基于CryEngine引擎的坦克载具驾驶模拟研究

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坦克载具驾驶在国家军队训练中具有举足轻重的地位,但在实际训练中,存在着风险系数高、训练成本高等弊端。在军事训练中,坦克车运动的驾驶(包括普通驾驶和射击)是坦克车训练的重要组成部分。结合虚拟现实技术,通过计算机软件建立相应的训练模型,并制作相应的硬件来模拟逼真的训练环境,使训练者能够与所建立的虚拟环境中的场景模型和对象模型进行交互,从而产生逼真的模拟效果达到训练目的。本文通过分析现有坦克载具模拟训练系统以及虚拟现实开发平台,对比确定了使用CryEngine引擎进行系统项目开发,并制作对应的硬件设备进行坦克载具驾驶模拟系统的实现。主要从现实中坦克载具的训练场地及训练内容出发,对训练的目的、内容、交互方式等方面的需求深入探讨分析,结合对坦克载具主要组件的结构分解,对系统开发过程中的问题进行了深入研究,设计了完整的坦克载具驾驶模拟系统。主要研究内容如下。(1)用OBB树算法解决CryEngine引擎中碰撞检测技术和坦克载具驾驶模拟系统结合的项目开发问题,通过构建OBB树,使得系统既可以更加精确的检查物体与物体的位置,又可以减轻计算量。一方面减少穿模状况的出现,另一方面提高了开发系统在碰撞检测方面关于准确性和即时性的平衡。(2)构建出与真实的坦克载具训练相对应的虚拟训练场景,在设计并实现硬件模拟设备通讯串口后,训练者可通过操控驾驶挡位、刹车、油门、射击器等硬件模拟设备,在虚拟训练场景中实现对坦克载具的控制,对整个坦克载具的驾驶训练过程进行操作模拟,达到了预期的人机交互效果,使训练者在载具驾驶方面得到训练,也对坦克载具的相关知识进行学习。(3)在原有MD5加密算法的基础上,使用对数学碰撞有更好效果的Murmur Hash算法来提高系统对数据传输的承载能力,完善了系统运行的稳定性问题,同时解决系统各个功能模块的接口调用问题、模型仿真效果和显示效率等问题。坦克载具驾驶训练和虚拟现实技术的结合可以弥补传统训练中的不足,有效地解决新手真实场景训练的风险系数高、训练成本高、空间占用大、时间效率低等问题,也能使操作人员更加精细地学习载具的驾驶原理。本文研究的坦克载具驾驶模拟系统具有仿真性强、可扩展性较好等特点,打破了空间和实际装备的限制,并通过对碰撞检测和数据传输技术的优化,提升了CryEngine引擎在实际项目开发中的性能,对虚拟现实技术的实际项目开发具有重要意义。
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