虚拟仿真训练系统设计与实践PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　系统仿真技术 1

1.1.1 系统仿真的概念 1

1.1.2　计算机仿真系统 2

1.1.3 系统仿真的分类 3

1.1.4　现代仿真的发展 5

1.1.5 系统仿真的应用 6

1.2　虚拟现实技术 8

1.2.1　虚拟现实的概念 8

1.2.2　虚拟现实系统 9

1.2.3　虚拟现实的分类 11

1.2.4 虚拟现实系统中的关键技术 12

1.2.5　虚拟现实的应用 13

1.3　虚拟仿真技术 14

1.3.1　虚拟仿真的概念 14

1.3.2　虚拟仿真系统 16

1.3.3　虚拟仿真的应用 16

1.4　虚拟仿真训练系统 17

1.4.1 仿真训练系统 17

1.4.2　虚拟仿真训练系统的概念 17

1.4.3　虚拟仿真训练系统的特征 19

1.4.4　虚拟仿真训练系统的技术优势 19

1.4.5　虚拟仿真训练系统的应用类型 20

1.4.6　虚拟仿真训练系统的军事应用 23

第2章　虚拟仿真训练系统开发 25

2.1　系统设计依据与原则 25

2.1.1 实用性 25

2.1.2　先进性 26

2.1.3 系统性 27

2.1.4　标准化 27

2.1.5 可靠性 27

2.1.6　可维护性 27

2.1.7　开放性 28

2.2　系统开发过程 28

2.2.1　软件生存周期模型 28

2.2.2　统一软件开发过程 30

2.2.3　虚拟仿真训练系统开发过程 33

2.3　系统开发内容及工具选择 41

2.3.1 系统仿真引擎及工具选择 41

2.3.2　虚拟场景建模及工具选择 43

2.3.3　虚拟场景管理及工具选择 44

2.3.4　分布式仿真及工具选择 45

2.3.5　工具的集成应用 45

2.4　系统开发的组织管理与实施 46

2.4.1　软件项目管理概述 46

2.4.2　虚拟仿真训练系统组织管理与实施 48

2.4.3 虚拟仿真训练系统质量控制 53

第3章　系统仿真技术与工具 58

3.1　系统仿真过程 58

3.1.1 系统仿真实施过程 58

3.1.2　计算机实现步骤 60

3.2　系统仿真建模 61

3.2.1 系统数学建模 61

3.2.2 系统仿真建模 63

3.2.3　仿真建模的发展 65

3.3　系统仿真软件 66

3.3.1　仿真软件概述 66

3.3.2　动态系统仿真软件 68

3.3.3 电子电路仿真软件 70

3.3.4　有限元分析与通用工程仿真软件 72

3.3.5 动力学系统仿真软件 73

3.3.6　其他专业仿真工具 74

3.4　系统仿真开发实例 75

3.4.1 通用仿真平台的设计开发实例 76

3.4.2 专用仿真平台的设计开发实例 80

第4章　视景仿真技术基础 83

4.1　三维图形简介 83

4.2　图形变换技术 84

4.2.1 坐标系及其转换 84

4.2.2 图形变换 84

4.3　几何造型技术 85

4.3.1 三维模型类型 85

4.3.2 曲线、曲面造型 86

4.3.3 实体的表示模型 87

4.3.4　求交分类 89

4.3.5　非传统造型技术 89

4.4　真实感图形技术 90

4.4.1 消隐技术 90

4.4.2　颜色模型 92

4.4.3　光照明模型 93

4.4.4　纹理映射技术 97

4.5　真实感图形的实时绘制技术 98

4.5.1 层次细节显示和简化 99

4.5.2　基于图像的绘制技术 100

4.5.3 实时消隐技术 101

4.6　人机交互技术 101

4.7　动画生成技术 102

4.7.1 二维动画和三维动画 102

4.7.2 关键帧动画和算法动画 103

4.7.3　计算机动画与视景仿真 105

4.8　三维图形应用程序接口 106

4.8.1　概述 106

4.8.2 OpenGL 107

4.8.3 DirectX 111

第5章　虚拟场景建模 116

5.1　虚拟场景建模基础 116

5.1.1　虚拟场景建模的概念 116

5.1.2 3种场景建模技术 117

5.1.3　虚拟场景实体建模 118

5.1.4　建模工具软件的选择 122

5.1.5　虚拟场景建模流程 124

5.2 MultiGen Creator实时三维仿真建模 124

5.2.1 MultiGen Creator简介 124

5.2.2 MultiGen Creator的组成 126

5.2.3 MultiGen Creator模型的层次结构 128

5.3 3D Studio MAX辅助三维仿真建模 130

5.3.1 3D Studio MAX对于虚拟仿真领域建模的优势 131

5.3.2 3D Studio MAX用于初步的模型建立 132

5.3.3 3D Studio MAX用纹理表现模型的外部特征 136

5.3.4 3D Studio MAX模型建立过程中应该注意的问题 139

5.4　三维模型转换与模型简化 139

5.4.1　三维模型转换 140

5.4.2　三维模型简化 141

5.5　添加模型自由度 146

5.6　虚拟场景建模应注意的问题 147

第6章　虚拟场景管理 149

6.1　虚拟场景管理概述 149

6.1.1　视景驱动的概念 149

6.1.2　视景驱动的实现方法 150

6.2　高层视景驱动软件介绍 150

6.2.1 Vega和Vega Prime 150

6.2.2 OpenGVS 157

6.2.3　OpenGL Performer 158

6.2.4 Word Tool Kits 159

6.2.5 DOOM和Quacke 160

6.3　基于Web3D的虚拟场景管理 160

6.3.1 Web3D概述 161

6.3.2 VRML 162

6.3.3 X3D 163

6.3.4 Java3D 164

6.3.5 Virtools 165

6.3.6 Quest3D技术 167

6.4 Vega Prime开发实例 167

6.4.1 添加地形 168

6.4.2　预览应用 169

6.4.3　添加飞机 170

6.4.4　配置应用程序 171

第7章　虚拟仪表技术 175

7.1　虚拟仪表概述 175

7.1.1 虚拟仪器 175

7.1.2　虚拟仪表与仪表仿真 176

7.2　虚拟仪表开发工具 176

7.2.1 概述 176

7.2.2 GL Studio 177

7.2.3 VAPS 180

7.3　虚拟仪表开发实例 182

7.3.1 虚拟仪表纹理制作实例 182

7.3.2　虚拟仪表的GLS开发实例 185

7.4　虚拟仪表与场景管理的结合 193

第8章　虚拟装配技术 196

8.1　虚拟装配概述 196

8.1.1　虚拟装配的概念 196

8.1.2　虚拟装配仿真 198

8.1.3　虚拟装配模式 199

8.2　虚拟装配关键技术 200

8.2.1　虚拟装配系统建模 200

8.2.2　虚拟装配信息表达 201

8.2.3　虚拟装配工艺规划 202

8.2.4　虚拟装配干涉分析 203

8.2.5　产品可制造装配性综合评价 203

8.2.6　虚拟装配工具制作 203

8.3　虚拟装配的应用 203

8.3.1 产品设计和开发 204

8.3.2　装配任务培训 204

8.3.3　装配过程演示 205

8.4　虚拟装配的实现方案 205

8.4.1 系统建模软件 205

8.4.2　虚拟装配环境 207

8.4.3　虚拟装配引擎 207

8.4.4　虚拟装配系统开发思路 208

8.5　虚拟装配系统开发实例 208

8.5.1 EON Studio简介 208

8.5.2 实例系统简介 208

第9章　多媒体仿真 218

9.1　多媒体仿真概述 218

9.1.1 多媒体 218

9.1.2　多媒体仿真 218

9.1.3　可视化仿真、多媒体仿真与虚拟仿真 218

9.1.4　多媒体仿真技术 219

9.1.5 多媒体仿真实现途径 220

9.2　多媒体仿真系统开发实例 220

9.2.1　仿真技术 220

9.2.2　多媒体技术 224

9.2.3 多媒体与仿真的关联 225

9.2.4 系统运行效果 226

第10章　分布式虚拟仿真 227

10.1　分布式仿真概述 227

10.1.1 分布式仿真的发展历程 227

10.1.2　理解HLA规范 233

10.2　分布式仿真的应用 239

10.3　分布式仿真解决方案 239

10.3.1 基于HLA的建模／仿真一体化环境 239

10.3.2 HLA仿真开发技术 240

10.3.3 HLA仿真开发软件介绍 241

10.3.4 HLA仿真系统实现方案 246

10.3.5　分布式虚拟仿真系统的设计开发 248

10.4　基于HLA的虚拟仿真系统开发实例 249

10.4.1 定义联邦目标 249

10.4.2　开发联邦概念模型 249

10.4.3　设计联邦 249

10.4.4　开发联邦 250

10.4.5　集成和调试联邦 254

10.4.6　运行联邦及结果输出 254

第11章　虚拟仿真训练系统典型实例 255

11.1　典型实例之一：电路与电子网上虚拟实验室 255

11.1.1 概述 255

11.1.2　设计原则 255

11.1.3 系统功能 257

11.1.4　基本框架 257

11.1.5　关键技术 259

11.1.6　应用推广 261

11.2　典型实例之二：某型无线电罗盘训练仿真系统 261

11.2.1　概述 261

11.2.2　设计原则 262

11.2.3 系统功能 262

11.2.4　基本框架 263

11.2.5　关键技术 265

11.2.6　应用推广 267

11.3　典型实例之三：某型号飞机虚拟训练仿真系统 267

11.3.1　概述 267

11.3.2　设计原则 267

11.3.3 系统功能 268

11.3.4　基本框架 269

11.3.5　关键技术 271

11.3.6　应用推广 282