2003全國仿真技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集靈境仿真與應(yīng)用張珩歐珊瑚中國科學(xué)院力學(xué)研究所北京100080)擿要靈境技術(shù)是繼多媒體技術(shù)之后的新一代人機(jī)接口技術(shù)及高級仿真技術(shù)它突破了傳統(tǒng)的基于二維的人機(jī)界面模式和交互方式旳局限性極大地增強(qiáng)了人的主動性和仿真方法的靈活性是目前計算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)中最熱門的研究領(lǐng)域該文介紹了靈境技術(shù)產(chǎn)生的背景論述了靈境技術(shù)的特征和基本構(gòu)成并綜述了靈境技術(shù)在航天、軍事、遙科學(xué)、機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用最后對目前研究中存在的問題及可能的對策和研究方向進(jìn)行了討論關(guān)鍵詞靈境虛擬現(xiàn)實癘真沉浸中圖分類號:TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1引言2.1靈境系統(tǒng)的基本特征伴隨著第一臺電子管電子計算機(jī)的誕生和以相似理論在傳統(tǒng)的仿真和建模環(huán)境中雖然主觀上一直在強(qiáng)調(diào)要為基礎(chǔ)的模擬技術(shù)的應(yīng)用真作為一種研究、發(fā)展新產(chǎn)品、發(fā)揮人的主動作用但由于在客觀上計算機(jī)只能在處理數(shù)字新技術(shù)的科學(xué)手段在航空、航天、造船、兵器等與國防科研化信息時才發(fā)揮出強(qiáng)大的威力人不得不去湊合”當(dāng)時的計相關(guān)的行業(yè)中首先發(fā)展起來并顯示出巨大的社會效益和經(jīng)算機(jī)所能提供的技術(shù)條件人和機(jī)器的關(guān)系是不甚和諧的濟(jì)效益。就仿真的本質(zhì)而言它是對真實物理系統(tǒng)在某一層而靈境系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于能夠充分發(fā)揮在由計算機(jī)和人次上的抽象與實際的物理系統(tǒng)相比用戶在這一抽象模型構(gòu)成的系統(tǒng)中人的主觀能動性即把人的感知能力、認(rèn)知能上可以更高效、更節(jié)省、更靈活、更安全地對物理系統(tǒng)進(jìn)行了力和心理狀態(tài)在計算機(jī)系統(tǒng)中得到體現(xiàn)。由此可見靈境概解和設(shè)計念的出現(xiàn)使得以往以數(shù)字描述或符號等抽象表達(dá)的對象開最近數(shù)十年來隨著計算機(jī)、自動化和系統(tǒng)工程等技術(shù)始以完全形象化的模式體現(xiàn)同時由于計算機(jī)的飛速發(fā)展的飛速發(fā)展仿真和建模的水平也得到了相應(yīng)的提高,人與又使得這種形象化的表達(dá)在動態(tài)上幾乎可以與人的形象認(rèn)計算機(jī)之間的隔閡大大減小但這些技術(shù)尚未從根本上解決知相同步?，F(xiàn)有計算機(jī)在應(yīng)用上的局限性和不合理性尤其是在逼真性通常靈境系統(tǒng)的特征和虛擬性等方面還不能滿足用戶的需求。參試者不僅要求可以用一個靈境技術(shù)三角MMERSION能通過打印輸出或顯示屏幕上的窗口從系統(tǒng)外部去觀察信形”來加以描述,即:3個息處理和仿真的結(jié)果而且要求能通過參試者的視覺、聽覺、“,它們是 Immersion-in-觸覺、嗅覺以及形體、手勢或口令,參與到仿真系統(tǒng)中去從 teraction- Imagnation(沉浸而取得身臨其境的體驗。這種信息處理和仿真系統(tǒng)已不再交互-構(gòu)想)如圖1所四要(k是建立在一個單維的數(shù)字化的信息空間上了而是建立在一示個多維化的信息空間之中建立在一個定性和定量相結(jié)合1)沉浸 Immersion)這圖1三1圖感性認(rèn)識和理性認(rèn)識相結(jié)合的綜合集成環(huán)境中而靈墳VR:是wR系統(tǒng)的核心指使用Virtual Reality又譯為虛擬現(xiàn)實肢術(shù)正是支撐這個建立在多戶投入到由計算機(jī)生成的虛擬場景中的能力。ⅤR的沉浸感維信息空間 CyberSpace)上的仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。它的興特征與一般的交互式三維計算機(jī)圖形有較大的不同用戶可起為人機(jī)交互和仿真系統(tǒng)的發(fā)展開辟了新的研究領(lǐng)域為以沉漫于數(shù)據(jù)空間也可以從數(shù)據(jù)空間向外觀察從而可以智能工程的應(yīng)用提供了新的界面工具,為復(fù)雜系統(tǒng)訓(xùn)練仿使用戶能以更自然、更直接的方式與數(shù)據(jù)交互。真特別是人參與的系統(tǒng)仿真、生物和醫(yī)學(xué)系統(tǒng)仿真以及思2)交互( Interaction)指用戶與虛擬場景中各對象相互作維、邏輯推理系統(tǒng)的仿真開辟了新天地也為各類工程的數(shù)用的自據(jù)可視化提供了新的描述方法是仿真技術(shù)發(fā)展的里程碑。中國煤性因素。交互性包含對象的可饋的自然程度以及虛擬場景CNMH程度等。2靈境的結(jié)構(gòu)特征及其對仿真技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)3)構(gòu)想( Imagination)虛擬現(xiàn)實不僅僅是一個用戶與終端的接口而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識提高感收稿日期2003-04-07性和理性認(rèn)識從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。將這種構(gòu)思結(jié)果輸入到454系統(tǒng)中去系統(tǒng)將處理后的狀態(tài)實時顯示或由傳感裝置反饋3靈境技術(shù)的應(yīng)用給用戶。如此反復(fù)這是一個學(xué)習(xí)-創(chuàng)造-再學(xué)習(xí)-再創(chuàng)造靈境技術(shù)是在傳統(tǒng)的計算機(jī)仿真技術(shù)基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用的過程因而可以說MR是啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維的活動了多種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一種系統(tǒng)技術(shù)是計算機(jī)仿真技術(shù)的靈境系統(tǒng)的三個基本特征強(qiáng)調(diào)了在靈境中人的主導(dǎo)作深化和發(fā)展。虛擬現(xiàn)實的概念一經(jīng)提出就受到了各國政府用認(rèn)過去人只能從計算機(jī)系統(tǒng)的外部去觀測計算處理的結(jié)和學(xué)術(shù)界的廣泛重視。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以后,以沉浸果到人能夠沉浸到計算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中過去人感和形象化為代表的快速交互式靈境技術(shù)又進(jìn)一步擺脫了只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的單維數(shù)字化信息發(fā)生交傳統(tǒng)意義上的仿真概念在許多領(lǐng)域取得了令人矚目的成互作用到人能用多種傳感器與多維化信息的環(huán)境發(fā)生交互果作用認(rèn)從過去的人只能從以定量計算為主的結(jié)果中得到啟發(fā)1)航天領(lǐng)域從而加深對事物的認(rèn)識到人有可能從定性和定量綜合集成航天技術(shù)是一項耗資巨大且非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程靈境的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識從而深化概念和萌發(fā)新技術(shù)與航天技術(shù)相結(jié)合具有其獨特的優(yōu)勢。目前靈境技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用及趨勢主要表現(xiàn)在以下方面2.2典型靈境系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)對仿真技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)●航天員訓(xùn)練器利用航天虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)對航天員進(jìn)靈境系統(tǒng)的三個基本特征決定了靈境相對于傳統(tǒng)仿真行太空環(huán)境下的失重心理訓(xùn)練使其建立失重環(huán)境下的空間技術(shù)的三大飛躍方位感。其次當(dāng)航天器某些關(guān)鍵設(shè)備在運行期間發(fā)生故障1)從離線到在線時可以通過靈境技術(shù)在地面或空間站對航天員進(jìn)行修理培由于靈境是采用計算機(jī)技術(shù)生成的一個逼真的、具有訓(xùn)使其掌握航天器的操作技能及在軌維修。199年美國視、聽、觸、嗅、味等多種感知的虛擬環(huán)境置身于其中的人可約翰遜航天中心啟用了一套虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)來訓(xùn)練航天員以以通過各種傳感交互設(shè)備與這一虛構(gòu)的現(xiàn)實進(jìn)行相互作用′熟悉太空環(huán)境使得修復(fù)哈勃望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)一次成功。達(dá)到彼此交替更迭、融為一體的程度因此由靈境技術(shù)所支●航天工效學(xué)隨著載人航天技術(shù)的發(fā)展在空間撐的多維信息空間為仿真和建模提供了一個嶄新的、能使人沉漫其中超越其上進(jìn)出自如交互作用的環(huán)境與以往的停留的時間已明顯增加利用靈境系統(tǒng)可以更好地研究人與傳統(tǒng)仿真環(huán)境相比在這種多維信息空間中所進(jìn)行的仿真和航天器之間的接口關(guān)系與功能分配提高航天員的長時間工建模具有更高的逼真度是一種在線"式的仿真環(huán)境,突作效率及心理適應(yīng)能力改善艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)和布局使之更適破了以往參試者只能作為一個旁觀者由外部向數(shù)據(jù)空間內(nèi)內(nèi)合人的特性。部觀察的離線"式仿真環(huán)境的局限性可望成為人類認(rèn)識世●衛(wèi)星傷真衛(wèi)星是一種高技術(shù)、高投入、高效益和高界和改造世界更強(qiáng)有力的武器。風(fēng)險的產(chǎn)品利用靈境技術(shù)可以對衛(wèi)星的設(shè)計、制造、發(fā)射、2)從串行到并行定軌以及衛(wèi)星的在軌運行等環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化仿真提高衛(wèi)星由于人在認(rèn)識世界的過程中有相當(dāng)一部分是按照極度并的成功率。如 Koboyoshi等人為日本空間規(guī)劃部開發(fā)的能在行的機(jī)理進(jìn)行的如人腦在識別圖像時的感知過程就是如此。用戶定義的大多數(shù)模型框架下完成實時觀察的可視交互式但遺憾的是計算機(jī)所能接受的串行的刻板的明確的和嚴(yán)格圖形顯示環(huán)境印度MRO衛(wèi)星中心控制系統(tǒng)研究所開發(fā)的遵守形式邏輯的機(jī)器指令這無疑在用戶和計算機(jī)之間形成十分簡潔的衛(wèi)星姿態(tài)顯示模型及仿真軟件等。鴻溝。靈境技術(shù)的出現(xiàn)將改變?nèi)巳惡稀蹦切┎缓苡H切的●交會對接人工控制靈境技術(shù)空間交會對接技術(shù)是計算機(jī)系統(tǒng)的局面使計算機(jī)能較自然地反映人們對真實世目前空間技術(shù)上一項最復(fù)雜規(guī)模最大和變量參數(shù)最多的控界的認(rèn)識過程減小人與計算機(jī)之間的隔閡實現(xiàn)仿真過程從制操作技術(shù)也是發(fā)展載人航天事業(yè)的一項關(guān)鍵技術(shù)。為了串行到并行的質(zhì)的飛躍建立和諧的人機(jī)交互仿真環(huán)境得到一個高可靠性、經(jīng)濟(jì)性、并且有容錯和高性能的操作功3)從驗證到應(yīng)用能的交會對接系統(tǒng)需要對系統(tǒng)進(jìn)行一系列試驗和驗證唯計算機(jī)仿真是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到足夠的定義并存在描述有效的途徑就是仿真實驗。根據(jù)國外的經(jīng)驗人工控制在系統(tǒng)預(yù)期表現(xiàn)的計算方法的情況下由計算機(jī)進(jìn)行推演、驗交會對接的最終逼近與對接過程中發(fā)揮著非常重要的作用。證的過程。事實證明人類對于基于圖像、聲音等感官信息目前現(xiàn)有的人工交會對接仿真系統(tǒng)由計算機(jī)系統(tǒng)、運動模擬的理解能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)字和文字等抽象信息的理解能力將器、座艙、視景系統(tǒng)和操作負(fù)載系統(tǒng)等五部分組成其設(shè)備復(fù)靈境技術(shù)引入到系統(tǒng)仿真的各個階段將使得模型的建立和雜、投資巨大如果采用靈境技術(shù)整個系統(tǒng)將由計算機(jī)系驗證更加方便同時由于參試者與虛擬環(huán)境的交互作用極統(tǒng)、頭中國煤化工組成將交會對接動力大地增強(qiáng)了人對虛擬對象操作的沉浸感得到并投入到實際學(xué)模機(jī)仿真實時地解出兩個CNMH物理系統(tǒng)中參與聯(lián)試相同的感受有助于參試者更快、更全航天陽=量通過計算機(jī)生成圖像面地分析理解數(shù)據(jù)使得仿真的實質(zhì)從傳統(tǒng)的推演和驗證層在頭盔顯示器中實時地顯示兩個航天器虛擬環(huán)境,此時航天次逐步上升到應(yīng)用層次員就象真正處在飛行空間進(jìn)行交會對接操作一樣。由此可見由靈境系統(tǒng)所組成的交會對接手動操作仿真器,設(shè)備簡455單、投資少、逼真度高、功能全、實施和使用都非常方便而且擬外科手術(shù)、遙控外科手術(shù)、康復(fù)醫(yī)療等。利用靈境技術(shù)讓可以真實模擬空間環(huán)境效應(yīng)。實習(xí)醫(yī)生在計算機(jī)生成的虛擬手術(shù)臺環(huán)境中對計算機(jī)生成2)軍事領(lǐng)域的人體器官進(jìn)行手術(shù)逼真地觀察器官內(nèi)部的構(gòu)造和病灶軍事領(lǐng)堿是靈境技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一使用靈境技練習(xí)協(xié)同手術(shù)具有極高的價值且可以反復(fù)進(jìn)行以研究手術(shù)冋以建立一個時空一致的分布式虛擬戰(zhàn)場環(huán)境將位于術(shù)方案。另外可以將裝備有基于靈境技術(shù)的遠(yuǎn)程控制操作異地的許多仿真實體〔如指揮中心、飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈等)互設(shè)備的遙控手術(shù)中心與邊遠(yuǎn)地區(qū)建立起遠(yuǎn)程醫(yī)療虛擬現(xiàn)實連并在該虛擬環(huán)境中相互交互協(xié)同作戰(zhàn)共同完成對武系統(tǒng)醫(yī)生只需對虛擬病人的模型進(jìn)行手術(shù),并通過高速寬器效能的評估和作戰(zhàn)方案的演練。最典型的應(yīng)用就是美國帶網(wǎng)絡(luò)將醫(yī)生的動作傳送到網(wǎng)絡(luò)的另一端的手術(shù)機(jī)器人由80年代后期開發(fā)的 SIMNET系統(tǒng)和最近開發(fā)的 Wargame2000機(jī)器人對病人進(jìn)行手術(shù)手術(shù)實際進(jìn)展的圖像也可通過機(jī)器系統(tǒng)。人攝像機(jī)實時傳給醫(yī)生的頭盔立體顯示器并將其與虛擬病3)遙科學(xué)領(lǐng)域人疊加以便醫(yī)生實時掌握手術(shù)情況并發(fā)出手術(shù)指令。在遙科學(xué)實驗中空間距離的跨度、大容量信息的壓縮7)教育與培訓(xùn)領(lǐng)域復(fù)現(xiàn)、編碼/解碼、系統(tǒng)的響應(yīng)以及傳輸介質(zhì)的帶寬等因素導(dǎo)靈境技術(shù)的出現(xiàn),為教學(xué)和培訓(xùn)提供了良好的訓(xùn)練平致的時延是不可避免的而靈境仿真技術(shù)是目前唯一有效消臺利用靈境技術(shù)將實際過程與理論分析合二為一的課程教除時延對遙操作影響的方法其效果已在多次實驗中得到證育是一種全新的教學(xué)形式尤其是伴隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的完實如日本的EIS_Ⅶ衛(wèi)星空間機(jī)器人試驗德國的ROEX善和推廣基于靈境技術(shù)的遠(yuǎn)程異地培訓(xùn)已成為可能。國內(nèi)試驗美國的NAsA在地面進(jìn)行一些遙操作試驗都采用了這外一些高校已成功開發(fā)了基于集成聲音、圖像及其它多媒體一方法技術(shù)的三維空間的遠(yuǎn)程教育中心虛擬出真實的校園環(huán)境4)機(jī)器人領(lǐng)域用戶進(jìn)入教育中心就如同進(jìn)入真正的學(xué)校一樣可以進(jìn)行提靈境技術(shù)作為可視化工具在機(jī)器人領(lǐng)域已有相當(dāng)廣泛問、考試進(jìn)行實時教學(xué)和交流。的應(yīng)用如美國ARPA計劃中的火星遙操作機(jī)器人、NASA和威斯康星 Wisconsin)學(xué)共同研制的水下機(jī)器人仿真系統(tǒng)、4靈境技術(shù)的發(fā)展方向日本東北大學(xué)研制的具有時延共享的移動機(jī)器人遙操作界從20世紀(jì)80年代末正式提出靈境的概念到現(xiàn)在靈境面等。靈境技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中在遙操作技術(shù)得到了很大的發(fā)展取得了令人矚目的成果并成功地機(jī)器人系統(tǒng)、移動智能機(jī)器人的路徑規(guī)劃仿真平臺、三維場應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療、娛樂等多個領(lǐng)域但目前仍有景的表達(dá)和自動建模、現(xiàn)代制造技術(shù)中機(jī)器人作業(yè)單元的虛許多關(guān)鍵技術(shù)尚未完全解決主要表現(xiàn)在以下幾個方面擬仿真和編程平臺等方面●系統(tǒng)硬件ⅥR技術(shù)的一個重要特點是通過仿真為5)機(jī)械制造領(lǐng)域用戶提供一個虛構(gòu)的但能反映研究對象變化的環(huán)境這需要機(jī)械制造技術(shù)和靈境技術(shù)的結(jié)合形成了虛擬制造技術(shù)。處理大量的數(shù)據(jù)。目前要實現(xiàn)這一指標(biāo)是可能的但需要它是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上將實體的全部可能狀態(tài)進(jìn)行昂貴的外部設(shè)備如高分辨率的頭盔顯示器HMD、立體投影集成用戶能實時觀察其運轉(zhuǎn)狀況。虛擬制造是信息時代制顯示器、空間定位器以及高精度的數(shù)據(jù)手套等。其次,為完造技術(shù)的新概念是應(yīng)用計算機(jī)仿真和靈境技術(shù)對實際制造成復(fù)雜場景的實時渲染還需要高性能的圖形工作站以及相過程在計算機(jī)系統(tǒng)上本質(zhì)上的”"實現(xiàn)是對制造過程的高逼應(yīng)的軟件這些靈境設(shè)備對于普通的信息系統(tǒng)用戶來說是真度的仿真。利用虛擬制造技術(shù)可以研究試驗新的加工制難以承受的。造方法和檢驗所設(shè)計的虛擬產(chǎn)品的可制造性”發(fā)現(xiàn)影響制●虛擬視景生成技術(shù)構(gòu)造虛擬視景要通過環(huán)境生成造過程旳關(guān)鍵因素和薄弱環(huán)節(jié)用以指導(dǎo)和改進(jìn)生產(chǎn)管理,工具來實現(xiàn)。視景中的圖像是計算機(jī)根據(jù)環(huán)境需要利用給實現(xiàn)柔性制造和靈捷制造將真實制造過程在計算杋里進(jìn)行定條件與模型在對圖像數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)計算后生成的。因綜合優(yōu)化處理大大提高產(chǎn)品在開發(fā)周期、質(zhì)量、成本、服務(wù)此汁算機(jī)圖像處理中圖形的特征分析與推理以及圖形模塊和環(huán)保等方面的競爭能力。以波音777客機(jī)為例波音公司的相互作用和處理是交互式虛擬視景的首要環(huán)節(jié)。目前開發(fā)的靈境系統(tǒng)使用了200臺工作站8臺IBM主機(jī)和IBM已有的環(huán)境生成工具專用性很強(qiáng)尚不具有通用性的 CATIA CAD/CAN軟件,該系統(tǒng)可以將虛擬環(huán)境疊加于真●三維圖像處理與顯示技術(shù)虛擬視景環(huán)境是由計算實環(huán)境之上如把虛擬的模板顯示在正在加工的工件上工機(jī)通中國煤化工式表現(xiàn)出來的同時根據(jù)人根據(jù)此模板控制待加工尺寸簡化加工過程制造周期減研究少了50%)提高加工精度設(shè)計精度提高了10倍廂產(chǎn)品質(zhì)據(jù)數(shù)CNMH,月的三維顯示界面它是根小業(yè)形”出來的。這就要求專用量降低生產(chǎn)成本公司花費減少了94%)的數(shù)學(xué)模型和仿真軟件而這正是三維圖像處理的主要內(nèi)容。6)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域●仿真系統(tǒng)的三維建模方法基于圖形的虛擬環(huán)境首靈境技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用引人矚目如虛擬人體、虛先要解決的問題便是三維造型當(dāng)圖形渲染技術(shù)在向真實感456大踏步前進(jìn)的時候生成精確三維模型的過程還是象二十五參考文獻(xiàn)年前一樣困難盡管三維激光掃描技術(shù)的進(jìn)步簡化了模型的[1]汪成為高文王行仁.靈墩虛擬現(xiàn)實技術(shù)的理論實現(xiàn)及應(yīng)構(gòu)造過程但這些自動化模型的獲取方法也驗證了真實世界用M].北京清華大學(xué)出版社南寧疒西科學(xué)技術(shù)出版社的幾何復(fù)雜性大部分的模型仍需要由人工繪制繁瑣的維建模是制約靈境技術(shù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。[2]胡社教陳宗海.虛擬現(xiàn)實與衛(wèi)星仿真技朮[J].計箅機(jī)仿真●大容量數(shù)據(jù)信息靈境技術(shù)要想得到發(fā)展需要與2001A8(2):15-17[3]周前祥.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航天工效學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].計算Intemet相結(jié)合這已是不爭的事實。目前靈境技術(shù)應(yīng)用的機(jī)仿真2001182)8-10數(shù)據(jù)信息量仍然很大在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)整體速度較慢的情況下,[4]謝甘第.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在制造業(yè)中的應(yīng)用J]機(jī)電一體Intemet用戶必須等待較長的時間這往往令人難以忍受。因化20015:18-20此應(yīng)該在靈境系統(tǒng)中考慮數(shù)據(jù)壓縮的問題這個問題可能[5]陳宗海.系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用C2000年學(xué)術(shù)論文集第二現(xiàn)在尚未引起人們的注意但隨著應(yīng)用的深入這將是一個卷.合肥中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2000不可避免的問題[6]王恒霖,曹建國,系統(tǒng)仿真的發(fā)展沿革與展J]系統(tǒng)仿真學(xué)報,997隊1):1-3●交互技術(shù)的實現(xiàn)虛擬場景的一大特點是其交互性主要是指操作者與虛擬環(huán)境在交互時所涉及到的相關(guān)技[7]汪成為.靈境虛擬現(xiàn)實是建立人機(jī)和諧仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技朮J]系統(tǒng)仿真學(xué)報,1995X4):1-4術(shù)因此交互技術(shù)系統(tǒng)是研究的一大重點[8]吳新垣.靈境技術(shù)及其在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用J]系統(tǒng)仿真學(xué)●信息融合技術(shù)ⅤR系統(tǒng)與現(xiàn)有的一般計算機(jī)系統(tǒng)報1996X(4):1-7的主要差別在于:人與計算機(jī)系統(tǒng)的交互已不再是利用鼠[9]田新成王寧生袁信.一種多微機(jī)遙現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(ⅤR)系統(tǒng)體標(biāo)、鍵盤等簡單接口工具而是利用多種傳感器與虛擬環(huán)境系結(jié)構(gòu)J].計算機(jī)應(yīng)用研究2000進(jìn)行交互。如何把多種傳感器獲取的信息進(jìn)行分析和集成,[10]張云勇自中建敵萬鈞虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的建立J計算機(jī)應(yīng)消除信息的不確定性完善地和精確地反映被檢測對象的特用200020(8)229-231[I1]林來興.虛擬技術(shù)在空間交會仿真中的應(yīng)J]系統(tǒng)仿真學(xué)征是信息融合迫切需要解決的問題。報,1996X(4):14-18[12]謝晶妮漲茂軍.虛擬現(xiàn)實發(fā)展趨勢展望J]計算機(jī)工程5結(jié)束語2002287)1-2現(xiàn)代仿真技術(shù)正朝著建立人—模型_實驗融合為一體[3]胡厭夕蘇建眀張續(xù)紅.聚焦虛擬現(xiàn)實技術(shù)J].機(jī)電一體的自然和諧的仿真環(huán)境發(fā)展創(chuàng)造以人為中心的仿真系統(tǒng)使模型研究者能沉浸到模型創(chuàng)建的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中并利用[14]周前祥,虛擬現(xiàn)實技木在航天工效學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)題J計算人的智能進(jìn)行信息融合。而以沉浸感和形象化為代表的快機(jī)仿真200183)8速交互式靈境技術(shù)作為一種嶄新的人機(jī)交互環(huán)境涉及了人[15]陳誼趙敏哲梁炳成.分布式虛擬現(xiàn)實及其在仿真中的應(yīng)用[J].計算機(jī)仿真200291)9-13工智能、計算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人類行為學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、機(jī)電工程和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多個學(xué)科和[作者簡介]領(lǐng)域體現(xiàn)了這些學(xué)科本身及相關(guān)交叉學(xué)科的發(fā)展和應(yīng)用水張珩1961.5-),男(漢族)吉林省長春人博平擺脫了傳統(tǒng)意義上的仿真概念,它的逼真性和實時交互士研究員博士生導(dǎo)師國家863計劃航夭航空領(lǐng)性為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供了強(qiáng)有力的支持隊而大幅度地提升域空間實驗室及其應(yīng)用主題專家組副組長主要從了系統(tǒng)操作的性能是仿真技術(shù)發(fā)展過程中的里程碑并將事現(xiàn)代控制理論、智能化系統(tǒng)設(shè)計、面向空間應(yīng)用的在未來的應(yīng)用特別是仿真模擬和商品(特別是文化娛樂)遙科學(xué)及微小航天器的軌道控制技術(shù)研究領(lǐng)域具有很大的潛力給人類生活帶來巨大的改觀。歐珊瑚1978.12-)男漢族)湖南省岳陽人碩士研究生,主要研究方向為數(shù)字圖象壓縮技術(shù)。irtual Reality Simulation and ApplicationsZHANG Heng oU Shan-huInstitute of Mechanics Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, ChinaABSTRACT Virtual Reality is a new human machine interface technology and advanced simulatechnology. It has broken away from the limitation of the old traditional human中國煤化工 action mode. t also strengthens human activity and flexibility of simulation methods. It is the hottest researCN MH Formation technology. In thispaper, the background of VR technology is introduced. The characteristics and basic structure of VR technology is presented. The applicationof VR technology in the field of astronautics military affairs, telescience and robot etc. is summarized. Finally the existing problems in theKEYWORDS Virtual reality i Simulation;Immersion457