协同式装甲虚拟维修技术研究

作     者：赵瑾 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹锐

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0826[工学-兵器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟现实技术 装甲维修 模型资源优化 数据传输优化 AHP-模糊数学综合评价法 

摘      要：我国的军事力量正处在提高和创新发展的阶段,这离不开后勤保障在背后的默默支撑。装甲维修是后勤保障的强心脏,可以延缓装甲的寿命,是提升作战效果的重要支柱。如今,装甲维修会因新型装甲层出不穷、内部结构愈发复杂等现象而出现维修成本高、维修效率低等问题。采用虚拟现实技术、计算机网络等科技手段来完成装甲维修,可有效弥补上述不足。本文以装甲维修与虚拟现实技术相结合的方式,采用主流建模工具3DMax对真实事物进行建模,在兼容性较强的Unity3D引擎平台上开发装甲虚拟维修系统。该系统结合真实维修情况,分析和仿真装甲维修流程,完成多人协同维修操作并实现考核评估功能去评判参训人员操作的准确度。在开发过程中,为了保证系统稳定运行,提高系统使用的流畅性,对模型资源和数据传输两方面进行优化。同时使用AHP-模糊数学综合评价法对参训人员维修操作进行评估,以下为本文的主要研究内容。(1)对各种模型优化技术深入研究,从而保证多人协同操作时画面的流畅性。第一种是利用纹理图集对2D图片和模型贴图进行归类整合,从而降低图片和模型资源的占有率;第二种是提出一种基于密集分布的遮挡剔除技术,并应用于装甲虚拟维修系统,减少对不必要模型的渲染。同时,与传统遮挡剔除技术相比,算法性能得到提升;第三种是引入基于边收缩的动态LOD(Levels of Detail)技术降低面片渲染的数量,简化了目标模型,提高了渲染实时性。(2)采用组合式两层结构的C/S架构,令客户端承担服务器的一部分功能逻辑,缓解服务器承载数据的压力,提高实时性。依照TCP/IP协议通过Socket进行通信,并引入操作权限加锁机制解决多人协同操作产生冲突的问题。使用Manager of Managers模式完成客户端框架设计,可以合理分配客户端的业务逻辑,按模块对数据进行规整,为多人协同操作时数据传输的实时性提供有力支撑。(3)在装甲虚拟维修系统中构建AHP-模糊数学综合评价模型。首先,根据选用工具零件的准确率、操作规范性、操作时长、操作冲突次数、操作技巧五个评价指标来构造判断矩阵,并通过一致性检验得出该矩阵的权重向量;其次,根据指标评价标准和半梯形分布函数来构建隶属度矩阵;最后,将权重向量和隶属度矩阵进行向量相乘运算,得出最大隶属度,即最终的评估结果。AHP-模糊数学综合评价法将定性分析和定量分析结合对参训人员的维修操作进行评估,实现考核目标的全面量化。