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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VRT 73

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 1278.1-1995 155

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PDU 156

7.3 IEEE Std 1278.2-1995 158

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 1278.3-1996 161

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HLA 176

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OMT 183

8.3 联盟开发和执行过程FEDEP 186

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RTI 189

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Sextant 211

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OpenGL 223

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ESCP 254

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