分布式仿真技術(shù)精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的分布式仿真技術(shù)主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：分布式仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；主保護(hù)測試系統(tǒng)；內(nèi)部故障仿真計算；暫態(tài)測試

大型發(fā)電機(jī)已經(jīng)成為電力企業(yè)發(fā)展中的主要組成部分，但是隨著發(fā)電機(jī)容量的不斷增大，故障問題越來越多，為了減少內(nèi)部故障對發(fā)電機(jī)造成的損害，必須對故障產(chǎn)生的因素進(jìn)行分析，提高故障保護(hù)靈敏性，給發(fā)電機(jī)提供合適的保護(hù)方案。本文主要借助理想數(shù)據(jù)完成發(fā)電機(jī)故障測試，構(gòu)造價格低廉、操作便捷的測試系統(tǒng)，保證發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置測試的順利開展。

1 系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能特點

此系統(tǒng)主要開發(fā)工具是VisualC++6.0，可以在Windows平臺上運行，利用ODBC接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。該系統(tǒng)采用了分層結(jié)構(gòu)模式，以前臺圖像界面和后臺數(shù)據(jù)庫管理為基礎(chǔ)，利用模塊拼接方式，實現(xiàn)各功能模塊連接，有利于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和統(tǒng)一管理。系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)主要由圖像參數(shù)管理、發(fā)電機(jī)參數(shù)管理、內(nèi)部故障仿真計算、仿真數(shù)據(jù)COMTRADE格式轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和功率放大、測試發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置等組成。

1.1 發(fā)電機(jī)參數(shù)管理

由于發(fā)電機(jī)定子繞組故障暫態(tài)仿真計算涉及眾多電子參數(shù)和外部系統(tǒng)參數(shù)領(lǐng)域，所以，直接在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部修改或輸入?yún)?shù)，容易因操作失誤造成仿真計算機(jī)問題。本系統(tǒng)利用圖形截面對各項參數(shù)進(jìn)行管理。

1.2 發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障仿真計算

根據(jù)相關(guān)研究，本次研究根據(jù)回路相關(guān)理論，建立了發(fā)電機(jī)和無窮系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并對發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障發(fā)生的暫態(tài)過程進(jìn)行分析。該方法的研究優(yōu)勢是：讓定子繞組故障的短路電流等效為一條獨立的支路，該支路可以按照非故障分支回路寫電壓和磁鏈方程。轉(zhuǎn)子繞組必須遵循正常繞組方法。例如，可以將阻尼繞組等效成橫軸和縱軸阻尼繞組。本仿真建立了基于正常電視的直軸同步電抗Xd、直軸電鈕反應(yīng)電抗Xad、交軸同步電抗Xq和交軸電鈕反應(yīng)電抗Xaq等故障電阻電感的計算方法，操作較簡單。該系統(tǒng)可以對同一分支匝間短路、同相不同分支繞組短路等故障情況進(jìn)行仿真計算，獲得的分支電流、異相分支繞組短路電流和機(jī)端電壓暫態(tài)數(shù)值。

1.3 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式

本系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)模式模塊轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換格式COMTRTADE。完成轉(zhuǎn)換后，主要由頭文件、配置文件、數(shù)據(jù)文件和信息文件等組成。由于COMTRADE91不能反映參數(shù)信息缺陷，所以必須對其進(jìn)行改進(jìn)。具體可從以下幾個方面進(jìn)行操作：

第一，給每路模擬通道都增加反映TV和TA變化以及決定錄波數(shù)據(jù)的字段，保證軟件可以根據(jù)分析狀況實現(xiàn)錄波數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。第二，開關(guān)量通道全部增加了相位以及監(jiān)視元件字段，保證了開關(guān)量變位信息的準(zhǔn)確性。第三，對每個字段的格式、數(shù)據(jù)和字段類型等做了明確規(guī)定，可以幫助用戶更好的進(jìn)行軟件編制和利用。

1.4 功率放大和D/A轉(zhuǎn)換

為了保證裝置可以進(jìn)行測試，還必須利用D/A轉(zhuǎn)換和功率放大，將COMTRADE格式的數(shù)字量變化才能電流模擬量和二次側(cè)電壓，然后進(jìn)行插件測試。D/A轉(zhuǎn)換和功率放大是系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對測試精確度具有很大影響。目前使用的微機(jī)保護(hù)測試儀暫態(tài)回放都可以提供暫態(tài)回放功能，保證COMTRADE格式文件內(nèi)部數(shù)據(jù)可以利用計算機(jī)傳給繼電保護(hù)測試儀，實現(xiàn)文件數(shù)字波形一直模擬輸出。此系統(tǒng)利用較先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和特殊設(shè)計的無耦合直流功率放大器進(jìn)行操作，其輸出頻率在1-3kHz之間，可以滿足短路時直流、諧波分量頻率輸出的要求，保證故障數(shù)據(jù)暫態(tài)回放的準(zhǔn)確性和實時性。

2 測試方案

安置發(fā)電機(jī)保護(hù)測試系統(tǒng)裝置。根據(jù)發(fā)電機(jī)特點可知，該系統(tǒng)內(nèi)利用開環(huán)方式操作。本次以某兩分支發(fā)電機(jī)A相1分支匝短路測試進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)測試流程。首先，對保護(hù)裝置不完全縱差保護(hù)功能進(jìn)行測試，保證所需電量是A相分支電流和A相電流，完成測試后，對作業(yè)指導(dǎo)書、測試儀裝置接線進(jìn)行保護(hù)，開啟截面，輸入發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)，利用發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障仿真程序?qū)嵤┕收戏抡嬗嬎?，同時以COMTRADE格式儲存。測試儀讀入COMTRADE文件之后，可以將其轉(zhuǎn)化為二次側(cè)電流輸出。由于正常運行數(shù)據(jù)周期性變化，所以可以長時間反復(fù)輸出該周期內(nèi)波的數(shù)據(jù)，發(fā)生故障后，按照順序輸出過程數(shù)據(jù)，然后對保護(hù)裝置實時系統(tǒng)號進(jìn)行監(jiān)視，并觀察保護(hù)情況，直到完成所有數(shù)據(jù)輸出，最后按照測試情況，完成裝置測試報告。發(fā)生匝間短路故障后，從相故障電流和A相分支故障電流回放的波形圖進(jìn)行分析。該系統(tǒng)主要利用一臺PW30A微機(jī)型繼電保護(hù)測試儀和一臺主機(jī)完成了TF21-5M1發(fā)電保護(hù)測試，主要對發(fā)電機(jī)在各種故障下的動作狀況進(jìn)行測試。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，仿真故障主要包括定子繞組相見短路、同相不同分支繞組短路和同一分支繞組匝間短路等。

3 結(jié)束語

該測試系統(tǒng)探索是對動態(tài)模擬實驗的一種填補(bǔ)，可以支持USB接口測試儀和計算機(jī)的同步通信，提高了COMTRADE格式數(shù)據(jù)文件的傳輸速率，同時還可以實現(xiàn)多個測試儀同步驅(qū)動，模擬更多點變化，實現(xiàn)多節(jié)點電氣保護(hù)控制系統(tǒng)測試。隨著數(shù)字式接口新型保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，省略了功率放大環(huán)節(jié)，使測試系統(tǒng)可以更加便捷。

【參考文獻(xiàn)】

[1]肖仕武.同步發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障暫態(tài)仿真及其應(yīng)用的研究[J].華北電力大學(xué)，2010（03）.

[2]胡浩.基于內(nèi)部故障仿真數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)主保護(hù)測試系統(tǒng)研究[J].上海交通大學(xué)，2014（03）.

第2篇：分布式仿真技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]計算機(jī) 仿真技術(shù) 研究與發(fā)展

中圖分類號：V448.15+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0229-01

引言

仿真是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿，人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現(xiàn)實世界中某一層次的問題做出決策。計算機(jī)仿真就是建立系統(tǒng)模型的仿真模型進(jìn)而在電子計算機(jī)上對該仿真模型進(jìn)行模擬實驗的研究過程。計算機(jī)仿真技術(shù)即以計算機(jī)仿真為手段，通過仿真模型模擬實際系統(tǒng)的運動來認(rèn)識其規(guī)律的一種研究方法，也稱計算機(jī)仿真方法。在科技飛速發(fā)展的今天，它已經(jīng)成為控制系統(tǒng)分析、研究、設(shè)計不可缺少的重要工具。

一、仿真的定義和分類

1.仿真定義

計算機(jī)仿真技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論、相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗研究的一門綜合性技術(shù)。

仿真是在數(shù)字計算機(jī)上進(jìn)行實驗的數(shù)字化技術(shù)，它包括數(shù)字與邏輯模型的某些模式，這些模型描述某一事件和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，在若干周期內(nèi)的特征。

系統(tǒng)仿真是建立在控制理論、相似理論、信息處理技術(shù)和計算技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上的，以計算機(jī)和其它專用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實或假想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗，并借助于專家經(jīng)驗知識、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和信息資料對實驗結(jié)果進(jìn)行分析研究，進(jìn)而作出決策的一門綜合性的和試驗性的學(xué)科。

二、計算機(jī)仿真技術(shù)的特點

1.模型參數(shù)可根據(jù)要求任意調(diào)整、修改和補(bǔ)充。人們可以得到各種可能的仿真效果，為進(jìn)一步完善研究方案提供了可能。與傳統(tǒng)的實物實驗相比，具有運行費用低、無風(fēng)險、方便靈活等優(yōu)點。

2.系統(tǒng)模型求解快速。運用計算機(jī)仿真，能夠在較短的時間內(nèi)得出仿真運算的結(jié)果，為生產(chǎn)實踐提供最及時的指導(dǎo)。

3.仿真運算結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。在機(jī)器沒有故障的前提下，只要系統(tǒng)模型、仿真模型、仿真程序科學(xué)合理，那么計算機(jī)的運算結(jié)果是準(zhǔn)確無誤的。

4.實物、實時仿真直觀、逼真。這一特點使它在一些復(fù)雜工程系統(tǒng)中例如核電、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的仿真技術(shù)是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設(shè)態(tài)勢（輸入），進(jìn)行試驗，由試驗者判讀輸出結(jié)果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況反復(fù)修改模型和有關(guān)的參數(shù)，不僅效率低，也存在環(huán)境、安全等因素的限制，所以很難達(dá)到實驗者滿意的仿真效果。而計算機(jī)仿真技術(shù)是利用計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在試驗條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實驗，它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優(yōu)點，已成為分析、設(shè)計、運行、評價、培訓(xùn)系統(tǒng)尤其是復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具。

三、計算機(jī)仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀

計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)的發(fā)展是密不可分的。20世紀(jì)50年代的計算機(jī)仿真大部分是以電子模擬計算機(jī)為主機(jī)實現(xiàn)的，在部分特殊應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)也有以液壓機(jī)、氣壓機(jī)或阻抗網(wǎng)絡(luò)作為主要模擬設(shè)備的。由于電子模擬計算機(jī)的精度較差等缺點，從70年代初開始，數(shù)字模擬混合計算機(jī)仿真得到發(fā)展。從70年代末起，以數(shù)字機(jī)為主機(jī)的各種各樣的專用和通用計算機(jī)仿真得到了普及和推廣。由于高性能工作站、巨型機(jī)、小巨機(jī)、軟件技術(shù)和人工智能技術(shù)取得了引人矚目的進(jìn)展，在80年代人們對智能化的計算機(jī)仿真寄予了希望，也在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真技術(shù)，在一些特定的仿真領(lǐng)域內(nèi)，這種智能計算機(jī)仿真和高層次的數(shù)字模擬計算機(jī)仿真都取得了令人鼓舞的結(jié)果。特別是近幾十年來，隨著系統(tǒng)工程與科學(xué)的迅速發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)也得到了蓬勃發(fā)展，已經(jīng)從傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域擴(kuò)展到非工程領(lǐng)域，在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、教育培訓(xùn)系統(tǒng)等得到了廣泛應(yīng)用。

四、計算機(jī)仿真技術(shù)的展望

隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)也在不斷地發(fā)展。未來的發(fā)展主要有兩個方向：

1.仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

眾所周知，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)研制出來的仿真系統(tǒng)有很多，它們不能互相兼容，可移植性差，實現(xiàn)共享困難，與開發(fā)的高成本、低效率、長時間不成正比，更不能充分加以利用。要想解決這些問題，首先要解決的是采用兼容性好的計算機(jī)語言來編寫仿真系統(tǒng)，其次是采用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的共享。尤其是后者，在將來的仿真系統(tǒng)開發(fā)中具有重要的意義。實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社會資源的浪費，而且可以通過適當(dāng)?shù)氖召M來彌補(bǔ)開發(fā)成本的不足。

2.仿真技術(shù)的虛擬制造

計算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的另一個大方向是在虛擬制造技術(shù)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)是20世紀(jì)90年展起來的一種先進(jìn)的制造技術(shù)，它利用計算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，在計算機(jī)上實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品出廠以及企業(yè)各級過程的管理與控制。這使得制造技術(shù)不再主要依靠經(jīng)驗，便可實現(xiàn)對制造的全方位預(yù)測，為機(jī)械制造領(lǐng)域開辟了一個廣闊的新天地。

五、計算機(jī)仿真技術(shù)的支撐技術(shù)

計算機(jī)仿真技術(shù)的支撐技術(shù)主要有分布式計算機(jī)仿真技術(shù)、協(xié)同式計算機(jī)仿真技術(shù)、沉浸式計算機(jī)仿真技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境計算機(jī)仿真技術(shù)。

計算機(jī)仿真技術(shù)分布式，既是由于數(shù)據(jù)分布的需要，也是應(yīng)用分布式計算環(huán)境進(jìn)行并行計算，以達(dá)到實時顯示目的的重要手段，分布式計算平臺有互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)機(jī)組成，包括高性能的SMP和DSM多處理器、工作站/PC機(jī)機(jī)群系統(tǒng)。

來自不同地區(qū)、不同學(xué)科的學(xué)者過去式通過出差或開會等方式進(jìn)行交流的，現(xiàn)在，隨著高速網(wǎng)絡(luò)投入使用，采用多媒體技術(shù)支持下是、的CSCW技術(shù)可以達(dá)到快捷、高效協(xié)同工作的目的。

計算機(jī)仿真技術(shù)采用傳統(tǒng)上為虛擬環(huán)境所裝用的投影式顯示設(shè)備，標(biāo)志著這兩個研究方向融合的發(fā)展趨勢。由于沉浸式顯示設(shè)備能使用戶獲得臨場感，更有利于用戶獲得對數(shù)據(jù)的直觀感受，有助于結(jié)果的分析。

六、仿真系統(tǒng)的作用和意義

隨著軍事和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，仿真已成各種復(fù)雜系統(tǒng)研制工作的一種比不可少的手段。尤其是在航空航天領(lǐng)域，仿真即使已是飛行器和衛(wèi)星運載工具研制必不可少的手段。在研制、堅定、和定形全過程必須全面的應(yīng)用先進(jìn)的仿真技術(shù)。否則，任何新型的、先進(jìn)的飛行器和運載工具的研制都將是不可能的。

計算機(jī)仿真技術(shù)在軍事的應(yīng)用是很廣泛的，如運用交戰(zhàn)模型進(jìn)行的計算機(jī)仿真，新型武器裝備發(fā)展過程中的仿真、部隊作戰(zhàn)訓(xùn)練方面的仿真、高層論證和規(guī)劃計劃中的仿真、軍事作戰(zhàn)理論和學(xué)術(shù)研究中的仿真、作戰(zhàn)指揮和戰(zhàn)爭計劃中的仿真，以及戰(zhàn)后后勤保障的仿真等。

第3篇：分布式仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；液壓挖掘機(jī)；聯(lián)合仿真

液壓挖掘機(jī)是一種功能典型、工況復(fù)雜、用途非常廣泛的工程機(jī)械，特別是在中國這樣一個發(fā)展中國家，幾乎在所有的基礎(chǔ)建設(shè)中都要用到挖掘機(jī)。節(jié)能型挖掘機(jī)就成為發(fā)展的方向和趨勢，利用計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行液壓挖掘機(jī)的設(shè)計開發(fā)成為目前主要的先進(jìn)設(shè)計手段之一。

1　計算機(jī)仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景

1.1傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷

傳統(tǒng)批量產(chǎn)品的開發(fā)過程通過單件產(chǎn)品的模型試驗來獲取信息，然后再制造物理樣機(jī)來核查設(shè)計要求是否達(dá)到。要加快設(shè)計周期，滿足市場需求，可以采用“并行設(shè)計”的思想，但是產(chǎn)品有實質(zhì)性變化時設(shè)計需要反復(fù)試驗和修正，影響了并行設(shè)計的效果。要有效地加快設(shè)計進(jìn)程，最合理的方法是加快樣機(jī)的試制。由于物理樣機(jī)的試驗和改進(jìn)延長了設(shè)計周期，多個樣機(jī)的制造更導(dǎo)致成本高昂，可見傳統(tǒng)的基于物理樣機(jī)的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計模式有待改進(jìn)。

1.2市場競爭的需要

隨著世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)為了提高競爭力，必須縮短新產(chǎn)品研制和開發(fā)，降低產(chǎn)品的研發(fā)成本，進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計.計算機(jī)仿真技術(shù)就是在這種迫切需要的驅(qū)動下產(chǎn)生的。

1.3仿真技術(shù)實現(xiàn)的可能性

計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，為計算機(jī)仿真技術(shù)的實現(xiàn)提供了良好的支持和技術(shù)環(huán)境。仿真技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展與CAD技術(shù)的成熟及大規(guī)模推廣應(yīng)用分不開。此外，機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)建模理論的計算機(jī)實現(xiàn)使得參數(shù)化機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)學(xué)“軟模型”得以很好實現(xiàn)。計算機(jī)硬件的發(fā)展，加上數(shù)值算法的進(jìn)步，加快了復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型仿真運算速度，促進(jìn)了計算機(jī)可視化技術(shù)及動畫顯示技術(shù)的提高，為虛擬樣機(jī)技術(shù)提供了良好的用戶交互界面。

2　計算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展趨勢

雖然現(xiàn)有的仿真工具可以有效輔助產(chǎn)品某個功能單元的設(shè)計開發(fā)，但隨著產(chǎn)品規(guī)模和復(fù)雜程度的不斷增長，分系統(tǒng)問的關(guān)系也越來越復(fù)雜。僅靠傳統(tǒng)的單領(lǐng)域仿真已經(jīng)很難滿足對整個產(chǎn)品或其某個復(fù)雜子系統(tǒng)的功能和行為分析。目前，有不少商用仿真軟件本身里邊有好多模塊，它既可以對一個產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)合仿真，同時也提供了與其他仿真軟件之間的接口。通過這些接口，實現(xiàn)多領(lǐng)域建模，并提供聯(lián)合仿真運行功能。

3　聯(lián)合仿真技術(shù)的特點

傳統(tǒng)的設(shè)計思想是串行的過程，從設(shè)計到產(chǎn)品的批量生產(chǎn)按照從前至后的順序進(jìn)行。在整個過程中各個小組往往把注意力集中在各自的細(xì)節(jié)上而忽略了整機(jī)性能，最終產(chǎn)品集成后存在沖突缺陷。

聯(lián)合仿真技術(shù)采用數(shù)字仿真的形式進(jìn)行虛擬產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，仿真模型的參數(shù)就是物理樣機(jī)的設(shè)計參數(shù)，虛擬樣機(jī)因為參數(shù)修改方便，相比物理樣機(jī)而言是“軟模型”，能輕易地實現(xiàn)原型的多樣化，柔性好。無需制造實物樣機(jī)就可預(yù)測產(chǎn)品的性能.節(jié)省了物理樣機(jī)制造時間，降低了開發(fā)成本，減少了風(fēng)險。

4　仿真技術(shù)與液壓挖掘機(jī)開發(fā)

4.1復(fù)雜產(chǎn)品仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀

復(fù)雜產(chǎn)品通常涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，其每個子系統(tǒng)都可能是由各學(xué)科領(lǐng)域的零部件組成。眾多的子系統(tǒng)相互作用，組成一個有機(jī)的整體，展示出產(chǎn)品的外觀和功能。

仿真通過對所要研究系統(tǒng)模型的開發(fā)，幫助人們了解系統(tǒng)的行為，使人們在產(chǎn)品設(shè)計階段即可對產(chǎn)品行為進(jìn)行全面的分析，并有可能根據(jù)產(chǎn)品行為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。復(fù)雜產(chǎn)品由于自身的復(fù)雜性，開發(fā)難度大、時間長、成本高，因此要求將仿真應(yīng)用于其設(shè)計中，使企業(yè)能以更短的時間、更好的質(zhì)量、更低的成本推出自己的產(chǎn)品。在過去的10—20年內(nèi)，隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，仿真技術(shù)已在復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計中得到大量應(yīng)用。

4.1.1系統(tǒng)動力學(xué)仿真現(xiàn)狀

虛擬樣機(jī)是一種新型的設(shè)計、開發(fā)和評估手段，其在工程中的應(yīng)用是通過商業(yè)化軟件實現(xiàn)的。由于系統(tǒng)仿真技術(shù)能夠滿足真實產(chǎn)品設(shè)計要求，通過建立機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。使得在物理樣機(jī)建造前便可分析出它們的工作性能，因而其日益受到國內(nèi)外機(jī)械領(lǐng)域的重視。目前，國際上有20多家公司在這個日益增長的市場上競爭，比較有影響的有美國MSC.Soflware公司的ADAMS、比利時LMS公司的DADS等。

4.1.2液壓控制系統(tǒng)仿真現(xiàn)狀

從20世紀(jì)70年代初開始，國外開始進(jìn)行液壓系統(tǒng)和元件的計算機(jī)數(shù)字仿真研究，經(jīng)過幾十年的研究開發(fā)，液壓仿真軟什的性能實現(xiàn)了從原先的精度低、速度慢，發(fā)展到精度高、速度快：從只能處理線性系統(tǒng)發(fā)展到能處理非線性系統(tǒng)；從復(fù)雜的編程和輸入發(fā)展到交互友好的圖形用戶界面等。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)得到了迅速發(fā)展，近幾年來，各款老牌的液壓仿真軟件公司紛紛推出了面目一新的版本，例如，英國的Bathfp、瑞典的Hopsan等。

4.1.3聯(lián)合仿真現(xiàn)狀

目前。人們已經(jīng)開始將機(jī)械、控制、電子和軟件等多領(lǐng)域的聯(lián)合仿真應(yīng)用于汽車、鐵路車輛、作戰(zhàn)系統(tǒng)等復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計中，例如：福特公司將整車多體動力學(xué)仿真和汽車姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真集成，通過機(jī)械、控制的多領(lǐng)域聯(lián)合仿真，使機(jī)械設(shè)計人員和控制系統(tǒng)設(shè)計人員能夠更好地進(jìn)行通信和協(xié)同工作，極大地縮短了產(chǎn)品開發(fā)時間。

雖然聯(lián)合仿真已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，但目前的應(yīng)用還存在諸多局限，主要體現(xiàn)在：通常只能做到機(jī)械、控制和液壓等少數(shù)領(lǐng)域的聯(lián)合仿真。通常只能局限于單臺計算機(jī)上集中進(jìn)行，分布式協(xié)同建模和分布式仿真運行幾乎不可能。

4.2仿真技術(shù)在液壓挖掘機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用

4.2.1國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)液壓挖掘機(jī)行業(yè)近年來雖有很大發(fā)展，但與國外挖掘機(jī)行業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在許多不足，設(shè)計水平與發(fā)達(dá)國家相比有較大的差距。國內(nèi)眾多的研究人員和單位對液壓挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計進(jìn)行了不少研究，開發(fā)了設(shè)計軟件，他們的研究基本上局限于某些問題的解決，關(guān)于工作裝置設(shè)計參數(shù)分析和在CAD上其自動設(shè)計的綜合研究文獻(xiàn)還沒有。因此，開發(fā)出的軟件缺少通用性，不能用于挖掘機(jī)一些通用問題的解決，對液壓挖掘機(jī)進(jìn)行分析的大型通用軟件目前市場上還很少。

4.2.2國外應(yīng)用現(xiàn)狀

仿真技術(shù)在國外工程機(jī)械的很多方面都得到應(yīng)用，如車輛懸架設(shè)計、發(fā)動機(jī)設(shè)計和沖擊特性預(yù)測、駕駛員行為特性仿真、挖掘功率預(yù)測及工作效率預(yù)測等多方面都成功地應(yīng)用了仿真技術(shù)。

第4篇：分布式仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實 仿真實驗教學(xué) 應(yīng)用

實驗教學(xué)工作在理工科教學(xué)活動中扮演了重要的角色，有利于鞏固學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)成果、深化學(xué)生掌握及理解知識的能力，培養(yǎng)并強(qiáng)化學(xué)生分析及解決問題的能力。現(xiàn)階段，受實驗室條件的限制，在實際的理工科實驗教學(xué)活動中，學(xué)生們往往借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)在相關(guān)模型上開展實驗研究工作。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中廣泛應(yīng)用，收到了顯著的成效，極大地推動了仿真實驗教學(xué)的進(jìn)步。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵及主要語言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱VR，其是一類可以體驗及創(chuàng)建虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，借助計算機(jī)生成相應(yīng)的模擬環(huán)境并使用戶沉浸至該環(huán)境之中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)研究與發(fā)展的一個重要方向，其是計算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度融合，是一門復(fù)雜程度極高、應(yīng)用空間廣闊的新型技術(shù)。

就目前狀況而言，VBML語言是虛擬環(huán)境構(gòu)建工作所使用的主要語言，其能夠有效靈活地將二維圖形、三維圖形、視頻及音頻等效果調(diào)和于一起，從而創(chuàng)造出一個綜合性極強(qiáng)的虛擬場景，并為虛擬場景賦予較強(qiáng)的實時感及空間感。用戶可以在虛擬場景中隨意巡行，而且能夠?qū)鼍爸械南嚓P(guān)對象進(jìn)行交互式的操作。

2 虛擬倒立擺三維場景的構(gòu)造

VRML是重要的虛擬現(xiàn)實建模語言，人們利用VBML語言能夠快捷、有效地建立虛擬三維場景。作為虛擬空間的文本性描述，VBML文件可以由任意一個記事本生成，而“.wrl”是VBML文件的擴(kuò)展名。經(jīng)驗表明，在建模工作中運用VBML較為困難，需要經(jīng)歷大量的必要程序，不僅無法實現(xiàn)所見即所得，還要編寫大量的程序代碼，工作量極大。

MATLAB中自帶了一個三維物體構(gòu)造軟件包，軟件包的名稱為V-Realm Builder，該軟件包的功能十分強(qiáng)大，其能夠提供一個優(yōu)質(zhì)的集成開發(fā)環(huán)境，支持VBML的瀏覽器能夠看到該軟件包所生成的虛擬世界及三維物體。V-Realm Builder既能夠簡化三維物體的創(chuàng)造工作，同時還可以提供極為強(qiáng)大的三維物體編輯功能。使用者能夠直接對界面中的每一個域及節(jié)點進(jìn)行開展編輯工作，而且相應(yīng)的場景立刻得到顯示與修改。使用者能夠輕松、便捷地進(jìn)行節(jié)點修改、編輯與增加操作，絕大部分編輯功借助鼠標(biāo)即可完成。V-Realm Builder的VBML的構(gòu)造能力極其強(qiáng)大，基于此，可以在仿真實驗教學(xué)中構(gòu)建虛擬的三維倒立式擺模型。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 分布式開發(fā)

在仿真實驗教學(xué)中應(yīng)用相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)而得到分布式虛擬環(huán)境系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以最大化地滿足分布式仿真對共享虛擬環(huán)境的各類要求，同時還能夠適應(yīng)復(fù)雜虛擬實驗環(huán)境對計算工作的需要?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的重要核心，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的先進(jìn)性與完善性逐漸增強(qiáng)，該系統(tǒng)能夠促使不同的實驗者在不同區(qū)域，同一時間內(nèi)進(jìn)入分布式虛擬環(huán)境中，為異地實驗者提供了共同學(xué)習(xí)理論知識、分享實驗經(jīng)驗的機(jī)會。

3.2 虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)中的集成技術(shù)

軟件系統(tǒng)集成是虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成的前提條件及重要基礎(chǔ)，而系統(tǒng)的集成被視作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)集成的關(guān)鍵表現(xiàn)。由虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的實驗系統(tǒng)中軟件的高度集成能夠確保系統(tǒng)集成的靈活性，這種靈活性往往表現(xiàn)在不同層面之上，能夠促進(jìn)仿真實驗教學(xué)的進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)境中囊括了大量易被系統(tǒng)感知的信息，也含納了三維立體模型，因此，虛擬實驗系統(tǒng)的集成技術(shù)能夠在縮減實驗成本的基礎(chǔ)上提升實驗教學(xué)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)識別、實驗對象的同步、實驗?zāi)Ｐ偷臉?biāo)識及數(shù)據(jù)形態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)集成技術(shù)的主要組成成分。

3.3 生成實時三維圖形

F階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的三維立體圖形生成技術(shù)已較為成熟，對實驗效果的同步技術(shù)是三維圖形生成技術(shù)的核心技術(shù)之一。通常情況下，若要實現(xiàn)實時生成實驗效果的目標(biāo)，則需要保證三維立體圖形的刷新速率不低于16幀每秒。在一定的范圍內(nèi)，三維立體圖形刷新速率越快越好，一般認(rèn)為最佳的三維立體圖形刷新速率應(yīng)不低30幀每秒。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)在不降低三維立體圖形的質(zhì)量及數(shù)量的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)靥嵘龍D形的刷新速率。

3.4 動態(tài)環(huán)境建模

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的過程中應(yīng)當(dāng)做好動態(tài)建模工作。應(yīng)用動態(tài)建模技術(shù)的主要目的是構(gòu)建與仿真實驗教學(xué)相對應(yīng)的環(huán)境模擬模型，借助來源于現(xiàn)實實驗環(huán)境中的建模數(shù)據(jù)，緊密結(jié)合實際仿真實驗教學(xué)的具體需要來建立合適的模型。在三維數(shù)據(jù)信息采集過程中，需要用到計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)等技術(shù)。在實際的動態(tài)環(huán)境建模工作中，應(yīng)當(dāng)考慮到相關(guān)實驗設(shè)備及實驗流程的復(fù)雜程度，遴選最合適的建模軟件來開展實物三維造型的構(gòu)造工作。

4 結(jié)語

得益于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸成熟并在諸多行業(yè)中成功應(yīng)用。新的發(fā)展形勢下做好虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用工作具有重要的現(xiàn)實意義，有利于縮減實驗成本、提升實驗質(zhì)量。在實際的虛擬環(huán)境構(gòu)建過程中要注意相關(guān)技術(shù)要點、遴選最恰當(dāng)、先進(jìn)的建模軟件開展建模工作，廣大教師要不斷地提升自身的綜合素質(zhì)，善于總結(jié)借鑒優(yōu)秀的建模經(jīng)驗，從而最大程度地強(qiáng)化虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]王宣淋.在建筑領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用分析[J].電腦迷，2016（07）.

[2]林鳳屏，陳必鏈，張彥定.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探析[J].實驗室科學(xué)，2016（06）.

[3]孫超.淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國公共安全，2017（01）.

作者簡介

董艷雯（1970-），女，河南省鄭州市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為鄭州市技師學(xué)院講師。主要研究方向為電子、教育。

第5篇：分布式仿真技術(shù)范文

（北京理工大學(xué)軟件學(xué)院，北京100081）

摘要：在信息時代，網(wǎng)絡(luò)交流無論在深度還是在廣度上都顛覆了傳統(tǒng)意義上的交流，成為人們生活的重要組成部分，它不但滿足了人們的內(nèi)在需要，擴(kuò)大了人們的社交范圍，而且改變了人們的生活方式。計算機(jī)仿真技術(shù)作為一門專門利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，為促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)社會的交流提供了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。本文通過對計算機(jī)仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬交流平臺的研究，對仿真技術(shù)在促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)交流方面的技術(shù)突破點進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞 ：仿真技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)交流；虛擬；關(guān)鍵突破

DOI：10.16083/j.cnki.-1296/G4.2015.02.066

中圖分類號：O245文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—1580（2015）02—0151—02

本文受國家科技支撐計劃項目（2012BAH38F01-05）資助。

收稿日期：2014—09—12

作者簡介：張福泉（1975— ），男，福建福州人。北京理工大學(xué)軟件學(xué)院在讀博士，閩江學(xué)院計算機(jī)科學(xué)系，副教授，研究方向：流媒體智能存取技術(shù)，智能化數(shù)字表演與仿真技術(shù)。

一、虛擬網(wǎng)絡(luò)交流的重要平臺及其發(fā)展趨勢

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們的交流方式發(fā)生了巨大的變化，低效率的傳統(tǒng)交流方式逐漸被網(wǎng)絡(luò)交流方式所取代。網(wǎng)絡(luò)交流以網(wǎng)絡(luò)作為信息的載體，將互聯(lián)網(wǎng)作為交流分享的平臺，極大地提升了交流的即時性和效率。

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)交流平臺主要包括即時通信交流平臺、信息互動平臺、網(wǎng)絡(luò)商品交易平臺和在線交流平臺。無論人們在哪一個平臺進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流，對交流過程的快速、真實、便利的追求都永無止境，這極大地推動了仿真技術(shù)等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也為仿真技術(shù)的發(fā)展指明了方向。首先，雖然網(wǎng)絡(luò)交流平臺的種類越來越多，網(wǎng)絡(luò)交流的方式越來越繁雜，但是，單一的網(wǎng)絡(luò)交流平臺無法滿足人們的需要，未來網(wǎng)絡(luò)交流平臺不僅能實現(xiàn)“現(xiàn)實人”與“虛擬人”的交流，還將實現(xiàn)“現(xiàn)實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”之間的交流。其次，網(wǎng)絡(luò)交流平臺畢竟都是虛擬環(huán)境下的交流，無法滿足人們相互之間真實的精神情感交流的需要。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)交流的可視化、智慧化以及無障礙交流必將成為新的發(fā)展趨勢，追求虛擬現(xiàn)實世界成為計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展方向。

二、可視化仿真技術(shù)在虛擬網(wǎng)絡(luò)交流中的技術(shù)突破

可視化仿真技術(shù)指的是將仿真中的數(shù)字信息變?yōu)橹庇^的、以圖形圖像形式表示的、隨時間和空間變化的仿真過程呈現(xiàn)的技術(shù)手段?？梢暬抡婕夹g(shù)是仿真領(lǐng)域的重要研究分支，包括了可視化算法、實時繪制、圖像生成、多通道及多視點顯示、人機(jī)交互、分布式與并行計算、軟件工程學(xué)、效果評估等理論技術(shù)以及各行業(yè)相關(guān)的建模技術(shù)，等等。

（一）可視化仿真軟件的智能化、自動化。隨著網(wǎng)絡(luò)交流的不斷深化和發(fā)展，實體動態(tài)、智能視點選取成為可視化軟件的發(fā)展潮流。1.實體動態(tài)生成。在仿真開始前先在想定仿真節(jié)點編制好態(tài)勢變化的想定文件，在仿真過程中通過節(jié)點的仿真軟件對想定文件進(jìn)行動態(tài)解析，從而實現(xiàn)對不同仿真節(jié)點的動態(tài)匹配。實體動態(tài)生成技術(shù)的優(yōu)點在于將網(wǎng)絡(luò)交流的不同需求進(jìn)行分散化建模，簡化了仿真建模的復(fù)雜性。2.視點智能選取。Vega是可視化視點選取使用較為廣泛的工具，帶有靜止、運動模式等多種視點方式，但是，Vega等工具的固定觀看模式無法充分體現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)仿真過程中各個實體、事件、環(huán)境、場景、系統(tǒng)的實時運動變化情況，要實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的實時、動態(tài)的視點管理，就需要全局漫游、俯視以及智能眼視點等模式。

（二）可視化仿真建模的三維實體柔性技術(shù)。智能視點實現(xiàn)了對具有固定實體的動態(tài)實時仿真，對于沒有固定形狀，并且隨著時間和過程不斷變化的實體，例如云、風(fēng)、煙霧彈等柔性體，則需要采用柔性仿真技術(shù)，通過對物體的運動特性、機(jī)理以及作用建立起這些柔性體特殊的動力學(xué)和運動學(xué)模型，進(jìn)行可視化繪制，實現(xiàn)對柔性體的三維仿真。

（三）可視化仿真實時性和逼真度的技術(shù)實現(xiàn)。實時和逼真是虛擬網(wǎng)絡(luò)交流追求的兩個重點，在技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)兩者的最大突破成為可視化仿真技術(shù)不斷進(jìn)步的動力。在硬件方面，通過提升計算機(jī)運行芯片的計算性能和處理模式來實現(xiàn)快速繪制；在軟件方面，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及網(wǎng)格技術(shù)的并行計算、分布式計算，可以逐步優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)和代碼，減少計算量，從而提升繪制速度。

（四）非視覺物理量的可視化技術(shù)。在現(xiàn)實社會中不僅存在看得見、摸得到的實體，還存在不可見的非視覺物理量

（例如磁場、溫度場、水聲場、電場等）

。要實現(xiàn)虛擬社會交流的真實性，非視覺物理量的可視化技術(shù)也是非常重要的突破。非視覺物理量可視化仿真的關(guān)鍵技術(shù)是三維數(shù)據(jù)場仿真，一般通過兩個途徑來實現(xiàn)：1.對三維數(shù)據(jù)生成的等值面進(jìn)行繪制，這是基于面的可視化，主要方法有切片技術(shù)、幾何變形曲面法以及網(wǎng)格劃分法等。2.將三維數(shù)據(jù)投影到計算機(jī)，再通過體繪制技術(shù)進(jìn)行繪制，這是基于投影的可視化。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在促進(jìn)虛擬網(wǎng)絡(luò)交流中的關(guān)鍵突破

虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)通過虛擬的“現(xiàn)實人”體驗來表達(dá)、獲取信息，集合了多種計算機(jī)技術(shù)，例如人工智能、控制論、數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)圖形學(xué)、實時計算技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、電子傳感技術(shù)、機(jī)器人、多媒體以及遙現(xiàn)技術(shù)，等等，是一種最有效模擬“現(xiàn)實人”在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機(jī)交互技術(shù)。通過VR技術(shù)，創(chuàng)造出一個“現(xiàn)實人”可以與虛擬世界進(jìn)行對話、虛擬世界對“現(xiàn)實人”的行為作出反應(yīng)的人機(jī)交互環(huán)境，同時，表現(xiàn)出虛擬世界的自律、臨場感，使得“現(xiàn)實人”具有身臨其境的感覺，這也正是人們在進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)社會交流時所極力追求的體驗。

（一）VR的視覺表現(xiàn)技術(shù)。真實感以及圖形圖像實時繪制是實現(xiàn)VR視覺感知的重要手段之一，也是構(gòu)造虛擬環(huán)境的核心，更高、更強(qiáng)的真實感和實時性不但保證了VR系統(tǒng)的沉浸感和交互性，而且也是VR視覺表現(xiàn)技術(shù)所追逐的重要目標(biāo)。圖形圖像繪制是VR視覺表現(xiàn)的基礎(chǔ)，一般可以分為：1.圖形繪制技術(shù)，主要研究真實感光照計算、自然景物繪制以及紋理映射等；2.場景繪制技術(shù)，包括全光函數(shù)、光場計算、同心拼圖、全景拼圖等研究內(nèi)容；3.圖像與圖像相結(jié)合的繪制技術(shù)，包括幾何一致性以及光照一致性等方面的內(nèi)容。

（二）VR的聽覺表現(xiàn)技術(shù)。聽覺是人類感知世界的重要信息來源，虛擬社會中的每一個發(fā)聲體都是“現(xiàn)實人”感知虛擬社會信息的一個重要來源。事實上，我們在網(wǎng)絡(luò)上感知的聲音素材大部分都是數(shù)字化音頻，由于不具有空間信息，無法體現(xiàn)虛擬社會聽覺空間的真實感和立體感，而通過描述人的聽覺系統(tǒng)對不同方位聲音的不同頻譜特性（頭部相關(guān)傳輸函數(shù)：HRTF），例如雙耳時間差、聲級差等，可以建立起虛擬聽覺空間（VAS），其中的聲音定位技術(shù)是實現(xiàn)三維逼真音效的關(guān)鍵技術(shù)。

（三）VR的力/觸覺表現(xiàn)技術(shù)。VR通過力/觸覺設(shè)備對力/觸覺信息（主要包括碰撞檢測和碰撞響應(yīng)）進(jìn)行高效處理，在客戶操作力/觸覺設(shè)備時，碰撞檢測算法對“現(xiàn)實人”與虛擬對象的碰撞情況進(jìn)行檢測，并在發(fā)生碰撞后運行碰撞響應(yīng)策略。

（四）VR的嗅/味覺表現(xiàn)技術(shù)。在現(xiàn)實社會，人的嗅覺是由化學(xué)刺激產(chǎn)生的，而且氣味間細(xì)微的差別都會引發(fā)不同人的不同反應(yīng)，顯然，要對虛擬社會的嗅/味覺進(jìn)行高仿真，現(xiàn)在還存在一定的困難，這也將成為未來VR技術(shù)研究的重要方向，現(xiàn)階段有許多科學(xué)家進(jìn)行了有益的探索。例如：Amoore J.E就曾想用基本的七種氣味來進(jìn)行合成，但真實度不高。

雖然仿真技術(shù)為促進(jìn)虛擬網(wǎng)絡(luò)交流進(jìn)行了各種關(guān)鍵技術(shù)的突破，實現(xiàn)了虛擬社會的可視化和可交流，但離現(xiàn)實社會中人與人的真實交往還存在一定的差距，而且虛擬社會中“現(xiàn)實人”、“虛擬人”以及“虛擬物”的相互交流還存在一定的障礙，需要進(jìn)行進(jìn)一步的仿真技術(shù)研究才能更好地實現(xiàn)。

［

參考文獻(xiàn)］

［1］穆雪.可視化交互性虛擬電梯的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.黑龍江科技信息，2013（18）.

［2］王平，陳智剛，郭光全，孫玉振，李益強(qiáng).基于Vega的爆炸毀傷視景仿真技術(shù)研究［J］.爆破器材，2013（4）.

［3］王濤.基于UDK的數(shù)字校園虛擬現(xiàn)實引擎關(guān)鍵技術(shù)的研究［J］.軟件工程師，2014（4）.

第6篇：分布式仿真技術(shù)范文

1 專用數(shù)字仿真計算機(jī)的特點

1.1仿真計算機(jī)的用途和發(fā)展

圍繞著對仿真計算機(jī)的計算速度、內(nèi)存容量、接口等基本特性要求，在半實物仿真系統(tǒng)中先后采用了模擬計算機(jī)，數(shù)?；旌嫌嬎銠C(jī)、專用數(shù)字仿真計算機(jī)等類型的仿真計算機(jī)。尤其是以ADl00及國產(chǎn)YF一2為代表的專用數(shù)字仿真計算機(jī)在國內(nèi)、外的一些制導(dǎo)武器半實物仿真系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2專用數(shù)字仿真計算機(jī)的優(yōu)點

以ADl00及國產(chǎn)YF-2為代表的專用數(shù)字仿真計算機(jī)主要優(yōu)點有：①采用異構(gòu)同步并行多處理機(jī)、廣播式數(shù)據(jù)總線方案解決了計算速度和存儲容量問題；②設(shè)計專用仿真語言，該語言簡潔、編程方便，而且還集成了常用的數(shù)值積分算法模塊，方便使用。同時還能夠?qū)崿F(xiàn)精確仿真計算幀時的定時。

1.3專用仿真計算機(jī)存在的不足

①數(shù)字接口能力不足：該型仿真計算機(jī)雖然提供了較全面的接口形式，但主要還是以模擬量接口為主，數(shù)字接口儀能適用幾種非主流總線形式(Q-bus等)，而且在傳輸距離、傳輸速度等方面性能不佳，數(shù)字接口能力不足；②維護(hù)性不方便：這類專用數(shù)字仿真計算機(jī)采用專用設(shè)計結(jié)構(gòu)，與通用計算機(jī)有著較大的差別，硬件維護(hù)和軟件管理需要配置專人。而且出現(xiàn)故障不象通用計算機(jī)那樣容易替換，易影響試驗進(jìn)度。從人力資源配置和快速維護(hù)性上看有不足之處。

1.4仿真計算機(jī)的新要求

隨著仿真系統(tǒng)間的信息交換已開始轉(zhuǎn)入以數(shù)字信號為主，專用數(shù)字仿真計算機(jī)在數(shù)字接口方面能力的不足就顯示出來了。仿真設(shè)備控制、管理使用的計算機(jī)都是通用犁的微機(jī)(含工控機(jī))，應(yīng)用廣泛且有著豐富的應(yīng)用軟件和接口形式，各種高速數(shù)字接口各具特色。因此系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵是迫切需要找到一個仿真計算機(jī)的新方案，既能保持專用數(shù)字仿真計算機(jī)的優(yōu)點又能滿足高速實時數(shù)字接u的需求。這個需求就是對航空制導(dǎo)武器半實物仿真系統(tǒng)中仿真計算機(jī)的新要求。

2 仿真計算機(jī)和實對罔絡(luò)技術(shù)的新發(fā)晨

2.1實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

高速數(shù)字接口的形式雖然很多，但在仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用還要考慮到系統(tǒng)中信息的共用性，即多個設(shè)備共用某些信息。如對目標(biāo)信息來說，目標(biāo)特征信號生成裝置、目標(biāo)運動仿真器、數(shù)據(jù)鏈傳輸仿真設(shè)備都要用。這是因為系統(tǒng)本身復(fù)雜，信息交換多和相應(yīng)仿真系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模大，耦合多。

考慮到仿真系統(tǒng)信息共用性特點，那些點對點的接口形式不易采用，而網(wǎng)絡(luò)式、廣播式的接口形式更容易滿足要求。同時半實物仿真系統(tǒng)信息變換還要求各信息節(jié)點的信息要同步更新，換句話說，就是信息傳輸延遲要小。經(jīng)過綜合比較分析．光纖反射內(nèi)存影射式實時網(wǎng)絡(luò)(RT—net)比較符合半實物仿真系統(tǒng)的技術(shù)要求。它們的共同特點是利用映射式的信息傳送方法，某一節(jié)點的內(nèi)容自動映射到所有節(jié)點， 這種映射是由硬件完成的，系統(tǒng)延遲小。高速、延遲小和信息更新同步的特點適合仿真的需要。這種網(wǎng)絡(luò)一般有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一種是環(huán)行嘲，另一種是通過實時HUB連接的星型網(wǎng)。理論上，IEIB結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)各個節(jié)點的時間沒有延遲，能做到信息同步更新。而且一個節(jié)點故障只影響本節(jié)點，不影響整個網(wǎng)絡(luò)。這一特性對進(jìn)行系統(tǒng)局部聯(lián)試時非常有用，不必所有設(shè)備均開機(jī)。RTnet的運行機(jī)制很簡單，分布式計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，每臺結(jié)點機(jī)上插一塊RTnet卡，卡上有雙端口讀寫內(nèi)存，通過驅(qū)動軟件可以讀寫這些內(nèi)存，當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入一臺機(jī)器的內(nèi)存中后，RTnet卡自動地通過光纖傳輸?shù)狡渌B在網(wǎng)絡(luò)上的RTnet卡的內(nèi)存里，通常只需幾百納秒的時間延遲，所有RTnet卡上的內(nèi)存將寫入同樣的內(nèi)容。各成員在訪問數(shù)據(jù)時，只要訪問本地的RTnet卡內(nèi)存即可。RTnet適應(yīng)的計算機(jī)總線形式一般都有PCI、FadtiBus、V壯等，在常用的操作系統(tǒng)，如DOS、WindowsXP、Windows2000環(huán)境F都可正常工作。

2.2綜合應(yīng)用

仿真工作站替代專用數(shù)字仿真計算機(jī)本身難度不大，二者的軟件內(nèi)核基本一致，經(jīng)過軟件移植．幾乎所有先前做過的工作都可以繼承下來。仿真系統(tǒng)集成的關(guān)鍵是實時網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中的配置和二次應(yīng)用開發(fā)．有這樣幾方面的工作要做：

真工作站同實時網(wǎng)絡(luò)的接口檢查：雖然仿真工作站是基于通用工作站基礎(chǔ)上設(shè)計的。但這種通用工作站與通用微機(jī)之間還會有些微小的差別。②各仿真設(shè)備控制計算機(jī)的適應(yīng)性修改：仿真設(shè)備功能各異，研制情況不同，其控制計算機(jī)的操作系統(tǒng)不統(tǒng)一，有DOS，Windows XP、Windows2000等版本。因此相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動板卡等不相同。為了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，簡化應(yīng)用開發(fā)工作，有必要對能夠升級的設(shè)備控制計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)。配置．還要對相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動卡、驅(qū)動程序進(jìn)行更改。③共享內(nèi)存分配表的建立：由于是共享內(nèi)存機(jī)制，所以應(yīng)對數(shù)據(jù)存儲地址的統(tǒng)一分配，明確各個信息的讀寫地址。對系統(tǒng)中注冊信息．節(jié)點狀態(tài)標(biāo)志，同步時鐘等信息使用的地址也要進(jìn)行規(guī)定。

3 結(jié)束語

總之，隨著分布式計算=機(jī)仿真系統(tǒng)、虛擬樣機(jī)分椎仿真系統(tǒng)的廣泛開發(fā)和應(yīng)用，實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傲為一種快速的信息交換手段會得到更廣泛的應(yīng)用．

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉寧，基于m^的多目標(biāo)攻擊綜合仿真系統(tǒng)開發(fā)，彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2006(2)．

[2]李剛．仿真機(jī)與仿真網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的仿真系統(tǒng)框架研究，徽處理機(jī)，2007(3J．

第7篇：分布式仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；建模；仿真；發(fā)展趨勢

中圖分類號：S220.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著全球化經(jīng)濟(jì)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)開始了根本性變革。虛擬制造技術(shù)應(yīng)運而生。它通過計算機(jī)建立虛擬和仿真環(huán)境對產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、制造、裝配等各方面進(jìn)行模擬運行并實現(xiàn)，預(yù)先發(fā)現(xiàn)各種問題，完成產(chǎn)品的一次性制造成功。因此虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

1 虛擬制造技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

虛擬制造技術(shù)應(yīng)用前景誘人，以美國為首的西方工業(yè)國家在95年前已基本完成應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)的研究，正向?qū)嶋H應(yīng)用全面過渡。目前已在飛機(jī)、汽車等領(lǐng)域獲得了成功的應(yīng)用，如波音777全面采用虛擬制造技術(shù)，其整機(jī)設(shè)計、部件測試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計算機(jī)上完成的，使其開發(fā)周期從8年時間縮短到5年。福特和克萊斯勒公司與IBM合作開發(fā)的虛擬制造環(huán)境用于其新型車的研制，開發(fā)周期由36個月縮短至24個月。由此可見，國外的研究已經(jīng)趨于成熟。

我國科研機(jī)構(gòu)、高等院校和企業(yè)目前正處于理論體系初步研究階段，與國外相比還有很大差距。

2 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵

2.1 虛擬制造技術(shù)的定義

虛擬制造技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，在計算機(jī)上實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、加工和裝配、檢驗、使用整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過程，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量、制造過程、生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃，以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化[1]。

2.2虛擬制造技術(shù)的特點

虛擬制造技術(shù)可以對生產(chǎn)制造對象以及企業(yè)管理過程進(jìn)行全面的模擬。特點如下所示[3]：

（1）模型為本

虛擬制造采用計算機(jī)仿真建模，所以必然涉及到產(chǎn)品模型，環(huán)境模型，過程模型。產(chǎn)品模型包含全部的產(chǎn)品信息；環(huán)境模型包括各種工裝，廠房以及對產(chǎn)品起支撐及支持作用的信息；過程模型包含研發(fā)設(shè)計、工藝路徑、加工參數(shù)、裝配可行性、干涉檢查、靜動力學(xué)分析等信息。

（2）信息集成為本

虛擬制造技術(shù)的根基是仿真技術(shù)，所以它必須實現(xiàn)各種仿真軟件的兼容，包括產(chǎn)品模型、環(huán)境模型、過程模型之間的信息集成。

（3）高精度仿真為本

高精度的仿真需要必然要求實現(xiàn)高準(zhǔn)確度、高可信度、仿真結(jié)果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技術(shù)來實現(xiàn)。

2.3虛擬制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

建模技術(shù)[2]

虛擬制造技術(shù)首先要通過對制造過程的統(tǒng)一建模才能用計算機(jī)仿真，所以建模技術(shù)是虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)。

仿真技術(shù)

仿真就是將制造過程中建立的模型用計算機(jī)分析優(yōu)化。包括產(chǎn)品性能仿真、生產(chǎn)規(guī)劃仿真、實際制造過程仿真等。

控制技術(shù)[4]

控制技術(shù)指建模過程、仿真過程所用到的各種管理、組織與控制的技術(shù)和方法。包括模型部件的組織、調(diào)度策略及交換技術(shù)，仿真過程的工作流程與信息流程控制，成本估計技術(shù)。動態(tài)分布式協(xié)作模型的集成技術(shù)沖突求解及基于仿真的推及技術(shù)模型及仿真結(jié)果的驗證和確認(rèn)技術(shù)。

3 虛擬制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著制造戰(zhàn)略的發(fā)展， 虛擬制造技術(shù)在產(chǎn)品制造、設(shè)計、裝配等方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。它也逐步從局部應(yīng)用轉(zhuǎn)化成向集成應(yīng)用發(fā)展，在復(fù)雜的高科技產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程中逐步加大對基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語

虛擬制造技術(shù)是一項極具發(fā)展前景的技術(shù)，它是多學(xué)科、多技術(shù)的綜合產(chǎn)物，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提升企業(yè)的效益，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。隨著我國對虛擬制造技術(shù)研究的深入，其廣泛應(yīng)用的趨勢會日益明顯，終將成為企業(yè)發(fā)展的必由之路和必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]文明珠.淺談虛擬制造技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用[J].信息與電腦·理論版,2010，(3)：21.

[2] 米寶山,李雪莉.淺析虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用[J].科技信息,2011，(21)：70,150.

第8篇：分布式仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：多媒體；建筑專業(yè)；信息技術(shù)

建筑專業(yè)是一門以學(xué)習(xí)如何設(shè)計建筑為主，同時學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)課程的學(xué)科。主要學(xué)習(xí)的內(nèi)容是通過對一塊空白場地的分析，同時依據(jù)其建筑對房間功能的要求、建筑的類型、建筑建造所用的技術(shù)及材料等，對建筑物從平面、外觀立面及其內(nèi)外部空間進(jìn)行從無到有的設(shè)計。隨著社會的發(fā)展，信息技術(shù)為我們提供了諸多的便利，本文就現(xiàn)代信息技術(shù)為手段的現(xiàn)代教育技術(shù)在建筑專業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

一、利用多媒體技術(shù)進(jìn)行理論教學(xué)

多媒體技術(shù)是使用計算機(jī)對文字、數(shù)據(jù)、圖形圖像、聲音動畫等媒體信息進(jìn)行綜合處理和管理，制作成有序的播放媒體，對用戶進(jìn)行多感官的刺激。多媒體技術(shù)以其豐富的內(nèi)容、生動的形象、動靜結(jié)合、聲形并茂的特點，已經(jīng)越來越多地被廣泛應(yīng)用到教學(xué)中。使用多媒體技術(shù)主要有以下優(yōu)勢：

1.激發(fā)學(xué)生興趣

多媒體課件色彩豐富、動靜結(jié)合、聲像并茂，這些特點可以對學(xué)生的視聽等感官產(chǎn)生有效的刺激，使學(xué)生提高對課堂的感興趣度，吸引學(xué)生的注意力，促使他們的思維跟上教師的節(jié)奏，有效提高他們參與教學(xué)的積極性，激發(fā)其對學(xué)習(xí)的興趣。

2.降低學(xué)習(xí)難度

在建筑專業(yè)中，很多抽象的概念和理論知識單靠教師的講解學(xué)生是很難理解的。如果利用多媒體，將抽象的事物形象生動地展現(xiàn)出來，可以有效地降低教學(xué)難度，提高學(xué)習(xí)效率。

3.拓展教學(xué)內(nèi)容

多媒體技術(shù)信息容量大，兼容性強(qiáng)，更新快，可以有效地拓展教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的課堂時間里獲得更多的知識和方法。在建筑專業(yè)教學(xué)中，我們可以利用多媒體技術(shù)，向?qū)W生展示更多的建筑設(shè)計樣板，讓學(xué)生能獲得更多的比較，從而加強(qiáng)對知識的理解和拓展。

二、利用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)進(jìn)行實操教學(xué)

虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，源于仿真技術(shù)，高于仿真技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)的主要特點有：①高度綜合化；②給人身臨其境的感覺；③環(huán)境大規(guī)模集成化；④數(shù)據(jù)表示可以實現(xiàn)多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)存儲容量大，傳輸速度高，數(shù)據(jù)處理具有分布式和并行化的特點。正是這些特點的存在，可以使操作者沉浸其中，并通過來自于多媒體的多感官刺激，對要解決的問題有了更清晰直觀的認(rèn)識。

虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用，如影視、建筑設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、數(shù)字城市、工業(yè)仿真等很多方面。在職高建筑專業(yè)教學(xué)中，通過虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)，對實景進(jìn)行模擬再現(xiàn)，給學(xué)生更直觀的視覺刺激，能有效提高學(xué)生對實操內(nèi)容的掌握。在教學(xué)中，我們可以通過虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)模擬建筑的整體風(fēng)格、內(nèi)部構(gòu)造、設(shè)計理念等，讓學(xué)生足不出戶就可以感受到建筑的實際情況，還能觀察到肉眼看不到的內(nèi)部構(gòu)造，從而有效促進(jìn)教學(xué)。

三、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)所帶來的便利也越來越多。

在教學(xué)方面，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以達(dá)到擴(kuò)展學(xué)生知識、促進(jìn)交流、輔助教學(xué)的目的。

1.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擴(kuò)展學(xué)生知識

互聯(lián)網(wǎng)包羅萬象，各方面各學(xué)科的知識以及最新動態(tài)都包含在內(nèi)。建筑專業(yè)也是如此，通過讓學(xué)生使用互聯(lián)網(wǎng)，可以讓他們查找自己所需要的知識，了解行業(yè)的最新動態(tài)，從而更有效地掌握知識，提升教學(xué)效果。

2.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，促進(jìn)學(xué)科交流

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是即時通訊技術(shù)的發(fā)展，為學(xué)科交流提供了諸多便利。師生或者學(xué)生之間可以通過QQ的即時通訊來交流知識，答疑解難；也可以通過QQ群功能實現(xiàn)一對多、多對多的討論，還可以通過電子郵件功能來布置作業(yè)；也可以通過論壇等功能學(xué)習(xí)心得，供需要者查閱；還可以通過QQ的遠(yuǎn)程協(xié)助功能，教師遠(yuǎn)程連接到學(xué)生的電腦，幫助其解決實時的問題。

3.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)輔助教學(xué)

教師可以從網(wǎng)絡(luò)上摘選符合教學(xué)內(nèi)容的文章，對網(wǎng)址進(jìn)行整理，發(fā)給學(xué)生，讓他們自行選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容；還可以通過QQ群功能，將學(xué)習(xí)的重點、難點等出來，讓學(xué)生加深對這方面知識的學(xué)習(xí)和記憶；還可以通過QQ視頻功能，實現(xiàn)課后的一對一或一對多的指導(dǎo)。

總之，現(xiàn)代教育技術(shù)在職業(yè)高中建筑專業(yè)的應(yīng)用，能給學(xué)生更加直觀形象的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生對知識的理解和記憶更加深刻，教學(xué)效果也能得到有效的提升。我們應(yīng)該切實樹立現(xiàn)代化的教育思想和觀念，掌握現(xiàn)代教育技術(shù)和信息處理能力，為社會培養(yǎng)合格的人才。

參考文獻(xiàn)：

第9篇：分布式仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：三維仿真 城市規(guī)劃 城市仿真技術(shù)

中圖分類號：TU98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

隨著三維建模與可視化技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是隨著虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality—VR)技術(shù)研究的不斷深入開展，當(dāng)前技術(shù)水平已能通過計算機(jī)整合圖像、聲音、動畫等將三維現(xiàn)實環(huán)境、物體等模擬成二維形式表現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實，再由數(shù)字傳媒通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生猶如身臨其境的交互式視景仿真，并可選擇任何一個角度，觀看任何一個范圍內(nèi)的虛擬現(xiàn)實場景。正是由于對身臨其境的真實感和對超越現(xiàn)實的虛擬性追求，以及個人能夠沉浸其中，超越其上進(jìn)出自如交互作用的多維信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，進(jìn)一步推動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用與發(fā)展。

三維仿真技術(shù)的概述

三維仿真技術(shù)是利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，使之在感知行為的逼真環(huán)境中，獲得一種身臨其境的感受。例如《重慶市三維數(shù)字規(guī)劃管理系統(tǒng)》，利用地理信息系統(tǒng)、三維空間建模、遙感等現(xiàn)代信息技術(shù)，以數(shù)字地形數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)以及三維城市要素模型等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在三維虛擬空間內(nèi)實現(xiàn)局部的規(guī)劃和建筑設(shè)計方案與區(qū)域景觀的實時、多方案綜合分析與決策。

二、基本概念和意義

城市三維仿真是城市空間信息在計算機(jī)環(huán)境中的三維直觀表達(dá)，是數(shù)字城市概念城市規(guī)劃、建設(shè)、管理領(lǐng)域的延伸，同時也是數(shù)字城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。城市三維仿真技術(shù)在規(guī)劃中的應(yīng)用前景主要有以下幾個方面：

2.1 實現(xiàn)城市規(guī)劃精細(xì)化管理

實現(xiàn)從總規(guī)-控規(guī)-修規(guī)以及從項目的初步方案-正式方案-工程許可的全面三維數(shù)字化控制目標(biāo)，在以往基于控規(guī)的規(guī)劃電子政務(wù)管理平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化、深化和優(yōu)化規(guī)劃管理工作，運用可視化的圖、表、文一體化界面配置工具，實現(xiàn)多個展示組件的互動包含：統(tǒng)計圖、表格、文書、GIS、三維仿真等內(nèi)容的綜合展示模型，使圖表展示工具、規(guī)劃業(yè)務(wù)文書展示工具、GIS展示工具、三維仿真展示工具之間通過配置實現(xiàn)動態(tài)調(diào)用和信息傳遞，完成從文到圖、從圖到表、從表到文的圖、表、文關(guān)聯(lián)互動，使各種統(tǒng)計分析結(jié)果融為一體，使城市規(guī)劃管理進(jìn)入精細(xì)化管理階段。

2.2 提高規(guī)劃編制的科學(xué)水平

利用三維數(shù)字模型、GIS等信息化技術(shù)，為規(guī)劃編制過程中的信息采集、指標(biāo)分析、方案決策、成果展示等工作提供高效，直觀，便捷的新方法，實現(xiàn)控規(guī)編制的技術(shù)方法信息化和過程管理信息化，體現(xiàn)規(guī)劃編制“科學(xué)性”、“過程性”、“動態(tài)性”特點。

2.3 展示現(xiàn)狀及規(guī)劃情況

通過利用計算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)形成的三維數(shù)字規(guī)劃管理系統(tǒng)，將現(xiàn)狀與規(guī)劃成果帶入城市景觀的電腦虛擬環(huán)境中，提供一個逼真的模擬環(huán)境，從而很好地向規(guī)劃管理者和市民展示該地區(qū)的現(xiàn)狀及規(guī)劃建設(shè)情況。此外，利用空間信息可視化技術(shù)可以實現(xiàn)分析、查詢大量數(shù)據(jù)信息并以直觀的方式顯示結(jié)果，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫帶入到可視化空間中，以對各個方面的情況有一個全面的了解。

2.4 提高規(guī)劃項目的管理效率

通過制作項目模型或者提供靜態(tài)的三維效果圖來展示項目的整體規(guī)劃過程，這具有很大的局限性，無法完成規(guī)劃對象的修改和管理。城市三維仿真技術(shù)可以設(shè)計一個可操作的三維仿真系統(tǒng)，為開發(fā)機(jī)構(gòu)或城市規(guī)劃單位提供高精度的數(shù)據(jù)服務(wù)和視覺質(zhì)量。在需要修改或增減項目工程的過程中，可以直接導(dǎo)入或更新相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以及時做出方案調(diào)整和實施，提高規(guī)劃項目的整體管理質(zhì)量和效率。

2.5 多樣化的數(shù)據(jù)服務(wù)

利用三維仿真技術(shù)進(jìn)行三維模擬和三維仿真系統(tǒng)的設(shè)計，可以利用三維仿真系統(tǒng)查詢相對對象的信息資料，為規(guī)劃管理者提供城市單位或部門的信息資料。在重慶市三維數(shù)字規(guī)劃管理系統(tǒng)中，運用城市三維仿真、地理信息系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、工作流、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)，以現(xiàn)有的規(guī)劃電子政務(wù)平臺為框架，以分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多數(shù)據(jù)源海量精細(xì)化城市三維仿真數(shù)據(jù)的高效管理和服務(wù)，通過強(qiáng)大的三維仿真，GIS分析和輔助審批功能，為現(xiàn)狀調(diào)查、規(guī)劃編制、項目方案審批、行政決策提供了直觀、高效和科學(xué)的技術(shù)手段，實現(xiàn)了精細(xì)化建筑管理，提升了重慶市規(guī)劃局規(guī)劃管理技術(shù)水平。

三、仿真技術(shù)在重慶市規(guī)劃管理的應(yīng)用

3.1通過建立建筑物及周邊環(huán)境的三維仿真模型，規(guī)劃管理人員可以在三維可視化環(huán)境下觀察和研究建筑物與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)狀況，還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等（圖1）。對于規(guī)劃新區(qū)的建筑設(shè)計方案，由于沒有實際的周邊環(huán)境，可以用規(guī)劃的周邊環(huán)境來進(jìn)行仿真模擬，還可以通過三維空間環(huán)境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調(diào)整等功能，來進(jìn)行多方案的比較(圖2)。此外，還可以進(jìn)行特定視點的景觀圖生成、空間坐標(biāo)查詢、距離量算、屬性數(shù)據(jù)管理、實時的規(guī)劃指標(biāo)統(tǒng)計等，實現(xiàn)對建筑方案的全面的審查（圖3）。

（圖1）

（圖2）

（圖3）

3.2 城市景觀設(shè)計的應(yīng)用。城市景觀設(shè)計反映城市的整體風(fēng)貌，城市的整體風(fēng)貌依靠科學(xué)的環(huán)境資源布局來實現(xiàn)。利用仿真技術(shù)對城市景觀進(jìn)行設(shè)計和環(huán)境模擬，可以對城市建筑的空間形態(tài)、建筑形式、城市天際線、城市景觀、城市色彩等多方面進(jìn)行綜合考慮，做出更為準(zhǔn)確的、直觀的設(shè)計方案。仿真技術(shù)的應(yīng)用有助于城市規(guī)劃管理人員進(jìn)行多功能技能操作，從整體上把握城市空間形態(tài)的展示要點和亮點的設(shè)計，體現(xiàn)出城市的整體風(fēng)貌和城市特色之處。同時，仿真技術(shù)利用計算機(jī)軟件進(jìn)行實際景觀設(shè)計的環(huán)境模擬，創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖形界面，將設(shè)計的內(nèi)容和效果展示在大眾面前，實現(xiàn)人機(jī)交互，讓大眾和客戶有一種身臨其境的感受。對于城市規(guī)劃評審、公示、展覽、規(guī)劃項目的宣傳及招商引資等各方面都有著重要的指導(dǎo)意義和經(jīng)濟(jì)效益。（圖4）

（圖4）

3.3城市規(guī)劃需要把握整個城市土地利用的決策動向，就需要對城市土地利用現(xiàn)狀信息資料進(jìn)行完整的把握，所以城市土地利用現(xiàn)狀信息資料尤為重要。規(guī)劃管理人員可以依靠當(dāng)?shù)氐暮娇招l(wèi)星影像、DEM 高程數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，構(gòu)建仿真三維模型，通過三維模型，可以更廣泛的了解和把握整個城市的土地利用范圍、現(xiàn)狀以及城市周邊的概況，對城市的整體信息資料的掌握和城市規(guī)劃設(shè)計方案的確定有著重要意義。仿真技術(shù)還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等，通過三維空間環(huán)境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調(diào)整等功能，來進(jìn)行城市土地利用現(xiàn)狀和規(guī)劃設(shè)計方案的篩選。

四、小結(jié)

總而言之，三維仿真在城市規(guī)劃中的應(yīng)用前景是廣闊的。我們有理由相信，三維仿真技術(shù)會使城市規(guī)劃的產(chǎn)生一次技術(shù)革新，會極大地拓展和豐富城市規(guī)劃的工作思路。三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，明顯的提高規(guī)劃審批的效率和方案設(shè)計的科學(xué)科學(xué)性，避免了傳統(tǒng)規(guī)劃評審采用大量設(shè)計文稿的方式，極大提高了設(shè)計單位、業(yè)主單位和管理單位的溝通效率，協(xié)調(diào)了與周圍建筑群的空間、色彩、材料，有利于體現(xiàn)城市的特點，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊建國，黃玲，高劍鋒.三維仿真技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用[J]規(guī)劃信息化，2007