● 摘要
分布式虚拟环境是将分散在不同地域的虚拟环境系统通过网络连接起来，多个用户在共享的分布式虚拟环境中进行交互，共同完成特定的任务，数据的共享和用户的互操作是分布式虚拟环境的两大目标。由于涉及数据共享和用户之间的互操作，分布式虚拟环境数据管理就必不可少，本论文中所指的数据管理，包括两部分内容：虚拟环境数据的分布模型的选定，以及分布式虚拟环境数据的动态共享状态一致性维护策略的选取。本论文的研究背景为国家十五863重大应用示范项目——“分布式虚拟环境”。DVENET是本实验室自主开发的分布式交互仿真系统开发及运行平台，论文首先对当前主流的分布式虚拟环境开发平台和应用系统所采用的数据管理方法进行了系统的分析，总结出DVENET所采用的数据管理方法中所存在的功能缺陷，由于采用完全复制的虚拟环境数据分布模型以及基于HLA体系结构的Peer-to-Peer数据动态共享状态一致性维护策略，DVENET无法满足以下一些用户需求：用户自定义的虚拟环境数据及自定义的动态状态能够在仿真运行时加入仿真系统，并能在各仿真节点间进行动态配置；用户自定义的动态状态信息能够被系统正确解释并能进行一致性维护；用户自定义的数据变更计算模型能够在仿真运行时加入DVENET系统。本论文的研究工作致力于对当前DVENET中的数据管理方式进行拓展，以弥补以上的功能缺陷。由于虚拟环境数据中，三维模型数据占绝大多数，且其动态状态变化形式最为复杂，所以本论文的研究工作主要针对三维模型数据，论文的主要研究内容包括：采用场景图存储结构对三维模型数据及其动态状态信息进行统一的存储，并使用场景图的绘制流程对数据进行解释和表现。将场景图构建规则作为用户自定义三维模型数据和其动态状态信息的规则，用户依照此规则定义的三维模型数据和动态状态信息都能被正确解释和表现。实现了基于场景图传输的三维模型数据及其动态状态信息的网络传输方法，用于在系统运行时在各参与节点间动态的配置三维模型数据和其动态状态信息。提出并实现了基于场景图节点数据域读写的动态共享状态一致性维护策略。该方法能够采用统一的网路协议格式传输动态状态变更信息，并采用统一的解释方法对变更信息进行解释，满足了对用户自定义动态状态信息进行一致性维护的需求。采用集中式计算，直接传输计算结果的方式进行三维模型数据动态状态变更的计算。这种计算模式下，计算模型无需预配置在各个仿真节点上，从而满足了用户自定义计算模型动态加入系统的需求。基于以上关键技术的研究与实现，本论文提出了分布式虚拟环境数据集中式管理方法，通过引入中心服务器，实现了三维模型数据的部分复制／网络下载的分布模型，有效支撑了三维模型数据及其动态状态的的动态配置；实现了基于集中式信息存储策略的三维模型动态共享状态一致性维护，满足了对用户自定义动态共享状态进行一致性维护的需求。最后，论文实现了该数据管理方式的一个原型系统，用以对它进行功能性验证。