Unity3D下構(gòu)件化虛擬儀器功能實(shí)現(xiàn)方法

闞研 何嶺松 謝道旺 徐玉飛

摘要：三維虛擬現(xiàn)實(shí)漫游仿真和虛擬儀器實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真是目前兩種主要仿真手段，前者能夠很好地模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，后者則能更好地仿真實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。為了解決傳統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)交互性弱、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，提出了一種Unity3D下的構(gòu)件化虛擬儀器功能實(shí)現(xiàn)方法。首先在Unity3D平臺(tái)上開(kāi)發(fā)多種標(biāo)準(zhǔn)化、可復(fù)用的虛擬儀器;然后將虛擬儀器引入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，并通過(guò)基于事件中心的觀察者模式實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的通信和數(shù)據(jù)流動(dòng);最后，依據(jù)構(gòu)建的虛擬儀器開(kāi)展典型機(jī)械工程測(cè)量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)相比，該方法具有更好的真實(shí)性、交互性，同時(shí)構(gòu)件化的思想縮短了開(kāi)發(fā)周期。

關(guān)鍵詞：Unity3D;虛擬現(xiàn)實(shí);虛擬儀器;虛擬實(shí)驗(yàn)

DOI： 10. 11907/rjdk.191172

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7800（2020）001-0180-05

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)仿真作為一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，備受關(guān)注。所謂虛擬實(shí)驗(yàn)，是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備上搭建虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，供學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程[1]。1988年，麻省理工大學(xué)開(kāi)發(fā)了Web Lab遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室[2];2014年，北京郵電大學(xué)基于ActiveX組件開(kāi)發(fā)了通信原理、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等多個(gè)學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室[3];華中科技大學(xué)杜建豪等[4]基于HTML5開(kāi)發(fā)了無(wú)插件機(jī)械類虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。但這些虛擬實(shí)驗(yàn)往往專注于實(shí)驗(yàn)過(guò)程仿真，缺乏與周圍環(huán)境的交互，沉浸感不足。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（ Virtual Reality，VR）利用計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)產(chǎn)生逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等三維感覺(jué)環(huán)境，模擬真實(shí)的周邊環(huán)境。通過(guò)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和傳統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合，可以進(jìn)一步提升虛擬實(shí)驗(yàn)的沉浸感和交互性[5]。廣東工業(yè)大學(xué)張碩等[6]基于Kinect構(gòu)建沉浸性好的四通道融合虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，但缺乏專業(yè)虛擬儀器的引入;陳敏捷等[7]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入液壓實(shí)驗(yàn)教學(xué);國(guó)外學(xué)者Jayaram等[8]結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)了虛擬裝配實(shí)驗(yàn)，但這些都是將虛擬實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)整體，靈活性差，難以更新和維護(hù)。

虛擬儀器（ Virtual Instrument）是指通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⒐δ芑K和計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)，使原來(lái)需要各種硬件完成的測(cè)量系統(tǒng)盡可能軟件化。計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和虛擬儀器功能模塊可以幫助用戶完成儀器控制、數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)和顯示[9]。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者基于虛擬儀器開(kāi)發(fā)了涉及信號(hào)處理、電力分析、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域的虛擬實(shí)驗(yàn)，但忽視了對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的模擬[10-12]。

本文將虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬儀器結(jié)合起來(lái)，借鑒制造業(yè)“快速組裝”的概念，在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)構(gòu)件化的虛擬儀器，將虛擬實(shí)驗(yàn)拆分成多個(gè)獨(dú)立的模塊化構(gòu)件，將構(gòu)件像生產(chǎn)線上的“零件”一樣組裝起來(lái)，從而形成完整的實(shí)驗(yàn)[13]。

Unity3D是由一家丹麥公司開(kāi)發(fā)的多集成平臺(tái)2D/3D游戲引擎。除可以用于開(kāi)發(fā)電子游戲外，它還可以輕松地實(shí)現(xiàn)模型可視化，實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫和交互。Unity3D作為一個(gè)游戲開(kāi)發(fā)平臺(tái)，具有層級(jí)化的綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境、可視化的編輯頁(yè)面[14]。同時(shí)，Unity3D支持多種格式的2D/3D資源導(dǎo)入。更重要的是，Unitv3D對(duì)代碼的動(dòng)態(tài)交叉編譯使其具有跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)能力，用Unity3D開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目或游戲，可以運(yùn)行在Windows環(huán)境以及移動(dòng)端、網(wǎng)頁(yè)端[15]。

本文基于Unity3D這一綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提出一種構(gòu)件化的虛擬儀器模型，首先在Unity3D平臺(tái)上開(kāi)發(fā)多種標(biāo)準(zhǔn)化、可復(fù)用的虛擬儀器，然后將虛擬儀器引入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)了具有很強(qiáng)交互性、沉浸感、可擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)。

1 Unity下的虛擬儀器

1.1 構(gòu)件化虛擬儀器模型

虛擬儀器是虛擬實(shí)驗(yàn)中的重要組成部分，與傳統(tǒng)虛擬儀器不同，構(gòu)件化的虛擬儀器將虛擬儀器標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，每一個(gè)虛擬儀器提供特定的功能，封裝一定的數(shù)據(jù)和方法，并為用戶提供特定的調(diào)用接口[16]。虛擬儀器好比工業(yè)生產(chǎn)線上可復(fù)用的組裝零件，以實(shí)驗(yàn)功能為組裝藍(lán)圖，將所需要的虛擬儀器組裝起來(lái)。這種思想可以有效縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)難度[17]。

如圖1所示，對(duì)于一個(gè)虛擬儀器而言，具有獨(dú)立的構(gòu)件屬性、功能、端口，屬性主要包括顯示信息和行為信息，功能則是指虛擬儀器在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用，端口主要負(fù)責(zé)不同儀器間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。在Unity3D中，只需用C#編寫特定的腳本組件，將這些腳本作為組件添加到虛擬器上，從而使虛擬儀器具有特定的屬性和功能，最后將其封裝成可復(fù)用的Prefab（預(yù)制體）。其中，Prefab是存儲(chǔ)在Unity3D工程視圖（ Project View）中的一種特殊資源，可以理解為一個(gè)對(duì)象及其組件的容器，目的是使對(duì)象及資源能夠被重復(fù)使用[18]。相同的對(duì)象可通過(guò)一個(gè)預(yù)設(shè)體創(chuàng)建。

虛擬儀器構(gòu)件分為前臺(tái)界面顯示與后臺(tái)邏輯控制兩部分，構(gòu)件之間則通過(guò)C#定義的模塊化接口對(duì)接。如圖2所示，構(gòu)件化的虛擬儀器設(shè)計(jì)流程如下：①編寫虛擬儀器模板類，定義虛擬儀器間數(shù)據(jù)和事件的通用接口;②對(duì)于不同的虛擬儀器構(gòu)件，定義構(gòu)件屬性并編寫特定的功能函數(shù);③在Unity3D導(dǎo)人虛擬儀器模型，將腳本函數(shù)綁定至相應(yīng)的模型上，并進(jìn)一步封裝成可復(fù)用的Prefab;④完善內(nèi)部變量和接口對(duì)接，完成目標(biāo)虛擬儀器開(kāi)發(fā)。

1.2 二維虛擬儀器構(gòu)件顯示與交互

本文基于Unity3D的UCUI開(kāi)發(fā)了常用的二維構(gòu)件。UCUI是Unity官方推出的一套UI（用戶界面）系統(tǒng)，UI的根目錄為Canvas（畫布）。Unity本身提供按鈕、滑動(dòng)條、文本框等構(gòu)件，但這些構(gòu)件本身過(guò)于簡(jiǎn)單，且缺乏與其它構(gòu)件的交互。在此基礎(chǔ)上，本文擴(kuò)展適用于各類虛擬實(shí)驗(yàn)的二維構(gòu)件。在Canvas中為構(gòu)件導(dǎo)入2D貼圖作為構(gòu)件的前端顯示視圖，后端編寫C#腳本為二維的虛擬儀器構(gòu)件綁定監(jiān)聽(tīng)事件（ Event）以及對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)（Callback）。當(dāng)用戶通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)輸入時(shí)，會(huì)觸發(fā)畫布監(jiān)聽(tīng)事件，再執(zhí)行事先綁定好的回調(diào)函數(shù)。圖3展示了二維虛擬儀器構(gòu)件和用戶交互的原理。

本文在Unity3D提供的基本控件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了二維波形控件、旋鈕、滑動(dòng)條等虛擬實(shí)驗(yàn)中常用的專業(yè)控件，擴(kuò)展了二維構(gòu)件種類。

1.3 三維虛擬儀器構(gòu)件顯示與交互

三維虛擬儀器構(gòu)件的三維模型使用3Ds Max、Solid-works等軟件根據(jù)實(shí)際儀器設(shè)備的比例尺寸，繪制三維模型，再將模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中。模型導(dǎo)入后，給模型編寫并添加腳本組件，實(shí)現(xiàn)特定的屬性和功能。與二維虛擬儀器不同，Unitv3D無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型的捕捉。為了使用鼠標(biāo)捕捉三維模型，必須以照相機(jī)（ Camera）視點(diǎn)為原點(diǎn)，檢測(cè)從屏幕發(fā)出的射線與物體是否發(fā)生碰撞，發(fā)生碰撞的三維模型即認(rèn)定為捕捉到的模型[19]。Unity3D中發(fā)生碰撞的前提條件是模型具有碰撞器（ Collider）組件，因此還需要給三維模型綁定碰撞器（ Collider），從而實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)對(duì)三維模型的捕獲。

捕獲三維模型后，為了進(jìn)一步操作三維虛擬儀器，同樣需要綁定監(jiān)聽(tīng)事件和相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。本文設(shè)計(jì)了專門的三維模型控制函數(shù)，開(kāi)發(fā)者通過(guò)attach（ event，call-back）函數(shù)綁定事件，detach（ event，callback）解綁事件。執(zhí)行不同的回調(diào)函數(shù)，可以方便有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)三維模型的平移、旋轉(zhuǎn)拖曳等操作。

1.4 不同虛擬儀器構(gòu)件分類

本文根據(jù)上述虛擬儀器模型設(shè)計(jì)好常用虛擬儀器構(gòu)件，并根據(jù)虛擬儀器功能特點(diǎn)將其分為操作類、顯示類、分析類和硬件類4類虛擬儀器。虛擬儀器功能與類別介紹如表1所示。圖4展示了典型的虛擬儀器構(gòu)件，圖4（a）、圖4（b）是二維虛擬儀器構(gòu)件，圖4（c）屬于三維虛擬儀器構(gòu)件。

2 Unity下不同虛擬儀器通信

2.1 虛擬儀器中數(shù)據(jù)流傳遞

虛擬儀器按照數(shù)據(jù)流模式運(yùn)行整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，每個(gè)虛擬儀器視為測(cè)量系統(tǒng)中獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)兩端有發(fā)送端口和輸出端口，通過(guò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)虛擬儀器間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)只有在接收到所有必要輸入端的數(shù)據(jù)后才會(huì)更新自身狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)執(zhí)行后產(chǎn)生輸出端數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)流路徑中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。根據(jù)在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中任務(wù)的不同，不同的虛擬儀器在測(cè)量系統(tǒng)中發(fā)揮不同的作用，有的是連接兩個(gè)虛擬儀器的中間件，有的則作為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的顯示終端。

如圖5所示，為了保證虛擬儀器中數(shù)據(jù)流的有效處理和傳遞，采用了節(jié)點(diǎn)一管道模型。連接虛擬儀器的輸入/輸出端口，形成流動(dòng)的數(shù)據(jù)管道。每個(gè)構(gòu)件可以有效讀取從管道中傳來(lái)的數(shù)據(jù)，也可以對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，再將數(shù)據(jù)通過(guò)輸出接口發(fā)送至管道中?？傮w而言，虛擬儀器構(gòu)件的數(shù)據(jù)處理遵循以下原則：①每個(gè)構(gòu)件都有輸入輸出，構(gòu)件完成對(duì)輸人數(shù)據(jù)的處理產(chǎn)生輸出;②構(gòu)件之間相對(duì)獨(dú)立，沒(méi)有連接的構(gòu)件間不直接共享任何信息。

對(duì)于虛擬儀器構(gòu)件內(nèi)部數(shù)據(jù)，仿真實(shí)驗(yàn)不同，其數(shù)據(jù)類型也不一樣。虛擬儀器構(gòu)件內(nèi)部的數(shù)據(jù)類型主要分為單值類數(shù)據(jù)、數(shù)組類數(shù)據(jù)。其中，單值類數(shù)據(jù)主要用于設(shè)置虛擬儀器的簡(jiǎn)單屬性，數(shù)組類數(shù)據(jù)主要用于存儲(chǔ)波形信號(hào)數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)者通過(guò)綁定函數(shù)attachData（ sourcevl，target-VI，outputType，inputType）將虛擬儀器的數(shù)據(jù)輸入/輸出端口連接起來(lái)，其中參數(shù)分別為源虛擬儀器ID、目標(biāo)虛擬儀器ID、輸出端口數(shù)據(jù)類型、輸入端口數(shù)據(jù)類型。

2.2 虛擬儀器間事件通信機(jī)制

設(shè)計(jì)好虛擬儀器數(shù)據(jù)模型后，還需要驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞。為了達(dá)到這一目的，有必要建立一套事件通信機(jī)制：當(dāng)一個(gè)虛擬儀器的狀態(tài)改變時(shí)，所有依賴于它的對(duì)象都能夠得到通知并且動(dòng)態(tài)更新。

在解決一對(duì)多的事件通信時(shí)，經(jīng)常采用觀察者模式[20]，但這種模式下觀察者和被觀察者之間是緊密耦合的，當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)消息時(shí)，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)很大負(fù)擔(dān)。因此在觀察者模式基礎(chǔ)上引入NotificationCenter（事件中心）管理不同消息類型。NotificationCenter基本設(shè)計(jì)思路是基于消息分發(fā)模式，即使用一個(gè)字典（ Dictionary）記錄各種需要轉(zhuǎn)發(fā)的事件，以及這些事件的觀察者，然后在適宜時(shí)進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。NotificationCenter還提供觀察者訂閱（Subscribe）和取消訂閱（Remove）的方法。如圖6所示，虛擬儀器a是發(fā)布者，虛擬儀器1、2、3是訂閱者。虛擬儀器a監(jiān)測(cè)到自身狀態(tài)變化，對(duì)事件中心發(fā)布事件，訂閱者（虛擬儀器對(duì)象）則從事件中心收到消息通知，從而獲取數(shù)據(jù)流并更新自身狀態(tài)。

至此，建立的數(shù)據(jù)流傳遞模型與事件模型，實(shí)現(xiàn)了在Unity中不同虛擬儀器間的消息發(fā)送與數(shù)據(jù)傳輸。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)與虛擬儀器聯(lián)合應(yīng)用案例

3.1 基于Unity3D的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景構(gòu)造

本文通過(guò)3Ds Max建立虛擬實(shí)驗(yàn)室建筑及內(nèi)部陳設(shè)模型，保存為.fbx格式，并將其導(dǎo)入U(xiǎn)nity中。導(dǎo)入完成后再將三維場(chǎng)景拖動(dòng)到Scene視圖中，同時(shí)添加光源（Direction-al Light）、天空盒（Sky Box）、相機(jī)（Camera）等組件。其中光源是為了強(qiáng)化場(chǎng)景亮度，天空盒是為了模擬真實(shí)天空景象，相機(jī)是用于觀察場(chǎng)景的眼睛。

用戶可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中以第一人稱視角的方式觀察實(shí)驗(yàn)室的儀器、陳設(shè)等。角色控制用到了Unity3D中的First Person Controller（第一人稱控制）組件，通過(guò)設(shè)置距離地面的合適高度，模擬正常人的視線。用戶通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)控制人物行走、旋轉(zhuǎn)視角、縮放等，獲得身臨其境的體驗(yàn)。

為了模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)場(chǎng)景中的模型提供了碰撞檢測(cè)。用戶在第一人稱視角下行走，遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、墻壁等障礙物時(shí)不會(huì)穿過(guò)，主要利用了Unity3D中的Rigid-Body（剛體）組件，為三維場(chǎng)景中的模型定義碰撞半徑，可以有效地實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)。虛擬實(shí)驗(yàn)室整體場(chǎng)景如圖7所示。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

本文通過(guò)在Unity3D中擴(kuò)展虛擬儀器，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，搭建了有很高沉浸感、可擴(kuò)展性的虛擬實(shí)驗(yàn)。以轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)和雙容水液位PID控制實(shí)驗(yàn)為例驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。

轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)是《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》中的經(jīng)典案例。圖8、圖9展示了轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)界面。整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)主要由開(kāi)關(guān)構(gòu)件、轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)構(gòu)件、波形顯示構(gòu)件組成。用戶點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)開(kāi)始運(yùn)行，并將開(kāi)始信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)構(gòu)件。轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)的飛輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)模擬生成轉(zhuǎn)速信號(hào)和軸心軌跡信號(hào)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給波形顯示構(gòu)件，處理后的結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在前端面板上。之后，用戶還可以改變轉(zhuǎn)子速度，觀察振動(dòng)信號(hào)及軸心軌跡信號(hào)變化。

用戶在虛擬場(chǎng)景中，既可以第一人稱視角自由移動(dòng)并觀察實(shí)驗(yàn)儀器，也可通過(guò)鼠標(biāo)和虛擬儀器進(jìn)行交互，以觀察轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況，記錄振動(dòng)信號(hào)的波形以及轉(zhuǎn)子的軸心軌跡。

圖10、圖11展示了雙容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)。整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)由參數(shù)輸入控件、開(kāi)關(guān)控件、PID控件、波形控件、雙容水箱控件組成。用戶在設(shè)置合適的P、I、D參數(shù)和目標(biāo)水位，啟動(dòng)雙容水箱后，可以觀察雙容水箱的變化，還可以打開(kāi)波形面板，觀察水箱的水位變化曲線。當(dāng)控制效果不佳時(shí)，用戶可以更改合適的P、I、D參數(shù)，分析P、I、D3種參數(shù)調(diào)節(jié)作用對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)的不足，提出了一種Unity3D下構(gòu)件化虛擬儀器功能實(shí)現(xiàn)方法。圍繞虛擬儀器模型、虛擬儀器通訊方法以及構(gòu)件庫(kù)開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不同虛擬實(shí)驗(yàn)的快速搭建，不僅提高了虛擬實(shí)驗(yàn)的沉浸感和交互性，還有效縮短了開(kāi)發(fā)周期。

未來(lái)可以進(jìn)一步結(jié)合VR硬件設(shè)備，讓實(shí)驗(yàn)者佩戴VR眼鏡和肢體傳感器，真正進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室中操作虛擬儀器，進(jìn)一步提升虛擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳鴻宇，姚路.高校實(shí)驗(yàn)室綜合管理信息平臺(tái)的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（3）：166-168.

[2] 單美賢.虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初步探索[c].北京：全球華人計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用大會(huì)，2002.

[3] 牛學(xué)真.開(kāi)放式虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)集成技術(shù)研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2014.

[4] 杜建豪.基于HTML5的機(jī)械類課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2018.

[5] 趙沁平.虛擬現(xiàn)實(shí)綜述[J].中國(guó)科學(xué)：信息科學(xué)，2009，39（1）：2.

[6] 張碩，楊賢，何漢武.多通道融合的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，37（ 12）：112-115.

[7] 陳敏捷，羊榮金，沈孟鋒.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（4）：136-139.

[8]

JAYARAM S， CONNACHER H I，LYONS K W. Virtual assembly us-ing virtual reality techniques[J]. Computer Aided Design， 1997， 29 （8）：575-584.

[9] 胡生清，幸國(guó)全.虛擬儀器及其應(yīng)用[J].中國(guó)儀器儀表，1999，19（6）：9-10.

[10] 梁永元.基于LabVIEW的集成電路測(cè)試軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2018.

[11] 李建國(guó).基于虛擬儀器的工業(yè)控制器溫度測(cè)試系統(tǒng)[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2018.

[12]

GATAULLIN A M. OVCHINNIKOV A V.A virtual instrument foranalysis of the parameters of somatosensoI-＼r event-linked potentials[J]. Biomedical Engineering， 2017， 51（4）： 300-302.

[13]賴紅，何嶺松.動(dòng)態(tài)可重構(gòu)虛擬儀器技術(shù)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2012（ 2）：25-27.

[14]

INDRAPRASTHA A，SHINOZAKI M.The investigation on using Uni-ty3D game engine in urban design study[J]. ITB Journal of Informa-tion&Communication Technology， 2009，3（1）：1-18.

[15]耿強(qiáng).基于Unity3D的多平臺(tái)虛擬仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[D].天津：天津工業(yè)大學(xué)，2016.

[16]崔樹(shù)新，張登攀.基于構(gòu)件技術(shù)的可重構(gòu)虛擬儀器軟件的設(shè)計(jì)[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，29（4）：508-512.

[17] 鄭鑫，肖明清，程嗣怡.可重構(gòu)測(cè)試儀器設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程，2007，33（5）：264-265.

[18] 何偉.Unity虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)圣典[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2016.

[19] 楊浪.Unity中的碰撞檢測(cè)方法研究[J].軟件導(dǎo)刊，2014（7）：24-25。

[20] 陳波，寧洪.設(shè)計(jì)模式分析與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003，39（2）：146-148.

（責(zé)任編輯：孫娟）

作者簡(jiǎn)介：闞研（1994-），男，華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn);何嶺松（1962-），男，博士，華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)虛擬儀器、信號(hào)處理和虛擬樣機(jī)。本文通訊作者：何嶺松。