具包71

3.5.1 Sense 8的WorldToolKit（WTK）72

3.5.2 Superscape的VRT73

3.5.3 EON仿真平台75

思考题78

第4章 几何建模技术基础79

4.1 几何建模的技术指标80

4.2 基本原理80

4.2.1 层次建模方法80

4.2.2 属主建模方法81

4.3 基本体素82

4.3.1 多边形82

4.3.2 曲线与曲面83

4.4 过程模型84

4.4.1 分形技术84

4.4.2 粒子系统85

4.5 虚拟环境建模的特点87

思考题87

第5章 行为建模技术基础88

5.1 运动学88

5.1.1 几种典型的插值技术89

5.1.2 物体的运动形式91

5.1.3 形体内插96

5.1.4 自由变形97

5.2 动力学100

5.2.1 动力学模型100

5.2.2 动力学仿真101

5.3 运动学与动力学的比较107

5.4 行为动画技术108

5.4.1 行为控制问题109

5.4.2 行为控制方法110

5.5 关系法110

思考题111

第6章 作战模拟的基本理论112

6.1 作战模拟的概念和作用112

6.1.1 作战模拟的概念112

6.1.2 作战模拟的作用113

6.1.3 现代作战模拟的形式和种类114

6.1.4 对作战模拟的基本要求115

6.1.5 作战模拟的发展趋势116

6.2 作战模拟系统的实现方法117

6.3 作战模拟的建模119

6.3.1 模型设计的一般原理119

6.3.2 指数法建模122

6.4 海军典型战斗行动模型描述130

6.4.1 舰艇机动模拟模型130

6.4.2 舰艇攻击模型133

6.4.3 舰艇防御模型135

6.4.4 舰艇武器射击控制模型137

6.4.5 舰艇战术机动计算模型138

6.5 海军典型战斗事件的模拟141

6.5.1 观察发现目标的模型141

6.5.2 目标识别144

6.5.3 目标运动要素解算模型145

6.5.4 武器射击效果模拟模型146

6.5.5 战术辅助指挥决策模型147

6.6 仿真实例——“潜艇战斗群对抗航母编队”仿真模型149

6.6.1 航母编队的反潜作战体系149

6.6.2 航母编队的反潜作战方式149

6.6.3 潜艇反航母作战150

6.6.4 仿真步骤150

思考题152

第7章 DIS仿真基础153

7.1 概述153

7.2 IEEE Std 1278.1-1995155

7.2.1 DIS的基础结构155

7.2.2 DIS的坐标系统155

7.2.3 DIS中的PDU156

7.3 IEEE Std 1278.2-1995158

7.3.1 概述158

7.3.2 通信服务要求159

7.3.3 性能要求159

7.3.4 概要文件160

7.4 IEEE Std 1278.3-1996161

7.4.1 演练管理功能161

7.4.2 DIS演练开发和构建过程模型161

7.4.3 确认和鉴定（VV＆A）过程162

7.4.4 会话管理163

7.5 DIS系统设计165

7.5.1 DIS系统设计原则165

7.5.2 推算定位（DR）技术166

7.5.3 一致性168

7.5.4 虚拟作战自然环境的构建170

7.5.5 计算机生成兵力（CGF）171

7.5.6 数据库的设计与构建173

7.6 DIS的先进性及其不足174

7.6.1 DIS的先进性174

7.6.2 DIS的不足174

思考题175

第8章 高层体系结构HLA176

8.1 概述176

8.1.1 定义176

8.1.2 HLA产生的背景177

8.1.3 HLA的组成177

8.1.4 HLA的基本思想177

8.1.5 HLA的主要特点178

8.2 HLA标准180

8.2.1 HLA规则180

8.2.2 HLA接口规范181

8.2.3 HLA对象模型模板OMT183

8.3 联盟开发和执行过程FEDEP186

8.3.1 定义联盟目标186

8.3.2 开发联盟概念模型186

8.3.3 设计联盟186

8.3.4 开发联盟187

8.3.5 集成和测试联盟187

8.3.6 运行联盟并准备结果188

8.4 联盟运行支撑平台RTI189

8.4.1 联盟管理服务189

8.4.2 声明管理服务190

8.4.3 对象管理服务192

8.4.4 所有权管理服务194

8.4.5 时间管理服务196

8.5 HLA/RTI在军事仿真演练中的应用199

8.5.1 指挥与训练系统的结构199

8.5.2 基于HLA/RTI的指挥与训练199

8.5.3 一个例子的实现201

思考题206

第9章 网络虚拟环境207

9.1 网络虚拟环境概述207

9.1.1 网络虚拟环境的概念207

9.1.2 里程碑系统207

9.2 网络虚拟环境构成208

9.2.1 图像发生器208

9.2.2 人机交互设备209

9.2.3 处理器209

9.2.4 网络系统210

9.3 时空一致性管理210

9.4 网络虚拟环境平台Sextant211

9.4.1 Sextant背景简介211

9.4.2 Sextant软件体系213

9.4.3 Sextant的应用216

9.5 网络虚拟环境面临的挑战218

9.5.1 网络带宽218

9.5.2 异构性218

9.5.3 分布式交互219

9.5.4 实时系统设计和资源管理220

9.5.5 故障处理220

9.5.6 规模可扩展性221

9.5.7 部署和配置222

思考题222

第10章 三维程序设计基础223

10.1 什么是OpenGL223

10.2 OpenGL在Windows NT上的实现224

10.2.1 OpenGL/NT体系结构224

10.2.2 渲染环境管理225

10.2.3 像素格式管理226

10.3 OpenGL编程速成228

10.3.1 辅助库编程方法229

10.3.2 Windows编程方法231

10.3.3 MFC编程方法238

10.3.4 面向对象的编程方法245

思考题251

第11章 分布式虚拟海战环境252

11.1 引言252

11.2 分布式虚拟海战环境系统组成与结构253

11.3 虚拟实体行为建模与描述技术254

11.3.1 基于控制论的行为模型ESCP254

11.3.2 基于ESCP模型的舰队兵力生成257

11.4 虚拟海战视景建模技术257

11.4.1 虚拟海战场景需求258

11.4.2 虚拟海战场景建模环境结构图258

11.4.3 基于随机风场的海浪模型258

11.5 虚拟战场的实时四声道立体声合成技术264

11.5.1 声源的表示264

11.5.2 声强的衰减264

11.5.3 立体声化265

11.5.4 评价混声效果的标准265

11.6 指挥控制台建模环境266

11.6.1 指挥控制层次结构266

11.6.2 指控台软件结构267

11.6.3 指控台功能268

11.6.4 作战台位仿真器建模与仿真环境269

11.6.5 演练管理子系统273

11.7 虚拟海战异地演练实例274

11.7.1 虚拟海战演练剧本274

11.7.2 海战演练的环境配置275

思考题275

第12章 基于HLA的潜艇作战仿真系统276

12.1 概述276

12.2 功能276

12.3 性能277

12.4 环境277

12.5 硬件方案278

12.6 软件方案279

12.7 运行过程280

12.8 支持软件环境280

思考题282

第13章 军用仿真技术的发展与展望283

参考文献287