交通仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 三維顯示；空中交通；管制；應(yīng)用

中圖分類號：tp391 文獻標(biāo)識碼：a 文章編號：1671—7597（2013）051-094-02

“空中交通日趨繁忙 ，日益增長的飛行總量與相對有限的空中交通管制能力之間的矛盾，已成為各國航空界急需解決的問題”。它迫切需要我們引進新技術(shù)來解決空中交通管制因航班流量增加，起降飛機數(shù)量日益增長帶來的新問題。

“目前通常的二維平面顯示在某些方面已不能滿足人類的需求，人們希望顯示器能真實地還原顯示出空間的三維信息?！比S顯示仿真技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用性，它逐步向分布式聯(lián)網(wǎng)仿真發(fā)展，具有很強的人機交互能力。將三維顯示仿真技術(shù)應(yīng)用到空中交通管制中，可以創(chuàng)造出三維視景和空間立體環(huán)境，給空中交通管制員強烈的沉浸感。

1 三維顯示概念及運用意義闡述

1.1 三維顯示

“所謂真實空間三維顯示就是人們無需借助任何器具，能夠像平時觀看周邊景物一樣，圍繞著客觀景物觀看到該景物各個側(cè)面的三維信息?！彼柚F(xiàn)代計算機技術(shù)將立體圖像以平面投影圖或透視圖的形式在平面上表現(xiàn)出來。

1.2 三維顯示仿真技術(shù)在空中交通管制中應(yīng)用意義

三維顯示仿真技術(shù)用于空中交通管制系統(tǒng)，它更關(guān)注于表示航空器相對于地面障礙的高度，以及相對于其他航空器的位置。計算機和電子技術(shù)模擬器的運用，可以實時的顯示三維運動實體，顯示效果很好，很逼真。能夠有效幫助空中交通管制員充分認識交通情況，有效的把握空中沖突，減少人為因素造成的空中交通飛行事故，增加空中運行的安全系數(shù)。

2 三維顯示仿真技術(shù)應(yīng)用實踐

2.1 管制階段

1）機場和進近管制的顯示。

該顯示主要考慮這一管制區(qū)域的仿真實現(xiàn)。讓管制員了解各飛機之間、飛機與障礙物間的位置關(guān)系。通過地空數(shù)據(jù)鏈，將位置信息發(fā)送給飛機員，讓他了解具體情況，有效提升管制員指令的準(zhǔn)確性。

2）區(qū)域管制的顯示。

飛機圖標(biāo)對象：屏幕飛機圖標(biāo)表示當(dāng)前空中某架飛機，它用簡單的幾何圖形代表飛機被雷達探測的狀態(tài)。

背景地圖對象：背景地圖類似于某用戶查看飛機圖標(biāo)的參考坐標(biāo)系，顯示系統(tǒng)提供給航路、走廊、扇區(qū)、vor點、ndb點、基本測距圓環(huán)、機場、扇區(qū)報告點等地圖信息。

2.2 三維環(huán)境的生成

三維模型環(huán)境的建立：

系統(tǒng)軟件中，因三維仿真的需要，需要建立較多的三維模型。不同三維景物復(fù)雜程度與仿真需求各不相同，實現(xiàn)方法也各不相同。我們主要借助3dmax 與maya等軟件的強大功能，完成建模任務(wù)。

1）計算機系統(tǒng)三維地形圖構(gòu)建。

三維地形是為了增加三維環(huán)境逼真度。其中地形是最復(fù)雜的景物，其三維真實感圖形能極大程度的反映外部客觀世界，它可視程度高，動態(tài)感強烈，存儲和查詢方便。

三維真實感地形圖構(gòu)建，有這樣一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)：格式即地形圖生成中的dtm數(shù)據(jù)中的dem，它是用系列等間隔的地形高程值來表示；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：三維地形圖的生成需要進行空間三維坐標(biāo)的變換；地形模型的簡化：dtm數(shù)據(jù)龐雜，使用計算機來處理，會降低計算機的運行速度，我們要對地形模型進行簡化與分層處理，要考慮顯示效果與顯示速度的平衡；地物模型建立：虛擬地形環(huán)境中的地物模型通常用實物模型表示，我們可以用3d max構(gòu)建地物模型，然后進行轉(zhuǎn)換；地物疊加：三維真實地形圖dem數(shù)據(jù)中既要有地形表面的高程數(shù)據(jù)，也要有疊加在其表面的人工與自然地物。

2）仿真環(huán)境。

仿真環(huán)境的建立取決于對現(xiàn)實系統(tǒng)的全面分析。仿真環(huán)境要求計算機生成的飛機具有動作、感知、認知、行為等屬性，是一個“智能”實體。建模時面向?qū)ο筮M行分析，從低到高。仿真環(huán)境由環(huán)境、實體、管制設(shè)備等部分組成?？罩薪煌ü苤茊T憑借管制設(shè)備參與仿真活動。自然環(huán)境、人與系統(tǒng)相互交互，構(gòu)建成客觀世界模型。仿真環(huán)境借助以太網(wǎng)將仿真飛機的變化信息、位置數(shù)據(jù)、仿真自然環(huán)境變化信息等聯(lián)系起來，根據(jù)空中交通管制的要求來減增

仿真內(nèi)容。

2.3 顯示終端系統(tǒng)

1）實時生成。

各雷達具體地理位置各不相同，旋轉(zhuǎn)周期也不同，造成系統(tǒng)獲得的目標(biāo)報告的動態(tài)參數(shù)與時間先后不一致，分析與確定合理的周期非常關(guān)鍵。依據(jù)民航現(xiàn)有的雷達旋轉(zhuǎn)頻率我們把系統(tǒng)的處理周期t與計算機數(shù)據(jù)刷新率設(shè)為4.1秒經(jīng)驗值。目標(biāo)的出現(xiàn)先進行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，從極坐標(biāo)系到直角坐標(biāo)系，然后將得到的航跡進行處理。再將得到的處理后的坐標(biāo)的對應(yīng)變量傳輸?shù)街醒胫鳈C。由中央主機進行處理，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)斤@示終端區(qū)。由其判斷與飛機位置相應(yīng)的空間環(huán)境或者地形環(huán)境，數(shù)據(jù)加載的過程就完成了，最后通過計算機顯示出來。

2）顯示終端的體系結(jié)構(gòu)。

顯示終端軟件邏輯組成與相互關(guān)系，如圖1所示。

空中交通管制自動化系統(tǒng)最主要的組成部分是三維顯示，管制員憑借雷達數(shù)據(jù)顯示終端傳輸?shù)膭討B(tài)與靜態(tài)的航圖數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確的對空中管制區(qū)域內(nèi)的飛機提供管制服務(wù)。

3）數(shù)據(jù)庫生成。

仿真過程構(gòu)建包括建筑、地形、機場等幾何模型，它的構(gòu)建可以為空中交通管制人員提供逼真的三維環(huán)境。在進行異構(gòu)仿真設(shè)備聯(lián)網(wǎng)時，我們可采用不同設(shè)備生成圖像，前提是數(shù)據(jù)庫必須一致。要達到這一要求，必須要先獲得仿真所需的所有源數(shù)據(jù)，包括滑行道、跑道、障礙物、停機坪位置等數(shù)據(jù)，包括物體的色彩、尺寸、外形、紋理、亮度等；然后依據(jù)原數(shù)據(jù)構(gòu)建物體幾何模型；最后手工實現(xiàn)和調(diào)整無法自動完成的程序。

虛擬環(huán)境中常遇到模型一致性問題。即在虛擬環(huán)境中，各種模型必須要互相協(xié)調(diào)，要具有一致性，也即符合物理規(guī)律。那么在時間與空間上的不一致我們要通過各種方式表現(xiàn)出來。比如空中交通管制人員的二維圖形平面顯示器與三維視景之間。要使周圍場景與實體運動相一致，需要我們客觀的進行場景描述，提供地形、建筑物等實體數(shù)據(jù)，構(gòu)建與視景相匹配的數(shù)據(jù)庫。

它主要由圖形繪制庫、窗口管理庫、菜單管理庫、地圖數(shù)據(jù)庫、消息隊列庫、網(wǎng)絡(luò)通信庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、配置函數(shù)庫、通用函數(shù)庫等函數(shù)庫組成。下面對各庫的具體功能與組成模塊進行簡述：

圖形繪制庫包括高級圖形繪制模塊、基本圖形繪制模塊、空域繪制模塊、航線繪制模塊、機場數(shù)據(jù)模塊、無方向性導(dǎo)航臺模塊、報告點繪制模塊、山峰繪制模塊、空中走廊模塊等多個模塊，主要在各窗口繪制各種圖形元素；地圖數(shù)據(jù)庫主要是保存各類航圖數(shù)據(jù)；窗口管理庫主要由子窗口模塊、主窗口模塊、著陸窗口模塊、系統(tǒng)狀態(tài)窗口模塊等組成，用于窗口的操作與顯示；菜單管理庫由單個模塊組成，主要提供系統(tǒng)菜單動態(tài)顯示；動態(tài)數(shù)據(jù)庫可以通過獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)飛行計劃數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲與管理；消息隊列庫的功能主要是對消息隊列進行創(chuàng)建與維護等，為其他模塊創(chuàng)建、接收、發(fā)送與關(guān)閉消息隊列提供數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)通信庫的功能是對操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能進行封裝，為其他模塊直接使用該庫函數(shù)進行網(wǎng)絡(luò)通信創(chuàng)造條件；配置函數(shù)庫主要是讀取和保存配置數(shù)據(jù)；通用函數(shù)庫主要提供一部分通用函數(shù)，像屏幕投影函數(shù)、球極平面投影函數(shù)、坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)函數(shù)與坐標(biāo)系平移函數(shù)等。

3 結(jié)論

現(xiàn)代計算機技術(shù)的快速發(fā)展，有力的促進了社會的發(fā)展，有效的解決了空中交通管制等多種問題。只要我們不斷的進行探索，相信計算機技術(shù)會給航空業(yè)帶來極大的便利，在社會主義現(xiàn)代化進程中提供更好的服務(wù)。

參考文獻

[1]楊振鵬，于寶峰，王行仁.空中交通管制仿真環(huán)境研究[j].北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2002（04）.

第2篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；交通環(huán)境；仿真

中圖分類號：TP391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2011)11-2694-02

Simulate 3D Traffic Environment Based on Virtual Reality

HE Bi

(Department of Civil Engineering, Shandong Jiaotong University, Jinan 250357, China)

Abstract: On the basis of the requirement of 3D traffic environment simulation, the structure elements of 3D traffic environment was analysis, the steps and method of environment simulation was discussed, the application of virtual reality in 3D traffic environment simulation was researched, at the end, one sample of simulating 3D traffic environment based on virtual reality was provide and the key program code was supplied.

Key words: virtual reality; traffic environment; simulate

隨著城市人口數(shù)與機動車保有量的不斷攀升，交通出行的需求與交通設(shè)施服務(wù)供給之間的矛盾不斷升級，交通擁堵的發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度也不斷上升。解決交通問題有兩個思路，一是改建和擴建現(xiàn)有交通設(shè)施體系，二是提高交通管理水平，其中提高交通管理水平是充分挖掘現(xiàn)有交通設(shè)施體系潛能，緩解交通壓力的有力手段，交通信息化管理是提高交通管理水平的一個重要措施，交通信息化管理的基礎(chǔ)是交通設(shè)施系統(tǒng)的數(shù)字化，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對三維交通環(huán)境進行仿真是交通設(shè)施系統(tǒng)數(shù)字化的重要方式。在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持下，三維交通環(huán)境在計算機平臺上進行仿真，車流、人流等交通要素能夠在仿真環(huán)境中進行模擬運行，從而為不同的交通管理方案提供了低成本的試驗條件。

1 仿真系統(tǒng)總體設(shè)計

三維交通環(huán)境仿真系統(tǒng)包含路面、標(biāo)志標(biāo)線、指示牌、路燈照明系統(tǒng)、隔離帶、綠化帶等所有交通要素的仿真，交通要素通過統(tǒng)一坐標(biāo)系集合在一個空間參考系中進行管理。仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

其中，環(huán)境設(shè)置單元和空間坐標(biāo)單元是系統(tǒng)的基本設(shè)定，通過這兩個單元，可以確定系統(tǒng)的背景顏色、坐標(biāo)原點等控制性的要素，從而為每個交通要素所處的位置起到一個參考坐標(biāo)系的作用?；驹煨蛦卧屯獠吭匾雴卧淖饔檬菢?gòu)造各種交通要素，通過系統(tǒng)內(nèi)在的基本造型（如立方體、圓柱等常用圖形）以及外部提供的實景照片等來完成各種交通要素的構(gòu)建。人機交互單元是實現(xiàn)仿真系統(tǒng)能動性的關(guān)鍵，通過人機交互單元，人們可以從多角度來以各種方式控制仿真場景的變換。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)下的仿真系統(tǒng)開發(fā)

仿真系統(tǒng)利用虛擬現(xiàn)實建模語言VRML開發(fā)，編輯器采用VrmlPad工具，而編譯器采用CortVRML，系統(tǒng)的最終瀏覽通過IE瀏覽器進行瀏覽。VrmlPad是一個體積小巧、使用方便、功能強大、可即時預(yù)覽分部造型單元并提供元素結(jié)構(gòu)樹型目錄圖的虛擬現(xiàn)實建模語言編輯器，通過它所編寫的虛擬現(xiàn)實代碼經(jīng)過CortVRNL編譯器的編譯即可供最終用戶瀏覽虛擬現(xiàn)實環(huán)境。下面以三維交通環(huán)境模擬中的幾個典型功能的代碼進行示例：

2.1 環(huán)境特征的設(shè)置

環(huán)境特征的設(shè)置是指在系統(tǒng)中設(shè)定交通環(huán)境的背景特征等基本要素。

Background {

skyColor[0.2,0.9,0.2] } // 以RGB值來定義背景顏色，三個參數(shù)代表R/G/B的份量，從而確定仿真系統(tǒng)背景的色彩。

2.2 地物創(chuàng)建

地物創(chuàng)建是指利用系統(tǒng)中可調(diào)用的不同外形的立體圖形來創(chuàng)建不同的地物對像。

Transform {

translation 2 2 4 // 定義地物造型出現(xiàn)的位置

children

Shape

appearance Appearance

material Material

diffuseColor 1 0 0 // 定義地物造型的表面顏色

geometry Cylinder } //定義地物造型的形狀

2.3 外部地物要素的引入

外部地物要素的引入是指在系統(tǒng)中可調(diào)用的形狀對像不能滿足需要時，從系統(tǒng)外部引入相應(yīng)的形狀來表達不同的地物，例如可以引入實地拍攝的樹木的圖片進行貼圖從而表現(xiàn)樹木。

Transform

{translation 0 1 1//確立要放置圖片的位置

scale 0.3 0.3 0.3 //確定放置圖片的容器的大小

children

Shape

appearance Appearance

texture ImageTexture

url "tree.jpg" //引入外部圖片的語句，這里用的是絕對路徑，也就是說圖片應(yīng)該放在虛擬現(xiàn)實

主程序所在的路徑下。

geometry Box {} }// 建立圖片貼圖的窗口，這里以一個立方體為容器。

2.4 人機交互的設(shè)定

人機交互的設(shè)定是指實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)之間的交互操作，例如利用不同的視點變化時，用戶能看到不同的場景角度來實現(xiàn)交互式操作。

DEF view1 Viewpoint

{ position 0 0 20

description "view"} //定義第一個視點

DEF view2 Viewpoint

{ position 5 0 20

description "view2" } //定義第二個視點

Transform {

translation 0 0 0

scale 1 1 3

children

Shape

appearance Appearance

material Material

diffuseColor 0 0 1

geometry Box {}

DEF touchbox TouchSensor {}}//定義一個觸發(fā)器

ROUTE touchbox.isActive TO view2.set_bind//例如觸發(fā)器被激活時觸發(fā)相應(yīng)的事件來實現(xiàn)人機交互

以上代碼在Windows XP SP2+VrmlPad2.1+CortVRML+IE7.0的開發(fā)與瀏覽環(huán)境中調(diào)試通過。

3 結(jié)束語

隨著交通需求的日常增加，交通管理難度也隨之加大，利用先進的信息技術(shù)來解決交通行業(yè)中的各種問題是一條必由的道路，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持下的交通環(huán)境仿真能夠以極大的真實性、精確性來模擬現(xiàn)實交通環(huán)境，從而為各種交通解決方案提供一個良好的數(shù)字化實驗平臺，為管理部門的各種解決方案的低成本仿真、預(yù)測、檢驗等提供保障，同時也是交通建設(shè)成果的良好展示平臺。

參考文獻：

[1] 張海藩.軟件工程導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008:35-40.

[2] 張金釗.VRML編程實訓(xùn)教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008:97-105.

[3] 陸小橋,劉超,毛瑞雪,竇廣健.分布式水電工程施工過程虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)[J].武漢大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版,2010(5):593-598.

[4] 羅孟.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)實驗室中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù),2010(26):7314-7315.

[5] 房玉龍,桑國慶,王旭波,等.基于GIS的渠道虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)研究[J].南水北調(diào)與水利科技,2009(6):224-227.

[6] 王春香,朱軍,孟令奎.基于VRML的交互式虛擬教室建模[J].地理空間信息,2009(1):114-116.

第3篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞:深圳11號線 重大技術(shù)方案研究

中圖分類號:U441 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(a)-0046-02

1 項目背景

深圳地鐵11號線為線網(wǎng)規(guī)劃中近期建設(shè)項目,計劃2011年開工,2016年建成。2007年深圳市政府為了盡快穩(wěn)定福田、前海灣、深圳機場(T3航站樓)三大樞紐方案,通過競標(biāo)方式委托中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司與原規(guī)劃研究單位深圳市交通規(guī)劃設(shè)計研究中心有限公司組成聯(lián)合體對11號線進行前期方案研究,確定系統(tǒng)制式選擇和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),盡快提出三大樞紐土建預(yù)留條件。

1.1 深圳軌道交通線網(wǎng)簡介

深圳市規(guī)土委組織編制了《深圳市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃》,同時與發(fā)改局共同組織編制了《深圳市城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃(2011～2016)》。深圳軌道交通遠期共有16條線路,總長585公里,設(shè)站355座。其中組團快線4條、干線6條、局域線6條。另外規(guī)劃有4條城際線。

軌道一期工程已于2004年12月28日建成通車,二期工程線路(1號線北延、2、3號線、4號線北延及5號線)已于2011年世界大運會前全部建成通車。

近期規(guī)劃重點是在一、二期工程基礎(chǔ)上,提出軌道近期(2011年至2020年)建設(shè)方案,共8條軌道線路,總長約245.4公里。

近期線網(wǎng)中地鐵11號線屬于快線系列,11號線起于福田中心區(qū)福田樞紐,沿深南大道、濱海大道、桂廟街、創(chuàng)業(yè)路、機場(新建T3)航站樓、寶安大道至松崗。線路全長約52km,設(shè)17座站,平均站間距3.2km,地下線占76%,高架線占24%。福田至機場約30km,站間距約3.9km。最小曲線半徑一般不小于800m,局部地段為600m,全線線路平面及縱斷面線形條件良好,適應(yīng)選擇較高標(biāo)準(zhǔn)的速度目標(biāo)值。

1.2 深圳軌道交通11號線規(guī)劃功能分析

根據(jù)最初規(guī)劃,深圳地鐵11號線賦予了以下五種功能:(1)城際線功能:快速聯(lián)系深圳、東莞至廣州沿線中心城市及主要城鎮(zhèn)的城際客運功能;要求快速、舒適度較高。(2)深圳西部快線功能:承擔(dān)市中心區(qū)與西部濱海地區(qū)的快速聯(lián)系功能;要求覆蓋面大、高頻率和適當(dāng)舒適度。(3)深圳機場快線功能:承擔(dān)深圳、東莞至機場的軌道快線功能;要求可靠、快速和高舒適度。(4)港深機場聯(lián)絡(luò)線功能:香港機場和深圳機場軌道連接功能;要求可靠、快速和高舒適度(兩線在深圳共軌)。(5)港深西部過境軌道功能:提供深圳和香港西部軌道過境功能。要求高頻率和適當(dāng)舒適度(兩線在深圳共軌)。

由于與穗莞深城際線、港深機場聯(lián)絡(luò)線存在建設(shè)管理主體、投資主體、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、客流性質(zhì)及需求、票制票價、建設(shè)時序都有較大不同,同時港深機場聯(lián)絡(luò)線還存在口岸等諸多管理問題,因此三條線在深圳境內(nèi)共線實現(xiàn)五種功能的規(guī)劃過于理想,很難操作,經(jīng)過長達兩年多時間的國內(nèi)外考察調(diào)研、反復(fù)研究,最終提出三線分建的方案,并得到政府、業(yè)主和專家認可。以下將詳細論述。

1.3 軌道交通11號線客流預(yù)測量

根據(jù)深圳市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃,客流預(yù)測相關(guān)資料如下。

初近遠期全日客流量分別為:45.8、74.4、110.9萬人次/日,高峰小時斷面客流量分別為:1.86、3.07、4.21萬人次/小時,客流強度分別為:0.91、1.47、2.20萬人次/公里·日。

各種功能高峰小時斷面客流量從大到小排序如下。

城市組團客流為1.8～2.2;港深過境客流為1.2～1.7;城際客流為0.6～1;深港機場客流為0.2～0.3;機場快線客流為0.15～0.2(單位均為萬人次/小時)。

2 重大技術(shù)方案研究思路

由于本線需滿足五種功能,在目前,經(jīng)查證國內(nèi)外前所未有,難度無法想象。通過對每種功能的客流特征進行分析,并根據(jù)城市軌道交通線路目前系統(tǒng)所能滿足的最大能力分析,暫按30對進行計算,每種功能平均分配僅分配6對,這樣就不能很好滿足每種功能之需求。同時多種功能的列車在一條線上運營,管理難度非常大,對可靠性、安全性、舒適度、發(fā)車頻率、經(jīng)濟性等都不能很好滿足,因此,需要認真研究五種功能的線路是否有必要共線。

另外,由于本線要實現(xiàn)多種功能,則線路需跨行政區(qū)域延伸(香港、東莞、廣州),本線的制式選擇和標(biāo)準(zhǔn)如何選擇,才能滿足本線眾多功能。以及建設(shè)管理、運營管理、籌資方案、頭等艙問題、票制問題、口岸及行李托運問題等均需研究,尋求較適當(dāng)?shù)姆绞浇鉀Q以上難題。

3 重大技術(shù)方案研究

3.1 共線或分線研究

從上述各種線路功能和客流分析,可看出,要在一條線路上把不同客流需求、不同舒適度、不同發(fā)車頻率以及不同管轄區(qū)域的線路全部共線異常難。經(jīng)過共線方案的認真研究,發(fā)現(xiàn)存在以下主要問題。

第4篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：軌道交通虛擬仿真

Simulation Development and Application of Urban Rail Traffic Engineering Based on the VR Technology

Liu Zhongbo1、2）

(1. Jilin UniversityChangchun Jilin130000；2. JiLin Communications PolytechnicChangchun Jilin130012)

Abstract: Considered with professional practical teaching of urban rail traffic engineering technology， the virtual reality technology and urban rail traffic engineering are combined. 3 D model of commonstructure components in rail traffic engineering field and Interactive 3 D virtual reality （VR）of construction technology on ground rail traffic engineering are designed. Based on the VR technique， virtual method of urban rail traffic engineering on ground are provided.

Key words:rail transit; virtual reality；simulation;

1 引言

實訓(xùn)是高等職業(yè)教育教學(xué)活動中最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和解決實際問題的能力至關(guān)重要，當(dāng)前，由于學(xué)生數(shù)量和實訓(xùn)任務(wù)量的不斷增大，很多院校的實訓(xùn)投入遠遠不能滿足要求。虛擬實訓(xùn)技術(shù)可以很好解決這個問題，它具有如下特點：（1）虛擬構(gòu)建實訓(xùn)環(huán)境方便、易用，降低了教育成本；（2）教學(xué)效果明顯；（3）可構(gòu)建在校園內(nèi)無法建設(shè)的實訓(xùn)室；（4）可實現(xiàn)情境式教學(xué)、互動式教學(xué)、發(fā)現(xiàn)式教學(xué)和協(xié)同工作式教學(xué)；（5）虛擬實訓(xùn)讓學(xué)生學(xué)習(xí)與就業(yè)市場結(jié)合更為緊密。

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行城市地面軌道結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的虛擬實訓(xùn)開發(fā)研究，由于其“設(shè)備”與“部件”是虛擬的，可以根據(jù)需要生成新的設(shè)備，最大程度降低購置昂貴的軌道交通實訓(xùn)設(shè)備、設(shè)施。教學(xué)內(nèi)容也可以不斷更新，使實踐訓(xùn)練及時跟上技術(shù)的發(fā)展。同時，虛擬現(xiàn)實的交互性，使學(xué)生沉浸在“真實的”虛擬環(huán)境中，與虛擬環(huán)境進行各種交互作用，從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性認識，從而可以深化概念，萌發(fā)新意，產(chǎn)生認識上飛躍。這有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)、認知軌道結(jié)構(gòu)地面施工工藝，直至掌握地面軌道結(jié)構(gòu)施工專業(yè)知識和施工工序為止。可以大大節(jié)省實訓(xùn)的資金與培訓(xùn)教師人員的投入，解決實訓(xùn)投入大、場地有限等不利因素。

2 虛擬開發(fā)流程

2.1虛擬開發(fā)工具

2.1.1 Cinema 4D

Cinema 4D 包含建模、動畫、渲染、角色、粒子等模塊，可以說它提供了一個完整的3D創(chuàng)作平臺，是一款功能強大的三維圖像設(shè)計工具。Cinema 4D 所擁有強大的3D 建模功能，軟件運行穩(wěn)定，具有良好兼容性，無論是初學(xué)者還是高手都適合使用。Cinema 4D 還包含一個完整的修補時間線、增強造型功能，另外其光線系統(tǒng)提供50多種光線和照明模式、收音機按鈕式的陰影、音量噪音，增強的預(yù)覽能力。Cinema 4D支持多重處理、整批成像和可輸出Alpha通道，還支持超過十多種輸出檔案格式種外部格式如 DXF、VRML、Lightwave 和 3D Studio 的格式。

2.1.2 Unity 3D

Unity是一個游戲引擎，可以作為輕松創(chuàng)作的多平臺的動畫開發(fā)工具，主要特點就是，相對開發(fā)簡單，易上手；開發(fā)周期相對較短、生成效果好。Unity3D的特性包括整合的編輯器、跨平臺、地形編輯、著色器，腳本，網(wǎng)絡(luò)，物理，版本控制等特性。Unity 3支持在一個統(tǒng)一的編輯器中創(chuàng)建項目，可以方便完成類似游戲場景的特效，本虛擬開發(fā)研究利用Unity 3D軟件實現(xiàn)3D模型的導(dǎo)入，編輯場景動畫，模擬機械設(shè)備、操作員等。

2.1.3 Java 3D

Java 3D是Java語言在三維圖形領(lǐng)域的擴展，是一組應(yīng)用編程接口（API），它在OpenGL基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。利用Java 3D提供的API，可以編寫出基于網(wǎng)頁的三維動畫、各種計算機輔助教學(xué)軟件和三維游戲等等。Java3D對場景有很強的動態(tài)控制能力，易于同模型數(shù)據(jù)庫集成，便于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸和屏幕上瀏覽。利用Java 3D編寫的程序，只需要編程人員調(diào)用這些API進行編程，而客戶端只需要使用標(biāo)準(zhǔn)的Java虛擬機就可以瀏覽，因此具有不需要安裝插件的優(yōu)點。在本虛擬開發(fā)過程中需要的3D模型（軌道結(jié)構(gòu)構(gòu)件、地面軌道施工工藝等）首先用Cinema 4D來構(gòu)建，然后將它們導(dǎo)出為F不行文件，將所有的3D模型通過導(dǎo)入器導(dǎo)入后，通過Java3D技術(shù)對其進行可視化的操作。

2.2虛擬開發(fā)流程

在城市地面軌道結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的虛擬實訓(xùn)開發(fā)研究中，采用三維建模軟件Cinema 4D，將軌道結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立虛擬模型，按FBX格式保存，通過uvw貼圖手段對模型進行渲染；經(jīng)過修飾渲染的模型通過導(dǎo)入Unity3D，進行場景的虛擬。利用Java 3D軟件編制對虛擬設(shè)備、操作員的控制，編譯生成可執(zhí)行性文件。虛擬開發(fā)模塊如圖1所示：

圖1：軌道交通工程仿真虛擬開發(fā)模塊

3程序?qū)崿F(xiàn)功能

虛擬實訓(xùn)項目開發(fā)的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在對真實實訓(xùn)場景的再現(xiàn)和對真實實訓(xùn)的加強和補充。學(xué)生參與實驗的目不僅僅是對實驗設(shè)備操作的熟悉掌握，同時也可以加強結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各類性能的感知。這就要求虛擬實不僅要滿足虛擬現(xiàn)實的特征要求，同時也要反映現(xiàn)實工藝的工序和技術(shù)要求。

在軌道結(jié)構(gòu)模塊中，虛擬現(xiàn)實程序功能主要是實現(xiàn)建立虛擬構(gòu)件模型，響應(yīng)用戶的操作，對軌道結(jié)構(gòu)(鋼軌、軌枕、道床、道岔等)進行實時的三維顯示，同時對結(jié)構(gòu)主要參數(shù)或技術(shù)要點配以文字介紹。

對城市軌道各構(gòu)件的虛擬開發(fā)主要包括鋼軌、軌枕、扣件、道岔、道床的三維可交互式虛擬，以及可以人機互動的地面軌道結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的虛擬開發(fā)，如圖2、3所示。

圖2：軌道構(gòu)件－鋼軌虛擬效果圖 圖3：地面軌道施工技術(shù)的虛擬效果圖

4 結(jié)論

VR技術(shù)是三維技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，隨著技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)優(yōu)越的實時性、強大的交互性、超強的沉浸感都可以逼真反應(yīng)現(xiàn)實事物。城市軌道交通專業(yè)可以通過虛擬技術(shù)將學(xué)生實訓(xùn)帶入課題，即滿足高校教學(xué)需求，同時節(jié)省經(jīng)費、可重復(fù)使用，甚至根據(jù)需要繼續(xù)開發(fā)、擴展功能等，VR技術(shù)是解決高校實訓(xùn)難題的很好解決方案?；赩R技術(shù)的工程實訓(xùn)項目開發(fā)具有很好經(jīng)濟性，必將在更廣泛領(lǐng)域得到應(yīng)用。

參考文獻：

[1]金勇進,吳產(chǎn)樂. 3D網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗開發(fā)中基于組件的模型處理與交互方法[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版),2010,56(4):473-477.

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[3] 魏英洪. 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市軌道交通設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 圖像圖形技術(shù)研究與應(yīng)用,2010:285-290.

[4] 周琴，夏志婕. 虛擬技術(shù)開發(fā)及虛擬校園的建立[J]. 科技信息,2011（3）:26-27.

第5篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞： 數(shù)控教學(xué) 模擬仿真系統(tǒng) 教學(xué)案例

1.教學(xué)背景

高職教育所要培養(yǎng)的是有理論、有技能的高素質(zhì)復(fù)合型人才，這就要求在有限的條件下把理論知識與實際聯(lián)系起來，為此在教學(xué)中應(yīng)用各種模擬仿真系統(tǒng)輔助教學(xué)已經(jīng)是普遍現(xiàn)象。在強大的就業(yè)壓力下，為了讓學(xué)生順利就業(yè)，就必須培養(yǎng)他們的實踐能力。在堅實的理論基礎(chǔ)上，利用數(shù)控模擬仿真系統(tǒng)進行實踐操作，可以有效提升學(xué)生的實際操作能力，使學(xué)生達到用人單位的現(xiàn)實要求，因此，利用仿真系統(tǒng)進行數(shù)控模擬操作就成為本門課程的一項重點內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容為外圓車刀對刀模擬操作，該部分內(nèi)容是依據(jù)學(xué)校的課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該課程的教學(xué)大綱，為最終完成中等復(fù)雜零件的外輪廓車削加工而選擇的內(nèi)容。結(jié)合加工實際，只有完美地完成對刀操作，才有可能完成車削任務(wù)，所以該內(nèi)容是車削部分的重中之重，而其本身的教學(xué)難點就在于對刀操作正確步驟的掌握和對刀細節(jié)的處理（包括進退刀路線，數(shù)值的輸入計算等）。

3.教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

數(shù)控課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其最終課程目標(biāo)是培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)人才，而本次教學(xué)內(nèi)容恰恰是教授滿足數(shù)控崗位群的專業(yè)知識和技能，要求學(xué)生在老師課堂的詳細講解和演示操作引領(lǐng)下，結(jié)合教師的啟發(fā)式提問，不斷深入思考，掌握知識點內(nèi)涵，通過依靠數(shù)控模擬系統(tǒng)建立起來的虛擬工作環(huán)境實際動手操作，完成最終的對刀訓(xùn)練，從而真正掌握這一技能。在學(xué)習(xí)過程中，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，通過讓學(xué)生自己解決問題來樹立他們的自信心，并利用小組討論模式，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同工作的能力。為將來投身數(shù)控行業(yè)，成為技術(shù)型人才打下堅實基礎(chǔ)。

4.學(xué)生情況分析

高職教育所面對的學(xué)生群體有其一定的特殊性。首先該學(xué)生群體入校成績普遍較低，難免有自卑心理，對學(xué)習(xí)沒有信心。其次，多數(shù)人自我意識強烈，不愿意與他人交流，缺乏協(xié)同合作的精神。最后，該群體學(xué)生離不開網(wǎng)絡(luò)，能夠從網(wǎng)上獲得大量的信息，卻不愿意深入學(xué)習(xí)和借鑒，學(xué)習(xí)能力相對薄弱，也缺少對知識點的有效認知，理解能力亟待提高。本此課的內(nèi)容相對較簡單，沒有過多的知識點需要深入理解，更多是需要記憶和對細節(jié)內(nèi)容的有效把握，對大部分同學(xué)來講是沒有多大難度的，同時有模擬仿真系統(tǒng)的虛擬環(huán)境輔助，一定能激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，只是在協(xié)同互動上會有些問題，需要教師適時引導(dǎo)。

5.案例呈現(xiàn)

5.1情景設(shè)計

教師：到目前為止，我們已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了數(shù)控車床外輪廓的編程，可如何利用程序加工出正確的零件呢？

觀看視頻：車削軸類零件過程演示。（學(xué)生很有興趣地觀看）

視頻結(jié)束后，引入本次課的學(xué)習(xí)任務(wù)。鼓勵同學(xué)們完成模擬對刀，掌握技巧，并能用所學(xué)習(xí)的指令編制程序檢驗結(jié)果是否正確。

5.2任務(wù)演示

教師：下面就由我來演示外圓車刀對刀方法。希望同學(xué)們認真觀察。

5.2.1對刀前準(zhǔn)備：選擇一個毛坯件（Φ50mm*200mm），選擇外圓車刀（前角95度刀片）。機床啟動后，一定要回原點。

5.2.2Z向?qū)Φ叮?/p>

5.2.3X向?qū)Φ叮?/p>

5.3學(xué)生在老師指導(dǎo)下嘗試實踐

同學(xué)們以三人為一組，先個人實踐，有問題討論解決，學(xué)生之間相互交流，相互學(xué)習(xí)，互幫互助，團結(jié)合作，有處理不了的問題就報告老師，由老師加以指導(dǎo)，若是普遍存在的問題，再統(tǒng)一加以強調(diào)和解決。

5.4對刀結(jié)果判定

采用分析提點法來引導(dǎo)學(xué)生編寫程序，驗證對刀結(jié)果是否正確。

經(jīng)過最終的程序驗證，得出了正確結(jié)果：

5.5學(xué)習(xí)評估，總結(jié)提高

在訓(xùn)練中，同學(xué)們敢于發(fā)言，相互啟發(fā)，互相討論，學(xué)習(xí)，在集體的思維中得到發(fā)展，每一位同學(xué)都在學(xué)習(xí)的過程中分享到了成功的喜悅，更能使同學(xué)們養(yǎng)成注重細節(jié)的好習(xí)慣，有利于同學(xué)們的成長。

6.學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計

本次課的評價采用以過程性評價為主，結(jié)論性評價為次，以學(xué)生互評為輔的三級評價機制，三者比例為6∶3∶1。首先在整個課堂教學(xué)過程中就開始觀察每個學(xué)生的具體表現(xiàn)，對于課堂表現(xiàn)好，能自己解決實際問題的同學(xué)給予較高評價；其次要突出實操結(jié)果的重要性，對掌握較慢，問題較多，但能完成最終結(jié)果的學(xué)生也給予較高評價；最后一部分就要突出學(xué)生間的相互評價，由學(xué)生通過自己的觀察來給隊友打分，對隊中表現(xiàn)優(yōu)異者適當(dāng)提高評價等級。通過這種評價方式，可以較好地提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性，有利于幫帶后進生，增強他們的學(xué)習(xí)自信心，同時，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，培養(yǎng)他們的合作精神，為今后的工作打下一定的基礎(chǔ)。

7.教學(xué)反思

本節(jié)課主要采用演示講解法，以數(shù)控模擬仿真對刀這一任務(wù)為核心，結(jié)合數(shù)控實際加工，來訓(xùn)練學(xué)生的實操能力，從提出時實踐任務(wù)――演示操作講解要點――學(xué)生自我練習(xí)――學(xué)生提出問題，指導(dǎo)講解，既滿足了教學(xué)要求，又充分體現(xiàn)了學(xué)生的自主性，使整個的教學(xué)過程一氣呵成。

在教學(xué)的過程中盡量模擬實際的操作面板，提供真實的操作環(huán)境。并把自身的角色轉(zhuǎn)變成為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進者、領(lǐng)航員和協(xié)調(diào)者，并充分考慮學(xué)生的實際情況，設(shè)置兩級任務(wù)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性和進取心。在本次課中，學(xué)生的表現(xiàn)十分優(yōu)秀，在聽講時細致認真，記錄要點及關(guān)鍵點；在自我練習(xí)時，團隊合作密切，討論積極，互相幫助，通過主動解決問題來完成任務(wù)，進而達到自身對知識的意義建構(gòu)。

本次課的不足之處包括：首先，在于學(xué)生自我實踐這一環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)上教師的指導(dǎo)能力稍顯不足，由于學(xué)生的問題較多，沒有足夠的能力對每一小組進行過程性評價，也就沒有辦法充分調(diào)動每一個學(xué)生的求知積極性。其次，在教學(xué)過程的安排上有些急躁，部分學(xué)生感覺一次講解的內(nèi)容較多，沒有辦法完全吸收消化，以后要注意這些問題，以期達到更好的教學(xué)效果。最后，在教學(xué)過程中，未能充分發(fā)揮小組的作用，對課堂秩序的控制稍顯不足，給人以“亂”象，在今后的教學(xué)過程中要針對這些問題，不斷探索解決方案，完善教學(xué)設(shè)計，提高教學(xué)水平，成為更加優(yōu)秀的專業(yè)課教師。

參考文獻：

[1]劉才志.數(shù)控仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用之思考[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008（2）.

第6篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：3D數(shù)字仿真技術(shù)；城市服務(wù)；應(yīng)用

1 概述

3D數(shù)字仿真技術(shù)主要是通過計算機技術(shù)，為用戶創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對現(xiàn)實環(huán)境的虛擬，也可以是對一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設(shè)以及工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展情況，探討其在當(dāng)前的城市服務(wù)中的應(yīng)用情況。

2 3D數(shù)字仿真技術(shù)概述

2.1 3D數(shù)字仿真技術(shù)概念及特點

3D（三維）數(shù)字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計算機技術(shù)生成一個無限逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設(shè)備接收自身自然反應(yīng)的行為、活動，從而實現(xiàn)與虛擬世界中的個體產(chǎn)生聯(lián)系的一種技術(shù)。

3D數(shù)字仿真技術(shù)一般具備三個特點：（1）沉浸感。由于3D數(shù)字仿真技術(shù)創(chuàng)造出了一個虛擬的現(xiàn)實世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產(chǎn)生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數(shù)字仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數(shù)字仿真技術(shù)還應(yīng)該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現(xiàn)實生活中存在的多種人類感知行為，為人類營造一個真正逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實體進行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實時的反饋。

2.2 3D數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展

進入21世紀(jì)以來，隨著計算機技術(shù)的大量普及，3D數(shù)字仿真技術(shù)也隨之進入了快速的發(fā)展時期。而美國作為該技術(shù)的發(fā)源地，目前在該技術(shù)領(lǐng)域依然處于世界領(lǐng)先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并期望達到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗效果。因此，這項技術(shù)被美國業(yè)界認為是下一世紀(jì)重要競爭技術(shù)，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對應(yīng)的大型研發(fā)中心。我國雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數(shù)字仿真技術(shù)，目前也都取得了十分顯著的進步。

3 3D數(shù)字仿真技術(shù)提供的城市服務(wù)探究

3.1 城市建設(shè)領(lǐng)域

隨著房地產(chǎn)行業(yè)的競爭越來越激烈，房地產(chǎn)廠商主要宣傳的要點包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設(shè)計等。然而目前對于戶型的空間設(shè)計等方面發(fā)展已經(jīng)很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實物模型等。但是隨著社會的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個樓盤的詳細信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數(shù)字仿真技術(shù)，這一專注于營造仿真環(huán)境的技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用。房地產(chǎn)廠商通過制作一些建筑動畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領(lǐng)域

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活也因為各種工業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品，一般在最終上市之前都會進行嚴(yán)格的檢驗。之前由于技術(shù)水平有限，只有等到產(chǎn)品研發(fā)出來之后才能進行相關(guān)的檢驗，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題勢必造成大量資源的浪費。

隨著3D數(shù)字仿真技術(shù)的產(chǎn)生，技術(shù)人員可將設(shè)計出來的產(chǎn)品進行虛擬實驗，既可以將設(shè)計出來的產(chǎn)品整體、空間構(gòu)造都非常詳細地展現(xiàn)出來，而且還可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中對，對這些產(chǎn)品進行安全、事故模擬實驗。像汽車行業(yè)，一般會利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產(chǎn)業(yè)，一般利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進行安全生產(chǎn)實驗，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現(xiàn)場照片或者是現(xiàn)場遺留下來痕跡等來進行相P的判斷，但是這種缺乏動態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當(dāng)時的情景，有助于相關(guān)負責(zé)人十分方便、快捷、準(zhǔn)確的處理相關(guān)事故。目前已經(jīng)開展的研究內(nèi)容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對的較為成熟，而且現(xiàn)在已經(jīng)有很多交通管理部門引進這些技術(shù)，對交通事故進行模擬還原，從而對發(fā)生當(dāng)事人進行相關(guān)責(zé)任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在如火如荼的進行中，面對這些大型的工程項目，以前只能通過工程圖紙或簡單的模型等形式進行展示。對于缺乏足夠的空間想象能力或者項目新手來說，很難去想象到整個工程中每個實物的具體樣式，而3D數(shù)字仿真技術(shù)大到整體效果，小到部件的構(gòu)造等，可以非常逼真的展示工程項目實景。不僅方便進行施工演示，而且在進行工程匯報時，也可以非常具體的展示當(dāng)前的具體施工狀況，以及與完整項目之間的差距等。

4 結(jié)束語

3D數(shù)字仿真技術(shù)，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨特的方式改善人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。除上述提到的一些應(yīng)用領(lǐng)域之外，3D數(shù)字仿真技術(shù)還有許多其它的應(yīng)用領(lǐng)域，而且隨著5D時代的到來，還會產(chǎn)生更多的現(xiàn)在還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域。但同時還應(yīng)該意識到，由于一些技術(shù)難點，比如說在虛擬空間中實現(xiàn)嗅覺、味覺等技術(shù)，目前還沒有攻克，3D數(shù)字仿真技術(shù)未來的發(fā)展道路還有很長。

參考文獻

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[2]周飛，孫超.論三維動畫在產(chǎn)品設(shè)計中的運用和價值[J].藝術(shù)科技，2013（05）：179.

第7篇：交通仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：自動控制理論 模擬仿真技術(shù) 電氣工程 實時監(jiān)控

中圖分類號：TP13-4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-01

社會的進步科技的發(fā)展帶動了自動化技術(shù)逐漸取代手工技術(shù)，當(dāng)前工業(yè)社會生產(chǎn)活動中自動化技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模普及推廣開來，而且自動化程度不斷加深。隨之自動控制理論隨著數(shù)學(xué)、計算機等多學(xué)科的發(fā)展也取得很大的進步，并逐漸由傳統(tǒng)的經(jīng)典控制理論向現(xiàn)代控制理論發(fā)展，現(xiàn)代控制理論在精準(zhǔn)度和過程控制方面的優(yōu)勢也使得電氣自動化技術(shù)其過程更加復(fù)雜化，在自動化產(chǎn)品設(shè)計進入實際工程前要進行一系列的模擬仿真，以確保能夠世紀(jì)工程需要。

1 電氣自動化和仿真技術(shù)

1.1 電氣自動化的發(fā)展和特點

電氣自動化作為電氣信息方向的一門新學(xué)科，因為和人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)而迅速發(fā)展。經(jīng)過長時期的發(fā)展，如今電氣自動化已經(jīng)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要部分而發(fā)展較為成熟。電氣自動化從一個電氣開關(guān)開始到整個電氣系統(tǒng)的控制部分都有其分布組成。它包括了對開關(guān)信號進行控制，對工程目的進行分析，對系統(tǒng)中各設(shè)備進行信息交流，對系統(tǒng)中反饋的信息做匯總并按人們預(yù)期設(shè)定的程序步驟進行智能化的邏輯分析并準(zhǔn)確快速做出動作反映，已達到脫離人工而能自動運行的目的。如今，電氣自動化技術(shù)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和交通運輸中。在電氣自動化中，控制理論是其重要的基礎(chǔ)內(nèi)容。自20世紀(jì)四五十年代開始，控制理論一直在不斷的發(fā)展。經(jīng)典控制理論的出現(xiàn)標(biāo)志著控制理論的形成，自動化技術(shù)開始得以普及推廣。之后隨著各種自然學(xué)科和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，在20世紀(jì)五六十年代依托于數(shù)列和計算機技術(shù)的狀態(tài)空間法的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。經(jīng)典控制理論計算簡單便于分析，能夠很好的解決單變量定常系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用。而隨著工業(yè)進程的發(fā)展，人們對自動化程度提出了更高的要求，工業(yè)中有關(guān)多變量系統(tǒng)的分析設(shè)計已經(jīng)不能再用經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)解決了這個問題，使得電氣自動化技術(shù)向著系統(tǒng)更加復(fù)雜，控制更加精準(zhǔn)的方向發(fā)展。

1.2 自動化中的仿真技術(shù)

隨著工業(yè)進程的加快，工業(yè)工廠、交通管理、軍事國防在進行自動化程度加深的同時也要求對控制過程進行實時監(jiān)控或著遠程監(jiān)控。仿真技術(shù)是自動化控制過程中不可分割的一部分。它通過力控軟件將可編程邏輯控制器（PLC）中采集的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)反映到人際交換界面上來，并用仿真模擬圖像對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。模擬仿真技術(shù)也可以在自動化設(shè)備投入運行前進行預(yù)先模擬運行，以便檢查自動控制程序是否穩(wěn)定，是否滿足實際生產(chǎn)需要。

2 仿真技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

2.1 仿真技術(shù)在自動化鋼鐵廠中的應(yīng)用

在大型鋼鐵廠中，從鐵礦向高爐送料開始一直到鋼鐵成型，其過程大多是脫離人工的自動完成，這主要有現(xiàn)場的各種傳感器（溫度傳感器、壓力傳感器、紅外傳感器、噪聲傳感器等），控制室的大型工控機（可編程邏輯器PLC），各種配套的邏輯開關(guān)，相關(guān)的變頻器，變壓器等電氣設(shè)備組成。PLC作為整個自動化的核心部分，對整個自動化過程進行邏輯分析和控制，邏輯開關(guān)通過通斷作為相應(yīng)PLC控制動作的執(zhí)行者，現(xiàn)場的各種傳感器和行程開關(guān)作為信息來源，將現(xiàn)場的各種實時數(shù)據(jù)信息傳輸給PLC，相關(guān)電氣設(shè)備作為運行的支持。在中央控制室中，通過人機交換界面可以將PLC中匯總的各種實時數(shù)據(jù)反饋到顯示屏上，通過這些配套的力控軟件可以以圖像的形式對鋼鐵廠的各個生產(chǎn)車間和每個生產(chǎn)過程進程數(shù)據(jù)進行仿真，并可以在顯示屏幕上直接對各個生產(chǎn)過程進行手動控制操作。也可將其上傳至網(wǎng)絡(luò)進行遠程協(xié)助操作和監(jiān)控。

2.2 仿真技術(shù)在大型汽車組裝廠的應(yīng)用

在大型汽車生產(chǎn)廠，各種零部件的組裝是汽車生產(chǎn)廠商所進行的主要活動，一輛車往往需要上萬個零部件，而不同的車型需要不同的零部件，即便是同一輛車型的不同配置也需要不同的零部件，如何在最短的時間內(nèi)組裝出最多的車而且正確無誤一直生產(chǎn)廠商所關(guān)注的問題。電氣自動化技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這項問題，并大大提高了汽車的組裝速度。在汽車總裝車間，各種細小繁多的零件需要按不同的車型組裝到一起，由于汽車廠商往往是根據(jù)客戶的訂單需求，同一批次的車型中往往是不同的配置同時進行，這就使現(xiàn)場的操作工單靠腦力無法按時保質(zhì)保量的完成任務(wù)。通過自動控制技術(shù)和仿真技術(shù)可以有效的解決這個問題。在將汽車組裝進行幾個部分的分割之后，在各個部分上安裝可編程控制器（PLC）作為自動控制器，并安裝顯示屏作為仿真顯示器，將各部分的PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)連接在CCR（中央控制室）的服務(wù)器上，通過IPMS系統(tǒng)通過前端的仿真控制端將各種車型數(shù)據(jù)導(dǎo)入服務(wù)器中，服務(wù)器再降不同的配置信息分配到相應(yīng)的現(xiàn)場PLC中，PLC可以根據(jù)不同車型的配置信息將所需的零部件現(xiàn)實到屏幕上，或者制作零部件架并在加上安裝撥碼燈，使PLC直接控制對應(yīng)零件撥碼燈的亮滅，這樣可以是操作工很快捷準(zhǔn)確的選取各種零部件，減少了工作強度，增加工作效率。

3 結(jié)語

電氣工程及其自動化的發(fā)展使得我國各行業(yè)的自動化進程不斷加快，仿真技術(shù)作為自動化控制系統(tǒng)中的組成部分，能夠很形象的反映出設(shè)備實時運行的情況，方便監(jiān)控與管理。目前可編程控制器（PLC）作為行業(yè)經(jīng)常采用的生產(chǎn)控制設(shè)備，與之相應(yīng)的力控軟件能夠很好的模擬仿真系統(tǒng)的運行狀況，他們已經(jīng)被越來越廣泛運用到社會的各行各業(yè)。

參考文獻

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第8篇：交通仿真技術(shù)范文

    【論文摘要將虛擬仿真技術(shù)引進教學(xué)領(lǐng)域后對傳統(tǒng)教學(xué)手段產(chǎn)生了強烈沖擊。本文針對航空電子裝備教學(xué)中如何應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)給出了應(yīng)用方法和心得。

    1.引言

    自 20世紀(jì) 9O年代以來,以計算機仿真技術(shù) 、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為特征的“虛擬仿真實驗室”開始在世界各地出現(xiàn),并逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。作為一種新型的實驗教學(xué)手段,虛擬仿真教學(xué)對傳統(tǒng)的教學(xué)手段產(chǎn)生了強烈沖擊,并引發(fā)了教學(xué)領(lǐng)域一系列深刻的變化。種種跡象表明,虛擬仿真教學(xué)將是今后實驗教學(xué)改革的一個重要發(fā)展方向。本文結(jié)合多年來在航空電子裝備教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的經(jīng)驗,探索在航空電子裝備教學(xué)軟件中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的方法和心得。

    2.虛擬仿真技術(shù)簡介

    虛擬仿真技術(shù)是對虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱。

    2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)

    虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是利用三維建模技術(shù),構(gòu)建一個和現(xiàn)實世界的物體和環(huán)境相同或相似的虛擬三維場景,并能響應(yīng)用戶的輸進,根據(jù)用戶的不同動作做出相應(yīng)的反應(yīng)。虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)主要有動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形 天生技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要側(cè)重于對真實物體物理特征的仿真,也稱為視景仿真,它主要用于產(chǎn)品設(shè)計和展示、貿(mào)易廣告、游戲設(shè)計等。

    在航空電子裝備教學(xué)中,大量用 到對裝備的外觀 、結(jié)構(gòu) 、組成 、連接 、機安裝位置的展示 ,傳統(tǒng)教學(xué)大都采用實物展示 的方法 。近年來隨著大量航空電子裝備 的更新?lián)Q代,因受經(jīng) 費、場地及使用壽命等因素的限制 ,傳統(tǒng)教學(xué)方法 已遠遠不能滿足要求 ,而采 用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的展示方法則 以其廉價 、無場地限制和效果 良好得以廣泛應(yīng)用。

    目前有大量成熟的軟件平臺可以進行視景仿 真的開發(fā),主流平臺Creator Vega Vega Prime VTree OPENGVS QUEST3D VRTOLLS EON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中,MULTIGEN公司的虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)庫 OPENFLIGHT已經(jīng)成為 了產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,在軍事 、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用都 比較成熟 。在航空 電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用r Vega Prime、GLStudio和 EON作為視景仿 真開發(fā)的技術(shù)平臺 ,解決物理模型的創(chuàng)建、場景顯示等新題目。該平臺可以達到照片級 的視景仿真效果 .同時采用嵌進 OPENGL技術(shù)來解決物理模型 的交互新題目。

    2.2系統(tǒng)仿真技術(shù)

    系統(tǒng)仿真技術(shù)是伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門新興學(xué)科 .它通過建立實際系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模 型 ,利用計算機運算來達到對被仿真系統(tǒng)的分析、探究、設(shè)計等目的。系統(tǒng)仿真技術(shù)主要側(cè)重于對真實系統(tǒng)的內(nèi)在機理、運動方式 的仿真,也稱為行為仿真。系統(tǒng)仿真技術(shù)最初主要用于航空、航天、原子反應(yīng)堆等價格昂貴、周期長、危險性大實際系統(tǒng)試驗難以實現(xiàn)等少數(shù)領(lǐng)域,后來逐步發(fā)展到電力、石油、化工、冶金、機械等一些主要產(chǎn)業(yè)部分,并進一步擴大到社會系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等一些非工程系統(tǒng)領(lǐng)域。 在航空電子裝備教學(xué)中,對裝備工作原理的講解既是重點也是難點。傳統(tǒng)教學(xué)方法主要通過教員的講述,配合一些靜態(tài)的圖形幫助學(xué)員理解 .教學(xué)效果主要依靠于教員的授課水平和技巧 。近年來.我們嘗試將系統(tǒng)仿 真技術(shù)應(yīng)用到航空電子裝備教學(xué)中,根據(jù)被仿真裝備的工作原理,建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)裝備的不同工作狀態(tài),對模型進行動態(tài)運行.結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的逼真場景.較好地模擬實際裝備的工作情況。利用該技術(shù)開發(fā)、研制的教學(xué)軟件不但可供教員教學(xué)使用.也可供學(xué)員自學(xué),并達到了較好的教學(xué)效果。

    目前,有很多成熟的系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺軟件.如 Simulink、SystemView等,這些軟件以其功能強大和使用方便、易用性受到廣大用戶歡迎.但價格較為昂貴,且大多未提供對外的仿真數(shù)據(jù)接口.仿真系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性、擴展性和可變性受到很多限制。當(dāng)然也可自行開發(fā)適用 的仿真開發(fā)平臺軟件。在航空電子裝備虛擬仿真軟件的開發(fā)中我們采用的是自行開發(fā)的系統(tǒng)仿真平臺軟件。

    3.虛擬仿真技術(shù)在航空電子裝備教學(xué)中的應(yīng)用方法和步驟

    3.1建立仿真模型

    這里所說的仿真模型既包括反映航空電子裝備外觀、結(jié)構(gòu)的三維物理模型 ,也包括揭示其內(nèi)在工作機理及行為的數(shù) 學(xué)模 型。對三維物理模型的建立,主要依據(jù)裝備本身的物理狀態(tài),其原則就是在盡量減小面數(shù)的同時進步逼真度。對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立,則需要視系統(tǒng)的復(fù)雜程度進行取舍和優(yōu)化,本著夠用為度的原則 ,以盡量減小運算量。建立數(shù)學(xué)模型時 ,還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運行時的參數(shù)調(diào)整。

    3.2創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場景并驅(qū)動

    對于虛擬場景的驅(qū)動,根據(jù)使用方式的不同采用了不同的方式假如進行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示,可使用EON進行動作的編輯和驅(qū)動;假如需要對裝備進行虛擬操縱仿真,則使用 GLStudio軟件先進行操縱面板、虛擬儀表的編輯和制作,然后再利用 Vega Prime驅(qū)動以實現(xiàn)更復(fù)雜的交互操縱。

    3.3系統(tǒng)集成

    系統(tǒng)集成就是將上述做好的模型、場景按照教學(xué)軟件所需的形式將其有機的整合在一起,使之成為_個完整的 、規(guī)范的教學(xué)軟件。系統(tǒng)集成可以使用目前常用的軟件開發(fā)平臺如 VB、vc++等。由于上述虛擬現(xiàn)實驅(qū)動軟件如 EON、GLStudio及Vega Prime等均以ActiveX控件方式提供 了可用 于常用 軟件開發(fā)平臺的運行插件,因此,系統(tǒng)集成變得十分方便。編寫程序時,只需考慮軟件功能的布置,注重程序間的兼容性即可。

    系統(tǒng)集成時,還需要將系統(tǒng)行為仿真的結(jié)果通過視景仿真表現(xiàn)出來,即用行為仿真的數(shù)據(jù)來驅(qū)動三維物理模型的動作。由于系統(tǒng)行為仿真采用了專門的運行平臺,和視景仿真處于不同的系統(tǒng)進程中.因此這種驅(qū)動是通過兩進程間的實時通訊來完成的。這里還需要考慮進程間的同步新題目。

第9篇：交通仿真技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】 仿真技術(shù) 高技術(shù) 產(chǎn)業(yè)化 知識經(jīng)濟

引言

盡管仿真技術(shù)已經(jīng)很快發(fā)展,但在若干問題上仍然存在不同的見解。

比如,有人說仿真技術(shù)是要花費很多錢,所以它的成果只是榮譽性的。這種看法與當(dāng)今把每臺核電站仿真機以1000多萬美金,飛機仿真機以1500~2000萬美金的價格從美國、加拿大引進到中國的現(xiàn)實相矛盾,也具體說明了仿真技術(shù)的成果仍然形成了一個高價位的高科技產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。

又如,有人說在市場經(jīng)濟的環(huán)境里,仿真技術(shù)的產(chǎn)值搞不大,相關(guān)的市場在萎縮;也有人認為仿真技術(shù)是21世紀(jì)戰(zhàn)略性技術(shù),仿真技術(shù)肯定會大發(fā)展。

當(dāng)前,一場以高技術(shù)為中心的新的科技革命正在蓬勃發(fā)展,對整個社會經(jīng)濟發(fā)展將產(chǎn)生重大影響。世界的經(jīng)濟向知識(智力)經(jīng)濟過渡,信息技術(shù)迅猛發(fā)展與知識經(jīng)濟來臨之際,對仿真技術(shù)將有什么作用,仿真技術(shù)將會有什么地位,如何迎接機遇,都應(yīng)盡快考慮,這是業(yè)界的大事。

鑒于上述,作者經(jīng)過幾年的反復(fù)觀察、研究、分析和思考寫下本文。

1. 從仿真技術(shù)定義變化中考查

自從仿真概念出現(xiàn)以來,仿真的定義隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展不斷深化。

比如,牛津英文字典中初期的仿真定義是:"To imitate conditions of situation with a model for convenience or training"。后來變?yōu)?"The technique of imitating the

behavior of some situation or system (economic, mechanical, etc.) by means of an analogous model,

situation, or apparatus, either to gain information more conveniently or to train personnel"。

1993年7月,國內(nèi)在《火炬計劃基本概念及相關(guān)名詞術(shù)語解釋》中,對仿真技術(shù)作了很詳細的定義,見參考文獻[7]。關(guān)于仿真技術(shù)的定義,到目前為止,就很難用簡單的語言描述。國內(nèi)外學(xué)者從不同角度作了描述,可歸納如下幾點:

仿真技術(shù)是出自對系統(tǒng)的研究,是通過用系統(tǒng)模型對真實系統(tǒng)或設(shè)計中的系統(tǒng)進行試驗,以達到分析、研究和設(shè)計該系統(tǒng)的目的;

仿真技術(shù)是以計算機為基礎(chǔ),計算機能力提高了,仿真技術(shù)水平也提高,使之有能力去描述更復(fù)雜的系統(tǒng);

仿真技術(shù)隨需求發(fā)展,提出了大量共同性的理論、方法和技術(shù)問題,致使仿真逐步形成了一門獨立的學(xué)科;

仿真技術(shù)已成為計算機應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域;

仿真技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛,無孔不入的一門綜合性學(xué)科,已廣泛應(yīng)用于航空、航天、通信、船舶、交通運輸、軍事、化工、生物 、醫(yī)學(xué)、社會經(jīng)濟系統(tǒng)等自然科學(xué)與社會科學(xué)的各個領(lǐng)域,其重要性已廣為人知;

仿真技術(shù)用于揭示已知對象和未知對象的內(nèi)在特性、分系統(tǒng)之間的關(guān)系和運作規(guī)律,以研究已知和預(yù)測未知;

仿真技術(shù)是高技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2. 仿真技術(shù)主要研究的內(nèi)容和成果分析

2.1 仿真技術(shù)主要研究的內(nèi)容

仿真技術(shù)雖是計算機應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域,但也有其自身作為一門專有技術(shù)的研究內(nèi)容,有問題和難點,也有發(fā)展方向和規(guī)律,形成了仿真技術(shù)的主體技術(shù)。這些技術(shù)又在廣泛而豐富的需求中深化和發(fā)展。仿真技術(shù)的研究內(nèi)容最少應(yīng)包括總體技術(shù)、仿真支撐軟件技術(shù)與工具、建模技術(shù)和應(yīng)用技術(shù),表1歸納了這些仿真技術(shù)的研究內(nèi)容:

表1:仿真技術(shù)的研究內(nèi)容 總體技術(shù) ①學(xué)科的理論研究;②仿真技術(shù)的發(fā)展與開拓;③仿真技術(shù)與支撐技術(shù)的關(guān)系;④系統(tǒng)的分析與劃分;⑤仿真技術(shù)在信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中的地位研究;⑥大型仿真系統(tǒng)研究

仿真支撐軟件技術(shù)與工具 ①支撐軟件理論與方法;②仿真支撐軟件技術(shù);③面向?qū)ο笾渭夹g(shù);④面向各項領(lǐng)域的共性工具軟件;⑤專用的工具軟件;⑥軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu);⑦實時數(shù)據(jù)庫

建模技術(shù) ①仿真對象與系統(tǒng)分析;②建模理論與方法;③仿真算法與語言;④驗證方法與標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用技術(shù) ①應(yīng)用領(lǐng)域開拓研究;②應(yīng)用軟件系統(tǒng);③應(yīng)用的相關(guān)技術(shù);④應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)方法

2.2 從仿真技術(shù)的成果分析

近幾年來,國內(nèi)外仿真技術(shù)領(lǐng)域取得了豐碩的成果,體現(xiàn)出重大的社會效益和經(jīng)濟效益。主要的成果例舉如下:

2.2.1 仿真支撐系統(tǒng)的發(fā)展

70年代末,國際上一些國家在實現(xiàn)仿真技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中,強化了仿真支持系統(tǒng)的概念。因此,仿真支撐系統(tǒng)已經(jīng)不僅是仿真領(lǐng)域關(guān)鍵的技術(shù)之一,而且是"解放"仿真系統(tǒng)開發(fā)者和使用者的最重要手段。它不僅賦予仿真系統(tǒng)以生命力,同時也是實現(xiàn)仿真技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。在應(yīng)用過程中,它是實現(xiàn)仿真目標(biāo)和解決問題的概括和總結(jié),它支撐了仿真系統(tǒng)的整個生命周期,包括對仿真對象分析、仿真模型的表達、仿真模型的生成和運行、仿真過程的調(diào)試和修改、實時運行、仿真數(shù)據(jù)的存儲、恢復(fù)及跨平臺的聯(lián)合運行。因此,近幾年來,國內(nèi)外已經(jīng)十分重視對仿真支撐系統(tǒng)的研究,也出現(xiàn)了不少成果。從科技進步角度來分析,主要表現(xiàn)為:

(1)開放性和構(gòu)件概念,包括:構(gòu)件命名服務(wù)(Component Name Services)、構(gòu) 件對象服務(wù)(Component Object Services)等為構(gòu)件客戶服務(wù)。

(2)提供通用數(shù)據(jù)表示方法,讓集成工具之間共享信息。

(3)支撐范圍擴大,表示在支撐仿真應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)上的實現(xiàn)。

(4)支撐多媒體技術(shù)的應(yīng)用,使仿真系統(tǒng)的人機界面得以改善。

2.2.2 面向?qū)ο蟮姆抡婕夹g(shù)

近十幾年來,面向?qū)ο蠓抡?Object Oriented Simulation,簡稱OOS)研究、開 發(fā)和應(yīng)用有很大的進展,在廣泛的領(lǐng)域里,各種各樣的模型是由OOS語言(或稱編程工具)和開發(fā)環(huán)境中出現(xiàn)。由于OOS為系統(tǒng)建模提供了靈活的方法,它的基本

特性使之不同于傳統(tǒng)的仿真方法,而且適用于大型的更為復(fù)雜更分散的仿真系統(tǒng),以及基于網(wǎng)絡(luò)的仿真系統(tǒng)。而且,支撐OOS的工具已不少實現(xiàn)商品化了。例如:

(1)由于國際間多國合作的出現(xiàn),對共享仿真環(huán)境的需求擴大,網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)被用在基于共享的仿真環(huán)境,如虛擬工廠教學(xué)系統(tǒng),它允許學(xué)生單獨工作或組成虛擬的隊、建造工廠、預(yù)測產(chǎn)品需求、計劃生產(chǎn)、制定日程進度等

(2)面向?qū)ο蠓抡嬖谔幚韽?fù)雜系統(tǒng)模型時,是一個極好的工具。將這類模型分成幾個子模型,做到仿真程序結(jié)構(gòu)與真實系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似。如解決互相聯(lián)系的異步電動機組的仿真控制問題等。

3. 仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的快速擴大

近幾年世界上應(yīng)用仿真技術(shù)去解決科技、生產(chǎn)、社會各方面問題的事例層出不窮,使仿真技術(shù)的應(yīng)用能力拓展,滲透性增加,無處不在,無孔不入。例舉幾項:

(1)仿真技術(shù)在工業(yè)系統(tǒng)的多種應(yīng)用取得了巨大的社會和經(jīng)濟效益;

(2)利用仿真技術(shù)來模擬人們不斷增加對海港、船舶的到達方式,海港運作方式的變化需求,用于實現(xiàn)海港現(xiàn)代化管理或新建海港選擇和投資考察;

(3)應(yīng)用質(zhì)量工程及仿真提高巨型計算機系統(tǒng)的性能。性能評估在計算機的設(shè)計、開發(fā)、配置、調(diào)節(jié)中是一個重要環(huán)節(jié),應(yīng)用質(zhì)量工程和仿真技術(shù)來提高巨型計算機系統(tǒng)性能;

(4)應(yīng)用仿真技術(shù),開展語言系統(tǒng)研究,取得重要成果;

(5)仿真技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用和發(fā)展近幾年來在國內(nèi)也取得很好的成果,仿真技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用是從產(chǎn)品設(shè)計到制造,以至測試維護的整個生命周期中,計算機仿真技術(shù)貫穿始終;

(6)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍擴大。它在醫(yī)療領(lǐng)域中開始應(yīng)用,虛擬教學(xué)、虛擬會議系統(tǒng)等取得一定效果,虛擬現(xiàn)實技術(shù)與娛樂的結(jié)合更有廣泛市場。

4. 從軟科學(xué)技術(shù)發(fā)展展望仿真技術(shù)的作為

軟科學(xué)技術(shù)是為管理和決策服務(wù)的科學(xué)技術(shù),或者可以定義為幫助人更直接、有效、全面和系統(tǒng)地使用迅速發(fā)展的各類科學(xué)技術(shù)知識,并進行科學(xué)管理和科學(xué)決策的科學(xué)。從軟科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用性表現(xiàn)來說,如果說科學(xué)的研究是基礎(chǔ)研究的話,軟科學(xué)技術(shù)則是應(yīng)用研究,產(chǎn)生的專家系統(tǒng)則是技術(shù)開發(fā)。

醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域管理決策的專家系統(tǒng)的研究成果幾年后將被投入使用。例如美國許多大公司都開始用人軟件,幫助做許多種經(jīng)營工作。這意味著類似"仿真腦"的系列產(chǎn)品將要出現(xiàn),仿真技術(shù)在管理和決策方面的應(yīng)用將推向各個領(lǐng)域。在仿真各種管理與決策系統(tǒng)的過程中,仿真技術(shù)將快速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)化的步伐將加快。

軟科學(xué)技術(shù)是有前途的。在人類知識每5年翻一番的情況下,任何人如果不*電腦處理事務(wù),也就是說不*"看不見的頭",是無法妥善、有效處理的。如果說軟科學(xué)技術(shù)會成為21世紀(jì)的先導(dǎo)和骨干高科技,推動軟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的仿真技術(shù)也是分析復(fù)雜問題,提示相互關(guān)系,仿真人腦管理和決策的骨干高科技之一。5. 仿真技術(shù)發(fā)展的特點和趨勢

近幾年,以計算機技術(shù)、通訊技術(shù)與傳感技術(shù)為主導(dǎo)的信息技術(shù)的飛快發(fā)展,為仿真技術(shù)的發(fā)展進入一個嶄新的環(huán)境打下了良好基礎(chǔ)。仿真技術(shù)的發(fā)展將出現(xiàn)新概念、新應(yīng)用和新的地位。由目前發(fā)展情況分析,有如下值得注意的特點:

(1)仿真技術(shù)是一門獨立的學(xué)科,但它離不開計算機技術(shù)。只要計算機技術(shù)在飛快地發(fā)展,仿真技術(shù)就一定隨之快速發(fā)展;

(2)仿真技術(shù)作為信息技術(shù)族內(nèi)的成員,它不僅自身發(fā)展快,而且與信息技術(shù)各項發(fā)展結(jié)合也快,它們永遠面對新問題、組織新技術(shù)、形成新的系統(tǒng)工程。因此,仿真技術(shù)是不斷研究新現(xiàn)象、分析新規(guī)律、揭示相關(guān)系統(tǒng)、找出解決方法的強有力工具;

(3)在知識經(jīng)濟來臨、知識管理的形成和發(fā)展中,仿真技術(shù)是最好的工具。它將被更多人了解和掌握。美國很多大公司開始用"人軟件"代替人類做多種經(jīng)營工作。預(yù)計類同"仿真腦"系列的產(chǎn)品將會被成批生產(chǎn),用以代替人們進行管理和決策;

(4)仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,在信息技術(shù)發(fā)展中,將出現(xiàn)獨特的地位;

(5)目前,在全世界軟件產(chǎn)業(yè)快速進展的環(huán)境中,仿真支撐軟件,各種工具軟件(包括專用仿真語言),乃至于通用的應(yīng)用軟件、商品化的周期縮短;

(6)面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和應(yīng)用發(fā)展較快,一方面推動仿真概念變化,另一方面適應(yīng)復(fù)雜、非線性應(yīng)用的能力增大;

(7)由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,為異地、異國應(yīng)用提供了可能,將對仿真技術(shù)提出新的挑戰(zhàn),也推動了發(fā)展。預(yù)計仿真技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合,將出現(xiàn)新的概念,并擴大應(yīng)用范圍;

(8)仿真技術(shù)在培訓(xùn)領(lǐng)域中已有了豐碩的成果,比如:核電站、飛機的仿真機等都是培訓(xùn)所必需的仿真系統(tǒng)產(chǎn)品。

6. 知識經(jīng)濟的特征和仿真技術(shù)的地位

人類在經(jīng)歷了漫長的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟時代后,正迎接著知識經(jīng)濟時代的來臨。1997年,人們第一次提出知識經(jīng)濟的概念,大家認為它是建筑在知識和信息基礎(chǔ)上的經(jīng)濟;以知識和信息的生產(chǎn)、分配和使用為直接依據(jù)的經(jīng)濟;知識是提高生產(chǎn)率和實現(xiàn)經(jīng)濟增長的驅(qū)動器。國內(nèi)外學(xué)者對此也有各種說法。如:知識經(jīng)濟是以智力資源的占有、配置,以科學(xué)技術(shù)為主的知識生產(chǎn)、分配和使用為最重要因素的經(jīng)濟。又如:知識經(jīng)濟所要表述的是一種新的復(fù)雜的經(jīng)濟狀態(tài),它是指以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為核心,建立在知識和信息的生產(chǎn)、存儲、使用和消費之上的經(jīng)濟。它有豐富的內(nèi)涵和明顯的特征。只有通過對其內(nèi)涵和特征的分析并與仿真技術(shù)及其應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化社會效益、經(jīng)濟效益比較,才能充分看到仿真技術(shù)在知識經(jīng)濟環(huán)境中的地位。

(1) 知識經(jīng)濟特征與仿真技術(shù)特點的切合。

(2) 仿真技術(shù)是推動知識經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

(3) 仿真技術(shù)及其應(yīng)用,形成知識產(chǎn)品和服務(wù),以及產(chǎn)業(yè)化的效益推動知識經(jīng)濟的增長。

7. 結(jié)論

通過考察和分析,我們看到知識經(jīng)濟時代的來臨給仿真業(yè)界帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇,仿真技術(shù)將因自身的特點而在知識經(jīng)濟環(huán)境中快速發(fā)展,反之也推動知識經(jīng)濟的發(fā)展。仿真技術(shù)與軟科學(xué)及其它相關(guān)技術(shù)的結(jié)合將加快高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程,給整個社會帶來新的經(jīng)濟增長點,仿真技術(shù)大有可為。

參考文獻

[1] 游景玉,實時仿真技術(shù)及其應(yīng)用,珠海出版社,1997年

[2] 游景玉,論文"論仿真技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化", 珠海出版社,1999年

[3] 游景玉 吳芳輝,論文"仿真支撐系統(tǒng)技術(shù)的研究與發(fā)展",珠海出版社,1999年

[4] 游景玉 吳芳輝,論文"新世紀(jì)仿真技術(shù)展望", 珠海出版社,1999年

[5] 游景玉,論文"論仿真技術(shù)在高技術(shù)發(fā)展中的地位", 珠海出版社,1999年