● 摘要
复杂产品研制信息的复杂特性对产品数据管理系统的功能提出了更高的要求。随着信息可视化技术的不断发展，以多媒体形式呈现的产品数据管理系统成为用户认知和获取数据信息的重要手段，也成为增强企业竞争力的有效途径。然而，传统信息系统的界面在输入输出形式、信息空间利用率、人机交互模式等方面还存在不足。本文从复杂产品研制的需求出发，一方面分析了现有人机交互和信息可视化中存在的问题，给出了虚拟环境中三维人机交互、数字样机可视化以及非几何信息可视化的设计与实现方法；另一方面，为了能够更好地服务于用户的认知与操作，本文在对信息导航进行分析的基础上，给出了一套三维用户界面动态构建方法；最后，实现了一个虚拟现实环境下的指挥舱原型系统。具体来说，本文的研究工作主要分为以下几个部分：
首先，分析了目前三维交互技术的研究现状和存在的问题。针对原指挥舱交互模式，实现了一种VR环境下基于ART设备的三维人机交互机制。根据ART设备的功能和特点，将三维交互设备与系统进行集成，实现了交互操作中的碰撞检测功能，创建了VR环境下的交互管理机制，有效提高了人机交互效率和效果，并易于拓展。
其次，总结归纳了信息可视化技术的研究内容和现状，分析了复杂产品研制信息在虚拟环境下的可视化需求。在此基础上，实现了数字样机模型和非几何信息的可视化方法，并详细介绍了轻量化与载入、数据结构构建、底层绘制环境搭建、信息构成与表达等技术的实现机制与方法。
最后，在对信息导航的研究内容和现状进行总结分析的基础上，给出了一种三维用户界面导航模型，阐述了界面构建方法的描述方式，详细介绍了信息显示粒度、群组操作和命令响应机制的实现机制，并在此基础上进行编程实现，搭建了VR环境下的指挥舱原型系统。