分布式虚拟环境(Distributed Virtual Environment，DVE)是在一组以网络互联的计算机上同时运行的VR系统，使分布在不同地理位置的用户可以在一个具有高度真实感的虚拟世界里实时交互。它在军事、协同设计、远程教育、网上游戏等众多领域都有着广泛的应用前景。本文对分布式虚拟环境中的碰撞检测与响应、分级兴趣管理及同步控制策略进行了研究。 本文建立了并行分布实现碰撞检测的Petri网模型，改进了王兆其提出的基于时间戳的碰撞响应唯一性处理方法。通过详细剖析王兆其的方法，发现它不能保证碰撞响应的唯一性，也不能与DR技术混合使用。为此，我们重新定义了碰撞列表中TimeStamp项的意义，引入了时间阀值ΔT，并利用所建的Petri网模型详细讨论了时间阀值ΔT和保持时间Δt的选取。改进算法不仅能保证碰撞响应的唯一性，还能与DR技术混合使用。 分级兴趣管理机制Singhal与单级兴趣管理机制NPSNET相比，能大大减少数据接收量，但会增加实体数据的发送量，为此本文提出了一种新的分级兴趣管理机制——两级增强兴趣管理机制(Enhanced Two Level Interest Management，ETLIM)。在ETLIM机制中，高兴趣实体集和整个兴趣实体集各监听不同的多播地址，当需要同时对高、低兴趣实体集发布数据时，发送端只需从整个兴趣实体集所监听的多播地址发布一个数据包。当对高、低兴趣实体集都采用周期性数据发送方式(现有DVE系统所采用的数据发送方式)且它们的发送频率成整倍数时，数据的接收量与Singhal机制的数据接收量相等，实体状态数据的发送量则与NPSNET机制的数据发送量相等。 在同步控制方面，提出了一种新的同步控制预测机制及实现框架。与传统同步控制预测机制相比，主要区别在于：1、传统机制中是由某个化身(多播组组长)负责实体同步控制的预测任务，新机制中则是由每个实体负责各自的同步控制预测任务；2、新机制不仅利用了化身的运动状态信息，而且还利用了实体的运动状态信息，可以预测化身与运动实体之间的交互；3、新机制不用预先发送请求交互数据包，可以减少数据包的发送数。所以，新机制在保证预测正确率的基础上，不仅能预测化身与运动实体的交互，还能减少网络负载，可扩展性好。 西南交通大学博士研究生学位论文 第11页 改进了 CIAO（Collaborative Immersive Architectural layout）中实体组同步控制算法，用令牌机制替换CIAO中半乐观锁机制，并提出了基于父节点记录的收端可靠多播算法，即在每个实体的 ESPDU（Entity State Protocol—Data Units）中增加父节点的节点号，接收端根据父节点的节点号调整本地场景树的结构。配合周期数据发送方式，该算法不仅能保证交互的实时性和同时性，还能增强系统的健壮性。 通过仿真实验和理论分析，可以证明上述研究工作是有效的。