分布式虚拟现实仿真系统的时间同步研究

虚拟现实系统简介

《虚拟现实》教学目的和要求： 1、了解虚拟现实的概念； 2、了解虚拟现实的组成及国内和同外虚拟现实研究的现状。教学重点： 1、虚拟现实定义； 2、虚拟现实的组成； 3、虚拟现实的应用研究现状； 4、虚拟现实的应用前景。 1.前言人类有许多梦想，一些梦想已经变为现实，而有一些梦想也许永远都不可能实现。然而，有一种技术却能使一切梦想全部在感知中实现，这就是虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）。虚拟现实是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，由于它生成的视觉环境是立体的、音效是立体的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将一改人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状，即计算机创造的环境将人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。虚拟现实（VR）技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术，它集多媒体、网络技术、传感技术等多种先进技术为一体，是当今前景最好的计算机技术之一。虚拟现实虚拟环境虚拟房间虚拟汽车虚拟人虚拟现实技术的发展 1965年，Sutherland在篇名为《终极的显示》（The Ultimate Display）的论文中首次提出了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，从此，人们正式开始了对虚拟现实系统的研究探索历程。 1970年，出现了第一个功能较齐全的HMD系统。基于从60年代以来所取得的一系列成就，美国的Jaron Lanier 在80年代初正式提出了“Virtual Reality”一词。 80年代，美国宇航局（NASA）及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。1984年，NASA Ames研究中心虚拟行星探测实验室组织开发了用于火星探测的虚拟环境视觉显示器，将火星探测器发回的数据输入计算机，为地面研究人员构造了火星表面的三维虚拟环境。虚拟现实技术的发展 90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据集合的声音和图象的实时动画制作成为可能；人机交互系统的设计不断创新，新颖、实用的输入输出设备不断地进入市场。而这些都为虚拟现实系统的发展打下了良好的基础。例如1993年的11月，宇航员利用虚拟现实系统成功地完成了从航天飞机的运输舱内取出新的望远镜面板的工作，而用虚拟现实技术设计波音777获得成功，是近年来引起科技界瞩目的又一件工作。

VR系统的组成与交互技术汇总

VR系统的组成与交互技术汇总今天给大家介绍一下VR系统的组成与当前一些VR交互技术，希望大家对VR 有更深的理解。一个典型的虚拟现实系统主要由计算机、输入输出设备、虚拟现实设计/浏览软件等组成。用户以计算机为核心，通过输入输出设备与应用软件的虚拟世界进行交互。计算机在虚拟现实系统中，计算机是系统的心脏，主要用于接收、处理、控制显示各种信息及相互间的作用和状态，负责虚拟世界的生成、人与虚拟世界的自然交互等功能的实现。输入输出设备在虚拟现实系统中，用户与虚拟世界之间要实现自然的交互，必须采用特殊的输入输出设备，用以识别用户的各种信息输入，并实时生成逼真的反馈信息。 VR输入设备如动作捕捉、手势识别、声音感知等体感类设备，通过感知用户输入信息，与虚拟世界进行交互，输入设备是实现消费者交互、沉浸感的重要技术。下面是一些在VR虚拟现实场景中运用到的交互技术：

动作捕捉用户想要获得完全的沉浸感，真正“进入”虚拟世界，动作捕捉系统是必须的。目前专门针对VR的动捕系统，目前市面上可参考的有Perception Neuron。但是这样的动作捕捉设备只会在特定的超重度的场景中使用，因为其有固有的易用性门槛，需要用户花费比较长的时间穿戴和校准才能够使用。相比之下，Kinect 这样的光学设备在某些对于精度要求不高的场景可能也会被应用。全身动捕在很多场合并不是必须的，它的另一个问题，在于没有反馈，用户很难感觉到自己的操作是有效的，这也是交互设计的一大痛点。触觉反馈这里主要是按钮和震动反馈，这就是下面要提到的一大类，虚拟现实手柄。目前三大VR头显厂商Oculus、索尼、HTC Vive都不约而同的采用了虚拟现实手柄作为标准的交互模式：两手分立的、6个自由度空间跟踪的（3个转动自由度3个平移自由度），带按钮和震动反馈的手柄。这样的设备显然是用来进行一些高

分布式系统复习题及参考答案

关于分布式系统复习题与参考答案一、填空题(每题n分,答错个扣分,全错全扣g，共计m分) 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。 10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系统一般只维护用来让多个线程共享CPU 所必需的最少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上

2020年(VR虚拟现实)虚拟教育设计方案

（VR虚拟现实）虚拟教育设计方案

虚拟教育设计方案背景：随着信息时代的发展，数字化三维虚拟仿真技术以其画面逼真精美、运行高效便捷、功能丰富实用、查询管理信息直观方便等特点逐渐应用在各个领域，国内院校也同样期望着在校园建设成果展示、学校品牌推广、教学辅助与校园资源管理等方面全面实现三维数字化。三维虚拟校园平台系统正是顺应这种需求而产生，在国内迅速普及。三维虚拟校园平台是指利用计算机虚拟现实技术、网络技术、网络三维技术、数据库技术等对学校的建筑三维数据、建筑室内外结构、建筑相关属性信息、教学设施相关信息和教学资源信息进行处理，建立基于互联网浏览器展示的可交互的三维虚拟校园应用平台，并在此基础上实现学校教学管理所需的各种功能。三维虚拟校园可以实现三维虚拟校园展示、学校建设成果宣传、楼宇教室查询、自主校园漫游、人机交互体验、网络互动交流、仿真课堂体验、院校设施设备管理等功能，最重要的是其可以直接在互联网网页浏览器中直接登录使用，使用户能够不受时间和空间的限制，直接在线浏览和使用虚拟校园提供的各种应用。目前国内越来越多的院校已经逐步建设了三维虚拟校园平台系统，比如北京大学、清华大学、浙江大学、北京师范大学、北京外国语大学、上海同济大学等著名高校，众多高职、中职、中小学院校也正在陆续开展网上三维虚拟校园建设。随着网络时代的来临，网络教育迅猛发展，尤其是宽带技术和校园网大规模应用的今天。国内一些高校已经开始逐步推广、使用虚拟校园教学模式。虚拟现实技

术具有广泛的作用和影响,亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力。主动地去交互，与被动的观看，有质的差别，尤其在虚拟教学、虚拟实验、虚拟仿真校园、科技研究等方面的应用更为广泛性。虚拟教学系统分为原理教学和动态教学.原理教学主要指的是传统的课件制作,把课件中的图片做成动态三维的形式,改变教育模式,不用再通过乏味的幻灯片技术教学,将教学步骤完美的融合到教学中,让学生不在死守在书本上面,却又心不在焉的想着自己的事情,不同于传统的教育模式,所有的教育步骤一气呵成,使学生学习兴趣浓厚,教学质量显著提升.动态教学就是把物理化学实验中一些大型不易操作的实验或一些因含有有毒气体学生不能进行操作的实验,通过虚拟现实技术,学生可以在网上进行操作,丝毫没有束缚之感,让学生有一种身临其境的感觉.成功案例有虚拟现实技术划分四类： 1、桌面虚拟现实桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真，将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互，这些外部设备包括鼠标，追踪球，力矩球等。它要求参与者使用输入设备，通过计算机屏幕观察360度范围内的虚拟境界，并操纵其中的物体，但这时参与者缺少完全的沉浸，因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验，但是成本也相对较低，因而，应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实QuickTimeVR、虚拟现实造型语言VRML、桌面三维虚拟现实、MUD等。 2、沉浸的虚拟现实

虚拟现实答案

1.什么叫虚拟现实技术虚拟现实技术（Virtual Reality 简称VR) 是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，是在数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、人—机接口技术、计算机仿真技术及传感器技术等许多信息技术基础上发展起来的一门多学科的交叉技术。 2.虚拟现实系统的构成典型的虚拟现实系统主要是由计算机、应用软件系统、输入输出设备、用户和数据库等组成。 3.虚拟现实技术的特征虚拟现实技术有3个主要特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interactivity）和想像性（Imagination）。 (1)沉浸性沉浸性（Immersion）又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。 (2) 交互性交互性（Interactivity）的产生，主要借助于VR系统中的特殊硬件设备（如数据手套、力反馈装置等），使用户能通过自然的方式，产生同在真实世界中一样的感觉。 (3) 想像性想像性（Imagination）指虚拟的环境是人想像出来的，同时这种想像体现出设计者相应的思想，因而可以用来实现一定的目标。 4.虚拟现实系统的分类在实际应用中，根据虚拟现实技术对沉浸程度的高低和交互程度的不同，将虚拟现实系统划分为以下4种类型: (1) 桌面式VR系统它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。桌面式VR系统具有以下主要特点： ①缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。 ②对硬件要求极低 ③应用比较普遍，因为它的成本相对较低 (2) 沉浸式VR系统

分布式系统中进程的同步方法

分布式系统中进程的同步方法【摘要】在分布式操作系统中，为了实现进程的同步，首先要对系统中发生的事件进行排序，还要有良好的分布式同步算法。本文对分布式操作系统中的一些常见算法进行了分析，从而解析才能使进程在分布式操作系统中更加正确有效地协同工作。【关键字】分布式操作系统，进程，同步，算法。【Abstract】In the distributed operating system，in order to achieve the process of synchronization,First, you want to sort of events that occur in the system,but you also distributed synchronization algorithm.This article analyzes some common algorithms in the distributed operating system, to resolve to make the process more correctly and effectively work together in a distributed operating system. 【Key words】Distributed operating system, Process, Synchronous, Algorithm.

在分布式系统中，处于不同物理位置的若干进程通过传递消息相互通信，进行协同工作完成同一任务。工作过程中，进程产生了大量的事件和消息，这些事件和消息在时间上的先后顺序对工作正确有效的完成往往是有影响的。由于进程所处的物理位置不同带来的时钟差异如各地时钟值的差异和时钟运行精度的差异等）和网络传输延时等方面的原因，一个进程所看到的系统内事件和消息的先后顺序很可能与它们的实际顺序是不一致的，这样就带来了问题，如图1所示。 100 150 300 350 物理时间图1 分布式进程通信示例在一个先来先服务的分布式系统中，X地的进程Pi在时刻100时向Z滴的进程Pk发出了请求服务的消息Rq，并盖上了本地的时间戳130，随后Y地的进程Pj也向Pk发出了请求服务消息，并盖上了本地的时间戳120。Pj的消息在时刻300到达Pk，而Pi的消息在时刻350才到达Pk。这样，对Pk而言，不管到达的顺序还是按照时间戳的大小都应该先对Pj进行服务，这显然是不公平的。因此，在分布式系统中必须采取一定的同步机制来保证工作的顺利进行和结果正确。进程同步大致有两种程度：一种是局部的松散同步，即事件和消息产生的逻辑顺序上简单同步；一种是全局的精确同步，即各进程的本地时钟基于现实世界物理时间标准同步。前一种同步能由Lamport算法和Ricart and Agrawla 算法等算法实现。在这种同步机制中，各进程利用逻辑时钟产生时间戳，能保证按序发送消息，同样接收进程也能按序接收。或者说，接受进程能按序从各个不同进程接收消息，而且从同一进程接收的消息也是顺序的。但这种同步仅仅保证了事件和消息的顺序一致性，而不能反映它们产生的真实时间，因为同步机制中所采用的时间戳只能看作是一个数字编号，并没有和物理时钟精确对应起来。这种同步机制在分布式系统的实际应用中有着很大的局限，因为很多现实的分

虚拟现实技术的国内外研究现状与发展

138 虚拟现实技术的国内外研究现状与发展杨江涛（铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300）摘要：虚拟现实技术是一项新兴技术，结合了多种技术如多媒体技术、计算及图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等等，前景非常的广阔。文章结合了虚拟现实技术国内外的研究现状对虚拟现实技术的发展趋势进行了分析。关键词：虚拟现实；三维现实；分布式中图分类号：F061.3 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）01-0138-01 虚拟现实（Virtual Reality ，简称VR ）是一种综合了多媒体技术、计算机图形技术、网络技术、人机交互技术、仿真技术以及立体显示技术等多种科学技术综合发展起来的计算机最新技术，综合应用了力学、光学、数学、机构运动学等学科。这种技术的特点就是用模仿的方式给用户创造一种虚拟的环境，通过感知行为如视觉、听觉和触觉等让用户有一种身临其境的感觉，并带有交互作用。现在虚拟现实的发展速度越来越快，内容也扩大了很多。 1国外虚拟现实技术研究现状（1）虚拟现实技术在美国的研究现状。美国是虚拟现实技术的发源地，对于虚拟现实技术的研究最早是在20世纪40年代。一开始用于美国军方对宇航员和飞行驾驶员的模拟训练。随着科技和社会的不断发展，虚拟现实技术也逐渐转为民用，集中在用户界面、感知、硬件和后台软件四个方面。20世纪80年代，美国国防部和美国宇航局组织了一系列对于虚拟现实技术的研究，研究成果惊人。到了现在，已经建立了空间站、航空、卫星维护的VR 训练系统，也建立了可供全国使用的VR 教育系统；乔治梅森大学研制出了一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统；波音公司利用了虚拟现实技术在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化；施乐公司主要将虚拟现实技术用于未来办公室上，设计了一项基于VR 的窗口系统。传感器技术和图形图像处理技术是上述虚拟现实项目的主要技术，从目前来看，时间的实时性和空间的动态性是虚拟现实技术的主要焦点。（2）虚拟现实技术在欧洲的研究现状。在欧洲，英国在辅助设备设计、分布并行处理和应用研究方面是领先的，在硬件和软件的领域处于领先地位。欧洲其它一些比较发达的国家如德国以及瑞典等也积极进行了虚拟现实技术的研究和应用：德国将虚拟现实技术应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面，可以降低成本，吸引客户等等；瑞典的DIVE 分布式虚拟交互环境是一个在不同节点上的多个进程可以在同一个师姐中工作的一直分布式系统。 2国内虚拟现实技术研究现状我国对于虚拟现实技术的研究和国外一些发达国家还存在相当大的一段距离，但随着计算机系统工程以及计算机图形学等技术的发展速度越来越快，我国各界人士对于虚拟现实技术也越来越重视，正在积极进行虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发等等。国内许多高校和研究机构也都在积极的进行虚拟现实技术的研究以及应用，并取得了不错的成果：北京航空航天大学时国内最早进行虚拟现实技术研究的单位之一，建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台等等，并对虚拟环境中物体物理特性的表示和处理着重进行了研究，并在虚拟显示的视觉接口硬件方面进行开发，并提出了相关的算法和实现方法。清华大学国家光盘工程研究中心采用了QuickTime 技术实现了大全景VR 制布达拉宫；哈尔品工业大学计算机系成功解决了表情和唇动合成的技术问题等。 3虚拟现实技术的发展趋势（1）动态环境建模技术。虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，而动态环境建模技术的目的就是对实际环境的三维数据进行获取，从而建立对应的虚拟环境模型，创建出虚拟环境。（2）实时三维图形生成和显示技术。在生成三维图形方面，目前的技术已经比较成熟，关键是怎么样才能够做到实时生成，在不对图形的复杂程度和质量造成影响的前提下，如何让刷新频率得到有效的提高是今后重要的研究内容。另外，虚拟现实技术还依赖于传感器技术和立体显示技术的发展，现有的虚拟设备还不能够让系统的需要得到充分的满足，需要开发全新的三维图形生成和显示技术。（3）适人化、智能化人机交互设备的研制。虽然手套和头盔等设备能够让沉浸感增强，但在实际使用当中效果并不尽如人意。交互方式使用最自然的视觉、听觉、触觉和自然语言的话，能够让虚拟现实的交互性效果得到有效的提高。（4）大型网络分布式虚拟现实的研究与应用。网络虚拟现实是指多个用户在一个基于网络的计算机集合当中，对新型的人机交互设备进行一个用，介入计算机中，产生适用于用户的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了要让复杂虚拟环境计算的需求得到满足之外，还需要让协同工作以及分布式仿真等应用对共享虚拟环境的自然需要得到满足。分布式虚拟现实可以看成是一种基于网络的虚拟现实系统，可以让多个用户同时参与，让不同地方的用户进入到同一个虚拟现实环境当中。目前，分布式虚拟现实系统已经成为了全世界的研究热点，我国也由杭州大学、北京航空航天大学、中国科学院软件所、中国科学院计算所以及装甲兵工程学院等单位共同感开发了一个分布虚拟环境基础信息平台，为我国开展分布式虚拟现实的研究提供了必要的软硬件基础环境和网络平台。 2015 （Sum.No 145）信息通信 INFORMATION &COMMUNICATIONS 2015年第1期（总第145期）

虚拟现实技术的历史与发展

虚拟现实技术的历史与发展摘要：虚拟现实技术作为一种综合多种科学技术的计算机领域新技术,已经涉及众多研究和应用领域,被认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。本文介绍了虚拟现实技术的概念、特性以及发展历史和发展趋势，并对虚拟现实技术的应用前景进行展望。关键词：虚拟现实技术发展历史发展趋势一、虚拟现实的概念和特性虚拟现实(Virtual Reality，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物[1]。虚拟现实技术作为一种新的技术，主要有三个特性，分别是沉浸性、交互性和构想性。 1.沉浸性，是指利用计算机产生的三维立体图像，让人置身于一种虚拟环境中，就像在真实的客观世界中一样，能给人一种身临其境的感觉。 2.交互性，在计算机生成的这种虚拟环境中，人们可以利用一些传感设备进行交互，感觉就像是在真实客观世界中一样，比如：当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时，手就有握东西的感觉，而且可感觉到物体的重量。 3.构想性，虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识，提高感性和理性认识，从而使用户深化概念和萌发新的联想，因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。二、虚拟现实技术的发展历程虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段：1963 年以前，蕴涵虚拟现实技术思想的第一阶段；1963年~1972 年，虚拟现实技术的萌芽阶段；1973 年~1989 年，虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段；1990 年至今，虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。第一阶段：虚拟现实技术的前身。虚拟现实技术是对生物在自然环境中的感官和动作等行为的一种模拟交互技术，它与仿真技术的发展是息息相关的。中国古代战国时期的风筝，就是模拟飞行动物和人之间互动的大自然场景，风筝的拟声、拟真、互动的行为是仿真技术在中国的早期应用，它也是中国古代人试验飞行器模型的最早发明。西方人利用中国古代风筝原理发明了飞机，发明家Edwin A. Link 发明了飞行模拟器，让操作者能有乘坐真正飞机的感觉。1962 年，Morton Heilig的“全传感仿真器”的发明，就蕴涵了虚拟现实技术的思想理论。这三个较典型的发明，都蕴涵了虚拟现实技术的思想，是虚拟现实技术的前身。第二阶段：虚拟现实技术的萌芽阶段。1968 年美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD 及头部位置跟踪系统，是虚拟现实技术发展史上一个重要的里程碑。此阶段也是虚拟现实技术的探索阶段，为虚拟现实技术的基本思想产生和理论发展奠定了基础。第三阶段：虚拟现实技术概念和理论产生的初步阶段。这一时期出现了VIDEOPLACE 与VIEW两个比较典型的虚拟现实系统。由M.W.Krueger 设计的VIDEOPLACE系统，将产生一个虚拟图形环境，使参与者的图像投影能实时地响应参与者的活动。由M.MGreevy 领导完成的VIEW 系统，在装备了数据手套和头部跟踪器后，通过语言、手势等交互方式，形成虚拟现实系统。第四阶段：虚拟现实技术理论的完善和应用阶段。在这一阶段虚拟现实技术从研究型阶段转向为应用型阶段，广泛运用到了科研、航空、医学、军事等人类生活的各个领域中，如美军开发的空军任务支援系统和海军特种作战部队计划和演习系统，对虚拟的军事演习也能达到

基于GPS的控制系统时间同步

基于GPS 的控制系统时间同步金刚平,徐欣圻 (中国科学院国家天文台南京天文光学新技术研究所,南京　210042) 摘　要:介绍如何利用G PS 接收器获取准确的UT C 时间,在分布式实时操作系统QNX 下,实现系统时间和UT C 的一致。同时讨论了如何建立网络时间服务器,通过执行网络时间同步算法,实现局域网内不同计算机之间的时间同步。最后文章给出在具体应用中的实例。关键词:G PS;QNX;时间服务器中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2002)04-0030-05 0　前　言目前,G PS (G lobal P osition System )在导航和定位方面得到了广泛的应用,同时在授时领域,也开始利用G PS 来获取准确的UT C (C oordinated Universal T ime )时间。在国家九五重大科学工程LAMOST (Large Sky Area Multi -objects Fiber S pectroscopic T elescope )望远镜的控制系统中,为了实施精确跟踪天体目标,需要一个准确的UT C 时间。同时,处于控制系统局域网内部的其他计算机也需要和UT C 时间同步。因此,我们决定采用G PS 来构建时标系统,并利用网络通讯把得到的准确的UT C 时间发布到整个网络中,以实现整个控制系统时间同步[1]。 1　时间同步的必要性建立时间服务器,实现网络内计算机之间时间同步的必要性在于: 数据分析:在网络应用中,我们从不同的网络节点计算机获取数据。通常在数据包里面,包含有数据到达的时间信号。但只有实现了网络内的时间同步,才可以利用时间戳来获取这些数据之间的关系。对时间敏感的交易:在股票和货币类对时间比较敏感的交易中,这些活动经常发生在不同的城市,时间的准确性对交易的顺利进行影响很大。网络安全:很多的局域网安全系统都是基于各个通讯终端的准确时间戳。有一些安全系统通过测试网络延迟来决定是否终止交易。在实时控制领域:例如我们正在研制的国家重大科学工程项目LAMOST 控制系统便是典型一例,其分布式控制局域网内部的时间同步,对于实现精确的协调控制,其作用是不言而喻的。收稿日期:2002-05-28 作者简介:金刚平(1975-),男,安徽桐城人,南京天文光学新技术研究所助理研究员,硕士; 徐欣圻(1944-),男,江苏无锡人,南京天文光学新技术研究所研究员,博士生导师. 2002年12月第26卷第4期安徽大学学报(自然科学版)Journal of Anhui University Natural Science Edition December 2002V ol.26N o.4

浅述虚拟现实技术的现状及发展前景

浅述虚拟现实技术的现状及发展前景虚拟现实技术是一门新兴的边缘技术，它的研究内容涉及多个专业，应用空间也十分广泛，作为3D技术的一项重要应用，其在指控显示方面也有着重要的发展应用前景，下面就从以下几个方面对虚拟现实技术的发展状况进行简单的概述。首先，从虚拟现实技术的定义入手，了解其基本内容。虚拟现实，又译为临境，灵境等，从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境，通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。虚拟现实的主要特征是：多感知性、浸没感、交互性、构想性。这些使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位的获取环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。身临其境的沉浸感和人机互动的趣味性是虚拟现实的实质特征，对时空环境的现实构想是虚拟现实的最终目的。其次，对国内外虚拟现实技术的发展历史及现状进行简单的总

结，全面认识虚拟现实技术的产生背景和现在的发展状况。国内外虚拟现实技术主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。美国是虚拟现实技术研究的发源地，虚拟现实技术可以追溯到上世纪40年代。最初的研究应用主要集中在美国军方对飞行驾驶员与宇航员的模拟训练。然而，随着冷战后美国军费的削减，这些技术逐步转为民用，目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。上世纪80年代，美国宇航局及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，美国宇航局Ames实验室致力于一个叫“虚拟行星探索”的实验计划。现NASA已经建立了航空、卫星维护虚拟现实训练系统，空间站虚拟现实训练系统，并已经建立了可供全国使用的虚拟现实教育系统。北卡罗来纳大学的计算机系是进行虚拟现实研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。施乐公司研究中心在虚拟现实领域主要从事利用虚拟现实T建立未来办公室的研究，并努力设计一项基于虚拟现实使得数据存取更容易的窗口系统。图形图像处理技术和传感器技术是以上虚拟现实项目的主要技术。就目前看，空间的动态性和时间的实时性是这项技术的最主要焦点。欧洲各国在虚拟现实技术上也有诸多成果和应用。英国在虚拟现

虚拟仿真(虚拟现实)实验室解决方案设计

数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决方案虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】：建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成：

虚拟现实开发平台：一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。虚拟现实显示系统： ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，

分布式系统中的时间问题

分布式操作系统中的时间问题摘要实践表明，分布式操作系统的同步问题常常比单处理器或者多处理器系统中的同步问题更加困难。本文从时间同步问题开始着手讨论，分析在分布式系统中同步问题的重要性以及如何在分布式系统中实现时间的同步。本文讨论的问题及其解决方式本质上是比较常见的并且出现在分布式操作系统的不同情况下。关键词：分布式操作系统、同步、时间问题 Abstract The practice shows that the synchronization problems in distributed operating systems often more difficult than synchronous problem of single processor or multiprocessor system.This paper begins to discuss from the time synchronization problem,analysis of the importance of synchronization problems in distributed system and how to realize the time synchronization in distributed system.This paper discusses the problems and the solutions are relatively common and occur in different situations under the distributed operating system. Key Words: distributed operating systems、synchronization、timing issue

虚拟现实技术现状及发展趋势

虚拟现实技术现状及发展趋势虚拟现实技术是一门新兴边缘的技术,研究内容涉及多个领域,应用十分广泛,被公认为是21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术之一。从虚拟现实的概念出发,对虚拟现实技术的国内外研究现状进行了充分论述,并展望了虚拟现实的发展趋势。一、虚拟现实技术简介虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又译为灵境技术，从应用上看它是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术,也是力学、数学、光学、机构运动学等各种学科的综合应用。这种计算机领域最新技术的特点在于以模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境,通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉并与虚拟环境相互作用从而引起虚拟环境的实时变化。二、虚拟现实发展现状计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具,并因此导致了许多解决问题的新方法的产生。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此,概括的国内外虚拟现实技术,它主要涉及到三个研究领域:通过计算图形方式建立实时的三维视觉效果；建立对虚拟世界的观察界面;使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。 1国外虚拟现实发展现状 1.1 VR技术在美国的研究现状美国是虚拟现实技术研究的发源地，目前大部分研究机构都在美国。NASA Ames实验室一直是许多VRT思想的发源地.早在1981年,他们就开始研究空间信息显示，1984年开始了虚拟视觉环境显示项目,后来还开发了虚拟界面环境工作站。目前,Ames实验室正在致力于一个叫“虚拟行星探索”的试验计划。这一项目能使“虚拟探索者”利用虚拟环境来考察遥远的行星。波音公司的波音777运输机采用全无纸化设计,利用所开发的虚拟现实系统将虚拟环境叠加于真实环境之上,把虚拟的模板显示在正在加工的工件上,工人根据此模板控制待加工尺寸,从而简化加工过程。 1.2 VR技术在欧洲的研究现状在欧洲，英国的Bristol公司开发的软件系统DVS是一个领先于某些标准操作系统环境。公司还提供了领先于DVS的环境编辑语言。在该语言中，VR被分成3类:实际环境检测、虚拟环境控制、虚拟环境显示。每个类别里有门的操作符模型，DVS软件则使每个操作符产生不同的功能。英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面,在欧洲来说是领先的。 1.3 VR技术在欧洲的研究现状日本的虚拟现实技术的发展在世界相关领域的研究中同样具有举足轻重的地位,它在建立大规模VR知识库和虚拟现实的游戏方面作出了很大的成就。东京大学的原岛研究室开展了3项研究：人类面部表情特征的提取、三维结构的判定

虚拟现实系统的组成

虚拟现实系统的组成 1 构建虚拟现实系统的目的使参与者沉浸于多维信息空间中，进行仿真、建模，获取知识和形成新概念。目标:利用并集成高性能的计算机软硬件及各类先进的传感器，去构建一个使参与者处于身临其境的沉浸感、具有完善的交互作用、能帮助和启发构思的信息环境。技术支持:各种传感器技术、三维显示和音响器、虚拟环境产生器、程序设计工具集、计算机高速网络和高性能计算机平台。 2 虚拟现实系统的组成用户通过头盔、手套和话筒等输入设备为计算机提供输入信号，虚拟现实软件收到输入信号后加以解释，然后对虚拟环境数据库进行必要更新，调整当前虚拟环境视图，并将这一新视图及其它信息如声音立即传送给输出设备，以便用户及时看到效果。系统由输入部分、输出部分、虚拟环境数据库、虚拟现实软件组成。 2.1输入部分虚拟现实系统通过输入部分接收来自用户的信息。用户基本输入信号包括用户的头、手位置及方向、声音等。其输入设备主要有: (1)数据手套用来监测手的姿态，将人手的自然动作数字化。用户手的位置与

方向用来与虚拟环境进行交互。如在使用交互手套时，手势可用来启动或终止系统。类似地，手套可用来拾起虚拟物体，并将物体移到别的位置。 (2)三维球用于物体操作和飞行控制。 (3)自由度鼠标用于导航、选择及与物体交互。 (4)生物传感器用来跟踪眼球运动。 (5)头部跟踪器通常装在HMD头盔上跟踪头部位置，以便使HMD显示的图像随头部运动而变化。用户头的位置及方向是系统重要的输入信号，因为它决定了从哪个视角对虚拟世界进行渲染。 (6)语音输入设备通过话筒等声音输入设备将语音信息输入，并利用语音识别系统将语音信号变成数字化信号。 2.2 输出系统虚拟现实系统根据人的感觉器官的工作原理，通过虚拟现实系统的输出设备，https://www.360docs.net/doc/405181875.html,使人对虚拟现实系统的虚拟环境得到虽假犹真、身临其境的感觉。主要是由三维图像视觉效果、三维声音效果和触觉 (力觉)效果来实现的。 (1)三维图像生成与显示

分布式数据采集系统中的时钟同步[图]

分布式数据采集系统中的时钟同步[图] 在高速数据传输的分布式数据采集系统中，各个组成单元间的时钟同步是保证系统正常工作的关键。由于系统工作于局域网，于是借鉴了IEEE1588时钟同步协议的原理，设计出简易、高效的时钟同步方案，并在基于局域网的分布式数据采集系统中实现微秒级的精确同步。鉴于方案的高可行性和高效性，可将其推广到其他分布式局域网系统中。引言随着网络技术的发展，各种分布式的网络和局域网都得到了广泛的应用[1]。分布式数据采集系统广泛应用于船舶、飞机等采集数据多、实时性要求较高的地方。同步采集是这类分布式数据采集系统的一个重要要求，数据采集的实时性、准确性和系统的高效性都要求系统能进行实时数据通信。因此，分布式数据采集系统中的一个关键技术就是实现数据的同步传输。由于产生时钟的晶振具有频率漂移的特性，故对于具有多个采集终端的分布式系统，如果仅仅在系统启动时进行一次同步，数据的同步传输将会随着系统运行时间的增长而失步。因此时钟的同步就是保证数据同步传输的关键所在。2002年提出的IEEE1588标准旨在解决网络的时钟同步问题。它制定了将分散在测量和控制系统内的分离节点上独立运行的时钟，同步到一个高精度和高准确度时钟上的协议。由于分布式数据采集系统工作于局域网的环境中，于是借鉴IEEE1588标准中的思想，设计出一种针对基于局域网的分布式系统的时钟同步的机制，成功地在分布式数据采集系统中实现了μs级的同步。 1 时钟同步原理及实现时钟同步原理借鉴了IEEE1588协议中的同步原理。IEEE1588 定义了一个在工业自动化系统中的精确同步时钟协议(PTP 协议)，该协议与网络交流、本地计算和分配对象有关。IEEE1588 时钟协议规定，在进行时钟同步时,先由主设备通过多播形式发出时钟同步报文,所有与主设备在同一个域中的设备都将收到该同步报文。从设备收到同步报文后,根据同步报文中的时间戳和主时钟到从时钟的线路延时计算出与主时钟的偏差,对本地的时钟进行调整[2]。系统由各个单元的系统控制板（简称“系统板”）来完成同步的工作。同步模型与IEEE1588时钟协议一致，采用主从结构。主从单元采用相同频率的晶振，此时时钟同步的关键就是解决时钟相位对准问题和时钟漂移的问题。系统中采用的时间同步算法，是借鉴IEEE1588的同步原理，主要是采用约定固定周期同步的算法。和IEEE1588同步算法一样，同步过程分为两个阶段: 延迟测量阶段和偏移测量阶段。下面以一主一从模式为例介绍其原理。 1.1 延迟测量延迟测量阶段用来测量网络传输造成的延迟时间[3]。定义一个延迟请求信息包(Delay Request Packet) ,简称“Delay_Req”。延迟测量示意图。图1 延迟测量示意图为了简化程序，采用固定的周期测量网络延迟，一般系统每工作一个小时进行一次测量。从属时钟TSd 时刻发出延迟请求信息包Delay_Req ,主时钟收到Delay_ Req 后再立刻返回一个延时响应包delay_back发送给从属时钟,因此从属时钟就可以非常准确地计算出网络延时: TM2 →TS2∶Delay1 = TS2-Offset-TM2 TS3 →TM3∶Delay2 = TM3-(TS3 - Offset) 其中的Offset为从时钟与主时钟之间的时间偏差。因为网络延迟时间是对称相等的,所以: Delay =（Delay1 + Delay2）/2=（（TS2-TM2）+（TM3-TS3））/2 需要说明的是,在这个测量过程中,假设传输介质是对称均匀的，且线路是对称的[4]。

(完整版)虚拟现实技术考试题及答案

虚拟现实技术试题（一） 1、虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。 2、虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型以及传统的三维动画是不一样的。 3、虚拟现实技术应该具备的三个特征:Immersion(沉浸) Interaction(交互) Imagination(想象) 4、一个典型的虚拟现实系统的组成主要由头盔显示设备\多传感器组\力反馈装置 5、从虚拟现实技术的相关概念可以看出，虚拟现实技术在人机交互方面有了很大的改进。常被称之为“基于自然的人机界面”计算机综合技术，是一个发展前景非常广阔的新技术。 6、根据虚拟现实对“沉浸性”程度和交互程度的不同，可把虚拟现实系统划分为四种典型类型沉浸式\桌面式\增强式\分布式。 7、有关虚拟现实的输入设备主要分为两类。三维位置跟踪器 8、在虚拟现实系统的输入设部分，基于自然交互设备主要有力反馈设备\数据手套\三维鼠标. 9、三维定位跟踪设备是虚拟现实系统中关键设备之一，一般要跟踪参与对象的宽度、高度、深度、俯仰角(pitch)、转动角(yaw)和偏转角（roll）,我们称为6自由度（6DOF）。 10、空间位置跟踪技术有多种，常见的跟踪系统有机械跟踪器\电磁跟踪器\超声波跟踪器\惯性跟踪器\光学跟踪器。 11、所谓力反馈，是运用先进的技术手段将虚拟物体的空间无能运动转变成物理设备的机械运动，使用户能够体验到真实的力度感和方向感，从而提供一个崭新的人机交互界面。该项技术最早应用于尖端医学和军事领域。 12、立体显示技术是虚拟现实系统的一种极为重要的支撑技术。要实现立体的显示。现已有多种方法与手段进行实现。主要有互补色\偏振光\时分式\光栅式\真三维显示 . 12、正是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。 13、HMD（Head_Mounted_Display）,头盔式显示器，主要组成是显示元件\ 光学系统 14、洞穴式立体显示装置（CAVE Computer Automatic Virtual Enviroment）系统是一套基于高端计算机的多面式的房间式立体投影解决方案,CAVE主要组成由高性能图形工作站\投影设备\跟踪系统\声音系统。 13、三维视觉建模又可细分为几何建模、物理建模、行为建模技术，分别是基于物体的几何信息来描述物体模型的建模方法、涉及到物体的物理属性，行为建模反映研究对象的物理本质及其内在的工作原理。 14、在真实感实时绘制技术中，为了提高显示的逼真度，加强真实性，常利用的方法有纹理映射\反走样 \环境映射。 15、在基于几何图形的实时绘制技术实现过程中，目前有下面几种用来降低场景的复杂度，以提高三维场景的动态显示速度的方法:预测计算法、脱机计算法、3D剪切法、可见消隐法、细节层次模型法。其中细节层次模型法应用较为普遍。16、为了保证虚拟环境的真实性，常需要对虚拟物体进行碰撞检测，实现方法有多种，但其中的层次包围盒法方法是碰撞检测算法中广泛使用的一种方法，它是解决碰撞检测问题复杂性的一种有效方法。实时绘制技术\场景简化\快速消隐\纹理化对象\限时绘制\ 17、VRML（Virtual Reality Modeling Language）即虚拟现实建模语言。是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构