[发明专利]基于Virtools/HLA的多通道虚拟试验过程可视化系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟试验过程可视化和虚拟现实领域，特别是涉及基于Virtools/HLA的多通道虚拟试验过程可视化系统。

背景技术

多通道虚拟试验过程可视化技术是以可视化模型和数据的网络传输、虚拟现实环境的合成和三维(二维)可视化系统的控制和管理等技术为基础，将虚拟试验过程可视化技术与高层体系结构(High Level Architecture，简称HLA)相结合，实现分布式的虚拟试验过程多通道可视化表现，为分布式虚拟试验过程提供了一种直观的表现形式，能够给用户以很强的沉浸感，在多个领域具有广泛的应用前景。

达索公司虚拟现实开发平台Virtools的三维引擎在分布式仿真和虚拟试验过程可视化领域逐步得到了应用，国内外对于Virtools应用研究都是直接基于Virtools三维引擎和Server模块进行分布式虚拟现实系统的开发，并利用Virtools Server的网络消息处理机制和网络传输系统实现了与HLA仿真联邦的数据交换，构建了基于服务器数据转换的Virtools/HLA多联邦仿真系统，但这种Virtools/HLA之间的消息和数据交换机制受Virtools Server的C/S网络结构的制约，每一个联邦节点必须要安装Virtools的客户端，而且，所有的数据交换都需要通过Virtools的网络服务器实现，限制了联邦之间基于HLA的数据交换方式，虚拟试验可视化显示节点不能脱离仿真联邦成员单独在分布式仿真系统中运行。

目前，还没有一种基于Virtools/HLA的多通道虚拟试验过程可视化方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于Virtools/HLA的多通道虚拟试验过程可视化方法，该方法突破HLA多通道显示系统与HLA体系架构之间的数据通信和消息交互机制，基于Virtools SDK开发接口实现了HLA环境与Virtools引擎之间的交互控制，构建了支持HLA接口的多通道虚拟试验过程可视化系统。

本发明可视化系统的技术解决方案是：一种基于Virtools/HLA的多通道虚拟试验过程可视化系统，包括多通道显示模块，HLA接口模块，表现命令缓冲模块，可视化表现控制管理模块和消息数据转换管理模块；所述的可视化系统运行在计算机集群上，所述的计算机集群包括可视化表现控制服务器和可视化显示节点，可视化表现控制服务器与可视化显示节点计算机通过以太网相连，可视化显示节点包括一个主节点和多个从属节点，可视化显示节点上配置可视化引擎Virtools；

HLA接口模块，与HLA/RTI网络连接，从HLA/RTI网络接收可视化模型表现数据，并进行差错检测、纠错处理后传输给表现命令缓冲模块；

表现命令缓冲模块，接收HLA接口模块输送的可视化模型表现数据，按照Virtools的刷新频率对所述的表现数据进行缓冲处理，并将缓冲处理后的表现数据解析成表现命令，将表现命令存储在缓冲队列中，等待消息数据转换管理模块处理；

消息数据转换管理模块，从缓冲队列中获取表现命令，并将获取的表现命令进行格式转换，转换成虚拟试验可视化场景中实体对象和实体表现信息，并将转换后的实体对象和实体表现信息，即需要可视化表现的数据和信息发送给可视化表现控制管理模块进行可视化表现；

可视化表现控制管理模块，初始化可视化表现配置参数和交互控制界面，从消息数据转换管理模块接收并存储需要可视化表现的数据和消息，根据可视化表现数据在可视化引擎Virtools中进行实体表现、特效生成、模型数据驱动和相机切换管理，以及虚拟试验过程可视化系统运行过程中交互控制，并将存贮的可视化表现消息发送给多通道显示模块；

多通道显示模块，通过接收可视化表现消息，触发安装在可视化显示节点计算机上的远程可视化控制程序，实现在集群式计算机控制多个虚拟试验过程可视化显示节点的多通道同步运行。

HLA接口模块包括网络接口部件和差错检测/纠错部件两部分，具体工作流程如下：

首先，用户通过创建连接对象加入联邦中，同时进行对象类及对象类属性参数的发布和订购；

其次，网络接口部件对需要从HLA/RTI网络订购的可视化模型的表现数据按照对象类的方式进行定义，并启动侦听线程，开始侦听HLA/RTI网络中的可视化模型表现数据；

最后，差错检测/纠错部件对获取的可视化模型表现数据进行差错检测、纠错处理。

所述的消息数据转换管理模块包括缓冲队列数据读取子模块、消息数据转换管理器、表现数据和消息发送管理子模块；