分布式交互仿真技術(shù)范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇分布式交互仿真技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以信息技術(shù)、計算機技術(shù)為主的高新技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在社會多個生產(chǎn)領(lǐng)域，它們已經(jīng)成為高新技術(shù)的代名詞。而計算機數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為分布交互仿真的關(guān)鍵技術(shù)之一，它也是造成我國信息技術(shù)與國外信息技術(shù)差距的主要原因。因此我們有必要對分布交互仿真的概念和特征進行研究和分析。

1.1分布交互仿真概念

分布交互仿真是一種綜合性仿真環(huán)境，它一般采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將分散在各地的仿真設(shè)備進行互聯(lián)，其特點主要表現(xiàn)為分布性、交互性、異構(gòu)性、時空一致性和開放性。分布交互仿真技術(shù)主要解決兩個問題：一是使大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的仿真成為可能；二是降低仿真成本。分布交互式仿真技術(shù)可以實時計算并生成一個反映實體對象變化的三維圖形環(huán)境。通過計算機等設(shè)備，實驗人員不僅可以“進入”這種虛擬環(huán)境（主要是視覺聽覺環(huán)境），直接觀察事物的內(nèi)在變化并與其發(fā)生相互作用，還能通過開放式的中斷處理來模擬各種隨機事件，給人一種“身臨其境”的真實感。

1.2分布交互仿真的發(fā)展

在分布式交互仿真發(fā)展的早期階段,通訊層和應(yīng)用層是很難截然分開的。在應(yīng)用層,為了能將實體的數(shù)據(jù)傳給其它實體,每個仿真應(yīng)用都為自己所生成的實體定義了一個結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)塊,其中包括了傳送實體信息所必要的數(shù)據(jù)定義。這樣的數(shù)據(jù)可稱之為“不規(guī)范的數(shù)據(jù)”。可以說,這種數(shù)據(jù)定義方式完全滿足了實體間數(shù)據(jù)交換的需要,但缺點是每個實體的數(shù)據(jù)定義各不相同。每個仿真應(yīng)用中不但要有本地實體的數(shù)據(jù)定義,還要有其它節(jié)點的實體的數(shù)據(jù)定義,才能在接到一個數(shù)據(jù)包后按照正確的格式來理解它。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中要增加一個新實體時,其它仿真應(yīng)用中都要增加這一實體的數(shù)據(jù)定義。也就是說,每增加一個實體就要對網(wǎng)絡(luò)中所有的仿真應(yīng)用進行一次修改。

1.3分布交互方針的特征

分布交互仿真最大的特征便是沒有中央服務(wù)器。分布交互仿真是嚴格的對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在它里面所有數(shù)據(jù)傳送給所有仿真應(yīng)用,而數(shù)據(jù)的拒絕與接收依賴于接收者的需要。取消了中央服務(wù)器,分布交互仿真減少了由于一個仿真應(yīng)用向另一個仿真應(yīng)用傳送信息的時間延遲。時間延遲嚴重影響網(wǎng)絡(luò)仿真的實時性和有效性。舉例說明,當(dāng)一仿真應(yīng)用向目標(biāo)開火以后,被擊中的目標(biāo)必須盡可能快知道將要發(fā)生的軍事行動,使其作出相應(yīng)的防衛(wèi)反應(yīng),通訊設(shè)備的延遲引入可能導(dǎo)致對方力量的加強,戰(zhàn)場態(tài)勢的變化。

2分布交互仿真中數(shù)據(jù)通信的研究

隨著信息技術(shù)為主的高新技術(shù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用，計算機數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到前所未有的重視，它已成為分布交互仿真技術(shù)中的關(guān)鍵所在，這也是造成我國分布交互仿真技術(shù)與國外存在差距的主要原因之一。同時，由于我國沒有分布交互仿真技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這使得我國的分布交互仿真技術(shù)研究存在多樣、復(fù)雜以及多元化特征，因此就需要我們在工作中給予高度重視也探索。在目前的實時數(shù)據(jù)通信技術(shù)分析中，它主要包含了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、及時性，數(shù)據(jù)發(fā)送的可行性、方便和快捷性，信息接收系統(tǒng)的智能性和自動化要求。

2.1數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用現(xiàn)狀

經(jīng)過的一段時間的研究表明，分布交互仿真技術(shù)中實體的數(shù)量在不斷增多，仿真性能和仿真優(yōu)越性也發(fā)生了翻天覆地的變化，這就給接受領(lǐng)域的額工作人員大大的增加了負擔(dān)，使得整個管理實體數(shù)量發(fā)生了一個瓶頸。此外，在這種交互方式中，我們需要滿足人們在回路上存在的仿真需要，但是對事件驅(qū)動、時間驅(qū)動上存在的仿真問題則無需要給予過多的重視和分析。

2.2實時數(shù)據(jù)通信協(xié)議分析

實施數(shù)據(jù)通信是基于網(wǎng)絡(luò)條件下的計算機數(shù)據(jù)分析，它在應(yīng)用的過程中是以網(wǎng)絡(luò)通信部分和實現(xiàn)基礎(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)的，它在應(yīng)用中需要解決的問題就是如何將信息從網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點快速、準(zhǔn)確的傳遞給另外一個節(jié)點，這個過程中是一個快速、及時傳遞的過程，它和人與人之間的交流一樣，采用合理、簡單的語言進行溝通無疑要比復(fù)雜的語言快捷的多。因此，在通信協(xié)議的制定中，它是針對網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)開展的，協(xié)議利用是否合理、科學(xué)和科學(xué)將直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)，也決定著網(wǎng)絡(luò)通信工作的開展。在一個分布式交互仿真系統(tǒng)中，必須要以科學(xué)的通信標(biāo)準(zhǔn)進行控制。在目前的交互仿真系統(tǒng)中，常見的協(xié)議包含了TCP/IP協(xié)議，它在應(yīng)用中是以傳輸控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)訪問協(xié)議為核心，它已經(jīng)廣泛的被世界多個國家重視和認可。目前,HLA網(wǎng)關(guān)能轉(zhuǎn)化各種協(xié)議使用的PDU類型:實體狀態(tài)、開火、爆炸和碰撞,這些能夠支持DIS的仿真器。HLA網(wǎng)關(guān)預(yù)定是以聯(lián)邦對象模型(FOM)為依據(jù)的數(shù)據(jù),它們放在設(shè)置文件中,且在運行時改變。另外RTI還提供詢問、刪除以及時間管理等服務(wù)。

3結(jié)束語

篇2

【關(guān)鍵詞】計算機；仿真技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

1計算機仿真技術(shù)簡介

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真成為可能，使用專門的軟件，借助多媒體技術(shù)可以給人身臨其境的感覺。仿真技術(shù)的發(fā)展，很大程度上得益于控制工程技術(shù)的發(fā)展，在控制工程中需要使用計算機進行仿真實驗。計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠加快產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率，減少經(jīng)費開支。

2計算機仿真技術(shù)原理

通常情況下，計算機不能夠?qū)ν饨缧畔⑦M行認知，因此需要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來反映事物的本質(zhì)特點。通過數(shù)學(xué)模型能夠清楚地反映出研究對象的特點，通過模型轉(zhuǎn)換，使用計算機算法等將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化成計算機能夠處理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是計算機仿真的關(guān)鍵，再進行仿真實驗，通過仿真實驗對之前設(shè)置好的模型進行模擬，獲得仿真結(jié)果。對仿真實驗的結(jié)果進行評價通常采用反向驗證和置信通道法。

3計算機仿真技術(shù)應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，改變著傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活方式。計算機仿真在交通工程、制造領(lǐng)域、教育領(lǐng)域等都得到了較好的應(yīng)用。

3.1交通領(lǐng)域

人和車輛是交通的主要組成部分，要考慮安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通過虛擬技術(shù)，增加各種誘發(fā)因素，進而對某一路段的交通安全情況進行評價。計算機仿真可以有效地對交通安全進性評價。仿真過程能夠?qū)崿F(xiàn)可視化操作，能夠更加直觀地進行分析，不同于傳統(tǒng)的數(shù)值仿真。比如，對某路段進行交通安全評價時，傳統(tǒng)的絕對數(shù)和事故率方法可以進行評價，還可以在虛擬環(huán)境中設(shè)置不同的交通工具，考慮人的行為感知的情況下，進行評價。

3.2制造領(lǐng)域

制造業(yè)是國家的第二產(chǎn)業(yè)，對各行各業(yè)影響深遠，汽車制造是制造業(yè)的重要組成部分。實驗課題難度大，成本高。計算機仿真可以很好地解決這個問題，比如對碰撞試驗來說，通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，可以對實驗過程進行模擬。

3.3教育領(lǐng)域

使用計算機進行模擬仿真分析已經(jīng)成為當(dāng)前重要的研究方法，在教學(xué)模擬實驗中，采用多媒體可以很好地提高教學(xué)水平。計算機模擬實驗?zāi)軌蛟谙嚓P(guān)實驗設(shè)計思想和方法的指導(dǎo)下，改變傳統(tǒng)教與學(xué)、理論與實踐的關(guān)系，發(fā)揮研究人員的主動性。計算機仿真模擬可以加深對相關(guān)理論的理解，提高實驗水平。

3.4計算機仿真技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

計算機不僅僅在交通、制造、教育領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，在軍事領(lǐng)域、消防、音樂等領(lǐng)域均有較廣泛的應(yīng)用。通過計算機仿真，可以使用模擬駕駛器進行模擬，從而降低戰(zhàn)機、戰(zhàn)車、燃油的損耗，在進行軍事武器研發(fā)時，可以縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。計算機仿真在消防中的應(yīng)用，可以對現(xiàn)場的溫度、空氣流動速度、火荷載、逃生路線等進行模擬，從而提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力，提高設(shè)計科學(xué)性。

4計算機仿真技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢

4.1計算機仿真技術(shù)發(fā)展方向

網(wǎng)絡(luò)化仿真。仿真系統(tǒng)開發(fā)兼容性不強、開始周期長，費用昂貴，難以實現(xiàn)信息共享，隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真技術(shù)取得了較大水平的提高。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)仿真系統(tǒng)共享。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)共享能夠提高資源的利用效率，避免不必要的重復(fù)開發(fā)，減少科研經(jīng)費。虛擬制造技術(shù)。虛擬制造技術(shù)發(fā)揮計算機仿真技術(shù)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢，使用計算機完成對產(chǎn)品的管理和控制，虛擬制造技術(shù)已經(jīng)成為計算機仿真技術(shù)發(fā)展的重要方向。

4.2計算機仿真技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)和仿真技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)很好地解決了各學(xué)科發(fā)展中的問題，很大程度上提高了工作效率，更加形象直觀地進行仿真實驗，節(jié)約了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。計算機軟硬件性能得到了較大水平的提高，進一步促進了仿真技術(shù)的發(fā)展。仿真技術(shù)主要朝著面向?qū)ο蟮姆抡娼！⒎植际椒抡妗⒅悄芊抡娴确较虬l(fā)展。

4.2.1面向?qū)ο蠓抡娼０l(fā)揮計算機的符號處理能力，可以提高人們對仿真對象的認知速度，與傳統(tǒng)的人工建模有著較大的進步。面向?qū)ο蟮姆抡娼＃梢宰畲蟪潭忍岣呦到y(tǒng)的建模能力。此外，面向?qū)ο蟮姆抡娼２僮麟y度小，更容易使用，可以發(fā)揮仿真技術(shù)的優(yōu)勢。

4.2.2分布式仿真分布式仿真將不同分布位置的計算機通過網(wǎng)絡(luò)進行連接，形成時間空間相互禍合虛擬仿真環(huán)境。分布式仿真系統(tǒng)由幾個子模型組成。部分是仿真系統(tǒng)中，主要有動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)分割技術(shù)、功能分割技術(shù)等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同階段引入知識表達和處理技術(shù)，可以縮短仿真建模時間，提高模型效率，幫助用戶做出最優(yōu)決策，及時修正模型，界面更加智能化，增加仿真系統(tǒng)的尋優(yōu)能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以實現(xiàn)高度的可視化，對仿真過程進行形象展示，便于研究人員真實地對仿真過程進行分析，易于理解。動畫仿真能夠?qū)⒙曇簟⒁晥D等元素加入其中，交互性更強。

5結(jié)語

計算機仿真伴隨著其他學(xué)科的發(fā)展而快速發(fā)展，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，計算機仿真技術(shù)很好滴解決了其他學(xué)科的問題。計算機仿真經(jīng)歷了從簡單的原型到物理模型，再到今天的動態(tài)顯示仿真過程，并可實現(xiàn)可視化操作。多媒體技術(shù)、人工智能、可視化等技術(shù)同仿真技術(shù)的結(jié)合，仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將更加廣泛。在不遠的將來，計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)生活中會發(fā)揮更大的作用，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

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篇3

關(guān)鍵詞　列車自動監(jiān)控， 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)， 分布式結(jié)構(gòu)， 數(shù)據(jù)緩沖

城軌交通列車自動控制(A TC) 系統(tǒng)中的列車自動監(jiān)控(A TS) 子系統(tǒng)位于管理級，列車進入正線運行要接受該系統(tǒng)的指令信號。它主要完成列車的調(diào)度和跟蹤，運行時刻表的調(diào)整控制和監(jiān)督，列車進路的控制和表示，系統(tǒng)狀況、報警信息的顯示和記錄， 統(tǒng)計匯編、系統(tǒng)診斷等功能，對提高行車效率起著重要作用。本文利用現(xiàn)代仿真理論，并結(jié)合ActiveX 組件等新技術(shù)開發(fā)的A TS 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，是實際工作環(huán)境下培訓(xùn)行車調(diào)度員的一種高技術(shù)工具，為提高操作人員和技術(shù)人員的素質(zhì)提供了良好的培訓(xùn)手段。

1 　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

A TS 子系統(tǒng)由控制中心的A TS 設(shè)備( 通稱CA TS) ， 車站A TS 設(shè)備和車載A TS 設(shè)備組成。CA TS 由A 、B 兩套冗余系統(tǒng)組成，每套又分別包括控制處理機和通信處理機。兩套計算機系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換模塊與外設(shè)相連，通過調(diào)制解調(diào)器與軌旁A TS 設(shè)備相連，通過以太網(wǎng)與4 個工作站相連。下面結(jié)合A TS 仿真系統(tǒng)的特點，介紹培訓(xùn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲和三層分布式結(jié)構(gòu)。

1. 1 　網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

考慮到仿真與培訓(xùn)兩方面的需要，培訓(xùn)中心內(nèi)部局域網(wǎng)采用了星形結(jié)構(gòu)，通信介質(zhì)為雙絞線。以應(yīng)用服務(wù)器為中心，以數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為基礎(chǔ)，通過教師機、學(xué)員機終端為用戶提供服務(wù)。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1 。

圖1 　網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

1. 2 　三層分布式結(jié)構(gòu)

三層客戶/ 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)是在兩層客戶/ 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展和成熟起來的，它建立在分布式技術(shù)的基礎(chǔ)上，將業(yè)務(wù)處理從客戶程序中分離出來，形成獨立的應(yīng)用程序服務(wù)器，從而將應(yīng)用系統(tǒng)分為界面、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)訪問等3 個功能層次。

系統(tǒng)具有以下優(yōu)點: ① 系統(tǒng)的界面層與業(yè)務(wù)層相互分離，無論是界面層的改變還是業(yè)務(wù)層的改變， 都可以做到互不影響，因而有利于系統(tǒng)的維護和功能的擴充，增強了系統(tǒng)的靈活性。② 業(yè)務(wù)邏輯在應(yīng)用服務(wù)器上實現(xiàn)，而不是在每一臺客戶機上實現(xiàn)。同時，對數(shù)據(jù)的訪問也可以做到只通過應(yīng)用服務(wù)器進行，從而增強了系統(tǒng)的安全性，并實現(xiàn)了“ 瘦客戶端”。③ 學(xué)生機、教師機終端需要的數(shù)據(jù)可以在應(yīng)用服務(wù)器中進行預(yù)處理或全部處理，然后再將處理結(jié)果傳給它們，從而降低了網(wǎng)絡(luò)通信量。

2 　系統(tǒng)功能模塊

把系統(tǒng)按功能分解成不同模塊，各模塊間相互獨立。這種分布的體系結(jié)構(gòu)及模塊間的獨立性，保證了系統(tǒng)具有良好的可擴展性。當(dāng)?shù)罔F線路增加時，可方便地擴展ATS 基本操作、故障設(shè)置等功能。對調(diào)度中心實際運行的ATS 系統(tǒng)進行深入了解后，根據(jù)用戶的需求，將系統(tǒng)分解成7 個模塊，如圖2 所示。

圖2 　系統(tǒng)功能模塊圖

2. 1 　終端顯示模塊

終端顯示模塊提供人機交互的界面，使得整個仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠靈活地適應(yīng)不同的需要。ActiveX 控件是一種可重用組件，它支持廣泛的ActiveX 功能，并且可以根據(jù)特定的需要定制一些特殊功能，允許公開一些屬性和方法，供其它應(yīng)用程序調(diào)用。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)有股道、道岔、信號機、站臺及車次窗等幾種ActiveX 控件，通過它們可以方便地生成各集中站站場界面。

2. 2 　模擬列車運行模塊

這一過程包含兩個線程:主線程除了按照模擬駕駛員的命令實時改變列車行駛速度外，每隔一個微小時間段就按照在股道上從前到后的順序模擬每個列車對象的行駛過程。輔助線程則負責(zé)兩個進程間的消息傳遞，即發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于前方列車所處的位置會影響確定后方列車目標(biāo)點的過程，所以進程按照在股道上從前到后的順序來處理每個列車對象。

2. 3 　ATP 模塊

為保證列車運行安全，系統(tǒng)設(shè)置列車自動防護(ATP) 邏輯，防止列車冒進或者列車追尾事故。在ATP 邏輯中，控制列車速度主要有兩個因素:一是與先行列車的間隔距離;二是列車運行進路情況，包括前方進路是否存在彎道及道岔狀態(tài)等。圖3 是一條ATP 速度命令控制線。當(dāng)先行列車在0 T 區(qū)段， 1 T 必須空閑，后續(xù)列車若在2T ， 它收到的限速命令應(yīng)為0 ， 即后續(xù)列車在閉塞分區(qū)2T 的出口端必須停車，并有1 T 閉塞分區(qū)作為保護距離;若1 T 、2T 空閑，后續(xù)列車在3T ， 那么后續(xù)列車接收到的是20 km/ h 的速度命令;同理，當(dāng)1T 、2 T 、3T 、4 T 、5 T 、6 T 、7 T 都空閑，運行于8 T 的后續(xù)列車收到的速度命令為80 km/ h 。可見要使列車運行于最高速度80 km/ h ， 其前方必須空閑7 個閉塞分區(qū)。

圖3 　ATP 速度命令控制線

當(dāng)然，根據(jù)線路情況、車輛性能、軌道電路特性等，應(yīng)進行閉塞設(shè)計，劃分合理的閉塞分區(qū)，從而產(chǎn)生ATP 速度命令控制線，作為ATP 速度命令選擇的邏輯依據(jù)。

2. 4 　ATS 操作模塊

主要完成六大類功能的控制:信號控制命令、列車描述功能命令、列車調(diào)整命令、計劃控制命令、列車運行模擬命令、列車運行圖命令。例如信號控制命令主要實現(xiàn)設(shè)置控制模式、設(shè)置終端模式、進路控制、控制信號機、呼叫車站、區(qū)間限速等功能。

2. 5 　故障設(shè)置及處理模塊

以實際案例為基礎(chǔ)，在教師機上模擬故障設(shè)置及進行故障處理。設(shè)置的故障主要包括信號故障、車輛故障及時刻表故障，學(xué)生則根據(jù)故障情況進行適當(dāng)處理。在中央完成的操作由學(xué)生機執(zhí)行，需由現(xiàn)場、車站或司機完成的操作在教師機上完成。

2. 6 　教學(xué)考評模塊

主要實現(xiàn)廣播教學(xué)和實驗考評的功能。廣播教學(xué)可以將教師機的電腦屏幕畫面等多媒體信息實時傳送廣播給全體、群組或單個學(xué)生。實驗考評由教師機指定相關(guān)題庫，學(xué)生根據(jù)相應(yīng)現(xiàn)象進行實驗操作，每題設(shè)定分數(shù)，操作成功通過，操作失敗不通過。該模塊將學(xué)員檔案記錄于系統(tǒng)中，對學(xué)員培訓(xùn)過程進行全程跟蹤，全面掌握培訓(xùn)效果。

2. 7 　數(shù)據(jù)存儲和管理模塊

為了構(gòu)建數(shù)字化站場，進行列車模擬運行、進路搜索，將A TS 仿真數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。描述信號點邏輯關(guān)系和時刻表數(shù)據(jù)構(gòu)成系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù);系統(tǒng)運行后不斷變化的列車信息、信號點狀態(tài)等則構(gòu)成系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)各部分關(guān)系如圖4 。

A TS 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)使用SQL Server 作為數(shù)據(jù)庫管理服務(wù)器。鑒于其響應(yīng)速度難以滿足實時仿真的要求，因此采用了數(shù)據(jù)緩沖的方法(見圖5) ，將仿真時需要的數(shù)據(jù)事先加載到仿真終端，寫回數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)也在這里緩存。緩沖算法如下: ① 在內(nèi)存中開辟數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(仿真程序開始運行); ② 與數(shù)據(jù)庫建立連接; ③ 查詢所需數(shù)據(jù)，并存放在輸入緩沖區(qū); ④ 將結(jié)果存放在輸出緩沖區(qū)，并寫回數(shù)據(jù)庫(仿真程序結(jié)束); ⑤ 刪除緩沖區(qū)。

圖4 　數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)圖

圖5 　數(shù)據(jù)緩沖

3 　結(jié)語

本文給出了一個A TS 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)利用同一局域網(wǎng)內(nèi)的多臺機器，分別模擬列車運行、進行教學(xué)培訓(xùn)。利用計算機仿真技術(shù)對職工進行培訓(xùn)是一種高效的技術(shù)培訓(xùn)方法。

參考文獻

1 　上海地鐵總公司. ATC 系統(tǒng)操作手冊. 1996

2 　日本鐵道電氣技術(shù)協(xié)會. 地鐵電氣設(shè)備叢書. 1994

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關(guān)鍵詞：分布式系統(tǒng)，綜合化，動態(tài)化，前期仿真

 

0.引言

智能建筑的基本問題實質(zhì)上是信息、資源和任務(wù)的綜合共享與全局一體化的綜合管理。它實現(xiàn)的核心是系統(tǒng)集成，也就是說通過系統(tǒng)集成實現(xiàn)綜合共享，提高服務(wù)質(zhì)量和工作效率，達到多快、好省和高效的目的。然而，隨著社會信息化進程的日益發(fā)展和受人們對經(jīng)濟日益國際化趨勢的認同，智能建筑必將呈現(xiàn)出新的態(tài)勢，這種態(tài)勢體現(xiàn)在進行系統(tǒng)集成的同時，考慮建筑物的異構(gòu)性、分布性、動態(tài)性和碎片性等因素的影響下，應(yīng)充分體現(xiàn)系統(tǒng)的分布化、綜合化、動態(tài)化和智能化，這是建筑智能化進程中一個必須重視的戰(zhàn)略性問題。另外，任何工程對方案的考核是至關(guān)重要的，就智能大廈而言，對方案的考核是一個不容忽視的問題，所以對設(shè)計方案的前期仿真很有必要。

1.一體集成的分布化

智能大廈的系統(tǒng)一體化集成實質(zhì)上是建立在系統(tǒng)集成、功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成和軟件界面集成的多種集成的基礎(chǔ)上的一門高新技術(shù)。智能一體化集成化的本質(zhì)是計算機網(wǎng)絡(luò)的管理。傳統(tǒng)的集成式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴大、網(wǎng)絡(luò)元素日益復(fù)雜的樓宇智能化要求，需要引入分布式管理方法。

分布式管理就是將管理的功能合理地分布于多個管理實體，以便有效、及時地對網(wǎng)絡(luò)資源進行監(jiān)視、約束和控制，提高響應(yīng)效率和擴展功能，更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理目標(biāo)。一個實際的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以根據(jù)管理的需要，按照地域、功能子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等定義相對獨立的管理域并選定其管理者；各管理域通過管理者的交互實現(xiàn)全局管理目標(biāo)。管理者之間的交互有兩種結(jié)構(gòu)：層次的和全分布的。層次結(jié)構(gòu)是通過上層管理者與下層管理者的交互來完成各管理域的管理者之間的協(xié)調(diào)。全分布式結(jié)構(gòu)是一種對等結(jié)構(gòu)，采用該方式的管理者之間能直接對等通信。一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)，管理的分布化的過程就是將管理應(yīng)用功能由集中式客戶機/服務(wù)器（Client/Server）模式轉(zhuǎn)移到分布式計算平臺的過程。分布式計算平臺的目標(biāo)是實現(xiàn)跨平臺資源的透明互操作和協(xié)同計算。

當(dāng)前支持分布式計算主要有兩類環(huán)境：基于過程的分布式計算和面向?qū)ο蟮姆植际接嬎恪Ｄ壳暗闹髁魇呛笠活悺Ｈ缁贑ORBA（CommonObject Request Broker Architecture，公共對象請求體系結(jié)構(gòu)）和Java的計算，它們采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，提供對象式的應(yīng)用編程接口，主要是針對重用和異構(gòu)環(huán)境下的操作問題，這對相對龐大和復(fù)雜的智能大廈系統(tǒng)是非常適用的，目前CORBA技術(shù)已引起業(yè)界的關(guān)注和重視[5]。CORBA是一個開放式跨平臺的、語言獨立的分布式標(biāo)準(zhǔn)，它引入的概念屏蔽了下層的網(wǎng)絡(luò)傳輸，利用面向?qū)ο蟾拍睿瑢崿F(xiàn)分布式應(yīng)用軟件的可重用性和可擴展性，既大大簡化了分布式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和維護，又便于異構(gòu)環(huán)境下的集成，具有更高的可用性和可靠性的優(yōu)點。目前遵從CORBA規(guī)范的產(chǎn)品主要有Inprise公司的VisiBroker,IONA公司的Orbix,Digital公司的ObjectBroker,IBM公司的Component Broker等，將基于面向?qū)ο蟮姆植际接嬎慵夹g(shù)引入智能建筑是順應(yīng)技術(shù)潮流的，同時它應(yīng)是甲乙類智能建筑的技術(shù)要求。

另外，分布式管理系統(tǒng)更容易實現(xiàn)大廈的智能化，不僅能實現(xiàn)管理的并行性和分布性，而且具有對管理活動的全過程進行多目標(biāo)、多因素、多階段、多層次的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)管理系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)和全局優(yōu)化。

2.一體集成的綜合化

網(wǎng)絡(luò)是建筑物智能化的基礎(chǔ)，系統(tǒng)一體化是以網(wǎng)絡(luò)為支撐的，網(wǎng)絡(luò)信息來源于不同實體，隨著智能建筑的不斷深化，被管理的對象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的對象趨于復(fù)雜化，復(fù)雜化的因素主要有：被管理的數(shù)量、對象的種類、組織的異構(gòu)性、物理分布、參與組織的單元的數(shù)量、服務(wù)綜合的程度等，這時，由傳統(tǒng)的相對單一的網(wǎng)絡(luò)管理擴展為基于分布化的網(wǎng)絡(luò)綜合管理是環(huán)境的必然要求。

環(huán)境是系統(tǒng)存在、變化、發(fā)展的外部條件；系統(tǒng)與環(huán)境相互作用、相互影響，進行信息、能量或物質(zhì)的交換。

綜合管理是指確保系統(tǒng)的所有資源根據(jù)其目的而有效運營的所有手段，它是系統(tǒng)與環(huán)境相統(tǒng)一的產(chǎn)物。有關(guān)綜合管理的平臺也在不斷涌現(xiàn)和改進，如基于事件（event）的驅(qū)動輪詢方案，基于CORBA平臺的方案。論文大全。

3.一體集成的動態(tài)性

事物的發(fā)展是m相對穩(wěn)定的，在相對穩(wěn)定的情況下，隨著環(huán)境的需要仍在不斷的發(fā)展和完善。智能建筑系統(tǒng)一體化集成的動態(tài)性是基于分布式的管理系統(tǒng)，也只有分布式的管理系統(tǒng)才能更好地實現(xiàn)其動態(tài)化。

動態(tài)化有兩個含義：其一是故障的檢測與動態(tài)重組恢復(fù)；其二是系統(tǒng)具有可擴展性。分布式系統(tǒng)具有故障診斷軟件包，采用互查技術(shù)來檢測系統(tǒng)發(fā)生故障的部位，并進行處理，動態(tài)地分配或重組系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作于可靠狀態(tài)。分布式系統(tǒng)采用并行處理技術(shù)，可滿足智能大廈分階段建筑使用的要求，邊組織，邊開通，從而減少了一次性開通的難度和避免了一次性投資的方式。另外分布式系統(tǒng)的硬件和軟件都是模塊化的，模塊的連接嵌入比較方便，能夠很好地配合日益擴大的系統(tǒng)需求，便于提高和完善系統(tǒng)的性能，保障了系統(tǒng)的動態(tài)先進性。系統(tǒng)的動態(tài)化要求使用動態(tài)的管理策略，由于Java和CORBA的迅速發(fā)展，動態(tài)管理技術(shù)也在日趨成熟。

4.前期仿真

智能大廈的建設(shè)除了要達到預(yù)期的目標(biāo)，即提供安全、舒適、快捷的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，建立先進、科學(xué)的綜合管理機制，節(jié)省能源和降低成本，還要達到系統(tǒng)的優(yōu)化配置以減少投資。這就需要在工程實施前對系統(tǒng)設(shè)計的基本要求和功能進行考核，以便查漏補缺和修正。論文大全。另外，因為智能大廈的網(wǎng)絡(luò)集成不同于研究試驗網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性、開放性等要素對大廈的智能化管理和提高運行效率具有十分重要的意義，所以，對智能大廈的前期仿真就顯得不僅十分必要而且十分重要。

由美國的Cleve和Moler博士在1980年前后創(chuàng)立的、正在蓬勃發(fā)展的Matlab為系統(tǒng)的動態(tài)仿真提供了良好的環(huán)境。Matlab的家族成員之一的Simulink為系統(tǒng)的仿真更是提供了極大的方便，綜合其它軟件的使用可以使該軟件在智能建筑的CAD中發(fā)揮更大的作用；此軟件也能為其它軟件提供良好的接口，便于SynchroHome等智能化集成系統(tǒng)軟件的調(diào)用。論文大全。該軟件有兩個明顯的功能；連接與仿真。首先利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的系統(tǒng)模型。然后利用軟件提供的功能對系統(tǒng)直接進行仿真，在系統(tǒng)的任何節(jié)點上可以輸出波形，從而更好地監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程，并實時地對系統(tǒng)模型進行修改以達到預(yù)期目的。這種思想和方法適合于智能大廈一體化集成的仿真與分析，相信基于Simulink的仿真技術(shù)必將在智能建筑的CAD中打開一個嶄新的局面。

5.結(jié)論

通過以上分析可見，隨著智能大廈進程的不斷加快和深化，隨著“數(shù)字城市”和“數(shù)字地球”研究的不斷深入，智能大廈系統(tǒng)集成的主要趨勢將是分布化、綜合化、動態(tài)化，它們之間的關(guān)系是相輔和承和互相促進的；同時由于智能大廈的建設(shè)是一種投資行為，對其進行前期仿真是十分必要性。

篇5

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：航天測控；HLA；仿真系統(tǒng)

中圖分類號：TP301

文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：16727800（2014）002002903

0引言

高層體系結(jié)構(gòu)HLA（High Level Architecture）的顯著特點是通過運行支撐環(huán)境RTI（RunTime Infrastructure）提供通用的、相對獨立的支撐服務(wù)環(huán)境，將仿真應(yīng)用層同底層支撐環(huán)境功能分離開，將具體的仿真功能實現(xiàn)、仿真運行管理和底層傳輸三者分離，隱蔽了各自的實現(xiàn)細節(jié)，從而使各個部分可以相對獨立地開發(fā)，支持各種同構(gòu)或異構(gòu)仿真應(yīng)用之間的互操作，支持仿真系統(tǒng)的可擴展性[1]。HLA日益成為當(dāng)前仿真技術(shù)發(fā)展的主流，被美國國防部確定為軍用仿真標(biāo)準(zhǔn)，被IEEE定為國際分布仿真通用標(biāo)準(zhǔn)。

隨著航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航天測控領(lǐng)域需要根據(jù)不同的需求和目的實現(xiàn)測控設(shè)備的資源重組，利用HLA仿真技術(shù)實現(xiàn)航天測控系統(tǒng)的模擬訓(xùn)練和仿真演練，具有安全、經(jīng)濟、可重復(fù)、無風(fēng)險、不受特定任務(wù)限制的特點，既能進行常規(guī)操作訓(xùn)練，又能進行任務(wù)狀態(tài)下的培訓(xùn)，可以提升學(xué)員對各種異常情況的應(yīng)變處理能力。航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)具有良好的可擴展性，方便用戶根據(jù)需求對系統(tǒng)進行改造升級。

1系統(tǒng)建模

1.1系統(tǒng)組成

在HLA中，為實現(xiàn)某種特定的仿真目的而組織到一起，并且能夠彼此進行交互作用的仿真系統(tǒng)、支撐軟件和聯(lián)邦對象模型構(gòu)成了一個聯(lián)邦，所有參與到一個聯(lián)邦中的應(yīng)用系統(tǒng)被稱為聯(lián)邦成員。HLA規(guī)定了聯(lián)邦和邦員必須遵循的規(guī)則，各邦員之間通過運行支撐環(huán)境（RTI）實現(xiàn)信息交互[2]。

訓(xùn)練仿真系統(tǒng)采用HLA體系結(jié)構(gòu)。確定聯(lián)邦成員，將聯(lián)邦功能合理分配到聯(lián)邦成員，合理設(shè)計聯(lián)邦對象模型和邦員的仿真對象模型，是模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵，也是使聯(lián)邦及其邦員具備與其它仿真系統(tǒng)進行互操作的能力，并能夠在其它仿真系統(tǒng)中得以重用的關(guān)鍵。

通過對航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)需求進行分析，將航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計為一個聯(lián)邦，由系統(tǒng)監(jiān)控邦員、動態(tài)模擬邦員、訓(xùn)練考核控制邦員、任務(wù)場景邦員、視景顯示邦員、訓(xùn)練考核評定邦員構(gòu)成。①系統(tǒng)監(jiān)控邦員提供系統(tǒng)操作的人機界面，完成全系統(tǒng)的運行管理任務(wù)；②在航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)中，沒有分機硬件設(shè)備，由動態(tài)模擬邦員仿真硬件設(shè)備的各種狀態(tài)，對實戰(zhàn)任務(wù)和各種聯(lián)試狀態(tài)下的目標(biāo)特性、系統(tǒng)狀態(tài)、測量信息、遙測信息、數(shù)傳信息等進行動態(tài)模擬仿真；③訓(xùn)練考核控制邦員完成用戶權(quán)限控制、訓(xùn)練考核控制、訓(xùn)練科目管理、任務(wù)場景管理、訓(xùn)練考核結(jié)果管理、操作輔助提示、目標(biāo)庫管理、輔助提示操作管理等任務(wù)；④任務(wù)場景仿真邦員完成對任務(wù)場景中指定時段內(nèi)目標(biāo)飛行器的彈道數(shù)據(jù)、塔標(biāo)數(shù)據(jù)的仿真任務(wù)；⑤視景顯示邦員完成任務(wù)場景三維顯示任務(wù)；⑥訓(xùn)練考核評定邦員根據(jù)選擇的訓(xùn)練科目、考核評定設(shè)置信息、學(xué)員操作信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息等完成對訓(xùn)練操作的考核評定任務(wù)，形成考核成績報告。

1.2FOM/SOM設(shè)計

對象模型模板OMT（Object Model Template）是HLA標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分，用來描述HLA對象模型的結(jié)構(gòu)框架[5]。HLA通過OMT定義了兩類系統(tǒng)：一類是用來描述聯(lián)邦中的各個聯(lián)邦成員，即創(chuàng)建單個的HLA仿真對象模型SOM（Simulation Object Model），建立SOM的目標(biāo)在于使它成為一個通用的、獨立于具體的聯(lián)邦應(yīng)用模型；另一類是用來描述一個聯(lián)邦中相互之間存在的信息交換特性的那些聯(lián)邦成員，即創(chuàng)建HLA 的聯(lián)邦對象模型FOM（Federation Object Model），建立FOM的目的就是借助OMT提供的標(biāo)準(zhǔn)化記錄格式，對一個特定的聯(lián)邦中各聯(lián)邦成員之間需交換的數(shù)據(jù)特性進行描述，以便各聯(lián)邦成員在聯(lián)邦的運行中正確、充分地利用這些數(shù)據(jù)進行互操作[3]（在HLA 中，互操作定義為：一個成員向其它成員提供服務(wù)和接受其它成員的服務(wù)）。

FOM/SOM是一種建模的技術(shù)和方法，它便于模型的建立、修改、生成與管理，便于對已開發(fā)的仿真資源進行再利用，使建模過程走向標(biāo)準(zhǔn)化[4]。具體而言，F(xiàn)OM定義了一個聯(lián)邦內(nèi)成員間所有用于交換的數(shù)據(jù)的詳細說明，如公共的對象類及其屬性、交互類及其關(guān)聯(lián)的參數(shù)等信息；仿真對象模型SOM定義了每個邦員提供給聯(lián)邦的自身能力的詳細說明。

對象類和交互類的設(shè)計實際是確定各個聯(lián)邦成員之間的數(shù)據(jù)流和控制流。各個聯(lián)邦成員通過其它聯(lián)邦成員感興趣的對象類和交互類，訂購自己所需要的對象類和交互類，實現(xiàn)聯(lián)邦成員之間信息交換和互操作。

1.2.1對象類和交互類結(jié)構(gòu)表設(shè)計

表1是為航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)定義的對象類結(jié)構(gòu)表。在對象類結(jié)構(gòu)表中，列出了幾個主要的對象類，它們包含各自可能參與信息交換的一組屬性數(shù)據(jù)。目標(biāo)類代表目標(biāo)飛行器，目標(biāo)飛行器的位置信息由任務(wù)場景邦員仿真得到，被動態(tài)模擬邦員用于測控站狀態(tài)參數(shù)的仿真，被視景顯示邦員用于確定三維任務(wù)場景中目標(biāo)的位置。測控站類代表測控系統(tǒng)設(shè)備，其設(shè)置參數(shù)（設(shè)備工作參數(shù)）由系統(tǒng)監(jiān)控邦員設(shè)置，狀態(tài)參數(shù)（包括設(shè)備狀態(tài)和測控數(shù)據(jù)等）由動態(tài)模擬邦員模擬仿真得到，設(shè)置參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)是訓(xùn)練考核評定邦員進行訓(xùn)練考核評定、產(chǎn)生輔助操作提示信息的依據(jù)之一，視景顯示邦員則根據(jù)測角數(shù)據(jù)顯示測控站的天線指向。訓(xùn)練考核狀態(tài)類代表當(dāng)前的訓(xùn)練考核狀態(tài)，由訓(xùn)練考核評定邦員產(chǎn)生，訓(xùn)練考核控制邦員顯示。

表2是航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)定義的交互類結(jié)構(gòu)表。現(xiàn)實中所有的事件都是由特定事物發(fā)出，也是由特定事物接收的。對于交互類來說，所有的交互也是由仿真中的實體發(fā)出和接收。所以在交互類結(jié)構(gòu)表中，各交互類都有特定的初始化邦員與接受邦員[6]。表明該交互類可被成員初始化并發(fā)送，可被成員感知該交互但不響應(yīng)；表明該交互類可被成員初始化并發(fā)送，可被成員響應(yīng)。

3結(jié)語

本文對航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了描述。航天測控訓(xùn)練仿真系統(tǒng)提供了航天測控的模擬環(huán)境，為相關(guān)人員的教學(xué)、培訓(xùn)和訓(xùn)練提供了仿真平臺。同時本系統(tǒng)可進行二次開發(fā)，應(yīng)用于更大規(guī)模的航天仿真系統(tǒng)中。

在航天飛行器日新月異的今天，航天測控系統(tǒng)需要的不僅僅是傳承，更重要的是創(chuàng)新，而HLA仿真系統(tǒng)的跨平臺可移植性與可重用性恰恰使傳承與創(chuàng)新完美地結(jié)合在一起，既節(jié)省了開發(fā)時間與成本，又使系統(tǒng)具有很強的可擴展性，能夠適用于未來更高要求的航天系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]FREDERICK KUHL，RICHARD WEATHERLY，JUDITH DAHMANN.計算機仿真中的HLA技術(shù)[M].付正軍，王永紅，譯.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

[2]周彥，戴建偉.HLA仿真程序設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[3]戴婷婷，馬忠鎖.基于HLA的衛(wèi)星測控仿真系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù)，2010（1）.

[4]陸晉榮，樊忠澤，聶沖.航天發(fā)射一體化仿真訓(xùn)練系統(tǒng)[J].載人航天，2009（3）.

篇6

【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仿真系統(tǒng)，借助計算機生成相應(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，其是計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機接口技術(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的虛擬場景，并為虛擬場景賦予較強的實時感及空間感。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。互聯(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)的不斷進步，分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的先進性與完善性逐漸增強，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，能夠促進仿真實驗教學(xué)的進步。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

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作者簡介

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

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論文摘要:本文闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本特征，以及在各個領(lǐng)域的應(yīng)用進展情況，并對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景做了展望。

0．引 言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是2O世紀末興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)，作為一項尖端科技．虛擬現(xiàn)實集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。它的實時三維空間表現(xiàn)能力、自然的人機交互式操作環(huán)境以及給人帶來的身臨其境感受，將從根本上改變?nèi)伺c計算機之間枯燥、生硬和被動的現(xiàn)狀，為人機交互技術(shù)開創(chuàng)一個全新的研究領(lǐng)域。從虛擬現(xiàn)實技術(shù)誕生以來，已經(jīng)在航空航天、船舶建造與設(shè)計、軍事模擬、機械工程、先進制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物等領(lǐng)域中顯示出巨大的經(jīng)濟、軍事和社會效益，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)并稱為2l世紀最具應(yīng)用前景的三大技術(shù)。

1．虛擬現(xiàn)實技術(shù)特征

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種先進的、數(shù)字化的人機接口技術(shù)，其特點在于計算機產(chǎn)生一種人為虛擬的環(huán)境，生成一個以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺的綜合感知的人工環(huán)境，系統(tǒng)可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環(huán)境及事物的內(nèi)在變化 ．操作者能夠真正進入一個由計算機生成的交互式三維虛擬環(huán)境中，并能與之發(fā)生“交互”作用，進行交流。通過參與者與仿真環(huán)境的相互作用，并借助人本身對所接觸事物的感知和認知能力，幫助啟發(fā)參與者的思維，以全方位地獲取虛擬環(huán)境所蘊涵的各種空間信息和邏輯信息。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有以下三個基本特征：

1．1沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是根據(jù)人類視覺、聽覺的生理心理特點，由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像．使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員，有一種身臨其境的感覺。

1．2交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互可通過鍵盤、鼠標(biāo)、頭盔、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備進行交互。使用者通過自身的語言、身體運動或 動作等自然技能，對虛擬環(huán)境中的對象進行觸摸或操作。

1．3多感知性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應(yīng)裝置，因此，使用者在虛擬環(huán)境中可獲得多種感知，親身體驗交互操作的反應(yīng)與感受。

2．虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在船舶建造與設(shè)計、企業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計、人力資源 網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)、房產(chǎn) 開發(fā)與展示、城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計、工業(yè)仿真、文物古跡仿真、軍事模擬等方面有廣闊的應(yīng)用前景。分析如下：

2．1企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計．特別是一些勞動密集型產(chǎn)品的設(shè)計，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計與開發(fā)，在減少重復(fù)設(shè)計、開模損失、廢品率等方面有著非常明顯的效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品能夠在產(chǎn)品投入制造前先看到產(chǎn)品，在運行前先感受過程或親歷過程，在設(shè)計與開發(fā)過程無須代價可不斷修改產(chǎn)品直到滿意，這是一種完全的低投入、嶄新的產(chǎn)品設(shè)計制造理念；可利用虛擬三維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對同一設(shè)計產(chǎn)品，在不同設(shè)計部門進行分布式設(shè)計，快速、方便地融合各方技術(shù)優(yōu)勢．減少產(chǎn)品的設(shè)計時間與設(shè)計周期：采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為許多科研項目、提供虛擬實驗，減少真實實驗的次數(shù)和付出，增加真實 實驗的可靠性。總之，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用研究能為產(chǎn)品設(shè)計、加工、制造提供相當(dāng)優(yōu)秀的開發(fā)平臺、實驗與測試環(huán)境。減少產(chǎn)品的測試成本，縮短投放市場的時間，這對于促進高科技產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)的快速發(fā)展有著極大的作用。

2．2通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的三維虛擬裝置及沒施．操縱者可以身臨其境地融入到整個裝置的運動環(huán)境與運動過程．可以對三維虛擬設(shè)備進行仿真操縱，可以查看生產(chǎn)過程、實驗與測試過程 、施工過程、供應(yīng)過程、物流生產(chǎn)過程等活動的過程中各種技術(shù)參數(shù)的動態(tài)值．從而確認現(xiàn)實的系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成，也可從中發(fā)現(xiàn)運動過程的缺陷和問題，予以改進。在低成本的條件下，發(fā)現(xiàn)實際產(chǎn)品或設(shè)施的缺陷與不足，為產(chǎn)品投入生產(chǎn)提供時間和質(zhì)量上的保證。

2.3隨著物流的遠程化和國際化，物流的流程跨越若干國家、若干種運輸工具，客戶根本不可能對這個系統(tǒng)進行實地考查，客戶在進行業(yè)務(wù)外包時．又不能只聽一些情況介紹或者錄像演示的過程做 出最后的判斷，在這種情況下，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬現(xiàn)實環(huán)境，客戶可以直接進入計算機系統(tǒng)虛擬的世界，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行操縱、演示、觀察和分析有關(guān)過程的動態(tài)數(shù)據(jù)，以判定此項業(yè)務(wù)是否可以外包給這個系統(tǒng)；另一方面，第三方物流公司，也需要借助于模擬現(xiàn)實系統(tǒng)，來分析物流時間、物流成本等，以對是否可以接受客戶的要求做出決策。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用將拓展該行業(yè)的國際合作空間，節(jié)約成本，做大做強物流業(yè)，促進海西經(jīng)濟的快速發(fā)展。

2．4在數(shù)字化城市建設(shè)與研究方面，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)，綜合應(yīng)用全數(shù)字攝影測量技術(shù)、GIS技術(shù)、仿真技術(shù)等，在提供相關(guān)城市數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可構(gòu)建虛擬數(shù)字化城市。在此基礎(chǔ)上建立虛擬城 市的仿真環(huán)境，實現(xiàn)城市 的真實環(huán)境的再現(xiàn) 以及對規(guī)劃環(huán)境的預(yù)見，從而建立可交互操作、集成化和人機和諧的虛擬城市系統(tǒng)。

2．5制造業(yè)方面，從制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展過程來看，我國在21世紀將長期把信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融人 AMT的理念中，大規(guī)模地采用集成制造、并行工程、計算機仿真、虛擬制造、動態(tài)聯(lián)盟和電子商務(wù)等舉措，用虛擬現(xiàn)實的方法，將產(chǎn)品的設(shè)計階段和制造階段融為一體，在設(shè)計中就能發(fā)現(xiàn)制造中的問題。此外，這一階段的另一個特點就是可聚集全世界的制造資源來進行全世界范圍的合作生產(chǎn)．縮短上市時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2．6人力資源培訓(xùn)方面，隨著勞務(wù)市場規(guī)模不斷擴大．大量的人員需要進行培訓(xùn)方能上崗工作，由于培訓(xùn)地點、培訓(xùn)設(shè)備的限制，加之培訓(xùn)人員的爆滿，培訓(xùn)質(zhì)量受到很大的影響。推動和加強人力資源的培訓(xùn)，可提升各工種人員的個人素質(zhì)．保證企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，促進地方經(jīng)濟的又好又快的發(fā)展。采用三維虛擬仿真平臺，可實現(xiàn)各種人員取得上崗資格必須的培訓(xùn)，同時，也可對企事業(yè)單位在職人員進行本專業(yè)模擬真實環(huán)境的知識更新培訓(xùn)，也方便對新聘人員進行崗前培訓(xùn)，這些培訓(xùn)的最大特色是模擬真實培訓(xùn)環(huán)境，實現(xiàn)無需場地、無限次數(shù)、無限時問的培訓(xùn)，在提高人員素質(zhì)的同時，最大化地節(jié)約成本。具有非常高的性價比。虛擬 現(xiàn)實技術(shù)作為多媒體技術(shù)發(fā)展的高級階段，在組織學(xué)習(xí)中的應(yīng)用將促使目前組織管理過程中的領(lǐng)導(dǎo)者、員工、媒體之間的關(guān)系與地位發(fā)生重大變化。在對組織成員進行知識傳播、技能訓(xùn)練等方面會得到顯著的教學(xué)效果。特別是隨著計算機網(wǎng)絡(luò)化的進程．虛擬網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，這一新的學(xué)習(xí)媒體將在個別化教學(xué)、企業(yè)教學(xué)、學(xué)校教學(xué)、遠距離教學(xué)及終身教育中展示巨大的應(yīng)用前景。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計算機技術(shù)，其應(yīng)用場合非常廣泛．特別在工程和人員培訓(xùn)領(lǐng)域中的應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益、所節(jié)約資源是非常大的。

3．虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用展望

近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)有了很大的發(fā)展，如增強現(xiàn)實(AugmentedReality1，將真實環(huán)境和虛擬現(xiàn)實的景象結(jié)合起來，既便于生成復(fù)雜環(huán)境，又便于對實際物體的操作；大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實環(huán)境，將分布于多個地點的 VR系統(tǒng)或仿真器通過 局域 網(wǎng)或廣域網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來．采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進行交互作用；多通道人機交互技術(shù)，即采用人體多種自然交互手段向系統(tǒng)輸入．如手勢、語音、頭部或身體動作等。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景十分廣闊，人類在許多領(lǐng)域面臨著越來 越多前所未有 或前所難為而 又必 須解決 和突破 的問題，例如，載人航天、核試驗、核反應(yīng)堆維護，包括新武器系統(tǒng)在內(nèi)的大型產(chǎn)品的設(shè)計研究、氣象及自然災(zāi)害預(yù)報、醫(yī)療手術(shù)的模擬與訓(xùn)練以及多兵種軍事聯(lián)合訓(xùn)練與演練等。將 vR技術(shù)應(yīng)用于教育可以使學(xué)生能夠游覽海底、遨游太空、觀摩歷史城饅，甚至深入原予內(nèi)部觀察電子的運動軌跡和體驗愛 因斯坦的相對論世界，從而更形象地獲取知識，激發(fā)思維。虛擬現(xiàn)實設(shè)備的價格還過于昂貴，虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用主要處在科學(xué)研究和某些商業(yè)領(lǐng)域。隨著虛擬現(xiàn)實技 術(shù)的進一步發(fā)展，成本的降低，虛擬技術(shù)必定會走向?qū)嵱没⑵矫窕?/p>

參考文獻

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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實；特征；VR技術(shù)構(gòu)成；教育

一、引言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirtualReality，簡稱VR）是利用計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)生成模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中；在這個空間中每個事物的活動規(guī)律與現(xiàn)實中完全一樣，進入其中的人還可以對這個空間加以控制和影響，反過來這個虛擬空間的事物也會對進入其中的人產(chǎn)生影響。

二、VR技術(shù)的發(fā)展歷史

1965年，Sutherland在《終極的顯示》論文中第一次提出圖形的交互顯示（GraphicInteractiveDisplay）、力反饋設(shè)備（ForceFeedbackDevices）及聲音指示的VR系統(tǒng)的三個基本思想。1966年，美國麻省理工學(xué)院的Lincoln實驗室開始研制頭盔式顯示器(HMD)，在第一個頭盔式顯示器的完成后，研發(fā)者又在系統(tǒng)中加入力量及觸覺的力反饋模擬裝置，到1970年，第一個功能比較齊全的頭盔式顯示器系統(tǒng)出現(xiàn)了。80年代，美國的賈朗•拉尼爾（JaronLanier）在前人所取得的一系列成就的基礎(chǔ)上，正式提出“虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）”這一概念。同一時期，美國宇航局及美國國防部組織了一系列關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究，并取得了矚目的成就。進入90年代，由于計算機的硬件技術(shù)水平不斷提高，軟件設(shè)計理論也在不斷改進，二者相互匹配，這使得利用大數(shù)據(jù)集合下的音像信息制作實時動畫變成了可能。進入二十一世紀，互聯(lián)網(wǎng)推廣普及、計算能力大幅提升、3D建模技術(shù)出現(xiàn)，這大幅提升虛擬現(xiàn)實體驗，使得虛擬現(xiàn)實技術(shù)向商業(yè)化和平民化的方向發(fā)展。

三、VR技術(shù)的構(gòu)成原理

虛擬現(xiàn)實是多種技術(shù)的綜合，所包括的技術(shù)種類很多，這其中又有多個分支，對于不同類型的個體還要涉及與之相關(guān)的學(xué)科。對此在國外也未能嚴格細致地加以劃分與確定，但公認的基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)成主要有人機接口技術(shù)、模擬仿真技術(shù)、真實存在技術(shù)3個方面。人機接口技術(shù)就是人與計算機相互影響與控制的技術(shù)，它是實現(xiàn)VR的關(guān)鍵。我們常用的鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器其實就是一種人機接口設(shè)備。70年明的數(shù)據(jù)手套、80年代出現(xiàn)的內(nèi)置立體顯示裝置的數(shù)據(jù)頭盔和手寫輸入板、語音識別都是高一級的人機接口設(shè)備。參與者與虛擬世界的交互過程如下：參與者借助可穿戴設(shè)備（例如數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字衣）為計算機提供輸入信號，這些可穿戴設(shè)備上配有傳感器及空間三維跟蹤系統(tǒng)，VR軟件接收到這些輸入信號后，通過虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫加以解釋，并對其作必要的更新。參與者轉(zhuǎn)換新視點后，當(dāng)前的虛擬環(huán)境將發(fā)生變化，變化后的三維場景的圖像及相關(guān)信息（如觸覺、聲音、力反饋等）將立即傳送到對應(yīng)的輸出設(shè)備（數(shù)據(jù)手套、耳機、數(shù)字頭盔等），使得參與者能夠?qū)崟r獲得各種感官上的虛擬效果（如圖1所示）。模擬仿真技術(shù)是影響VR效果好壞的重要因素。我們要模擬一個人的動作時，肯定會分析這個人做這個動作的特點，然后按這個特點去模仿。模擬仿真技術(shù)直接影響計算機在模擬方面的能力。在計算機模擬領(lǐng)域里，仿真數(shù)字模型是關(guān)鍵的技術(shù)，模型建得越好、越細致，將意味著對原體的模擬越真實。們真實存在技術(shù)也稱之為沉浸技術(shù)，為了通俗一點，暫將其命名為真實存在。這是VR對人產(chǎn)生影響的關(guān)鍵之處。它包括聲音、圖像和對人體其它感官的刺激，因為這些是人類對所處環(huán)境的最真實的認識和感受。很明顯，它包括了尖端的多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這些數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量與快慢和計算機的水平是息息相關(guān)的，因此真實存在技術(shù)的發(fā)展是與計算機的發(fā)展緊密相連。

四、VR系統(tǒng)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，目前在游戲、電影、直播等藝術(shù)娛樂領(lǐng)域占據(jù)主流，在教育與培訓(xùn)方面也有大量應(yīng)用，其次是軍事航天訓(xùn)練，商業(yè)VR購物，醫(yī)學(xué)人體解剖等。現(xiàn)今，VR技術(shù)正在越來越多的應(yīng)用于各行各業(yè)。教育，是人類社會前進與發(fā)展的重要動力，將現(xiàn)代信息技術(shù)融入現(xiàn)代教育中，是教育發(fā)展的趨勢。因此，將新穎的VR技術(shù)引入現(xiàn)代教育后，要求開拓出與之相適應(yīng)教學(xué)模式，對于學(xué)生更高效、更主動地掌握各類技能至關(guān)重要。針對于教育領(lǐng)域來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能將三維空間的景物清楚的表示出來，能使學(xué)習(xí)者自然、直接地與虛擬環(huán)境中的各種對象進行交互，并通過多種形式參與到事件的變化發(fā)展過程中去，從而獲得最大的操作和控制整個環(huán)境的自由度。這種呈現(xiàn)信息多維度的虛擬學(xué)習(xí)和培訓(xùn)環(huán)境，將為參與者以最有效、最直觀的方式掌握一門新技能、新知識提供前所未有的新途徑。因此，該項技術(shù)的發(fā)展在很多培訓(xùn)與教育領(lǐng)域，諸如虛擬實驗室、專業(yè)領(lǐng)域的訓(xùn)練、立體觀念、虛擬教學(xué)、仿真實驗、虛擬數(shù)字化校園等應(yīng)用中，具有明顯的優(yōu)勢和特點。

（一）建立虛擬實驗室

由于VR技術(shù)能夠創(chuàng)建出與現(xiàn)實實驗類似的虛擬實驗環(huán)境，這解決實驗過程中的情景化及自然交互性的要求，因此較早被歐美一些主要國家應(yīng)用于建立虛擬實驗室領(lǐng)域。1985年，美國國立醫(yī)學(xué)圖書館就開始了人體解剖圖像數(shù)字化研究。隨后，德國的漢諾威大學(xué)建立了虛擬自動化實驗室、意大利帕瓦多大學(xué)建立了遠程虛擬教育實驗室、新加坡國立大學(xué)開發(fā)了遠程示波器實驗和壓力容器實驗等。2016年英國外科醫(yī)生沙菲•艾哈邁德借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)向世界直播一臺由自己操刀的癌癥手術(shù)，這也是全球首次實現(xiàn)用虛擬現(xiàn)實身臨其境般“圍觀”的手術(shù)。國內(nèi)的清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校利用VR技術(shù)開發(fā)創(chuàng)建了虛擬儀器庫，在次基礎(chǔ)上構(gòu)建了一系列虛擬實驗系統(tǒng)，并將其虛擬實驗室用于教研，取得了很好的效果。通過虛擬實驗室的建立首先能夠避免在真實實驗過程中由于操作失誤所導(dǎo)致的各種危險。例如，虛擬的汽車駕駛教學(xué)，可免除學(xué)生操作失誤而產(chǎn)生的意外事故。虛擬的飛機駕駛系統(tǒng)，不會造成飛機墜毀事故。其次利用VR技術(shù)，可以創(chuàng)建多種多樣的技能訓(xùn)練場景，并且訓(xùn)練可以重復(fù)進行，直到操作熟練為止。此外虛擬實驗室的建立大大減少教育經(jīng)費的投入，緩解教育單位資金不足的困難，節(jié)約了各種實驗原材料，減少資源的浪費。

（二）虛擬教學(xué)

現(xiàn)今，信息技術(shù)不斷發(fā)展，也快速推動著教育方法的不斷進步。對教育內(nèi)容的表現(xiàn)手段，教學(xué)過程的交互形式也越來越豐富有趣。由于VR技術(shù)能將教學(xué)內(nèi)容生動形象地表現(xiàn)出來，優(yōu)化了整個教學(xué)過程，有效地營造一個跟隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識、技能的效率，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量、突破教學(xué)的重點、難點的作用。與此同時，VR技術(shù)較真實地再現(xiàn)了協(xié)作學(xué)習(xí)、情景化學(xué)習(xí)，還結(jié)合了游戲等益智手段，有效解決了許多以前無法解決的教育問題。例如，采用VR技術(shù)進行教育教學(xué)活動，可在實現(xiàn)人與機器的交流、通過網(wǎng)絡(luò)進行人與人之間交流的同時，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠在某種程度上實現(xiàn)寓教于樂，進而為更高效地創(chuàng)建合作學(xué)習(xí)情景，促進真實交流構(gòu)建良好渠道。

（三）虛擬數(shù)字化校園

隨著網(wǎng)絡(luò)教育的深入，人們對現(xiàn)有的校園網(wǎng)站提出了新的要求，已不僅僅局限于對校園環(huán)境的圖片式瀏覽，采用VR技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)上虛擬可視化校園呼之欲出，實現(xiàn)教務(wù)、教學(xué)、校園生活的三維虛擬化空間。利用網(wǎng)絡(luò)，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為遠程教育平臺，建立一個完整的、真實的、互動的、情節(jié)化的虛擬校園體系，實現(xiàn)分布式虛擬校園系統(tǒng)，可為高校擴招后設(shè)置的分校區(qū)和遠程教育教學(xué)點提供可移動的虛擬教學(xué)場所，對各個終端提供公開的、遠程的虛擬教學(xué)，還可為眾多的社會人員提供高等職業(yè)培訓(xùn)的機會，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟與社會效益。建設(shè)數(shù)字化虛擬校園，需要的多媒體數(shù)據(jù)超高速傳輸，采用分布式與并行技術(shù)對海量的數(shù)據(jù)進行存儲與處理。通過這些技術(shù)的應(yīng)用進一步提高了學(xué)校信息化建設(shè)的步伐。總之虛擬數(shù)字化校園能為教育技術(shù)專業(yè)化隊伍提供一個高起點的科研環(huán)境，促進教育技術(shù)的建設(shè)更上一個新的層次，讓我們感受到全方位的教育。

五、對未來的展望

篇9

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；方案研究；功能展示；概念解讀；培訓(xùn)考核

作者簡介：焦日升（1963-），男，吉林長春人，吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心，高級工程師，高級技師。（吉林 長春 130062）喬煥偉（1981-），男，北京人，國網(wǎng)電科院科東公司，工程師。（北京 100192）

中圖分類號：TM7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）17-0202-03

智能電網(wǎng)是將先進的傳感量測技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。“十二五”期間，隨著特高壓骨干網(wǎng)架總體形成和智能電網(wǎng)全面建設(shè)，國家電網(wǎng)的生產(chǎn)力水平將實現(xiàn)質(zhì)的提升，對提高大電網(wǎng)駕馭能力、加強專業(yè)化和精益化管理提出了更高要求。為了加深對智能電網(wǎng)知識的理解，快速提高智能電網(wǎng)建設(shè)和管理水平，通過對智能電網(wǎng)綜合展示手段，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各級生產(chǎn)、營銷、管理等崗位人員在智能電網(wǎng)建設(shè)方面起到技術(shù)引領(lǐng)、示范體驗、概念解讀、知識明晰和技術(shù)培訓(xùn)的作用，還可以起到對廣大學(xué)生群體和社會民眾認知智能電網(wǎng)的科普宣傳作用。

一、原則和標(biāo)準(zhǔn)

1.原則

（1）實用性原則：系統(tǒng)實現(xiàn)以電力系統(tǒng)專業(yè)管理和技術(shù)人員為應(yīng)用對象，形象、準(zhǔn)確、深入地解讀和展示智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、實用技能，為服務(wù)對象提供多層次、多范疇、多角度的培訓(xùn)內(nèi)容。

（2）生動性原則：系統(tǒng)采用先進的展示技術(shù)、智能交互等手段，如交互動畫系統(tǒng)、仿真技術(shù)、多媒體視頻與影片制作、數(shù)字沙盤、動態(tài)展板、實物體驗等，體現(xiàn)虛實結(jié)合、動靜兼?zhèn)洌訌娀訉W(xué)習(xí)與體驗環(huán)節(jié)，促進學(xué)員對知識、技能和理念的深度掌握、理解。

（3）一體化原則：系統(tǒng)實現(xiàn)廠網(wǎng)、調(diào)控運維、主配微網(wǎng)的一體化仿真，體現(xiàn)智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)的有機聯(lián)系。將仿真培訓(xùn)和媒體展示有機結(jié)合，保障培訓(xùn)素材的準(zhǔn)確一致和風(fēng)格一致。

2.標(biāo)準(zhǔn)

智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)遵循開放式國際標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：操作系統(tǒng)接口符合POSIX及OSF標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)庫接口符合SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言標(biāo)準(zhǔn)；人機界面基于Windows 2000和Windows XP；計算機通信支持ISO/OSI、TCP/IP協(xié)議。

二、展示方案

1.整體平面展示

智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)在展示設(shè)計上將包含入口、序廳、宏觀展示區(qū)、電網(wǎng)展示區(qū)、智能發(fā)電展示區(qū)、智能輸電展示區(qū)、智能變電站展示區(qū)、智能配電展示區(qū)、智能調(diào)度展示區(qū)、微電網(wǎng)展示區(qū)、智能用電展示區(qū)、智能用電體驗區(qū)、實訓(xùn)培訓(xùn)區(qū)、設(shè)備間區(qū)、出口等主體模塊。通過從第一個展示區(qū)來引導(dǎo)、展示，讓培訓(xùn)來賓（學(xué)員）按智能電網(wǎng)的智能發(fā)電、智能輸電、智能變電、智能配電、智能用電、智能調(diào)度等六大環(huán)節(jié)進入每一個展示區(qū)，并且能進行完好的過渡。

宏觀展示區(qū)展示主題：智能電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)、戰(zhàn)略規(guī)劃和指導(dǎo)思想、智能電網(wǎng)主要特征、技術(shù)內(nèi)涵等以及對社會、環(huán)境和民眾生活的影響、六大環(huán)節(jié)建設(shè)內(nèi)容。

電網(wǎng)展示區(qū)展示主題：某區(qū)域電網(wǎng)過去、現(xiàn)在和未來在電力經(jīng)濟、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的變化。

智能發(fā)電展示區(qū)展示主題：智能電網(wǎng)發(fā)電部分從總體上把握智能電網(wǎng)環(huán)境下所接納的各種電源的特點，形象地表現(xiàn)智能電網(wǎng)的接納能力。

智能輸電展示區(qū)展示主題：智能輸電基礎(chǔ)知識、組成、特點及發(fā)展。

討論區(qū)展示主題：供參觀人員停留下來休息和討論智能電網(wǎng)的內(nèi)容。

智能變電站展示區(qū)展示主題：智能變電的基礎(chǔ)知識、組成、特點、在智能電網(wǎng)中的角色及發(fā)展。

智能配電展示主題：智能配電基礎(chǔ)知識、組成、特點及發(fā)展。

智能調(diào)度展示區(qū)展示主題：智能調(diào)度電網(wǎng)基礎(chǔ)介紹、電網(wǎng)潮流、調(diào)度員調(diào)控、智能電網(wǎng)自愈展示以及智能調(diào)度的發(fā)展。

微電網(wǎng)展示區(qū)展示主題：展示微電網(wǎng)的背景、組成結(jié)構(gòu)、微型電源、儲能裝置、微網(wǎng)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)等內(nèi)容。

智能用電展示區(qū)展示主題：電動汽車充電設(shè)備展示、電動汽車換電系統(tǒng)展示、清潔能源家庭接入方式展示、用電信息采集系統(tǒng)展示、智能營業(yè)廳內(nèi)容。

智能用電體驗區(qū)展示主題：真實體驗家居智能電體過程。

實訓(xùn)培訓(xùn)區(qū)主題：本培訓(xùn)區(qū)接待培訓(xùn)來賓（學(xué)員）對智能電網(wǎng)教學(xué)培訓(xùn)，建立面向智能電網(wǎng)運營的職業(yè)技術(shù)和技能培訓(xùn)軟硬件條件，為智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展提供人力資源保障；具備完善而靈活的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)組織模式。培訓(xùn)模式可分為獨立培訓(xùn)、分組培訓(xùn)。

2.硬件架構(gòu)

智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)的每一個模塊展示區(qū)采用基礎(chǔ)裝修、液晶電視設(shè)備展示、動態(tài)展板、數(shù)字沙盤、多媒體交互式展示、視頻與影片制作、數(shù)字沙盤、設(shè)備模型等手段進行安裝和展示，展示區(qū)之間根據(jù)需要可以進行互聯(lián)。硬件系統(tǒng)采用1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、若干臺液晶電視、落地觸控一體機等硬件設(shè)備進行連接。硬件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖2所示。

三、軟件方案

1.軟件架構(gòu)

軟件系統(tǒng)架構(gòu)是由視頻展示系統(tǒng)、交互式培訓(xùn)系統(tǒng)一體化設(shè)計構(gòu)成智能電網(wǎng)綜合展示軟件系統(tǒng)。交互式仿真軟件支撐平臺解決了分布式仿真培訓(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，能夠滿足各模塊區(qū)域的展示和仿真互動培訓(xùn)的需要。軟件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖3所示。

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)以及模型庫構(gòu)成，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。

2.軟件系統(tǒng)組成

軟件系統(tǒng)由計算機系統(tǒng)軟件、智能電網(wǎng)交互式培訓(xùn)系統(tǒng)、培訓(xùn)管理系統(tǒng)。

3.系統(tǒng)軟件

（1）操作系統(tǒng)：Windows 2003 Server簡體中文標(biāo)準(zhǔn)版及Windows XP簡體中文專業(yè)版。

（2）開發(fā)工具：Visual Studio 6.0 及Compaq Visual Fortran 6.1。

4.應(yīng)用軟件

（1）智能電網(wǎng)交互式培訓(xùn)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)綜合培訓(xùn)室軟件系統(tǒng)采用展示和培訓(xùn)一體化設(shè)計，建立交互式動畫培訓(xùn)支撐平臺。系統(tǒng)采用高層體系結(jié)構(gòu)規(guī)范（IEEE1516標(biāo)準(zhǔn)）和IEC61970標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合智能電網(wǎng)培訓(xùn)的特點形成視頻展示和軟件培訓(xùn)平臺，包括展示支撐環(huán)境、培訓(xùn)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫管理及功能模塊，為智能電網(wǎng)綜合培訓(xùn)室的培訓(xùn)提供支撐。

互動化培訓(xùn)系統(tǒng)是以Intranet網(wǎng)絡(luò)為硬件平臺；軟件支撐系統(tǒng)采用先進的基于三層結(jié)構(gòu)客戶/服務(wù)器模型的開放式、交互式仿真培訓(xùn)軟件開發(fā)平臺。系統(tǒng)不但實現(xiàn)視頻互動展示，還可以實現(xiàn)對培訓(xùn)人員專業(yè)的全面培訓(xùn)和管理。

1）智能電網(wǎng)視頻展示系統(tǒng)。系統(tǒng)采用多媒體技術(shù)、豐富多彩的二維、三維動畫及技術(shù)、配合文字及聲音制作視頻，內(nèi)容包括智能電網(wǎng)展示、電網(wǎng)規(guī)劃展示、智能發(fā)電展示、智能輸電展示、智能變電站展示、智能配電展示、智能用電展示、智能調(diào)度展示、微電網(wǎng)展示。通過智能電網(wǎng)視頻展示系統(tǒng)對上述展示內(nèi)容進行整體介紹，同時介紹各自在智能電網(wǎng)中的角色及所包含的內(nèi)容和特點、功能、與傳統(tǒng)的區(qū)別、意義等，快速了解智能電網(wǎng)的內(nèi)涵。

2）智能電網(wǎng)交互式動畫培訓(xùn)系統(tǒng)。智能電網(wǎng)交互式動畫培訓(xùn)系統(tǒng)主要包括交互式智能發(fā)電、交互式智能輸電、交互式智能變電、交互式智能配電、交互式微電網(wǎng)、交互式智能用電、交互式智能調(diào)度等動畫培訓(xùn)系統(tǒng)。當(dāng)參觀者（培訓(xùn)人員）來到每個模塊中，首先通過動畫整體視頻展示每個模塊的總體情況、功能定位、與傳統(tǒng)的區(qū)別、在智能電網(wǎng)中所處的角色和意義；然后根據(jù)自己的認知程度可以通過觸摸一體機互動培訓(xùn)系統(tǒng)進一步更深層、更詳細地了解本模塊內(nèi)容。在觸摸一體機中，可以根據(jù)自己的認知程度和學(xué)習(xí)需要，通過鼠標(biāo)點擊觸摸屏上不同按鈕的方式學(xué)習(xí)本環(huán)節(jié)的全部內(nèi)容。

5.培訓(xùn)管理系統(tǒng)軟件

培訓(xùn)管理系統(tǒng)是一套提供培訓(xùn)綜合管理的軟件系統(tǒng)，包括培訓(xùn)業(yè)務(wù)管理、培訓(xùn)過程管理、系統(tǒng)輔助管理三方面內(nèi)容，可實現(xiàn)電力培訓(xùn)全過程的數(shù)據(jù)配置、跟蹤監(jiān)控、管理、統(tǒng)計以及培訓(xùn)組織工作的信息化管理、培訓(xùn)流程的規(guī)范化管理等功能，能夠有效地統(tǒng)一、協(xié)同仿真子系統(tǒng)的培訓(xùn)方式，使培訓(xùn)的整體管理方式更加清晰、有效，使培訓(xùn)效率進一步得到提高。

四、系統(tǒng)功能

智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)由展示系統(tǒng)、交互式培訓(xùn)系統(tǒng)、教員管理系統(tǒng)三部分組成。通過構(gòu)建智能電網(wǎng)綜合培訓(xùn)室整體架構(gòu)平臺，實現(xiàn)展示參觀、展示體驗、互動培訓(xùn)、智能電網(wǎng)運營的教學(xué)培訓(xùn)、技能培訓(xùn)等功能。

1.展示參觀/體驗

通過智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)的構(gòu)建可以接待各行各業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)、專家、其他培訓(xùn)來賓（學(xué)員）參觀和體驗智能電網(wǎng)，理解國家電網(wǎng)智能電網(wǎng)的建設(shè)意義、當(dāng)前態(tài)勢、我國智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)、戰(zhàn)略規(guī)劃和指導(dǎo)思想、智能電網(wǎng)主要特征、技術(shù)內(nèi)涵等以及對社會、環(huán)境和民眾生活的影響。智能電網(wǎng)的主要建設(shè)內(nèi)容應(yīng)涵蓋智能發(fā)電、智能輸電、智能變電、智能配電、智能用電和智能調(diào)度等有機環(huán)節(jié)。

其目標(biāo)是宣傳智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)、理念和路線，展示智能電網(wǎng)的基本知識、技術(shù)體系和應(yīng)用功能，體驗智能電網(wǎng)對社會經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、民眾生活帶來的變革和影響，增強國家電網(wǎng)公司員工在智能電網(wǎng)建設(shè)中的責(zé)任感、使命感和緊迫感。

2.教學(xué)培訓(xùn)

智能電網(wǎng)綜合展示系統(tǒng)可對培訓(xùn)來賓（學(xué)員）進行智能電網(wǎng)教學(xué)培訓(xùn)，建立面向智能電網(wǎng)運營的職業(yè)技術(shù)和技能培訓(xùn)軟硬件條件，為智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展提供人力資源保障。

具備完善而靈活的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)組織模式，培訓(xùn)模式可分為獨立培訓(xùn)、分組培訓(xùn)。并可由培訓(xùn)機構(gòu)根據(jù)培訓(xùn)對象的要求進行適當(dāng)調(diào)整管理。

可實現(xiàn)自我互動學(xué)習(xí)培訓(xùn)、老師教學(xué)培訓(xùn)、六大環(huán)節(jié)相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)、考核與鑒定功能，滿足不同層次人員的培訓(xùn)的需求。

篇10

計算機應(yīng)用技術(shù)是伴隨著計算機的產(chǎn)生和更新?lián)Q代而發(fā)展的。第一代計算機產(chǎn)生之時，計算機體積龐大且功能簡單，主要用于科研人員的大型科學(xué)計算。以集成電路的應(yīng)用為特征的第二代計算機的體積與性能相比于第一代都有所優(yōu)化，一些類型的軟件開始出現(xiàn)。第三代計算機采用了大規(guī)模的集成電路，其運算速度和可靠性進一步提高，并伴隨著個人計算機的出現(xiàn)，走進了普通人的生活中。這時計算機應(yīng)用軟件不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟使得計算機迅速應(yīng)用到了社會的各個領(lǐng)域，并影響到社會的方方面面，這也大大促進的計算應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，加快了信息社會的發(fā)展。

二、計算機應(yīng)用技術(shù)的研究方向及現(xiàn)狀

1.計算機圖形學(xué)計算機圖形學(xué)涉及造型技術(shù)、動畫描繪、人機交互、圖形生成等，并已在計算機輔助設(shè)計與繪圖、動畫設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計、地理信息系統(tǒng)、計算機仿真等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，圖形軟件正朝著高性能、開放式和高效率的方向發(fā)展。決定計算機圖形學(xué)發(fā)展的是造型技術(shù)、真實感圖形生成技術(shù)和人機交互技術(shù)三大技術(shù)，而現(xiàn)今迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是上述三大技術(shù)綜合研究的成果。

2.計算機輔助技術(shù)計算機應(yīng)用技術(shù)與其他領(lǐng)域技術(shù)的結(jié)合形成了面向特定領(lǐng)域的技術(shù)過程及軟件，如計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助制造CAM等。該類型軟件已經(jīng)在汽車、飛機等大型制造業(yè)中應(yīng)用成熟，并推廣到機械、電子、服務(wù)、建筑等領(lǐng)域。由于該領(lǐng)域技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)類型的軟件也不斷的涌現(xiàn)并完善進入實用化階段。

3.圖像及信息處理目前圖像處理已從專門技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N普遍應(yīng)用工具，并廣泛應(yīng)用于圖像識別、傳輸、加工處理等，并向衛(wèi)星遙感、生物醫(yī)學(xué)、軍事偵察、文檔修復(fù)等領(lǐng)域滲透發(fā)展；信息處理是以提高信息服務(wù)為目的的，信息系統(tǒng)的集成化、智能化及多媒體化使得計算機協(xié)同工作CSCW功能逐漸成為信息系統(tǒng)的基本功能。

4.計算機控制與仿真計算機控制與仿真主要用于監(jiān)控和分析受控對象的各種狀態(tài)信息，增強系統(tǒng)的控制及分析效率。目前，計算機控制系統(tǒng)正在由單一系統(tǒng)及過程的局部控制向著大系統(tǒng)、大規(guī)模、多對象等的復(fù)雜控制，并結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)以獲得更高層次的控制效果。計算機仿真技術(shù)已在工程系統(tǒng)和非工程系統(tǒng)的行為特征分析中廣泛應(yīng)用，而隨著網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)的發(fā)展，高性能的分布式實時交互仿真系統(tǒng)成為主流。面向數(shù)據(jù)處理和數(shù)值計算的仿真軟件和具有仿真建模、試驗、結(jié)果分析于一體的智能化集成環(huán)境研究成為技術(shù)趨勢。

5.智能應(yīng)用技術(shù)該技術(shù)主要以計算機技術(shù)展示人類智能行為并研究以知識為核心的各種應(yīng)用技術(shù)，已在工業(yè)、金融、軍事、金融和科技等部門廣泛應(yīng)用，取得了相當(dāng)?shù)男б妗Ｄ壳埃祟惣夹g(shù)正在向著人類自然、本真、智能接受和處理信息的方式發(fā)展。

三、計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.計算機性能的發(fā)展計算機應(yīng)用技術(shù)是伴隨著計算機性能的發(fā)展而發(fā)展的，因為高性能計算機的出現(xiàn)將會為計算機應(yīng)用技術(shù)提供施展空間，未來計算機性能向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。同時光計算機、量子計算機、化學(xué)計算機、生物計算機的研究與實現(xiàn)，將會為未來計算機具備強大的運算能力和極高的數(shù)據(jù)處理速度，體積減小的同時存儲能力大大提高，且具備更高的可靠性。這一切都講為計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展提供廣闊的發(fā)展空間。

2.集成系統(tǒng)的發(fā)展目前，計算機的服務(wù)對象越來越廣，所要求的服務(wù)也越來越復(fù)雜多樣，對于計算機應(yīng)用技術(shù)、各類軟件及應(yīng)用系統(tǒng)在功能及處理速度等方面提出了更高的要求。因此要求各類專用軟件和環(huán)境以及介于兩者之間的接口不斷豐富和成熟以應(yīng)對各種復(fù)雜的工作，并要求軟件能多廣度的處理問題，更多更廣的進行集成

3.智能化系統(tǒng)的發(fā)展隨著計算機技術(shù)在人類社會中的地位越來越重要，一些有關(guān)人的活動的模擬研究越來越多，因此要求計算機應(yīng)用技術(shù)的智能化以縮短計算機處理與人之間的差距，并最終以自然、擬人化的方式同計算機交流、為人類服務(wù)。

四、結(jié)語