一、文献综述
（1）虚拟环境交互技术
虚拟现实简称VR，是一种先进的数字化技术，它是在计算机技术基础上创建的虚拟世界，即一个逼真的虚拟环境，用户可以运用各种交互设备同虚拟环境进行多种形式的信息交流，进行多感知体验，用户的仿真具有身临其境的交互感。对比传统的模拟技术，虚拟现实技术的最大区别是：操作者通过各种设备与虚拟环境进行交互，与虚拟的三维环境进行交流[1][2]。沉浸性、多感知性、交互性和自主性是虚拟现实系统的四个主要特点。用户在使用的时候有沉浸在虚拟环境中的感觉称之为系统的沉浸感，让用户难以分辨真假且暂时与现实环境隔离，投入到虚拟环境中是最理想的效果；系统提供用户视觉、听觉和触觉功能体现了多感知性；交互性是指虚拟环境可以由用户的操作做出响应；自主性反映在虚拟现实中的物体可以根据各自的运动规律自主运动[3]。
文献[4]设计了一种基于加速度计、陀螺仪、磁力计的肢体运动捕捉系统，在此系统之上提出了一种基于动作捕捉的三维交互技术，借助传感器的输出数据来重建肢体主关节点空间坐标与运动轨迹，进而与虚拟物体进行三维交互提出了一种基于压力感应器的三维交互技术，利用压力感应器获得用户重心偏移向量，以此控制三维虚拟化身的运动。文献[5]研究基于的系统的模型运动控制机制描述了刚体运动控制方法，研究了三维菜单按钮交互技术开发了基于动画模型的人物角色驱动控制模式和基于物理引擎的吊绳控制方法。文献[6]给出了虚拟装配的交互模式；提出了基于主动对象构造的感知机制及感知算法，给出了面向虚拟装配人机交互的装配体模型构造，给出了面向交互的装配体模型
（2）变电站仿真系统
电力工业的迅速发展对变电站生产运行人员的培训工作提出了较高的要求。培训是提高变电站运行操作人员素质及保证电力系统安全、稳定运行的重要手段之一，而电力系统的运行特点决定了不能通过实际设备直接操作进行人员培训，因此进行仿真培训具有重要的现实意义[7]。
变电站培训仿真系统是进行变电站培训的一种新型有效手段，是对理论学习和现场实践学习的补充。运行人员可在仿真系统上接受培训，对于各类异常、故障都可在仿真系统上反复操作练习，使受训者在短期内成为合格运行人员。目前国内变电站培训仿真系统主要以接线图、数字图表、设备照 片和现场录像等常规多媒体方式作为表现手段，其真实感、临场感和表现力都有待改进。随着三维图形技术的发展和推广应用，应用三维图形技术为变电站仿真系统构造虚拟环境能大大提高变 电站场景的真实感，为变电站仿真培训工作带来技术飞跃。
针对课题的主要研究内容变电站系统仿真，查阅了相关资料。李蔚清等人在[12]中给出了一种基于空间约束和电气特性的虚拟场景组织方法；提出了一种面向实体特性的LOD模型调度方法和基于图像的Imposter模型调度方法；并采用粒子系统实现系统的放电特效仿真。候俊在[13]中给出了一种基于电气连接特性构造虚拟场景树型层次组织方法，即“以母线为纬，以单元为经，以断路器为基准，按电气接线顺序排列”。并提出了基于特征的实时层次细节模型生成方法和基于虚拟漫游上下文情景的碰撞检测加速算法。
（3）物理引擎
在虚拟现实技术中，除了华丽的画面渲染以及必备的声音元素外，作为表现虚拟现实技术中整个物理世界系统内在规律发生情况的物理引擎是必不可少的，它也是虚拟现实技术的必要组成部分。最简单的物理引擎表现在虚拟现实技术中无处不在的碰撞中。物理引擎相关技术的研究是虚拟现实技术中关键技术研究的一部分，无论在科研还是在实际应用中都具有十分重要的意义和价值。针对虚拟现实技术中物理引擎相关技术的研究，一方面可以提高虚拟现实环境交互性、真实感方面的效果，产生身临其境的感觉另一方面可以促进我国开发出具有自主知识产权的物理引擎，提高我国核心技术的竞争力，并且带动相关学科的发展与进步，如碰撞检测技术、计算机图形学、物理建模技术等，缩小国内虚拟现实技术与国外研究的差距。
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