自行車模擬騎行體驗(yàn)VR實(shí)

景體驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)方案

目錄

一、引言..........................................................1

1.1項(xiàng)目概述..................................................1

1.2建設(shè)目標(biāo).................................................1

1.3建設(shè)內(nèi)容.................................................2

L4建設(shè)約束條件..............................................2

1.4.1軟硬件環(huán)境........................................2

1.4.2內(nèi)存和其他能力限制................................3

1.4.3安全要求..........................................3

1.4.4檢查和驗(yàn)證要求（測(cè)試）...........................3

二、系統(tǒng)需求分析.................................................5

2.1系統(tǒng)功能需求.............................................5

2.2系統(tǒng)非功能需求...........................................5

2.2.1場(chǎng)景建模需求.......................................5

三、設(shè)計(jì)概述.....................................................6

3.1設(shè)計(jì)原則.................................................6

3.2設(shè)計(jì)依據(jù).................................................6

3.2.1相關(guān)軟件標(biāo)準(zhǔn).......................................7

3.2.2相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn).......................................7

四、系統(tǒng)總體架構(gòu).................................................8

4.1架構(gòu)設(shè)計(jì)方法.............................................8

4.2架構(gòu)設(shè)計(jì)思路............................................11

4.3系統(tǒng)總體框架............................................11

4.3.1系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu).......................................11

4.4硬件架構(gòu)................................................14

4.4.1騎行設(shè)備架構(gòu)......................................14

4.4.2顯示架構(gòu)..........................................15

4.5部署架構(gòu).................................................16

4.6系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)............................................17

4.6.1結(jié)構(gòu)性強(qiáng)..........................................17

4.6.2擴(kuò)展性好...........................................17

4.6.3實(shí)用性強(qiáng)...........................................18

4.6.4安全性高...........................................18

4.6.5穩(wěn)定性好...........................................19

五、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)................................................19

5.1系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì).............................................19

虛擬騎行設(shè)計(jì)............................................19

騎行臺(tái)設(shè)計(jì)..............................................20

5.2觀光模式................................................21

5.3競(jìng)速模式................................................22

六、數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)......................................23

6.I數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)..............................23

(1)數(shù)據(jù)庫(kù).............................................23

(2)模型庫(kù).............................................24

6.2三維模型庫(kù)建設(shè)..........................................24

6.3數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)...............................................24

七、技術(shù)選型....................................................25

7.1項(xiàng)目整合.................................................25

7.1.1unity............................................25

7.2三維模型制作............................................27

7.2.13DMax.............................................27

7.3材質(zhì)貼圖處理(PhotoShop)..............................27

7.4三維動(dòng)畫生成(Maya).................................27

7.5數(shù)據(jù)管理................................................27

7.5.1MicrosoftSQLServer..............................27

7.5.2Oracle...........................................28

7.6服務(wù)器管理(InternetInformationServer(IIS))..........28

一、引言

1.1項(xiàng)目概述

綠道，是一種限行綠色開敞空間，通常沿著河濱、溪谷、山脊、風(fēng)景道路、

鐵路、溝渠等自然和人工廊道建設(shè)，內(nèi)設(shè)可供游人和騎車者進(jìn)入的景觀線路，連

接主要的公路、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、歷史古跡和城鄉(xiāng)居民居住區(qū)。如現(xiàn)有

的河岸堤壩、田間機(jī)耕路、鄉(xiāng)村小道，避免大填大挖和人工化痕跡過重，注重保

護(hù)原生態(tài)景觀。

在現(xiàn)實(shí)中，如現(xiàn)有的河岸堤壩、田間機(jī)耕路、鄉(xiāng)村小道，避免大填大挖和人

工化痕跡過重，注重保護(hù)原生態(tài)景觀，受到設(shè)備、時(shí)間、場(chǎng)地、極宏觀或極微觀

的現(xiàn)象限制導(dǎo)致用戶無法展開實(shí)踐，降低用戶的體驗(yàn)，限制用戶的想象和創(chuàng)作能

力，也達(dá)不到較好的整體體驗(yàn)效果。另外，實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`過程往往也會(huì)存在安全風(fēng)

險(xiǎn)并會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)耗材成本。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)圖形(CG)技術(shù)、計(jì)

算機(jī)仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)，由計(jì)算

機(jī)技術(shù)輔助生產(chǎn)的高新技術(shù)。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體驗(yàn)中，構(gòu)建高度仿真的虛

擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，可實(shí)現(xiàn)多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)、試驗(yàn)及研究。

1.2建設(shè)目標(biāo)

采用虛擬現(xiàn)實(shí)(VR—VirtualReality)技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)逼真的三維環(huán)境，

主要幫助用戶完成相關(guān)工藝流程的體驗(yàn)培訓(xùn)，并提高用戶的實(shí)訓(xùn)能力。用戶通過

計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備跟虛擬世界中的實(shí)體進(jìn)行信息交換，產(chǎn)生仿真的結(jié)果?？蓴[

脫真實(shí)生產(chǎn)的物理空間限制，使受訓(xùn)者不再受困于無法現(xiàn)場(chǎng)演示、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)等問

題，同時(shí)避免誤操作引起的人身安全隱患。建設(shè)一套涵蓋的知識(shí)面廣、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

豐富、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ蕉鄻?、表現(xiàn)形式生動(dòng)，具有很強(qiáng)實(shí)驗(yàn)性的虛擬仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)的

構(gòu)建充分體現(xiàn)了先進(jìn)的培訓(xùn)模式和技術(shù)上超前的思想和實(shí)力。使教育提高到一個(gè)

新的水平。

從實(shí)現(xiàn)功能和技術(shù)上將，系統(tǒng)總體建設(shè)目標(biāo)包括：

(1)利用3D交互技術(shù)真實(shí)模擬生產(chǎn)的整個(gè)工藝流程，各大設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

和工作原理、安裝拆卸;

（2）系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景畫面逼真，畫面實(shí)時(shí)演染效果良好，；

（3）實(shí)操模擬系統(tǒng)支持良好的體驗(yàn)設(shè)計(jì)；

（4）系統(tǒng)具有靈活的可擴(kuò)展性，能夠編輯、修改功能模塊；

（5）系統(tǒng)人機(jī)交互方式友好，易于操作；

（6）能隨操作播放模擬音效、音效逼真。

L3建設(shè)內(nèi)容

自主瀏覽：用戶可以自己控制在場(chǎng)景中游走的路線。用戶能根據(jù)他們的意志

探索整個(gè)環(huán)境，選擇他們自己想體驗(yàn)的東西。由于VR作品觀看時(shí)間不受限制，

可以長(zhǎng)時(shí)間瀏覽；觀察角度不受限制，可以更換多個(gè)觀察點(diǎn)，也可以象動(dòng)畫一樣

制定既定路線游覽。

實(shí)時(shí)交互：在某此時(shí)候，用戶可能需要對(duì)場(chǎng)景中的物體進(jìn)行實(shí)時(shí)編輯，以對(duì)

比不同的設(shè)計(jì)所反映的效果。此外，亦可對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的物體進(jìn)行屬性獲取，如查詢

某個(gè)景區(qū)、建筑等的所處位置的地理等相關(guān)信息。

臨場(chǎng)體驗(yàn)：VR系統(tǒng)的展示方法可以是普通的顯示器、也可以是平面或環(huán)幕

投影；借助立體眼鏡，用戶還可以觀看到立體感極強(qiáng)的畫面效果。試想，在風(fēng)景

別致的綠道騎行游走或是駐足觀看，這樣的體驗(yàn)是效果圖、動(dòng)畫和沙盤都無法達(dá)

到的。

1.4建設(shè)約束條件

1.4.1軟硬件環(huán)境

本系統(tǒng)軟件環(huán)境配置如表「4-1所示。

序號(hào)軟件環(huán)境配置名稱要求備注

1操作系統(tǒng)支持windows等主流操作系統(tǒng)

支持Oracle、MicrosoftSQLServer>

2數(shù)據(jù)庫(kù)

Mysql等作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)硬件環(huán)境配置如表1-4-2所示。

序號(hào)硬件環(huán)境配置名稱最低要求備注

2

1網(wǎng)絡(luò)配置100M局域網(wǎng)

2客戶端CPUCorei5四核以上

3客戶端內(nèi)存DDR34G以上

2客戶端顯卡GeforceGTX650以上

4服務(wù)器CPUCorei5四核以上

5服務(wù)器內(nèi)存DDR34G以上

本系統(tǒng)采用進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)配置如表1-4-3所示。

序號(hào)開發(fā)環(huán)境配置名稱要求備注

1操年系統(tǒng)Windows7/10操作系統(tǒng)

2三維建模3Dmax/3DMaya

3三維場(chǎng)景開發(fā)3D

4數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle/MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)

L4.2內(nèi)存和其他能力限制

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)根據(jù)部署規(guī)模的大小決定內(nèi)存及存儲(chǔ)的要求；

（2）服務(wù)端要求應(yīng)有8G以上內(nèi)存；

（3）客戶端要求應(yīng)有8G以上內(nèi)存，同時(shí)根據(jù)部署規(guī)模的大小相應(yīng)調(diào)整內(nèi)存

空間。

L4.3安全要求

（1）所有用戶需要經(jīng)過驗(yàn)證和授權(quán)后才能使用本系統(tǒng)；

（2）用戶只能使用經(jīng)過授權(quán)使用的功能和訪問經(jīng)過授權(quán)的數(shù)據(jù)。

1.4.4檢查和驗(yàn)證要求（測(cè)試）

系統(tǒng)的測(cè)試將分為兩大部分：自動(dòng)測(cè)試及手動(dòng)測(cè)試。

（1）自動(dòng)測(cè)試將由開發(fā)及測(cè)試人員，利用Nunit及腳本文件與自動(dòng)構(gòu)建及測(cè)試

服務(wù)器集成，在源代碼有修改時(shí)自動(dòng)執(zhí)行；

（2）手動(dòng)測(cè)試將有專業(yè)測(cè)試人員與業(yè)務(wù)人員共同完成以保證系統(tǒng)功能的正確性。

3

4

二、系統(tǒng)需求分析

2.1系統(tǒng)功能需求

1.建立精美逼真太行山森林綠道路線3D互動(dòng)仿真平臺(tái)

2.實(shí)現(xiàn)自行車模以騎行與場(chǎng)景互動(dòng)。

3.實(shí)現(xiàn)多人自行車在3D綠道仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)騎行競(jìng)賽游戲。

4.游覽配套（通過視頻，文字、解說等方式詳細(xì)介紹城市綠道特色）設(shè)計(jì)。

5.游覽互動(dòng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

6.提供良好的二次開發(fā)接口，用于系統(tǒng)升級(jí)及版本更新。

2.2系統(tǒng)非功能需求

2.2.1場(chǎng)景建模需求

系統(tǒng)三維虛擬場(chǎng)景在滿足基本體驗(yàn)考核需求的情況下，要求場(chǎng)景畫面逼真,

色調(diào)柔和，能夠產(chǎn)生多種不同的顯示效果。

（1）模型貼圖后紋理要清晰，并與實(shí)際相符，體現(xiàn)出很強(qiáng)的真實(shí)感；

（2）模型貼圖后不會(huì)有拉伸或變形，尤其是帶動(dòng)畫的模型；

（3）建模精度滿足各設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的演示功能，與真實(shí)設(shè)備保持一

致；

（4）各設(shè)備部件的動(dòng)力學(xué)屬性與真實(shí)環(huán)境相符，有運(yùn)動(dòng)速度感、力度感；

（5）各運(yùn)動(dòng)部件的物理屬性與實(shí)物相符，能體現(xiàn)出重力、慣性力、抖動(dòng)等；

（6）真實(shí)感、高效實(shí)時(shí)的渲染畫質(zhì)。虛擬場(chǎng)景需具備逼真的光影效果，以

模擬自動(dòng)化站針對(duì)不同形式下的各種使用情況。

（7）光影效果，模擬真實(shí)燈光特性參數(shù)并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燈光參數(shù)，以互動(dòng)的方

式調(diào)整場(chǎng)景的光照效果。同時(shí)要求突破固定燈光的限制，提供更多的虛擬燈光,

以滿足豐富的場(chǎng)景燈光視覺效果要求。

（8）虛擬特效設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)所需特效的設(shè)計(jì)與模擬。

（9）人機(jī)界面友好，輸出、輸入方便，圖表生成美觀，檢索、查詢簡(jiǎn)單快

捷。

5

（10）其他虛擬展示表示手法。

三、設(shè)計(jì)概述

3.1設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)必須經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠，還要遵循如下原則：

（1）簡(jiǎn)單性：簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以提高開發(fā)的效率和質(zhì)量，同時(shí)降低系統(tǒng)維擔(dān)的

風(fēng)險(xiǎn)和成本。

（2）規(guī)范性：系統(tǒng)沒計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)

準(zhǔn)，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集規(guī)范、數(shù)據(jù)制作規(guī)范、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)

準(zhǔn)。符合《共性技術(shù)體制設(shè)計(jì)方案》、《建設(shè)總體規(guī)劃技術(shù)方案》要求。

（3）先進(jìn)性：要求系統(tǒng)建設(shè)充分考慮采用先進(jìn)而成熟的技術(shù)、先進(jìn)的體系結(jié)

構(gòu)、先進(jìn)的軟硬件選型，既保證實(shí)用成熟，又能夠適應(yīng)未來的業(yè)務(wù)發(fā)展和

技術(shù)的更新要求。

（4）通用性和可擴(kuò)展性：系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)采用總控臺(tái)/核心服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服

務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器多層體系結(jié)構(gòu)，具備良好的可擴(kuò)充性、可移植性和兼容

性，充分考慮到了系統(tǒng)的發(fā)展因素和歷史因素，把系統(tǒng)產(chǎn)品的整個(gè)生命周

期因素放到了一個(gè)當(dāng)前和未來的完整時(shí)空中來考慮。

（5）安全性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)有安全保障機(jī)制，確保系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性、完整

性。

（6）開放性：系統(tǒng)采用開放性設(shè)計(jì)，遵循主流的接口規(guī)程和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，不基

于特定機(jī)型、操作系統(tǒng)或廠家的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換接

n,以滿足更多部門和用戶共享信息。

（7）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的界面友好特性：以人性化設(shè)計(jì)為原則，為使用者和操作者提

供友好的人機(jī)界面交互。

3.2設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)設(shè)計(jì)原則，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，參考了以下標(biāo)準(zhǔn)：

6

3.2.1相關(guān)軟件標(biāo)準(zhǔn)

GB/T11457軟件工程術(shù)語(yǔ)

GB/T24734.5-2009數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)通則

GB/T16722.1-2008計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)信息處理-安全性要求

GB/T16722.4-2008計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)信息處理-文件管理與檢索系統(tǒng)

GB/T7408數(shù)據(jù)元和交換格式-信息交換

CJJ/T157-2010城市三維建模技術(shù)規(guī)范

GB8566計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范

GB8567計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南

GB/T12504計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量保證計(jì)劃規(guī)范

GB/T12505計(jì)算機(jī)軟件配置管理計(jì)劃規(guī)范

GB/T16680軟件文檔管理指南

GB/T8567計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南

GB/T9385計(jì)算機(jī)軟件需求說明編制指南

GB/T9386計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試文件編制規(guī)范

GB/T1526信息處理、數(shù)據(jù)流程圖、程序流程圖、系統(tǒng)流程圖、程

序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號(hào)及約定

GB/T17544信息技術(shù)、軟件包、質(zhì)量要求和測(cè)試

GJB/Z102-97軟件可靠性和安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.2.2相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T12991-1991信息處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言SQL

GB/T17533.1-1998信息技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)互連遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問第1部分：

類屬模型、服務(wù)與協(xié)議

GB/T17533.2-1998信息技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)互連遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問第2部分：

SQL專門化

7

四、系統(tǒng)總體架構(gòu)

4.1架構(gòu)設(shè)計(jì)方法

一個(gè)大型、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)需要一個(gè)總體軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，以便開發(fā)人員可以

向著一個(gè)共同的目標(biāo)努力。軟件架構(gòu)的主要作用是理解系統(tǒng)、組織開發(fā)、鼓勵(lì)重

用、進(jìn)化系統(tǒng)。

軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)是一門新興的學(xué)科，目前正在發(fā)展之中。到目前為止，軟件架

構(gòu)尚未形成統(tǒng)一的定義，不同組織和學(xué)派都有其自己的定義。

架構(gòu)的設(shè)計(jì)主要在于解決方向性的問題，要在保證涵蓋所有功能，且能保證

功能的正確實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，保證滿足系統(tǒng)的非功能需求。換句話說，架構(gòu)設(shè)計(jì)的

主要驅(qū)動(dòng)因素，除了功能外，更多的在于如何滿足系統(tǒng)的非功能屬性。許多系統(tǒng)

的重新設(shè)計(jì)的原因，并不在于支持新的系統(tǒng)功能、服務(wù)或者行為，重新設(shè)計(jì)過的

系統(tǒng)，往往與原系統(tǒng)有相同的功能，但具備更好的質(zhì)量屬性，例如性能、可靠性、

可用性、可擴(kuò)展性等。以質(zhì)量屬性為主導(dǎo)的架構(gòu)設(shè)計(jì)并不是指要犧牲功能，而是

在功能與質(zhì)量屬性間尋找最佳的平衡點(diǎn)，來達(dá)到最佳的質(zhì)量屬性。架構(gòu)本身并不

能保證質(zhì)量屬性的實(shí)現(xiàn)，但他為質(zhì)量屬性的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ),在開發(fā)的全過程中，

必須不斷地對(duì)質(zhì)量屬性有全程的關(guān)注，在實(shí)現(xiàn)及測(cè)試階段保證架構(gòu)設(shè)計(jì)所設(shè)定的

規(guī)則獲得完整、全面的體現(xiàn)。

為了保證系統(tǒng)功能架構(gòu)的設(shè)計(jì)不與系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)脫節(jié)，并保證系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)

性。我們?cè)诩軜?gòu)設(shè)計(jì)的過程中采用的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證并行的方法。所有的關(guān)鍵技術(shù)，

在采用前均進(jìn)行了深入的技術(shù)驗(yàn)證，保證能夠滿足系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)

的各種關(guān)鍵質(zhì)量屬性也能夠獲得滿足。

根據(jù)我們對(duì)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，木項(xiàng)目主要采用基于用戶故事驅(qū)

動(dòng)的4+1視圖方式描述架構(gòu)，如圖4TT所示：

8

圖4-1-1基于用戶故事驅(qū)動(dòng)的4+1視圖

基于用戶故事驅(qū)動(dòng)的4+1視圖方法的架構(gòu)設(shè)計(jì)，其過程主要包括以下幾階

段：

（1）以用戶故事方式組織需求調(diào)研；

（2）對(duì)需求調(diào)研結(jié)果進(jìn)行需求分析，即需求結(jié)構(gòu)化、分析約束條件、確定

關(guān)鍵質(zhì)量需求以及確定關(guān)鍵功能需求；

（3）根據(jù)需求分析成果進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，形成功能視圖；

（4）以系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)作為輸入，開始進(jìn)行技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，即分別從邏輯視

圖、運(yùn)行視圖、物理視圖、開發(fā)視圖以及數(shù)據(jù)視圖等不同視角對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)

計(jì)，從而得到技術(shù)架構(gòu)視圖。

基于用戶故事驅(qū)動(dòng)的4+1視圖方法的架構(gòu)設(shè)計(jì)，其基本設(shè)計(jì)原則如下：

（1）邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)：

軟件架構(gòu)關(guān)注設(shè)計(jì)關(guān)注的是分割與交互。

關(guān)鍵需求決定架構(gòu)；（確定關(guān)鍵需求的規(guī)則：核心功能、必做功能、高風(fēng)險(xiǎn)

功能和獨(dú)特功能。）

約束條件是架構(gòu)設(shè)計(jì)的上下文。

架構(gòu)主要界定系統(tǒng)的高層組件，以及它們之間的關(guān)系。架構(gòu)設(shè)計(jì)意在對(duì)系統(tǒng)

進(jìn)行適當(dāng)分解，而不陷入細(xì)節(jié)。

常用的架構(gòu)模式為層次模式。架構(gòu)分層設(shè)計(jì)主要包括幾種方式：Layer分層

9

設(shè)計(jì)、Tier物理分層設(shè)計(jì)、通用性分層設(shè)計(jì)、技術(shù)堆疊層設(shè)計(jì)等。

（2）物理架構(gòu)設(shè)計(jì)：

物理架構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是投資于維護(hù)成本合理，滿足特定性能目標(biāo)的需求。著

重考慮安裝和部署需求，以及整個(gè)軟件系統(tǒng)之間是如何相互影響的。

物理架構(gòu)設(shè)計(jì)主要關(guān)注：

1）硬件選擇與物理拓?fù)洌?/p>

2）軟件到硬件的映射關(guān)系；

3）方案的優(yōu)化，例如：

a）如何降低物理節(jié)點(diǎn)“內(nèi)”的計(jì)算開銷？

b）如何降低物理節(jié)點(diǎn)“間”的通信開銷？

c）如何避免物理節(jié)點(diǎn)“內(nèi)”CPU,內(nèi)存，硬盤等資源的爭(zhēng)用？

d）如何避免物理節(jié)點(diǎn)“間”網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源沖突？

（3）運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)：

1）運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮程序包在運(yùn)行期的相互依賴關(guān)系，解決運(yùn)行期的

交互問題。

2）根據(jù)具體情況不同，運(yùn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)也需要關(guān)注：

a）確定引入的控制流；

b）確定每條控制流的任務(wù)；

c）確定控制流之間的相互關(guān)系。

（4）開發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì)：

1）開發(fā)技術(shù)選型，及軟件模塊的實(shí)際組織方式（在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段完成）；

a）開發(fā)工具；

b）開發(fā)語(yǔ)言。

2）關(guān)鍵技術(shù)選型分析。

（5）數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)：

1）持久化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)；

2）數(shù)據(jù)的組織和管理方案設(shè)計(jì)；

3）數(shù)據(jù)格式方案設(shè)計(jì)等。

10

4.2架構(gòu)設(shè)計(jì)思路

當(dāng)前，軟件在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著需求的快速膨脹，軟件規(guī)模

的不斷擴(kuò)大，軟件開發(fā)活動(dòng)也變得日益復(fù)雜。這種情況，在企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中

表現(xiàn)得更為突出。企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)并發(fā)、數(shù)據(jù)量、性能、可靠性要求很高,

這些都對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

在架構(gòu)的設(shè)計(jì)中，采用通用的分層架構(gòu)模型對(duì)不同層次的應(yīng)用進(jìn)行封裝，以

保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。各層之間的依賴僅限于穩(wěn)定、公用的層接口。在今后的擴(kuò)

展及優(yōu)化過程中，只要保證公用層接口的穩(wěn)定性，就可保證系統(tǒng)功能的一致性。

各層之間的依賴僅限于層接口為各層間的改造和優(yōu)化提供的自由和空間。層內(nèi)的

改造和優(yōu)化可在不影響其他層的基礎(chǔ)上獨(dú)立完成。穩(wěn)定的層接口也為系統(tǒng)的持續(xù)

和自動(dòng)化測(cè)試提供了基礎(chǔ)。持續(xù)的、自動(dòng)化的、和快速的有效測(cè)試，是保證系統(tǒng)

的穩(wěn)定性及提高開發(fā)效率的最有效手段之一。

4.3系統(tǒng)總體框架

4.3.1系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

為了滿足系統(tǒng)對(duì)開放性、模塊化、高可靠性的要求，在總體架構(gòu)設(shè)計(jì)上，借

鑒在其他領(lǐng)域成功應(yīng)用的N-層架構(gòu)模型來提高系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性及可維

護(hù)性等。平臺(tái)總體上分為三層，各層之間通過穩(wěn)定、完整、公開的層接口進(jìn)行通

11

訊。

4.3.1.1用戶界面層邏輯設(shè)計(jì)

用戶界面基于UGU二插件開發(fā)，邏輯視圖如圖4-3-3所示。

主控界面插件界面

界構(gòu)建顯示區(qū)構(gòu)建視圖構(gòu)建對(duì)話框

面

構(gòu)建控件

層

主

控

臺(tái)

集

成

引

擎

圖4-3-3用戶界面層邏輯視圖

4.3.1.2核心服務(wù)層

核心服務(wù)層包括與業(yè)務(wù)密切相關(guān)的功能組件；業(yè)務(wù)無關(guān)的交互圖形渲染引擎、

網(wǎng)絡(luò)引擎、GUI引擎；以及以面向?qū)ο蟪橄蟮臄?shù)據(jù)服務(wù)層，其中領(lǐng)域?qū)ο竽Ｐ吞?/p>

供系統(tǒng)中有圖形顯示需求的空間數(shù)據(jù)或者屬性數(shù)據(jù)提取接口，參數(shù)對(duì)象模型接口

提供系統(tǒng)中對(duì)領(lǐng)域?qū)ο筮M(jìn)行顯示和交互所需要的參數(shù)的接口。

4.3.1.3數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)讀寫功能以及數(shù)據(jù)模型的封裝。通過數(shù)據(jù)訪問

層，用戶可以完成各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀寫，而無需關(guān)心數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)

結(jié)構(gòu)和實(shí)際物理存儲(chǔ)位置。數(shù)據(jù)訪問層屏蔽了底層物理存儲(chǔ)的差異和細(xì)節(jié)，通過

統(tǒng)一的接U為上層應(yīng)用服務(wù)和工具提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。

12

(1)邏輯數(shù)據(jù)訪問接口

邏輯數(shù)據(jù)訪問接口是符合業(yè)務(wù)邏輯需求的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，它隱藏了底層實(shí)現(xiàn)

的細(xì)節(jié)。邏輯數(shù)據(jù)訪問接口基于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問和文件訪問實(shí)現(xiàn)，支持并行訪問。通

過邏輯數(shù)據(jù)訪問接口，上層應(yīng)用無需關(guān)心數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)是通過數(shù)據(jù)庫(kù)還是文件

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的以及其具體的存儲(chǔ)格式。邏輯數(shù)據(jù)訪問接口將上層應(yīng)用與底層數(shù)據(jù)存

儲(chǔ)訪問的具體實(shí)現(xiàn)隔離，支持今后在對(duì)數(shù)據(jù)訪問層進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)不影響上層應(yīng)

用。

(2)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問

在數(shù)據(jù)訪問層，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問為邏輯數(shù)據(jù)訪問接口提供了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)映射

實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)10功能，屏蔽了底層數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的具體物理實(shí)現(xiàn)。封裝了對(duì)于數(shù)據(jù)

庫(kù)的訪問，下層是數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)SQL的支持以及0RM實(shí)現(xiàn)。上層是使

用面向?qū)ο蟮姆绞絹肀憩F(xiàn)的邏輯數(shù)據(jù)模型，提供基于對(duì)象的訪問方式。

(3)文件訪問

文件訪問封裝了細(xì)粒度的底層文件系統(tǒng)的業(yè)務(wù)訪問方式，隱藏了數(shù)據(jù)物理實(shí)

現(xiàn)的細(xì)節(jié)。

數(shù)據(jù)訪問層的數(shù)據(jù)基于以下原則考慮:

(1)松耦合

13

數(shù)據(jù)訪問層屏蔽底層物理存儲(chǔ)的差異。上層應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的訪問都是通過邏輯

數(shù)據(jù)訪問接口實(shí)現(xiàn)的，無需考慮數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)的差異。數(shù)據(jù)訪問層使用抽象實(shí)

現(xiàn)，隱藏了物理實(shí)體到面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的映射關(guān)系。

（2）易用性

上層應(yīng)用直接使用的邏輯數(shù)據(jù)訪問接口進(jìn)行處理，只考慮邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便

于用戶理解和使用。

（3）高性能

數(shù)據(jù)訪問層的設(shè)計(jì)充分考慮了性能需求，盡可能減少數(shù)據(jù)往返，使用緩汨區(qū)、

并發(fā)等技術(shù)手段提高數(shù)據(jù)訪問的性能。

（4）邏輯性

數(shù)據(jù)訪問層體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)在數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用實(shí)體到數(shù)據(jù)源

結(jié)構(gòu)之間的映射C

（5）安全性

數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)考慮了安全需求，充分利用授權(quán)機(jī)制防止數(shù)據(jù)的非法訪問。

4.4硬件架構(gòu)

4.4.1騎行設(shè)備架構(gòu)

虛擬自行車健身系統(tǒng)按其模塊化的組成方式，硬件主要由二部分組成：機(jī)械

部分、電氣部分和軟件部分。

14

4.4.2顯示架構(gòu)

方案一：通過虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，沉浸式操作。

15

方案二：通過弧幕，使游客具有身臨其境的感覺。需要多臺(tái)投影，畫面融合。

示意圖

4.5部署架構(gòu)

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的部署架構(gòu)如圖4-5-1所示。

16

瀏覽器應(yīng)用

頁(yè)面內(nèi)容顯示3D場(chǎng)景交互顯示3D頁(yè)面通信

(HTML+CSS)(Unitywebplayer)(javascript)

6

服務(wù)器端

Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)3D模型文件紋理文件音、視頻文件

設(shè)備屬性數(shù)居用戶數(shù)據(jù)

三維模型素材二維圖像音視頻采集

資源數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)

y

圖4-4-1部署架構(gòu)圖

4.6系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)

4.6.1結(jié)構(gòu)性強(qiáng)

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用分層結(jié)構(gòu)，總體由三層結(jié)構(gòu)及一個(gè)統(tǒng)一調(diào)度平臺(tái)組成，層

次分明。系統(tǒng)通過統(tǒng)一調(diào)度平臺(tái)進(jìn)行集中控制，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，業(yè)務(wù)邏輯與

功能模塊一一對(duì)應(yīng)。

4.6.2擴(kuò)展性好

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上考慮用戶未來對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展的新需求，對(duì)于每個(gè)功能采用模塊化

設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊基于組建進(jìn)行開發(fā)，便于系統(tǒng)統(tǒng)一控制和調(diào)度，系統(tǒng)具備良好的

17

擴(kuò)展性和升級(jí)。

4.6.3實(shí)用性強(qiáng)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用了目前在國(guó)際上較為先進(jìn)且開放性好的技術(shù)，采用了模塊化

的組織方式，使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，各個(gè)模塊之間通過精心設(shè)計(jì)的接口進(jìn)

行通訊，并充分考慮到了未來業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需要，預(yù)留了大量的接口。同時(shí)，我方

在保證業(yè)務(wù)流的整體性和數(shù)據(jù)流的一致性方面做了大量的工作。

整個(gè)系統(tǒng)采用最適合的架構(gòu)，控制界面簡(jiǎn)介明了，通過前端便可以進(jìn)行任務(wù)

調(diào)度配置、服務(wù)器啟動(dòng)/關(guān)閉、各種查詢操作。此外，結(jié)果顯示采用列表或組形

的形式，讓用戶一目了然。

4.6.4安全性高

安全性的考慮主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：系統(tǒng)安全性和數(shù)據(jù)安全性。

系統(tǒng)必須能夠防止非法用戶的入侵，所有的用戶必須在獲得有效的認(rèn)證和授

權(quán)后才能夠使用系統(tǒng)。需要建立模擬訓(xùn)練系統(tǒng)有效的身份認(rèn)證和授權(quán)管理機(jī)制，

來解決身份鑒別和訪問控制，防止一旦身份被假冒后，造成的非授權(quán)訪問。身份

認(rèn)證需要支持多種方式，能夠支持不同認(rèn)證方式的擴(kuò)展，需要支持基于RBAC的

訪問控制。模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)保證預(yù)案等相關(guān)文檔不被非法竊取和篡改。

數(shù)據(jù)安全性體現(xiàn)在用戶只能訪問其獲得授權(quán)后的數(shù)據(jù)并且數(shù)據(jù)不易丟失。在

數(shù)據(jù)這一層級(jí)，模擬訓(xùn)練系統(tǒng)需要從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)訪問三個(gè)方面來

保證數(shù)據(jù)安全。系統(tǒng)應(yīng)保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全，要對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保護(hù),

避免給系統(tǒng)帶來安全隱患，在系統(tǒng)因故障出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)能及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

對(duì)對(duì)于密碼數(shù)據(jù)或敏感數(shù)據(jù)，采用先加密后存儲(chǔ)的策略。系統(tǒng)應(yīng)對(duì)敏感信息進(jìn)行

加密傳輸，防止數(shù)據(jù)被竊聽而泄露。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要有備份和恢曳機(jī)制；系統(tǒng)數(shù)

據(jù)需要統(tǒng)一打包管理，并且進(jìn)行精細(xì)化權(quán)限管理，非管理人員不能接觸敏感數(shù)據(jù);

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要確保完整性，以防止數(shù)據(jù)庫(kù)中存在不符合語(yǔ)義的數(shù)據(jù)。

模擬訓(xùn)練系統(tǒng)無論在數(shù)據(jù)庫(kù)端、應(yīng)用系統(tǒng)端、客戶端，都需要嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)

訪問權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問。

18

4.6.5穩(wěn)定性好

系統(tǒng)穩(wěn)定性，是指系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)行條件下,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生故障、

穩(wěn)定運(yùn)行的能力。本系統(tǒng)采用以下措施保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性：

（1）采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)內(nèi)部潛在的差錯(cuò)對(duì)可靠性的影響縮小到最低程

度，在影響系統(tǒng)關(guān)鍵性的進(jìn)程中采用錯(cuò)誤預(yù)處理的方法,對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行捕獲和史理,

保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

（2）采用先進(jìn)的內(nèi)存管理機(jī)制，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定，滿足7*24小時(shí)不訶斷

運(yùn)行要求。

（3）為保證穩(wěn)定性，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層均采用雙機(jī)熱備（HA）技術(shù)，

系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)可快速恢復(fù)，平均故障恢復(fù)時(shí)間＜30秒。

五、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

5.1系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由虛擬騎行模塊和自行車騎行臺(tái)組成。

虛擬騎行模塊，包括兩種模式，觀光模式，競(jìng)速模式。

虛擬騎行設(shè)計(jì)

分為圖像引擎，物理引擎，聲音系統(tǒng)，UI,插件系統(tǒng)等幾個(gè)模塊。整個(gè)系

統(tǒng)使用.Net下的C#編寫，基于.Net的反射技術(shù)，游戲引擎的插件系統(tǒng)會(huì)加載

外部邏輯模塊。

自主研發(fā)的圖像引擎主要使用C#語(yǔ)言開發(fā)（下一個(gè)release將使用C/C++優(yōu)化

內(nèi)核），引擎在.NetCLR下工作。圖像引擎模塊支持超大規(guī)模場(chǎng)景，資源均主

要使用異步動(dòng)態(tài)加載。全場(chǎng)景可以根據(jù)時(shí)間晝夜交替變化，并有Shadow

Mapping,Bloom等渲染技術(shù)，可以輕松模擬現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的光照環(huán)境。

19

虛擬現(xiàn)實(shí)框架

場(chǎng)

景語(yǔ)義事件解析：

系統(tǒng)事件

Unity容

外設(shè)定義事科

器應(yīng)用定義事件

圖

視較處理：菜

片

1現(xiàn)狀處理：GPU實(shí)時(shí)解碼單

2雙簿QSDI板卡.HOMI.近像工源

組

視頻源渲染3視筑總出：SDI板K直出.????.投影CAVI立體.VRAfi??演

360?VRW?件

360度全景同像機(jī)視我Q合、虐擬疊加.祝蝮律流2出染

攝像機(jī)跟屋：機(jī)械傳品、紅外線傳品

動(dòng)作捕捉：紅外線傳珞器、傳感器、面部識(shí)別

交互框架互動(dòng)控制：深度攝像頭、API數(shù)據(jù)模塊、VRPN虛擬

現(xiàn)實(shí)交互設(shè)備

騎行臺(tái)設(shè)計(jì)

由圖示可以發(fā)現(xiàn)虛擬自行車的硬件騎行平臺(tái)底座由鋁合金支架、滾筒，飛

輪與電機(jī)架組成。鋁合金支架將后輪架起懸空，使其后輪與滾筒摩擦，模擬直

行車在地上行駛時(shí)的狀態(tài)，飛輪是為了給直行車運(yùn)動(dòng)的時(shí)候提供一定的慣性。

電機(jī)為騎行的時(shí)候，根據(jù)健身系統(tǒng)中的坡度狀況，調(diào)節(jié)阻力的大小。具體見下

圖：

系統(tǒng)開發(fā)流程如下圖所示:

20

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

身份蛉證

權(quán)限管理

數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

集成測(cè)試

系統(tǒng)發(fā)布

圖5-2系統(tǒng)開發(fā)流程

5.2觀光模式

21

虛擬騎行主要是以太行山國(guó)際森林步道為背景，環(huán)太行山慢行綠道規(guī)劃建設(shè)

立體多樣且風(fēng)景震撼的自行車騎行系統(tǒng)。

觀光模式下虛擬綠道上偶有野豬和獨(dú)子躥過現(xiàn)線，讓騎趣盎然，根據(jù)不同的

場(chǎng)景選擇有原始山林林道，公路越野，景觀還會(huì)隨季節(jié)變化變換色調(diào)和容貌，讓

每個(gè)季節(jié)的騎行都有別樣體驗(yàn)。

后臺(tái)記錄用戶在不同的道路停留的時(shí)間，凝視不同景色的時(shí)間，通過數(shù)據(jù)分

析，可以更了解用戶的喜好，了解各個(gè)景點(diǎn)的熱度。

5.3競(jìng)速模式

系統(tǒng)支持多人競(jìng)速模式，在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，用戶在相同的場(chǎng)景內(nèi)進(jìn)行競(jìng)賽,

可以設(shè)置賽道的長(zhǎng)度，比賽的時(shí)間，以及天氣。完成比賽后可以上傳記錄，供其

他挑戰(zhàn)者進(jìn)行比賽。

22

六、數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.1數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要指的是用于存放音頻信息、模型信息、操作規(guī)程信息、

元數(shù)據(jù)信息等數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：模型庫(kù)系統(tǒng)除了包含必要的信息以外，還包含

三維模型、圖片、紋理、文本信息、音頻、視頻等文件等。數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)

的總體結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。

圖6T數(shù)據(jù)庫(kù)與模型庫(kù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)

23

數(shù)據(jù)庫(kù)中通常采用表空間、數(shù)據(jù)表、字段、屬性等的形式，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行

存儲(chǔ)與管理。從圖6-1中可以看出，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)主要有數(shù)據(jù)表及其依賴關(guān)系、

視圖及其他輔助功能部分構(gòu)成。

（2）模型庫(kù)

模型庫(kù)中主要以文件形式存儲(chǔ)、管理系統(tǒng)運(yùn)行過程中所必須的相關(guān)資源文件,

模型庫(kù)中各類資源文件之間的依賴關(guān)系，通常采用XML文件和數(shù)據(jù)庫(kù)屬性表（索

引）的形式進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理。

6.2三維模型庫(kù)建設(shè)

（1）模型貼圖后紋理要清晰，并與實(shí)際相符，體現(xiàn)出很強(qiáng)的真實(shí)感；

（2）模型貼圖后不會(huì)有拉伸或變形，尤其是帶動(dòng)畫的模型；

（3）建模精度滿足灌裝生產(chǎn)各設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理的演示功能，與真實(shí)設(shè)

備保持一致；

（4）各子系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)部件的動(dòng)力學(xué)屬性與真實(shí)環(huán)境相符，有運(yùn)動(dòng)速度感、

力度感；

（5）各運(yùn)動(dòng)部件的物理屬性與實(shí)物相符，能體現(xiàn)出重力、慣性力、抖動(dòng)等；

（6）能夠模擬出必須的運(yùn)行狀態(tài)現(xiàn)象。

6.3數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含基本信息數(shù)據(jù)、音視頻信息數(shù)據(jù)、資源管理信息數(shù)據(jù)等3大

部分，如圖6-2所示。

基本信息數(shù)據(jù)音視頻數(shù)據(jù)信息資源管理信息

音

課

考

視

數(shù)據(jù)

港源

頻

程

核

999頻

存儲(chǔ)

模型怙息數(shù)據(jù)文物信息敢據(jù)實(shí)臉步驟數(shù)據(jù)屬性

伯

信

信

信

目錄

描述

息

息

息

000息

考核數(shù)據(jù)貼圖數(shù)據(jù)……

圖6-2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本構(gòu)成

24

七、技術(shù)選型

為了保證模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在技術(shù)選型的過程中要保證所有第三方

軟件對(duì)系統(tǒng)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)不構(gòu)成沖擊。

7.1項(xiàng)目整合

7.1.1unity

考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性，我們決定應(yīng)用制作3D虛擬項(xiàng)目的成熟產(chǎn)品：

引擎，通過該開發(fā)平臺(tái)可創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等

類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個(gè)全面整合的專業(yè)引擎，具

有強(qiáng)大的靈活性、擴(kuò)展性和跨平臺(tái)功能，在國(guó)際上屢獲殊榮，是仿真模擬的首選

產(chǎn)品。

引擎開發(fā)平臺(tái)包括12大特點(diǎn)：

1、整合&智能編輯界面。

通過簡(jiǎn)單的、所見即所得的可視化編輯用戶界面，你可以完成任何工作。并

節(jié)省了大量的時(shí)間。

2、AAA級(jí)圖像。

對(duì)DirectX和OpenGL擁有高度優(yōu)化的圖形渲染管道。4.0版本以上全面支

持Direct11o

3、支持多種資源導(dǎo)入。

支持所有主要文件格式（DCC文件格式），棄能和大部分相關(guān)應(yīng)用程序協(xié)同

工作。

4,跨平臺(tái)、一鍵部署。

你的作品可在多平臺(tái)呈現(xiàn)。發(fā)布平臺(tái)可選擇Windows>Mac、LinuxAndroid、

iOS、WindowsPhoneBlackberry10>Web、Wii、PS3、Xbox360等平臺(tái)。

5、強(qiáng)大的地形編輯器。

低端硬件亦可流暢運(yùn)行廣闊茂盛的植被景觀。引擎可自動(dòng)填充優(yōu)化地形細(xì)節(jié)。

6、可視化角色動(dòng)I皿系統(tǒng)Mecanim。

獨(dú)有的強(qiáng)大靈活正視化角色動(dòng)畫編輯系統(tǒng)，能帶給您栩栩如生的動(dòng)畫人物形

25

象，畫面運(yùn)動(dòng)極度流暢自然。

7、世界領(lǐng)先的物理引擎。

內(nèi)置的NVIDIA®；PhysX®；物理引擎帶給你生活的互動(dòng)。支持導(dǎo)航

數(shù)據(jù)，運(yùn)行時(shí)保持高性能的路徑找尋及人群仿真。

8、頂尖級(jí)音頻和視頻。

支持實(shí)時(shí)三維圖形混合音頻流、視頻流處理。

9、支持深度交互沐驗(yàn)開發(fā)工具。

三種腳本語(yǔ)言：JavaScriptC#,Boo?？焖偕鲜帧⒉⒆杂傻膭?chuàng)造豐富多彩、

功能強(qiáng)大的交互內(nèi)容。

10、光影。

提供了具有柔和陰影與烘焙lightmaps的高度完善的光影渲染系統(tǒng)。支持

OcclusionCulling.COD、SSAO.HDR等處理.

11、驚艷視覺效果。

所開發(fā)的跨平臺(tái)游戲內(nèi)容或3D/VR應(yīng)用可達(dá)難以置信運(yùn)行速度。內(nèi)置

Shuriken粒子系統(tǒng)，可快速創(chuàng)建雨、火焰、灰塵、爆炸、煙花等。

12、強(qiáng)大移動(dòng)開發(fā)功能。

在不同配置的移動(dòng)設(shè)備保持良好的運(yùn)行效果。4.X系列更增強(qiáng)了移動(dòng)游戲優(yōu)

化、實(shí)時(shí)陰影，法線信息及動(dòng)態(tài)字體等功能

開發(fā)平臺(tái)具備以下功能：

1.可對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行實(shí)時(shí)頂點(diǎn)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)LOD設(shè)置調(diào)整，根據(jù)視覺效果調(diào)

整優(yōu)化比例，減少數(shù)據(jù)量，提高運(yùn)行效率，千萬面級(jí)大數(shù)據(jù)場(chǎng)景效率15幀以上；

2.支持直接讀取導(dǎo)入設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)格式，如Calia、UG、Pro/E、Solidworks；

3.實(shí)時(shí)截取三維輔助設(shè)計(jì)C