前言：中文期刊網(wǎng)精心挑選了分布式交互仿真技術(shù)范文供你參考和學(xué)習(xí)，希望我們的參考范文能激發(fā)你的文章創(chuàng)作靈感，歡迎閱讀。

分布式交互仿真技術(shù)范文1

關(guān)鍵詞 多媒體計算機輔助設(shè)計 土木工程 新進展

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)識碼：A

隨著工業(yè)化的飛速發(fā)展，計算機已經(jīng)成為現(xiàn)實生活中不可或缺的重要元素，隨著計算機發(fā)展形成的多媒體計算機輔助設(shè)計是一門可以跨學(xué)科的新技術(shù)，而且在土木工程應(yīng)用中有著卓越的優(yōu)勢，所以已經(jīng)越來越多的被引入土木工程的各個領(lǐng)域。多媒體計算機輔助設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)土木工程師和計算機的實時交互，使得工程師在進行設(shè)計時能夠充分的發(fā)揮想象力，因此受到了廣泛的關(guān)注。

1多媒體計算機輔助技術(shù)在土木工程教學(xué)中的應(yīng)用

我們知道，在土木工程教學(xué)中，經(jīng)常需要對學(xué)生講解大量的工程問題以及施工技術(shù)，然而這些知識僅僅根據(jù)老師的口頭傳授根本對學(xué)生們的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不了多么大的作用，上課效果一點也不令人滿意，有了多媒體計算機輔助設(shè)計之后可以將課堂上要使用的各種信息有效地組織在一起，老師們可以在課堂教學(xué)中適當(dāng)?shù)囊胍恍┍容^形象的可視化的土木工程應(yīng)用成果，學(xué)生們也會比較感興趣，而且課堂上有什么不懂的也可以自己在計算機輔助設(shè)計軟件上再設(shè)計一次，從而加深對課堂的理解。多媒體計算機輔助技術(shù)能夠使得課堂上的土木工程設(shè)計成果更加可視化，還可以減少了老師上課講解的時間，這樣老師就有更多的時間對同學(xué)們進行切身的指導(dǎo)。學(xué)生們也能夠應(yīng)用計算機輔助設(shè)計軟件來提高自己的設(shè)計能力，對自身的潛力的挖掘起著十分重要的作用，因此被廣泛的的應(yīng)用在了土木工程教學(xué)中。

2多媒體算計輔助設(shè)計的各個衍生學(xué)科在土木工程領(lǐng)域的新進展

隨和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種應(yīng)用也如雨后春筍般的展示在人們面前，多媒體計算機輔助設(shè)計的出現(xiàn)對土木工程設(shè)計領(lǐng)域的進展有了巨大的推動作用。以下我們就針對計算機輔助設(shè)計的各個衍生學(xué)科在土木工程領(lǐng)域的的應(yīng)用進行詳細的介紹。

2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

作為多媒體計算機輔助設(shè)計的衍生學(xué)科，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也得到了十分廣泛的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠把計算機的應(yīng)用提高到一個更嶄新的領(lǐng)域，它能夠使得計算機更加人性化，使得人們不需要在進行復(fù)雜的計算機操作就能夠得到想要的效果。在土木工程領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠切實的解決很多問題，在進行土木工程設(shè)計時可以為人們提供多維信息感知模型，可以使得設(shè)計方案更加生動形象，并且還能夠進行虛擬性能測試，能夠更好地向土木工程師展示設(shè)計的優(yōu)缺點，從而進行下一步的改善，使得設(shè)計更加滿足人們的需求。

2.2分布式多媒體協(xié)同技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

分布式多媒體協(xié)同技術(shù)能夠使得多個用戶在同一個虛擬環(huán)境中進行各類交互式仿真，它可以完美的將各種多媒體信息整合在一起，而且可以實現(xiàn)實時的人機交互要求，能夠利用計算機實現(xiàn)多個工作任務(wù)同時完成，因此完全滿足了現(xiàn)代工程建設(shè)的需要。土木工程中的設(shè)計和建設(shè)工作需要實現(xiàn)實時的交互，需要進行多媒體新信息的整合，土木工程領(lǐng)域的在從需求到實現(xiàn)的工作中都對分布式多媒體協(xié)同設(shè)計有極大的需求。

2.3多媒體仿真技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用

信息處理技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展使得多媒體仿真技術(shù)應(yīng)用而生。隨著計算機技術(shù)的日益成熟，多媒體仿真技術(shù)已經(jīng)越來越先進，已經(jīng)產(chǎn)生了功能強大的仿真軟件，這些仿真軟件的可靠性也越來越高，工程評估的能力也越來越強大，有的甚至可以實現(xiàn)實時的交互功能。土木工程設(shè)計工作是一項比較復(fù)雜的工程，需要對多種因素進行考慮，而且設(shè)計工序繁瑣，各個工序之間關(guān)系也比較復(fù)雜，如果有一部分沒有設(shè)計好將可能導(dǎo)致整個工程的失敗。如果在進行設(shè)計時如果采用多媒體仿真技術(shù)可不但可以輕松實現(xiàn)各個功能的設(shè)計，還能夠進行實時的仿真，然后根據(jù)仿真的結(jié)果再進行進一步的修改，從而使得設(shè)計更加完美，更加具有保障性。如果將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在多媒體仿真技術(shù)中，在實現(xiàn)仿真模型的建立和實驗?zāi)M中我們還可以更加形象的看到可視化的設(shè)計效果，能夠使得土木工程設(shè)計工作更加輕松便捷，因此在土木工程中應(yīng)用的十分廣泛。

多媒體計算機輔助技術(shù)主要以交互方法完成土木工程的設(shè)計工作，并且各種衍生軟件還能夠?qū)崿F(xiàn)圖形的編輯、修改、存儲、顯示，而且具備比較完善的機械標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化圖庫供人們使用，所以得到了廣泛的歡迎。

3結(jié)語

多媒體計算機輔助設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)土木工程學(xué)科教學(xué)的有效化，并且各個衍生學(xué)科的發(fā)展都使得土木工程設(shè)計更加完美，更加具有保障性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)使得土木工程設(shè)計更加可視化，分布式多媒體協(xié)同技術(shù)能夠更進一步的滿足土木工程設(shè)計的從需求到實現(xiàn)的工作的高效性，多媒體仿真技術(shù)輕松實現(xiàn)各個功能的實時仿真。總之，多媒體計算機輔助技術(shù)的出現(xiàn)能夠促使土木工程領(lǐng)域有更多的新進展。

參考文獻

[1] 吳煒煜，任愛珠.多媒體計算機輔助技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的新進展[J].土木工程學(xué)報，2000，01：11-12.

[2] 任愛珠.土木工程計算機技術(shù)新進展及研究熱點[J].土木工程學(xué)報，2011，06：53-59.

分布式交互仿真技術(shù)范文2

關(guān)鍵詞：艦載機；自動著艦；仿真系統(tǒng)；HLA

中圖分類號：TP391文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)13-3071-04

Design of HLA-based Automatic Carrier Landing Simulation System

LI Zhen-wei

(Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong Institute of Electro-Optics, Wuhan 430073, China)

Abstract：According to the automatic carrier landing system characteristic and high level architecture ( HLA ) principle, based on simulation support software of HLA / RTI design the automatic carrier landing simulation system, simulation model of object model template ( OMT ) and operational processes, and by means of Vega Prime to implement visual three-dimensional pictures of the real-time dynamic construct display, the system has good reusability and expansibility, can provide automatic carrier landing guidance algorithm analysis and evaluation of the platform and provide effective basis.

Key words：carrier-based aircraft; automatic landing; simulation system; HLA

艦載機在航母上著艦時，海上環(huán)境條件十分惡劣，海上缺少地標(biāo)，著艦甲板尺寸小且具有多個運動自由度，因此，艦載機在航空母艦的飛行甲板上降落是最困難的任務(wù)之一，如何提高著艦精度和保證著艦的安全是著艦引導(dǎo)所要解決的首要問題。人工導(dǎo)引著艦方式的缺點是易受氣象等外界因素的影響，艦載機自動著艦系統(tǒng)則能保證艦載機按照理想的下滑軌跡著艦，在很大程度上降低了艦載機的縱向著艦誤差，提高了著艦的安全性、準(zhǔn)確性及自動化程度。

艦載機自動著艦控制系統(tǒng)涉及艦機相對位置測量、航母運動參量測量與預(yù)測、飛行控制、推力控制及導(dǎo)引控制等環(huán)節(jié)[1]，其總體性能的實現(xiàn)不僅取決于相對位置與運動參量測量精度，還與各控制系統(tǒng)的匹配關(guān)系密切相關(guān)。利用計算機仿真技術(shù)，不僅可以盡可能早的暴露設(shè)計中的問題，還可以對不同方案的可行性進行論證評估，以確定最佳的方案策略。分布式交互仿真技術(shù)在解決具有分布式結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)仿真方面具有極大的優(yōu)勢，基于面向?qū)ο笏枷氲母邔芋w系結(jié)構(gòu)HLA（High Level Architecture）以其良好的仿真應(yīng)用的互操作性和仿真資源的可重用性成為當(dāng)今分布仿真領(lǐng)域的主流技術(shù)[2-3]，并廣泛的應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的研究中。

本文根據(jù)艦載機自動著艦系統(tǒng)的特點以及HLA原理，分析和建立了艦載機自動著艦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，詳細的論述了建模過程，明確了各模塊之間的相互聯(lián)系以及功能作用，基于HLA設(shè)計并實現(xiàn)了艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)。

1仿真系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1工作原理

當(dāng)前的艦載機自動著艦引導(dǎo)主要有兩種實現(xiàn)方式：雷達引導(dǎo)自動著艦[4-5]和基于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合精密進近與著艦系統(tǒng)（JPALS）[6-7]，雖然實現(xiàn)途徑不同，但基本的工作原理及流程類似。

圖1艦載機自動著艦系統(tǒng)工作原理框圖

艦載機自動著艦系統(tǒng)的工作原理框圖如圖1所示，工作流程可簡述為：測量艦載機相對于航母的位置信息，根據(jù)航母運動參量對航母運動進行短時預(yù)測，并計算理想著艦點，結(jié)合飛機運動信息，實時解算飛機尾鉤與理想著艦點相對位置；根據(jù)理想著艦點位置和艦載機類型計算理想下滑軌跡；將測量得到的艦載機尾鉤位置信息與理想著艦軌跡進行比較產(chǎn)生軌跡導(dǎo)引誤差，軌跡導(dǎo)引誤差形成導(dǎo)引指令，耦合到飛行控制系統(tǒng)，自動糾正艦載機軌跡偏差，控制艦載機實施完成著艦。

艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)是一個相對復(fù)雜的工程仿真系統(tǒng)，其核心是復(fù)雜環(huán)境下艦船動力學(xué)仿真、艦載機運動模型及飛行控制仿真，并輔以艦機位置測量誤差模型、可視化仿真等。為使建立的系統(tǒng)模型更見清晰易懂，并便于維護，采用基于HLA/RTI的并行分布式仿真框架結(jié)構(gòu)作為仿真系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。基于HLA，實現(xiàn)系統(tǒng)的分布式仿真，各成員獨立完成不同的功能應(yīng)用，并通過RTI實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時共享，協(xié)同工作完成仿真任務(wù)，即：首先由圖形界面輸入仿真運行參數(shù)、環(huán)境、艦機初始位置、速度和姿態(tài)，然后根據(jù)動力學(xué)模型、控制模型進行解算和控制，并同步進行視景實時仿真，輸出著艦誤差。

1.2仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在HLA中，用于實現(xiàn)某一特定功能的分布式仿真系統(tǒng)稱為聯(lián)邦（Federation），它由若干個交互作用的聯(lián)邦成員組成。基于HLA，可以把一個龐大的仿真系統(tǒng)劃分為若干個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)作為一個聯(lián)邦成員參與到仿真中來，在保持各自獨立性的同時實現(xiàn)信息的有效交互。

圖2仿真系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和功能需求，基于HLA/RTI的仿真系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。在HLA框架下，聯(lián)邦各聯(lián)邦成員一起通過RTI構(gòu)成一個開放的分布式仿真系統(tǒng)，各成員的功能如下：

聯(lián)邦管理成員：負責(zé)完成仿真系統(tǒng)的初始化，監(jiān)視、控制仿真系統(tǒng)的運行過程。

視景仿真成員：依據(jù)接收到的初始化信息，完成航母平臺、艦載機、海面環(huán)境的部署顯示。根據(jù)著艦數(shù)據(jù)完成對著艦過程的跟蹤顯示。

航母平臺成員：根據(jù)設(shè)定環(huán)境模擬平臺的六自由度運動，并向艦載機成員發(fā)送運動數(shù)據(jù)；依據(jù)接收的艦機相對位置數(shù)據(jù)及平臺運動數(shù)據(jù)完成艦機相對位置短時預(yù)報，生成艦載機著艦下滑軌道；依據(jù)艦載機著艦軌跡與下滑軌道的偏差，生成并向艦載機成員發(fā)送引導(dǎo)指令。

艦載機成員：根據(jù)初始參數(shù)生成飛行數(shù)據(jù)；依據(jù)接收的航母平臺運動數(shù)據(jù)生成并向航母平臺成員發(fā)送艦機相對位置數(shù)據(jù)；依據(jù)接收的引導(dǎo)指令改變飛行軌道。

時鐘成員：使仿真過程的邏輯時間與墻鐘時間同步推進，限制其他受限成員的時間推進，達到整個仿真聯(lián)邦實時同步推進的目的。

由于艦載機著艦過程中的影響因素較多，對仿真系統(tǒng)做出如下想定：

1）航母平臺根據(jù)海洋環(huán)境產(chǎn)生運行信息，按照設(shè)定航向、速度運動，收到艦載機數(shù)據(jù)后，進行艦機相對運動預(yù)報，生成下滑軌道，在艦載機著艦階段計算下滑誤差并生成引導(dǎo)指令；

2）艦載機非著艦階段按照設(shè)定航跡運動，測量相對著艦甲板的位置，在著艦階段根據(jù)著艦引導(dǎo)指令調(diào)整航跡；

3）艦機相對位置測量精度可設(shè)定；

4）艦機運動參數(shù)的交換頻率可設(shè)定，對下滑控制有影響；

5）由于數(shù)據(jù)處理、艦機數(shù)據(jù)傳輸延遲的影響，會導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定裕度降低，要充分考慮到時間延遲的影響；

6）認(rèn)為航母平臺、艦載機在著艦過程中，不會發(fā)生故障。

2 OMT設(shè)計

對象模型模板（OMT）是HLA仿真模型的關(guān)鍵部件，包括聯(lián)邦對象模型（FOM）和仿真成員對象模板（SOM），一個聯(lián)邦有一個FOM，每各聯(lián)邦成員都有自己的SOM。FOM中的數(shù)據(jù)主要包括聯(lián)邦中的所有對象類、交互類以及描述這些類的參數(shù)或?qū)傩缘恼f明。FOM建立了成員間實現(xiàn)互操作所必須的“信息模型協(xié)議”。SOM是單個仿真成員在聯(lián)邦運行過程中可以提供給聯(lián)邦的信息以及它需要從其他仿真成員接收的信息的規(guī)范化描述。FOM/SOM中的數(shù)據(jù)主要包括對象類及其屬性、交互類及其參數(shù)以及它們本身特性的說明。

艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)的對象類包括航母平臺和艦載機，交互類主要包括聯(lián)邦控制、艦機相對位置測量、下滑軌道生成、下滑引導(dǎo)、下滑控制等，其屬性（參數(shù)）及公布和訂購關(guān)系如表1、表2所示。

3邏輯流程設(shè)計

艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)的運行流程如圖3所示。

表1對象類及其屬性表

表2交互類及其參數(shù)表

圖3仿真系統(tǒng)的運行流程示意圖

運行流程簡述為：依據(jù)初始化信息，視景仿真成員完成航母平臺、艦載機、海面環(huán)境的部署顯示；航母平臺成員根據(jù)設(shè)定環(huán)境模擬平臺的六自由度運動，并向艦載機成員發(fā)送運動數(shù)據(jù)；艦載機成員根據(jù)初始參數(shù)生成飛行軌跡，依據(jù)接收的航母平臺運動數(shù)據(jù)生成并向航母平臺成員發(fā)送艦機相對位置數(shù)據(jù)；航母平臺成員依據(jù)接收的艦機相對位置數(shù)據(jù)及平臺運動數(shù)據(jù)完成艦機相對位置短時預(yù)報，生成艦載機著艦下滑軌道，依據(jù)艦載機著艦軌跡與下滑軌道的偏差，生成并向艦載機成員發(fā)送引導(dǎo)指令；艦載機成員依據(jù)接收的引導(dǎo)指令改變飛行軌道；視景仿真成員在著艦過程中的實現(xiàn)跟蹤顯示；聯(lián)邦運行以艦載機完成著艦（依據(jù)相對位置測量數(shù)據(jù)確定）為結(jié)束標(biāo)志。

4仿真效果

圖4艦載機自動著艦仿真場景效果圖

圖4所示為艦載機自動著艦仿真場景效果圖。仿真系統(tǒng)通過視景仿真聯(lián)邦成員對對象類的定購與Vega Prime中對象實例的對應(yīng)關(guān)系，Vega Prime將對應(yīng)的加邦的實體對象類的作戰(zhàn)實體加入到場景中實現(xiàn)視景三維畫面的實時動態(tài)構(gòu)建顯示。Vega Prime（VP）軟件在視景構(gòu)建方面具有快捷逼真的優(yōu)勢，利于系統(tǒng)實現(xiàn)，并有助于運行效率的提高。

在實現(xiàn)三維場景實時仿真顯示的基礎(chǔ)上，可通過改變仿真運行參數(shù)、環(huán)境、艦機初始位置、速度、航向姿態(tài)、下滑軌道等參數(shù)，以及艦機相對位置測量、航母運動預(yù)測、航母與艦載機運動等模型，獲取不同條件下的著艦誤差，以驗證自動著艦引導(dǎo)算法的有效性。

5結(jié)束語

隨著艦載機自動著艦和仿真技術(shù)的發(fā)展，基于HLA的艦載機自動著艦仿真成為系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵算法驗證的重要途徑。該文根據(jù)艦載機自動著艦系統(tǒng)的特點以及HLA原理，分析和建立了艦載機自動著艦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，詳細的論述了建模過程，明確了各模塊之間的相互聯(lián)系以及功能作用，基于HLA/RTI設(shè)計并實現(xiàn)了艦載機自動著艦仿真系統(tǒng)，并采用Vega Prime實現(xiàn)了視景三維畫面的實時動態(tài)構(gòu)建顯示。該系統(tǒng)達到了預(yù)期效果，其設(shè)計思路也適用于其他仿真系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]吳鑫.艦載機自動著艦控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué),2009.

[2]郭齊勝.分布交互仿真及其軍事應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社,2003.

[3]賈連興.仿真技術(shù)與軟件[M].北京:國防工業(yè)出版社,2006.

[4]唐大全,畢波,王旭尚,等.自主著陸/著艦技術(shù)綜述[J].中國慣性技術(shù)學(xué)報,2010,18(5):550-555.

[5]王敏,張晶,申功璋.基于甲板運動預(yù)報的自動著艦系統(tǒng)綜合設(shè)計[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報,2010,22(增刊1): 119-122.

分布式交互仿真技術(shù)范文3

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；液壓挖掘機；聯(lián)合仿真

液壓挖掘機是一種功能典型、工況復(fù)雜、用途非常廣泛的工程機械，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。節(jié)能型挖掘機就成為發(fā)展的方向和趨勢，利用計算機仿真技術(shù)進行液壓挖掘機的設(shè)計開發(fā)成為目前主要的先進設(shè)計手段之一。

1　計算機仿真技術(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來核查設(shè)計要求是否達到。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)計進程，最合理的方法是加快樣機的試制。由于物理樣機的試驗和改進延長了設(shè)計周期，多個樣機的制造更導(dǎo)致成本高昂，可見傳統(tǒng)的基于物理樣機的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計模式有待改進。

1.2市場競爭的需要

隨著世界經(jīng)濟和科學(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，進行創(chuàng)新性設(shè)計.計算機仿真技術(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

計算機軟硬件的發(fā)展，為計算機仿真技術(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，機械系統(tǒng)動力學(xué)建模理論的計算機實現(xiàn)使得參數(shù)化機械系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)學(xué)“軟模型”得以很好實現(xiàn)。計算機硬件的發(fā)展，加上數(shù)值算法的進步，加快了復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型仿真運算速度，促進了計算機可視化技術(shù)及動畫顯示技術(shù)的提高，為虛擬樣機技術(shù)提供了良好的用戶交互界面。

2　計算機仿真技術(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行。在整個過程中各個小組往往把注意力集中在各自的細節(jié)上而忽略了整機性能，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)就是物理樣機的設(shè)計參數(shù)，虛擬樣機因為參數(shù)修改方便，相比物理樣機而言是“軟模型”，能輕易地實現(xiàn)原型的多樣化，柔性好。無需制造實物樣機就可預(yù)測產(chǎn)品的性能.節(jié)省了物理樣機制造時間，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)品行為進行全面的分析，并有可能根據(jù)產(chǎn)品行為進行優(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，通過建立機械系統(tǒng)的虛擬樣機。使得在物理樣機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，國外開始進行液壓系統(tǒng)和元件的計算機數(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，通過機械、控制的多領(lǐng)域聯(lián)合仿真，使機械設(shè)計人員和控制系統(tǒng)設(shè)計人員能夠更好地進行通信和協(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上集中進行，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)液壓挖掘機行業(yè)近年來雖有很大發(fā)展，但與國外挖掘機行業(yè)發(fā)達國家相比仍存在許多不足，設(shè)計水平與發(fā)達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工作裝置設(shè)計進行了不少研究，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)計的綜合研究文獻還沒有。因此，開發(fā)出的軟件缺少通用性，不能用于挖掘機一些通用問題的解決，對液壓挖掘機進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)在國外工程機械的很多方面都得到應(yīng)用，如車輛懸架設(shè)計、發(fā)動機設(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)。

分布式交互仿真技術(shù)范文4

眾所周知，現(xiàn)在的軟件產(chǎn)品是從相對的穩(wěn)定到動態(tài)多變，它的開發(fā)時間、質(zhì)量、成本、服務(wù)、環(huán)境到知識含量等都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。制造產(chǎn)業(yè)信息化、信息產(chǎn)業(yè)智能化、智能系統(tǒng)自演化，這是一個趨勢。自演化就是讓系統(tǒng)自己邊建模、邊仿真、邊構(gòu)造，把信息技術(shù)、建模仿真、設(shè)計管理等綜合應(yīng)用到軟件產(chǎn)品之全系統(tǒng)、全生命周期活動中，建立一個高效、低耗和基于知識的網(wǎng)絡(luò)化、智能化的軟件生產(chǎn)新模式。系統(tǒng)仿真不只是一種驗證存在、演示未來的手段，還是一種升級、構(gòu)造軟件系統(tǒng)的新方法。“軟件人構(gòu)件演化系統(tǒng)”就是復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真理論與技術(shù)支持下系統(tǒng)全生命周期活動的一類建模與仿真技術(shù)，比較真實地描述了系統(tǒng)的運行、演變及其發(fā)展過程。

目前，開放、多變、動態(tài)、異質(zhì)、異構(gòu)的軟件計算平臺正驅(qū)動著軟件基本形態(tài)由傳統(tǒng)的靜態(tài)封閉框架向動態(tài)開放模式轉(zhuǎn)變，未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式必然具備環(huán)境感知、服務(wù)升級、模型多樣、結(jié)構(gòu)柔性、在線仿真、在線演化、動態(tài)協(xié)同和自主適應(yīng)等高級計算特性。然而，傳統(tǒng)的軟件理論、方法和技術(shù)在解決開放系統(tǒng)的本質(zhì)需求時遇到了大量的挑戰(zhàn)性問題。例如，在宏觀體系結(jié)構(gòu)顯式化、環(huán)境感知和交互能力、軟件實體元素的可變性、結(jié)構(gòu)關(guān)系可調(diào)性和系統(tǒng)運行時元素“‘熱’、‘插’、‘拔’”功能等方面都亟需理論方法和技術(shù)工具的突破，呼喚在軟件系統(tǒng)的演化性和應(yīng)變能力等核心技術(shù)方面推陳出新。

面對挑戰(zhàn)，曾廣平教授帶領(lǐng)的研究團隊，以“大系統(tǒng)理論”、“分布式系統(tǒng)”、“智能系統(tǒng)”和“模型工程”為指導(dǎo)，依托前期“軟件人”工作積累，以“構(gòu)造模型”、“感知環(huán)境”、“規(guī)劃策略”、“演化仿真”、“系統(tǒng)生成”等關(guān)鍵問題為重點攻關(guān)對象，系統(tǒng)地總結(jié)出一套基于“軟件人”構(gòu)件來設(shè)計、開發(fā)、運行和演化開放應(yīng)用的解決方案。其中：“構(gòu)造模型”是將“軟件人”本體普適化為“軟件人”構(gòu)件，提出一種以演化為主的構(gòu)件模型，同時構(gòu)造出“軟件人”構(gòu)件的運行平臺和基礎(chǔ)設(shè)施；“感知環(huán)境”是借助“軟件人”的環(huán)境感知框架，賦予“軟件人”構(gòu)件以獲取、識別和理解上下文信息的環(huán)境交互能力；“規(guī)劃策略”是在環(huán)境激勵機制驅(qū)動下，依托決策機構(gòu)內(nèi)建的規(guī)則及其推理算法，產(chǎn)生出滿足預(yù)期的系統(tǒng)演變規(guī)劃；“演化仿真”是在演化策略指導(dǎo)下，有效控制基于“軟件人”構(gòu)件的分布式系統(tǒng)完整、一致地在線演化；“系統(tǒng)生成”是在演化過程中構(gòu)造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和完成功能進化，使得到的系統(tǒng)具有綜合、協(xié)同、繼承和互操作的特性

《“軟件人”構(gòu)件與系統(tǒng)演化計算》一書以構(gòu)造一個“軟件人構(gòu)件演化系統(tǒng)”為主線，從基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)兩個層面，圍繞“軟件人”構(gòu)件及其系統(tǒng)演化仿真的關(guān)鍵問題，展開了深入淺出地論述。本書是一個開展高效能計算技術(shù)和現(xiàn)代建模與仿真技術(shù)融合的研究范例，所研發(fā)的演化系統(tǒng)在支持軟件質(zhì)量、開發(fā)成本及進度、模型維護等方面都具有良好的性能。我相信，這本頗具學(xué)術(shù)價值、蘊涵新意的科技專著，一定能在學(xué)術(shù)思想和科學(xué)方法上為讀者和軟件新技術(shù)領(lǐng)域的研究人員提供啟迪、指導(dǎo)和幫助。■

分布式交互仿真技術(shù)范文5

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真技術(shù)；治安教學(xué)訓(xùn)練

應(yīng)用型人才是公安院校人才培養(yǎng)工作的目標(biāo)，而實踐能力是人才培養(yǎng)工作的重要內(nèi)容，治安課程是建立在治安專業(yè)理論基礎(chǔ)上的應(yīng)用性課程，具有較強的實踐性，治安專業(yè)在實踐能力訓(xùn)練中卻大量存在實戰(zhàn)訓(xùn)練中的高度危險性以及不可及、不可逆的訓(xùn)練環(huán)境條件和內(nèi)容（比如處置、事故現(xiàn)場處置和暴力犯罪的處置、巡邏盤查等），這為發(fā)展治安學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)提供了需求和空間。虛擬仿真技術(shù)是計算機、智能、傳感、圖像處理與模式識別、音響與語音處理、網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域技術(shù)的綜合性技術(shù)。迅速發(fā)展的現(xiàn)代教育訓(xùn)練技術(shù)把虛擬仿真技術(shù)引入到了實踐性的教育訓(xùn)練中，使傳統(tǒng)的教育模式進一步得到改變，也使得教與學(xué)的方式發(fā)生了革命性的變化。治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要用于公安院校治安專業(yè)學(xué)員和公安干警崗位能力訓(xùn)練，為公安院校創(chuàng)新開展實訓(xùn)教學(xué)提供有效支持。基于虛擬仿真技術(shù)內(nèi)涵分析，探討治安課程虛擬仿真訓(xùn)練環(huán)境設(shè)計以及在治安教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。

一、虛擬現(xiàn)實及相關(guān)技術(shù)

（一）虛擬現(xiàn)實概念及特點解析

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR，又稱靈境），是指以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成融視覺、聽覺、觸覺等多位一體的虛擬環(huán)境，使用者利用匹配的設(shè)備以現(xiàn)實的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行自然交互，從而讓使用者會形成親臨真實環(huán)境的體驗。虛擬環(huán)境指利用計算機建構(gòu)的有逼真色彩的立體幾何圖像，它既可以是某特定的真實環(huán)境，也可以是能夠滿足使用者需求的虛構(gòu)虛擬環(huán)境。匹配的設(shè)備指穿戴于使用者身上或置于使用環(huán)境中的傳感裝置。比如：頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備。自然交互是指用現(xiàn)實活動方式對虛擬環(huán)境內(nèi)的對象進行互動并得到實時反饋，如使用者運動等。虛擬現(xiàn)實具有的三個特點。

一是沉浸性。虛擬仿真技術(shù)的沉浸性是其在訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)最突出的特點，運用該技術(shù)使受訓(xùn)者能全身心進入到建構(gòu)的虛擬環(huán)境中，調(diào)動其感覺器官達到同真實環(huán)境相似或相同的逼真程度，成為知識掌握、能力訓(xùn)練直接w驗化的工具。這種逼真體驗不是獲得的間接經(jīng)驗，而是受訓(xùn)者在逼真模擬情境中通過自身的體驗獲得的直接經(jīng)驗，因此，利用虛擬仿真技術(shù)使受訓(xùn)者獲得的知識和能力效果最好的。

二是交互性。交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)不同于其它媒體技術(shù)的重要特征，體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)的是一個開放的互動性人機環(huán)境，利用先進的人機接口，通過多樣受訓(xùn)者感覺通道的實時模擬交互，當(dāng)使用者做出如手控、語言命令等相應(yīng)的操作時，創(chuàng)設(shè)的情景里能具有相應(yīng)的回應(yīng)。因此，交互性是指使用者對創(chuàng)設(shè)的情景的可操作度和從情景里獲得到回應(yīng)的實時性。

三是構(gòu)想性。構(gòu)想性特征反映了虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用具有無限寬廣的想象范圍，可拓展人的認(rèn)知廣度與深度，可任意構(gòu)想現(xiàn)實不存在或是發(fā)生可能性小的情景。

隨著虛擬仿真技術(shù)的在教育訓(xùn)練中的運用，虛擬仿真技術(shù)的沉浸感、交互性、構(gòu)想性三屬性，提高了受訓(xùn)者的綜合能力培養(yǎng)效率。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1.利用三維建模技術(shù)，構(gòu)建虛擬訓(xùn)練環(huán)境。三維建模技術(shù)需要CAD和視覺建模等技術(shù)的結(jié)合，以此提高數(shù)據(jù)獲取的效率，當(dāng)然在構(gòu)建虛擬環(huán)境中更多需要采用視覺建模技術(shù)。而對象物體的三維模型是三維模型建構(gòu)的基礎(chǔ)。在治安學(xué)針對治安管理中的虛擬三維訓(xùn)練環(huán)境建構(gòu)，通過建構(gòu)相應(yīng)的管理、處置環(huán)境圖庫，包括處置背景、場景、各種警用裝備和處置人員等，為使用者創(chuàng)造一種變化多樣、逼近真實的立體環(huán)境，使用者能夠有置身其中的臨場感覺。在訓(xùn)練中，可以采用綜合了照片、影像和現(xiàn)實街區(qū)數(shù)字地形數(shù)據(jù)等生成處置區(qū)域三維立體環(huán)境，以幾乎一致的三維環(huán)境來訓(xùn)練執(zhí)行處置任務(wù)的學(xué)員，可以提高執(zhí)行任務(wù)的效率。

2.交互技術(shù)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)運用的交互技術(shù)主要功能是對物體和各種輸入的處理。用戶要完成的任務(wù)通過仿真引擎輸送到虛擬空間，并計算完成動作并呈現(xiàn)在虛擬環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實中的人機交互方式多樣，可以通過計算輸入設(shè)備，也可利用數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、三維探針、操作桿等交互技術(shù)等。比如：數(shù)據(jù)衣、手套可計算出身體、手的空間位置和狀態(tài)，關(guān)節(jié)的位置和方向可通過手指動作以及各個部位傳感器來確定，為使用者提供真實的三維交互方式，從而實現(xiàn)對虛擬環(huán)境中物體的操作，數(shù)據(jù)手套是VR系統(tǒng)常用的交互設(shè)備。

3.傳感技術(shù)。傳感技術(shù)包括定位、跟蹤、感知反饋等技術(shù)。虛擬環(huán)境用戶的定位和跟蹤主要是通過空間傳感器來確定。跟蹤系統(tǒng)由發(fā)射和接收器、電子部件等構(gòu)成。比如，聲音跟蹤可以包括多個發(fā)射、接受和控制單元，它可以與其它設(shè)備相連，如，數(shù)據(jù)衣和手套等。視覺跟蹤技術(shù)是跟蹤投影在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的光，確定跟蹤對象的空間動靜狀態(tài)。感知反饋是使用者感知圖像、聲音、作用力等的過程。視覺反饋包括實體造型、光照模型、消影、紋理影射等內(nèi)容。立體視覺反饋顯示器可以使用者兩眼呈現(xiàn)視差的平面圖像合成并呈現(xiàn)立體視覺反饋。

4.計算處理技術(shù)。計算處理技術(shù)具有快計算、大儲存能力、強處理能力屬性，主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與預(yù)處理、實時仿真圖像生成與顯示、聲音合成、多維信息數(shù)據(jù)融合、轉(zhuǎn)換、壓縮以及數(shù)據(jù)庫的生成、模式識別以及信息檢測、合成和識別、分布式與并行計算等綜合性計算技術(shù)。可以說虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是以高性能計算技術(shù)為核心的創(chuàng)新科技，是系統(tǒng)性能強弱的根本。

二、虛擬治安管理訓(xùn)練模塊及環(huán)境設(shè)計

（一）虛擬治安管理主要訓(xùn)練模塊

虛擬治安管理訓(xùn)練模塊，采用虛擬現(xiàn)實三維仿真引擎進行開發(fā)，主要模擬接處警、公共安全危機處置和消防仿真演練的各類場景、人物角色、工具設(shè)備和工作流程。以工作流程為主線，以交互的方式進行教學(xué)實訓(xùn)。主要開發(fā)以下實訓(xùn)模塊：一是接處警教學(xué)實訓(xùn)模塊。包括接警、處警、現(xiàn)場控制和現(xiàn)場制止違法犯罪行為等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)。二是公共安全危機管理教學(xué)實訓(xùn)模塊。包括了群體性危機事件處置、恐怖襲擊危機事件處置、公共事故災(zāi)難危機事件處理等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)。三是消防仿真應(yīng)急演練模塊。包括演練培訓(xùn)與考核、消防監(jiān)督檢查、消防裝備與滅火技術(shù)、火災(zāi)救援指揮等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)、應(yīng)急疏散等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)以及通過動作捕捉系統(tǒng)進行交互演練的半實物實訓(xùn)系統(tǒng)。

（二）虛擬治安管理訓(xùn)練環(huán)境設(shè)計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與治安管理實訓(xùn)相結(jié)合，可以產(chǎn)生虛擬治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境，這樣的仿真世界如同身臨其境，操作者能夠進入該環(huán)境，直接參與該環(huán)境中事物的變化過程并能互動。虛擬治安問題處理環(huán)境設(shè)計這是基于治安問題分析模型、治安問題處理等虛擬現(xiàn)實，是呈現(xiàn)治安管理及問題處理系統(tǒng)的三維空間和處理過程的虛擬仿真環(huán)境，訓(xùn)練者可以根據(jù)構(gòu)想和意愿去構(gòu)建完善治安管理及問題處理時空關(guān)系、分析和處置模型等，并能實時檢測交互結(jié)果，通過循環(huán)性反饋結(jié)果獲取規(guī)律性認(rèn)識。

一個高效虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，都需要設(shè)計模型、處理數(shù)據(jù)、分析評估等程序。當(dāng)然，治安管理及相關(guān)問題處理虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也需要。根據(jù)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三屬性及其之間關(guān)系，可以將治安管理及相關(guān)問題處理虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)訓(xùn)練看著為一個空間系統(tǒng)，由治安管理相關(guān)載體和物理條件所構(gòu)成。

通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)境逼真模擬，首先要進行治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境設(shè)計，即將治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境進行數(shù)字處理，這種把環(huán)境建構(gòu)處理成符合治安管理及相關(guān)問題處理模擬訓(xùn)練要求的設(shè)計過程，就是治安管理環(huán)境的仿真設(shè)計。為了能夠真實模擬治安管理及相關(guān)問題處理過程，就需要經(jīng)過設(shè)計使用和驗證過程，以保證模擬效果和質(zhì)量。

治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)處理和感知虛擬現(xiàn)實。通過治安管理及相關(guān)問題處理數(shù)據(jù)來識別虛擬環(huán)境，并將其模型化，也就是將虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C認(rèn)知虛擬環(huán)境模型。虛擬環(huán)境感知是以運用虛擬環(huán)境影像、聲音等內(nèi)容呈現(xiàn)治安管理環(huán)境，訓(xùn)練者運用操作系統(tǒng)體驗感覺管理環(huán)境，實現(xiàn)現(xiàn)場情況觀察、態(tài)勢走向把握以及決策輔助的目的，并評估和接受感知結(jié)果。治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)處理虛擬仿真為核心，由于模型驅(qū)動導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息變化可通過虛擬環(huán)境感知轉(zhuǎn)遞到訓(xùn)練者，同時，人機交互也可改變數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。

建立虛擬治安管理環(huán)境需要現(xiàn)實調(diào)研獲得特征數(shù)據(jù)。特征數(shù)據(jù)擁有精確坐標(biāo)和特征編碼，用于表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境，比如建筑、道路、廣場等。對于虛擬三維環(huán)境設(shè)計，要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)生成街區(qū)等公共場所中的靜態(tài)以及運動物體，然后覆蓋紋理，生成虛擬場景。對于治安管理環(huán)境，可以用航拍照片和特征紋理的方法建模，紋理可以通過掃描用數(shù)字相機拍攝場景照片和手工繪制圖片生成，三維模型建立完成后，可以進行特殊效果處理。

三、虛擬現(xiàn)實在治安學(xué)中的應(yīng)用前景

高速發(fā)展的信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實與GIS技術(shù)的有效結(jié)合實現(xiàn)了虛擬仿真，治安管理及問題處理訓(xùn)練仿真系統(tǒng)就是利用虛擬現(xiàn)實和GIS技術(shù)的仿真系統(tǒng)。近年來，公安院校大力加強校內(nèi)外實踐教學(xué)，虛擬仿真實驗教學(xué)是公安院校實踐教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容，是公安實戰(zhàn)能力的重要基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造了一個新的訓(xùn)練環(huán)境，將訓(xùn)練領(lǐng)域和結(jié)果接近真實的展示，使其沉浸于其中，激發(fā)訓(xùn)練創(chuàng)造性思維，這將學(xué)生技能提高到一個前所未有的水平，通過虛擬仿真實驗教學(xué)，也促進治安學(xué)實踐教學(xué)的整體素質(zhì)和教育水平。

（一）學(xué)生的教育訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于教育訓(xùn)練，將更能引起受教育者的興趣，提高教學(xué)訓(xùn)練效果。對治安學(xué)有關(guān)的教育訓(xùn)練，傳統(tǒng)的治安專業(yè)知識大都以教科書來呈現(xiàn)，通過講授以及借助于文字案例、有關(guān)的視頻等教學(xué)工具來實現(xiàn)，但如能借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就可以將直觀的綜合性治安信息搭建模型，利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的功能系統(tǒng)，讓受訓(xùn)者通過一次次足不出戶的虛擬經(jīng)歷就能置身于治安問題處理和能力訓(xùn)練。治安學(xué)虛擬仿真訓(xùn)練主要結(jié)合接處警、公共安全危機處置、公共場所治安防控、治安事故現(xiàn)場處置等，包括的內(nèi)容涵蓋人群管控、違法犯罪的現(xiàn)場制止、公共安全危機管理、治安秩序管控、應(yīng)急救援等教學(xué)訓(xùn)練模塊，每個模塊根據(jù)實際工作內(nèi)容的復(fù)雜程度和工作量的大小不同定制開發(fā)一個或多個虛擬三維仿真模擬場景，旨在盡可能真實的還原公共安全工作的真實環(huán)境和人物行為，讓參訓(xùn)者沉浸在高仿真的環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感觀體驗，從而達到最佳的教學(xué)實訓(xùn)效果。目前，公安院校在處置訓(xùn)練上存在較多問題，由于受現(xiàn)實訓(xùn)練條件限制，實訓(xùn)展開次數(shù)少，如果訓(xùn)練操作不當(dāng)還可能出現(xiàn)危險，如果運用仿真系統(tǒng)實現(xiàn)模擬發(fā)生及處置全過程，可以實現(xiàn)訓(xùn)練者在場景中沉浸，并能運用多種方法控制現(xiàn)場、處置事態(tài)，觀察處置中的變化過程，可以讓處置訓(xùn)練者體驗并學(xué)習(xí)到如何對各種處置環(huán)節(jié)和情形做出反應(yīng)，并且對處置結(jié)果進行直觀評價。

（二）研究者理論研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為治安學(xué)理論研究提供了特殊手段和方法，利用它可以為治安學(xué)理論進行全過程研究，讓學(xué)者完全沉浸于計算機環(huán)境中的三維場景，充分表達學(xué)者構(gòu)想，并得到構(gòu)想形成的結(jié)果，獲得規(guī)律性的認(rèn)識。特別是一些難以記憶、掌握的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成直觀性強三維圖形圖像，尋找各種治安現(xiàn)象之間的關(guān)系，更能理解和把握，達到研究目的。比如警察巡邏規(guī)劃和治安防控制w系建設(shè)研究。

（三）課程虛擬實驗

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可創(chuàng)建一個基于計算機為核心的虛擬實驗平臺，利用虛擬仿真技術(shù)進行技能訓(xùn)練、虛擬實驗，創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境的演示物可擺脫實驗室所需昂貴的器材，降低實驗成本，而實驗效果基本接近現(xiàn)實技能訓(xùn)練的教學(xué)效果。對于不具備現(xiàn)實條件開展訓(xùn)練的項目，也能在此環(huán)境實現(xiàn)。比如：對公共場所危爆物品處置，傳統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練主要依靠講授和視頻展開，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供體驗公共場所危爆物品的處置現(xiàn)實環(huán)境，并將結(jié)果呈現(xiàn)以此檢驗科學(xué)性、合理性。

（四）治安實踐應(yīng)用

分布式交互仿真技術(shù)范文6

2013年，內(nèi)蒙古電力（集體）有限責(zé)任公司培訓(xùn)中心教學(xué)科研團隊經(jīng)過多地調(diào)研，準(zhǔn)備籌建新能源仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；該系統(tǒng)是包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電力儲能，并具有微網(wǎng)特性的實際運行系統(tǒng)示范工程，預(yù)計2014年5月通過整體驗收。

系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想

該系統(tǒng)主要由分布式電源發(fā)電、儲能裝置、交直流負荷、能量管理系統(tǒng)、測控保護裝置和監(jiān)控裝置匯集而成的智能型的微電網(wǎng)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)建成以后可實現(xiàn)：

（1）實現(xiàn)分布式電源、智能儲能系統(tǒng)友好接入電網(wǎng)，實現(xiàn)與配電網(wǎng)并網(wǎng)協(xié)調(diào)運行。

（2）建成微網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)控、分布式發(fā)電接入微網(wǎng)控制、功率分配調(diào)度與發(fā)電控制、電能平衡和負載控制的應(yīng)用平臺。

（3）實現(xiàn)微網(wǎng)雙向潮流環(huán)境下控制保護協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)。

（4）完成分布式光伏電源、儲能系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)工作，成功實現(xiàn)孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)、并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島方式的自動切換。

系統(tǒng)設(shè)計方案

智能微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計方案

微網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)按區(qū)域可劃分為微網(wǎng)控制設(shè)備室、屋頂光伏系統(tǒng)、室外風(fēng)力發(fā)電等三個區(qū)域。最終建成一個包含新能源發(fā)電（含使用光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)機發(fā)電系統(tǒng)）、儲能裝置（鉛酸電池儲能）、交直流負荷（含模擬負載、普通負荷）、測控保護裝置、能量管理系統(tǒng)匯集而成的微網(wǎng)系統(tǒng)。

微網(wǎng)系統(tǒng)通過微網(wǎng)進線開關(guān)和主網(wǎng)連接，有并網(wǎng)運行和孤島運行兩種方式，并可實現(xiàn)功率平滑控制、需求側(cè)響應(yīng)、能效分析等高級功能。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)微網(wǎng)主要設(shè)備的信息采集、設(shè)備控制、狀態(tài)監(jiān)視等功能，可與配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進行有機連接。

該系統(tǒng)平臺為進一步研究微網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析和數(shù)字仿真技術(shù)、微網(wǎng)能量管理技術(shù)、微網(wǎng)的并網(wǎng)應(yīng)用和經(jīng)濟運行理論奠定了基礎(chǔ)。

交互式培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計方案

交互式培訓(xùn)系統(tǒng)采用交互式仿真軟件支撐平臺解決分布式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)互操作性、分布性、異構(gòu)性、時空一致性和開放性問題，具有良好的規(guī)模可伸縮性，能夠滿足展示和仿真互動培訓(xùn)的需要。

交互式可視化仿真支撐平臺由可視化視頻展示、組件化三維建模，數(shù)據(jù)庫管理、人機交互界面等子系統(tǒng)以及模型庫，為上層各應(yīng)用提供公共的展示和培訓(xùn)基礎(chǔ)服務(wù)。

同時軟件系統(tǒng)還具有培訓(xùn)管理系統(tǒng)的功能。包括培訓(xùn)業(yè)務(wù)管理、培訓(xùn)過程管理、系統(tǒng)輔助管理。

系統(tǒng)組成部分

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，含5kW光伏電池和三相光伏并網(wǎng)逆變器。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，含2kW的風(fēng)力發(fā)電機組和三相變頻器接入微網(wǎng)。

風(fēng)機控制器系統(tǒng)

風(fēng)機控制器系統(tǒng)，采用PWM方式控制風(fēng)機對蓄電池進行限流限壓充電，即在蓄電池電量較低時，采用限流充電。也就是當(dāng)風(fēng)機充電電流小于限流點時，風(fēng)機的能量全部給蓄電池充電。當(dāng)風(fēng)機電流大于限流點時，以限流點的電流給蓄電池充電，多余的能量通過PWM方式卸載。在蓄電池電量較高時，采用限壓充電。也就是當(dāng)蓄電池電壓低于限壓點時，風(fēng)機的能量全部給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池電壓達到限壓點時，風(fēng)機會以限壓點對蓄電池充電，多余的能量通過PWM方式卸載。該系統(tǒng)具有完善的保護功能，包括：蓄電池過充電、蓄電池防反接、防雷、風(fēng)機限流、風(fēng)機自動剎車和手動剎車。

并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)

并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，采用美國TI公司專用DSP控制芯片，主電路采用國際知名的西門康IGBT功率模塊組裝，運用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)進口高效隔離變壓器，可靠性高，保護功能齊全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等特點。

雙向儲能逆變器

雙向儲能逆變器，主要功能和作用是實現(xiàn)交流電網(wǎng)電能與儲能電池電能之間的能量雙向傳遞，也是一種雙向變流器，可以適配多種直流儲能單元，如超級電容器組、蓄電池組、飛輪電池等，其不僅可以快速有效地實現(xiàn)平抑分布式發(fā)電系統(tǒng)隨機電能或潮流的波動，提高電網(wǎng)對大規(guī)模可再生能源發(fā)電（風(fēng)能、光伏）的接納能力，且可以接受調(diào)度指令，吸納或補充電網(wǎng)的峰谷電能，及提供無功功率，以提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟效益。在電網(wǎng)故障或停電時，其還具備獨立組網(wǎng)供電功能，以提高負載的供電安全性。

蓄電池

蓄電池，為20塊12V200AH的太陽能專用膠體電池（浮充次數(shù)不少于1500次）工作溫度在-40℃～+55℃。具有防水措施，抗腐蝕性能及深循環(huán)性能好。

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)，采用武漢日新公司產(chǎn)品，該公司研發(fā)的智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)為新技術(shù)產(chǎn)品，本設(shè)備可實現(xiàn)在各種狀態(tài)下智能、穩(wěn)定切換，極大的提高了內(nèi)部電網(wǎng)的系統(tǒng)安全性。太陽能電力、市電、儲能單元互為備用，負載供電首選太陽能電力，有多余電量則并入電網(wǎng)；儲能單元在電網(wǎng)故障時可滿足負載供電要求；太陽能電力不足時，引入市電對負載進行供電。用電負載供電方式靈活按照電網(wǎng)狀態(tài)選擇切換，各供電方式切換平穩(wěn)迅速，實現(xiàn)了系統(tǒng)安全性的提高和太陽能電力利用最大化。

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)集成監(jiān)控系統(tǒng)功能，可實時監(jiān)控光伏控制器、逆變器、光伏陣列等設(shè)備，對整個系統(tǒng)的運行情況通過友好的界面實時的顯示出來。主要功能包括：設(shè)備自動檢索：新設(shè)備一旦被接入系統(tǒng)，會被自動檢索，并顯示在設(shè)備列表中；遠程查詢：用戶可以在任何一臺能登陸網(wǎng)絡(luò)的PC上實時監(jiān)控點點的運行情況；系統(tǒng)詳細運行參數(shù)：實時顯示光伏控制器、離網(wǎng)逆變器、光伏陣列等的運行參數(shù)；故障記錄及報警：通過聲光等手段及時提醒故障，并作記錄；歷史數(shù)據(jù)記錄：可查詢設(shè)備指定時間范圍內(nèi)的運行參數(shù)信息。

RLC交流負載系統(tǒng)

RLC交流負載模擬器作為微網(wǎng)系統(tǒng)三相模擬負載，主要用于測試微網(wǎng)系統(tǒng)對感性、阻性、容性負載的帶載能力以及微網(wǎng)控制策略對于負載變化的響應(yīng)情況。其接線形式如下圖所示。

能量管理平臺面向各種控制和優(yōu)化目標(biāo)，通過對電源出力調(diào)節(jié)和自動網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實現(xiàn)電網(wǎng)的能量管理。可實現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)包括：

1）平抑波動控制

平抑波動控制主要是指按照一定的策略控制分布式電源系統(tǒng)的發(fā)電功率和接入狀態(tài)，以保證在滿足負荷需求的前提下盡量多地使用清潔能源，而且同時要保證分布式電源所發(fā)電能全部就地消耗，系統(tǒng)也不會向電網(wǎng)反送功率，避免出現(xiàn)逆功率保護動作造成停電。

為了達到這一控制目的，需要在對各分布式電源系統(tǒng)發(fā)電的實時功率、負荷消耗功率、光照強度等一系列參數(shù)進行實時采集、綜合分析的基礎(chǔ)之上，實時計算得出當(dāng)前分布式電源發(fā)電功率的調(diào)節(jié)目標(biāo)，并采用以下手段來實現(xiàn)調(diào)節(jié)：

遙調(diào)：通過遠傳通道下達調(diào)節(jié)命令，改變分布式電源的發(fā)電功率

遙控：控制開關(guān)分、合閘以切除或投入該路分布式電源

2）需求側(cè)響應(yīng)

在實時電價基礎(chǔ)上進行需求側(cè)響應(yīng)的研究。通過峰谷電價調(diào)節(jié)，實現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)負荷和分布式電源達到削峰填谷的目的。分布式電源對于電網(wǎng)而言本身具有一定的正調(diào)峰特性。而對于微網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)而言，在參與削峰填谷時，通常根據(jù)負荷的高峰和低谷區(qū)域作為電池工作方式切換的邊界點。

3）優(yōu)化經(jīng)濟運行

根據(jù)電網(wǎng)分時電價與負荷狀況，合理分配光伏系統(tǒng)和風(fēng)機發(fā)電功率、儲能系統(tǒng)充放電狀態(tài)，使得整個微網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟運行，大大降低運行成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最優(yōu)化。

4）并網(wǎng)與孤島運行模式切換