近年来,我国大力开展空间站建设任务,载人航天工程步入到“空间站时代”,空间科学任务前期都要开发地面仿真验证系统进行真实任务前的过渡任务试验和仿真人员培训,目前航天员的培训以及舱室设备的展示主要是在实验室建立物理仿真系统,实际操作演示的一定优点,但其过多占用场地并且前期投入非常高。因此有必要研究开发具有多功能和良好交互性的虚拟仿真系统。本文将虚拟现实技术应用到空间站仿真与演示中,开发了一套可以进行空间站舱室与环控生保产品展示以及维修任务仿真的可视化系统。本文以空间站舱室与环控生保产品为虚拟设计对象,基于虚拟现实对空间站的虚拟培训与演示系统进行研究。设计了可视化仿真软件的系统架构,制定了实现可视化仿真软件的技术路线,研究了可视化仿真软件主要关键技术。最终构建了一个具有高质量视觉效果的虚拟3D系统,具有固定路径漫游与自主漫游功能,包括行走,自由视角观看,以及立体悬浮信息的互动等功能。主要工作包括:1)研究了场景模型资源对系统的响应速度的影响,分析了当前使用的CAD模型存在的缺陷并对缺陷进行了分类,提出了一套可以高效的在PRO/E软件环境下对缺陷模型进行修复的方法,并通过PRO/E软件进行模型简化,使用Pi XYZ软件进行模型轻量化处理,以及在3ds Max中进行渲染优化处理的技术路径对模型进行全方位的简化与轻量化,研究并应用3ds Max中UVW map贴图与烘培的主要方法,最终构建有高度真实感的空间站视景仿真模型。2)针对可视化系统的动态展示技术,首先研究了三维场景下的漫游技术,实现了空间站真实运行环境的搭建,其次主要研究并实现了固定路径漫游和自主操控漫游这两项关键技术。固定漫游路径搭建通过设置关键点再由贝塞尔曲线算法生成路径段再连接为整体漫游路径,该方法需要手动连接各路径段并存在路径关键点处不平滑的问题,针对该问题,本文提出三维空间下,基于斜率的路径曲线自动连接与优化算法,实验表明,该方法可以连接各路径段并使得路径段之间在三维状态下平滑过渡,消除了手动连接调整所导致的误差。针对自主操控漫游的实现,对自主漫游角色进行三维系统下的状态进行定义,并借助Unity3D对自主漫游第一人称角色进行搭建,从而使用外设对该角色进行操控以达到自主操控漫游的目的。3)分析了空间科学仿真任务中的维修仿真,定义了维修对象数据结构,研究了维修操作仿真中所涉及的关键技术仿真动画制作与仿真资源的管理与调度,此外,设计并实现了维修信息的展示,为空间科学维修任务的展开提供直观、可实时交互的环境。