基于OpenGVS虚拟港口吊车培训系统的开发与仿真(3)
沉浸感：指用户在虚拟环境中的感官刺激程度。用户在虚拟环境中的感觉就 像
在真实世界中一样，用户也可以成为虚拟环境中的一部分。
想象：指用户可以充分发挥人的创造力和想象力，创造现实世界中不存在的对
象，从而在虚拟环境中感知和认知虚拟世界，获取知识。
总之，这三个“I”强调了在虚拟环境中人的主导作用，过去人只能从计算机系统的外部去观察计算处理的结果，通过虚拟现实技术能使用户沉浸到计算机系统所创
建的虚拟环境中，通过鼠标、键盘、头盔等外设与虚拟环境发生交互作用；过去人只
能从定量计算为主的结果中得到启发而加深对事物的认识，现在则可以从定性定量总
和集成的环境中得到灵感和理性认识而深化概念和萌发新的创意。
1.2.2 虚拟港口吊车仿真系统
虚拟港口吊车仿真是虚拟现实技术应用的基本功能之一，是港口吊车作业在计
算机中的虚拟再现。它利用地理信息技术、虚拟现实技术、计算机网络技术等高新技
术，实现对真实港口吊车环境的三文景观和操作环境的数字化和虚拟化。虚拟港口吊
车不仅可以建立基于现实港口作业的一个三文虚拟环境，而且可以仿真各种现实中的
气候环境，更加逼真。
与现实世界中的港口吊车培训系统相比，虚拟的港口吊车仿真系统的优势体现
在其安全性、全面性、节约成本、易操纵性上。基于OpenGVS 技术进行港口的吊车系
统的培训研究就是基于这些优势与背景下进行的。由于现实港口吊车培训的高风险性，
难操作性，以及使用资源的匮乏，使得该项研发很有必要，可以很好地实现港口吊车
操作员的视景仿真，既在节省资源的基础上又可以快速、安全、高效地的培训出优秀
的操作工。
1.3 国内外研究现状
计算机的发展提供了一种计算工具和分析工具，并因此导致了许多解决问题的
新方法的产生。虚拟现实技术的产生与发展也同样如此，概括的国内外虚拟现实技术，
它主要涉及到三个研究领域：通过计算图形方式建立实时的三文视觉效果；建立对虚
拟世界的观察界面；使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术等方面的应用。
VR 技术最早在20 世纪中期由美国VPL 探索公司和它的创始人Jamn IJaIlier 提
出这一概念，后来美国宇航局(NASA)的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其
它设备，开始研制低成本的虚拟现实系统，推动了该技术硬件的进步。目前，虚拟现
实技术已获得了长足的发展。在国内，20 世纪 80 年代末开始进行研究，目前还处于
初级阶段。
美国作为 VR 技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际 VR 发展的水平。目
前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。
美国宇航局(NASA)的 Ames 实验室研究主要集中在以下方面：将数据手套工程化，使
其成为可用性较高的产品；在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真；大量运用了面向座舱的飞行模拟技术；对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟
行星探索”(vPE)的试验计划。现在 NASA 己经建立了航空、卫星文护 VR 训练系统，
空间站 VR 训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR 教育系统。
在 VR 开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计
和应用研究方面，英国是领先的，尤其是在欧洲。英国主要有四个从事 VR 技术研究