分布式交互仿真技术
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分布式交互仿真技术范文第1篇
关键词： 分布式网络；液压系统；仿真；B/S结构
中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210057－01
0 引言
随着计算机技术的迅速发展，计算机网络技术在我国工业各个领域不断深入应用，同时，基于分布式网络的仿真技术是目前仿真技术的进一步发展。开发出基于分布式网络的液压系统仿真软件不仅推动了我国液压系统的设计开发水平，而且适应了当前计算机技术发展的需求，是计算机网络技术不断发展的必然趋势。
1 系统需求分析
1.1 总体需求分析
液压系统仿真软件充分利用Internet技术，用户只需要利用此软件提供的公共运行平台以及应用系统提供的服务功能就可以完成需要的设计，而不必投入人力财力来构建自己的需要的运行平台和应用软件。专业人员、企业用户以及专家用户等可以随时通过网络在各个终端登录到该系统软件，访问系统软件中的资源，设计仿真液压系统、在线交流心得、共享资源等应用。设计人员可以将要求传达给仿真软件，软件根据要求对液压系统进行设计，并将设计结果传送给需求人员。专业人员可以将意见通过网络提交给网络服务器，并进行计算分析以及更新知识库等。这样用户的投资不但可以大大减少，更重要的是可以获得安全的、定制的、专业的解决方案，大大提高了工作效率。
1.2 功能需求分析
1）可移植性：系统可以运行在多种硬件平台以及操作系统上，用户可通过Internet访问该系统软件。2）容错性强：如果用户非法操作、输入错误的数据，以及输入不合法、不完整的数据，系统能够进行恰当的提示，保证系统能够稳定运行，具有很强的容错性能。3）友好的用户界面：用户界面具有友好、可视化和交互的性能，使非专业用户易学易用。4）可维护性强：易于维护，支持在线升级，能够适应快速变化的环境。5）较好的安全性：对于多个用户同时操作冲突、共享数据被大量分发与传递能够及时处理，具有很好的安全性。6）液压仿真软件具有的基本作用：可参照用户的需求将数据和模型分开管理，仿真软件参数的设置及修改可通过交互的用户界面进行，并排列相关的数据、参数；用户可以随机设置仿真的起始位置、终止时间及跨度值等基本信息；可以进行物理模拟运算，并将运算结果图解分析，准确快速的完成工作任务。
2 系统架构设计
应用程序设计的关键是系统的架构设计，本文根据目前的基于网络分布式应用程序结构提出了基于分布式网络的液压系统仿真软件。
目前，我国对网络的分布式应用程序的构架是采用两种混合结构，即C/S和B/S的混合结构[1]。B/S结构与C/S结构相比最突出的有点是对用户的客户端要求比较低，便于系统维护以及升级，适合于网络信息，更能满足当前网络发展的需求。基于以上原因，本软件在系统体系结构上采用B/S结构并基于Windows DNA模式，它具有逻辑层、表示层和数据服务层，这三个层自身具有单独的结构而彼此之间又互相联系。
表示层的功能是为用户提供界面，充分利用动态HTML、ActiveX控件以及IE等技术，在用户获取相关信息，并将这些信息传递到逻辑层上进行处理，数据自动化的操作在逻辑层和数据服务层完成，两个层次相互协同共同完成，再将处理完的数据传送给用户。查询、存储、处理以及维护数据在数据服务层完成。
3 主要功能模块划分
根据需求分析，对软件整体功能进行划分，按照各个功能进行自然的分割，形成独立而又相关联的类，这些相关联的类通过系统的协调来分担一个整体的任务。通过对对象类的参数规定，使仿真模拟的物理过程更直接、形象。以上的操作缩小了计算机模型和物理模型之间的距离，使仿真模拟的物理过程时间大幅缩短，提高了整体运行效率，便于系统的维护和进一步开发。
各功能模块如图所示。[3]这样的模块划分便于重复使用、管理和扩充。
1）用户信息管理模块：用户的信息主要通过此模块进行管理，并可对不同的用户访问区域进行设置，对用户进行安全管理，防止用户越权访问。2）专家信息管理模块：专家的相关信息集中在此模块进行管理，对不同的专家用户访问区域进行设置，以确保各专家的信息相对完整、独立。保证专家与信息库的紧密联系，为其能方便的更新、调整相关信息提供支持与保障。3）原理图管理模块：液压元器件的参数保存和管理等工作由该模块负责。根据开发任务的不同，由用户自己建立相关原理图数据库，以常见的回路模型为基础，开发一些具有独特功能和特点的回路模型，并存储起来，便于开发产品时及时调用。4）元件选型模块：通过此模块对所开发的系统回路进行分析模拟，若分析模拟通过要求，将根据所设计的回路在数据库中选择元器件，并将选择的结果进行排列整合，以清单的形式进行保存记录。5）数学仿真和建模模块：基于分布式网络液压仿真软件系统的核心是数学仿真和建模模块，该模块具有多种算法，具有交互数据、计算分析以及输出结果等功能。6）仿真输出模块：通过此模块的转化功能，将物理模拟过程进行记录分析，并将数据上传，在可视界面上显示出用户所需的结果。
4 总结
目前，随着计算机软件、计算机硬件技术以及网络技术的不断发展，软件仿真技术也向着基于跨网络的大规模分布式仿真方向发展。本文研究基于分布式网络的液压系统仿真软件，可以大大提高液压系统仿真的效率，减少人力财力及物力，适应现代化工业发展的需要。对于建立安全的、开放的、可移植性的网上液压系统仿真系统软件，具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]樊胜，C/S与B/S的结构比较及Web数据库的访问方式[J].情报科学，2001，4（19）：443-445.
分布式交互仿真技术范文第2篇
关键词：分布式网络；组件开发；高层体系结构；网络通信
中图分类号：TP391.9
文献标识码：B
文章编号：1004―373X(2008)04―095―03
1 引 言
仿真技术作为人类第三种认识、改造客观世界的重要手段已经深入应用到各个领域并取得了很多成果，如军事、电力、以及能源等。在各类应用需求的作用下仿真技术已经发展形成综合性的专业技术体系，特别是DIS，HLA等技术的发展给仿真的应用带来了新的机遇。
分布式协同工作网络系统(Distributed Collaborative Working Network System)是指分布在不同平台上的多个处理系统，通过TCP／IP网络进行数据交互，完成同一个任务，达到快速解决问题及实现协同工作。作为DIS和HLA仿真系统中底层必备的网络通信模块，在实际开发中各Agent封装自己底层通信模块，分布式各节点只暴露他对外通信接口，因此使各个节点的通信细节不明确、耦合度很差；造成开发资源的极大浪费，以及开发成本的增加。同时也让仿真系统开发人员需要花大部分精力对底层通信进行调试，这种工作非常繁琐，同时也不易进行。本文将重点介绍应用在HLA仿真系统l中新型底层通信组件设计方案及实现方法。
2 HLA简介及组件开发模型
2.1 HLA高层体系结构
分布交互仿真(DIS)技术从产生(SIMENT计划)到DIS2.X，IEEEl278.X系列协议和ALSP协议制定，进而发展到今天的HLA，都是力图解决系统建模与系统仿真(Modeling and Simulation，M&S)领域存在的问题：绝大多数仿真器的应用实现较为独立，仿真器之间的互操作性和重用性差；开发、维护和使用费时且成本高；可验证性、有效性和置信度较差。HLA就是从体系结构上建立这样的一个框架，他能尽量涵盖M8LS领域中所涉及的各种不同类型仿真系统，并利于他们之间的互操作性和重用性。同时能利用不断发展的新技术，来满足复杂大系统的仿真要求。HLA按照面向对象的思想和方法来构建仿真系统，他的基本思想是不考虑如果有对象构造成员，而是在假设已有成员的情况下考虑如何构建联邦。采用面向对象的方法来设计、开发和实现方针系统的对象模型(OM)以获取联邦的高层次的互操作和重用。虽然HLA本身不能完全实现互操作，但他定义了实现联邦成员互操作的体系结构和集中，提供灵活的仿真框架。由各联邦成员和运行支持环境RTI(Run―Time Infrastructure，运行时间基础结构或运行支撑环境)一起构成一个分布式仿真系统，用于集成分布的各种联邦成员，在联邦运行时提供各种标准的服务，并具有良好的可扩充性。主要包含联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理和数据分发管理。一个典型的机遇HLA的仿真逻辑结构图如图1所示：
2.2底层网络通信组件模型
基于组件开发(Component―Based Development，CBD)是当前的最新发展阶段，是解决软件复用和重用的突破点，能更好地满足目前软件开发的需求。他是经过封装的、定义完备接口可的软件包，提供特定的服务，并期望得到外部特定的接口输入。从某种程度上说他也是一种程序接口，实现系统模块之间的互操作和重用。每个组件包含一组属性、事件和方法，组合若干组件就可以生成设计者所需要的特定程序，并能集成到其他软件产品中。应用程序开发者可以购买现成的组件，他们只要利用现有的组件，再加上自己的业务规则，就可以开发一个应用软件。总之，组件开发技术使软件设计变得更加简单和快捷，并极大地增强软件的重用能力。他相对系统软件体系独立的不关心软件系统业务实现，因此可以独立于系统软件的开发，从而降低软件调试困难。
本网络底层通信组件主要为解决基于HLA分布式仿真应用系统中底层网络通信接口通信，分布各仿真模拟器节点的网络数据交换，以及网络通信服务质量(QOS)的保证。提高系统运行的时效、完整的数据报文交换、及数据报文的丢失解决、冗余数据检测等。下面是为HLA分布式仿真系统设计的网络通信组件的设计的模型结构图，各仿真模拟器节点通过他实现对整个模拟交换和互操作，实现协同完成系统模拟仿真工作。仿真模型结构如图2所示。
3 仿真网络组件设计与实现
3.1仿真网络通信组件的设计
本网络通信组件采用CORBA设计思想对网络底层通信协议异步套接字(Socket)进行的封装，统一实现对整个系统的通信的支持。CORBA(公共对象请求架构)由OMT提出，用于在不同进程(程序)之间，甚至是不同物理机器上的进程(程序)之间通讯。底层技术依靠RPC(远程过程调用)实现。面向对象的软件，以数据为中心设计，对象类既具有模块的封装性和类属等特性，还具有继承特性，极大地提高了类的可扩充性和可再用能力。对象类较之于传统软件的功能模块而另具有的优点是：易于理解，具有完整的语义特征；易于扩充和修改，具有较高的通用性和适应性；易于构造组装，具有规范的外部接口。
基于CORBA的对象请求ORB为客户机／服务器开发提供了中间件的新格式。把IDL说明编译为面向对象程序设计语言的实代码后，客户可以调用已知对象的操作。在某些应用中，用户并不了解应用接口编译信息，但也要求调用对象的操作，这时就要动态调用接口来调用用户的操作。具体的对象操作的调用实际上是用动态调用接口来完成的。在基于HLA仿真应用系统的各个仿真节点实现互操作，及协同工作完成整个仿真任务都是通过网络数据进行数据交换，及对数据报文进行解析、分发、操作实现的任务协同，因此对于HLA仿真应用对整个TCP报文或者UDP报文采用统一的格式，例如：对整个系统环境网、系统模拟仿真网络中传输的TCP，UDP报文采用统一的报文标识，如系统仿真时统UDP报文标示为Oxl，那么在仿真系统中收到标识为0xl的UDP报文。各个分布式仿真节点将对该报文进行时统系统对时，实现整个仿真系统的时间一致行，保证对整个仿真过程中时间与现实的同步，选择异步Socket进行自我封装成能够符合HLA仿真系统的报文传输要求。同时组件的设计安装面向对象设计的一般过程、软件工程的要求。
设计如下的组件的结构如图3所示。
3.2通讯组件的实现
作为一种通信组件，他不仅需要完成上层HLA仿真主程序给他的发送报文的分发及从其他仿真节点收到的仿真数据报文的解析，还提供对外清晰的交互接口。同时作为仿真工作的一个部件，他需要工作在一个复杂的网络环境中，在不能很多程度上与占有宝贵的分布式处理机的处理时间，作为网络组件经常会在某些时间，等待连接、或者等待数据报文而发生严重的阻塞，以及需要不断的监听端口，从而耗费处理机时间，信号Windows提供了异步SOCKET的API接口使得组件设计能够一直以异步方式工作的应用层，不断向网络层接收和发送数据报文。但是单纯实用原始异步SOCKET的API接口仍然不能满足某些特定的要求，不能很好地融入HLA仿真应用系统中去。因此首先对Windows提供的异步SOCKET套接字CAsyncSocket进行特定封装。
仿真节点只要向组件发送一启动命令(IniComponent(HWND m_hWnd))组件就将启动并完成组件的初始化，如组件全局SOCKET的版本请求、版本协商、经过封装后的异步套接字实例化、SOCKET通信API的实例初始化等。同时组件完成初始化以后，组件将一直开始监听本机指定端口、并等待接收本仿真节点的消息发送命令等。仿真节点在按照HLA仿真体系中规定的报文协议填写完成数据报文以后，只需要调用组件对外的接口函数：Send―Data(char*bur，char*pDataCode，char*plDNode)即能完成把报文发送到指定目的仿真接点，协同完成仿真模拟任务。组件在接收到网络消息的时候调用OnReceive(int nErrorCode)进行报文的预处理，确定是否需要仿真节点处理该报文。如首先对接收到的报文进行长度分析如果长度很小为系统发送确认报文，就不需要仿真主程序进行处理，为仿真节点主处理器节省处理时间。如果长度超过一定长度，是仿真节点中协同报文的话，组件将首先对报文得到报文标识头(GetNodeByName(char*IdNode。CString strPeerAddress))然后进行报文解析，并向仿真主程序发送消息函数：：PostMessage(…)到主程序中，进行最终的报文处理工作；如界面更新、数据交互处理等，同时组件线程在完成了对解析以后需要对发送方发送解析和成功解析报文，以确认发送方的发送报文别目的节点成功接受并成功解析。
4 结 语
分布式交互仿真技术范文第3篇
关键词：计算机；虚拟仿真技术；应用
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 22-0000-01
The Analysis of Computer Virtual Simulation Technology and Its Applications
Meng Qingchao
(Institute of Information Technology,Luoyang Normal University,Luoyang 471022,China)
Abstract:Virtual simulation technology known as visual simulation or virtual reality technology (Virtual Reality,VR),refers to the use of computer technology as the core,the use of modern science and technology to produce high vivid touch,hearing,visual integration of the virtual environment,users with the appropriate tools in a natural way to interact with virtual objects,interactions,resulting in the ground,experience and feelings of empathy.In this paper,the introduction of virtual simulation technology to analyze its application in various fields.
Keywords:Computer;Virtual simulation technology;Application
一、计算机虚拟仿真技术的概念
虚拟仿真技术又叫视景仿真或者虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)，是指运用计算机技术为核心，采用现代高科学技术制作出栩栩如生的触觉、听觉、视觉一体化的虚拟环境，用户借助相应的工具以自然方式与虚拟客体进行相互影响、交互作用，从而产生身临其境、感同身受的体验和感受。虚拟现实是融合了信息与人的一门科学，是一些三维的交互式计算机为核心而生成的环境组成。这些环境可以是想象世界中的模型，也可以是真实的，其作用是运用人工合成的各种经历或环境来表示知识与信息。虚拟现实技术可以使抽象或复杂系统的概念变成确切含义的符号。
二、计算机虚拟仿真技术的应用
（一）在多媒体教学中的应用。在教学过程中，多媒体课件被越来越多的应用与教学。设计人员依据教学内容的信息和自己的创意，对教学内容分类组织，并综合各种动画、声音、图形、文字等多媒体素材，制作许多种多媒体课件进行教学。多媒体课件具有良好的共享性、极大的交互性、丰富的表现力三大特征，因此产生了多种多样的教学方式方法。制作课件的常用工具有flash、authoware、director、PowerPoint等软件，但是他们有存在不同程度的缺陷，例如authoware课件表现行较差，不能制作出很完善的动画；PowerPoint课件交互性不强，只能作为展示各种资料的工具。虚拟现实技术因其很好的想象性、沉浸性和交互性，因此逐渐地被应用于多媒体课件的开发中。在教学过程中，虚拟现实技术主要运用在分布式虚拟现实和桌面虚拟现实，由于沉浸型虚拟现实的设备设施非常昂贵，因此在教学中很少运用。在多媒体课件开发中，虚拟现实技术的应用主要是开发虚拟实验室、制作三维课件以及仿真实践训练。
（二）在计算机组装中的应用。计算机组装有着较强的实践性和直观性、操作性，因此，计算机组装实验在计算机组装教学和计算机研发中有着极其重要的作用，而在计算机组装实验中，往往由于相关设备的不足和计算机部件翻新较快的缘故，从而使得计算机实验操作具有一定的难度，影响了实验的效果。通过虚拟现实技术对计算机组装实验中的各种设备硬件进行仿真模拟，从而建立计算机组装虚拟实验。计算机组装模拟实验系统主要是通过VRML技术，让实验操作者利用人机界面对虚拟的现实环境中各种计算机设备硬件进行组装。整个计算机组装模拟实验系统一般包括了计算机各部件设备的三维浏览、各设备之间的组装过程演示和计算机设备的组装实验，同时也包括了实验说明。其中，实验说明主要是为了介绍整个实验的目的、原理以及实验过程中应该注意的事项及所用的各种实验仪器等等；计算机各部件设备的三维浏览是指通过VRML对计算机各设备部件进行三维仿真，从而能使参与实验的人可以在任何参观地点进行多角度的详细观察，在计算机的有关设备部件发生更新后，其可以即时地对虚拟系统中的相应虚拟设备进行修改，从而降低了现实实验中更换部件设备的经济负担。
（三）在城市、小区视景规划中的应用。在城市、小区视景规划中，仿真建模是最为基本的环节。通过虚拟仿真技术将想法付诸理论现实。在视景仿真项目的开发过程中，其最重要的工作是虚拟模型的建立以及特效纹理与音效的制作工作。其具体的制作过程如下：我们往往选择以运行于SGI320桌面图形工作站的MAYA软件为主来完成。建成的模型生成模型库则通过在多媒体计算机中运行的CULT3D软件来执行三维交互查询和显示；并且通过在多媒体计算机中运行的director软件来进行模型库的调用和存储以及三维交互浏览的集成。同时，特效纹理和声效的制作也能通过以上在多媒体计算机环境下运行的软件进行制作，并且可以将其获得的结果变成数据库格式进行储存，从而促使便于浏览和检索的特效模型数据库的建立。最后，进行实景仿真，可根据仿真所需的具体要求，通过交互式视景仿真驱动软件EASYSCENE进行特效和模型的调用并对其进行高速逼真的仿真环境显示以及模型交互操作的实时响应。
如武汉市南湖大道旁的津发小区，对其实景仿真的开发过程进行介绍。在其中，精细实际的尺寸模型、真实DEM匹配、坡地别墅、蜿蜒贯穿的水系、森林级绿化、繁华的交通、模拟云雾，是该小区仿真项目的表现特点。如图所示：
其所涉及到的技术有：1.视点定位、相机动画；2.多维子材质；3.混合纹理材质；4.HDR实时反射水面材质；5.仿云雾效果；6.描边轮廓效果；7.地形碰撞检测；8.立方盒天空节点；9.喷泉、烟例子系统；10.3D音效。
参考文献：
[1]冯允成.虚拟现实仿真技术及在计算机装配中的应用[J].北京计算机技术大学学报,2010,27(2):213-216
分布式交互仿真技术范文第4篇
【关键词】虚拟现实技术；消防；应用探究
【分类号】TU998.1
现阶段，虚拟现实技术和火灾科学的高效融合引起了不同领域的关注。虚拟现实技术可以重现火灾场景，直观体现相关火灾信息内容，使人们可以在虚拟世界中直接体验火灾的真实感受，提高其对火灾的认知能力，并加大防范意识。
1浅析虚拟现实技术
虚拟现实技术主要通过计算机营造真实的环境氛围，是一项综合性极强的集成技术，集先进的计算机技术、传感技术与测量技术、微电子技术、仿真技术为一体，在军事领域、航空领域、旅游领域以及建筑领域等不同领域内得到了全面应用。
1.1虚拟现实技术的实际意义
虚拟现实技术的实际意义在于：营造相对自由化的计算机平台，使人们可以在这一平台上展开自由的沟通交流。参与人员在这一虚拟世界中，可以充分利用立体眼镜和传感手套等系列的传感辅助配置，展开相应的探索活动，将相关对象进行适当的移动，最大程度的实现三维现实化。参与人员利用这些传感设备，可以将自身的运动方式自然的传递向计算机，同时可以在虚拟三维世界中感知相关的视觉、听觉以及触觉。
2虚拟现实技术特征分析
在消防工作开展的过程中，往往需要配备价格昂贵且损耗速度极快的专勤器材。而虚拟现实技术的应用，可以重现真实场景或构建虚构的场景，有效节约资源设备，使消防战士身临其境，通过火灾再现技术锻炼自身的心理素质，推动了消防工作理念以及工作方式的创新发展。
2.1综合数据库技术
所有信息系统得以实现的根本在于数据库技术。数据库技术可以构建人机交互的消防模拟仿真体系，其知识库内容丰富全面，包括常规性|的消防资源数据库、环境信息库以及模拟训练的技术数据库等；在实际消防演练过程中，会实时提供多元化结构信息内容，进一步提高虚拟现实消防教学任务的高效性。
2.2三维建模工具
三维交互建模工具和3DS MAX等三维建模工具的功能特征相似，基于Windows平台对场景展开创建、浏览与编辑。其不同特征在于将形状控制、行为等参数应用在场景中；开发人员可以利用编程技术对这部分参数展开合理控制，可以利用相应参数信息文件来提高场景的逼真性。
2.3三维实时交互与视景管理软件
三维实时交互与视景管理软件为用户提供了较大便利性，在其开发应用程序时提供全面化的技术支持，又称作“三维引擎”。这一软件可以实现三维数据库的实时化显示，提供相对自由的平台，使用户可以针对不同参数的APL接口、图像、声音展开控制。
2.4分布式交互仿真平台
虚拟现实技术与仿真技术的高效融合，可以利用计算机中分布式交互仿真平台进一步实现，使得分布式虚拟仿真体系得以构建。其中，VP―Link的功能内容可以提供强大的程序员界面，结合专家专业的技术支持，构建完善的风险防御机制，避免资金出现不必要的耗费，提高开发质量与开发效率，在维护现有的仿真软件与新一代的仿真软件方面发挥着高效作用。
2.5开发模型驱动的应用程序
结合典型火灾场景制定科学的火灾预案，利用用户程序实现虚拟现实环境中景物的真实性，并结合三维数据库技术展开控制管理，通过三维引擎实现交互过程、用户界面、评价系统的设计工作。
3虚拟现实技术在消防领域内的应用探究
随着科学技术的飞速发展，虚拟现实技术的功能特征在不同领域都得到了广泛应用。其中，在消防领域内的应用显得格外重要。要求相关消防单位重视对虚拟现实技术的应用，培养高素质的消防专业人才。
3.1制定科学合理的灭火救援预案
虚拟现实技术可以具体结合消防人员提供的数据资料，构建完善的消防救援知识体系，实时模拟重现火灾现场。有利于加大对消防人员的培训力度，为消防过程中的指挥、决策工作提供技术支持。此外，虚拟现实技术可以直观展现消防救援预案的演练内容，并展开科学合理的评价；能够具体结合某一建筑物结构特征，制定符合实际的数字化消防救援预案措施，消防人员可以实时在虚拟仿真环境因素下展开相关的演练工作。
这一演练模式的高效应用，很大程度上避免了环境污染，稳定了社会正常秩序，在锻炼消防人员心理素质的同时，保证了消防人员的人身安全。虚拟现实技术的可重复性特征较为明显，能够重复再现不同的火灾场景；这一过程不需要耗费资源，可以以三维数据库为基础，定期组织用户进行救人、灭火等工作，使消防人员可以全面掌握消防预案。
3.2加大对消防队伍的培训力度
现阶段，我国消防部队方面为锻炼消防人员的整体适应能力，开始采用多元化的训练方式。构建大型模拟训练基地以及体能、毒害品、烟热等训练室，对消防人员展开整体性的模拟训练。尽管在火灾模拟演练过程中，强调以实战需求为基础展开训练。但是，从消防人员的角度来讲，过于程序化的演练模式难以锻炼其强大的心理素质，使得火灾演练现场与真实火灾现场之间的差距逐渐拉大，降低了虚拟现实技术应用在消防领域内的高效性。
美国研制开发了相关安防训练系统，结合分布式虚拟现实技术，研发出消防人员模拟演练的软件，使不同地区的用户可以随时进入到虚拟现实环境中，互相配合完成火灾中的救援、疏散工作，实现综合性的体能、技能训练，加强虚拟现实技术的仿真性。
另一方面，虚拟现实技术能够结合不同作战要求，利用场景模拟技术，实时呈现三维动态场景。以三维数据库为基础，对火灾模拟现场中的参数加以调整，实现虚拟环境中听感、触感、视觉的真实性。严格遵循消防预案中的指挥流程，通过数字形式将作战任务及时反映到消防人员脑中，有序的完成火灾救援工作。
在训练过程中，虚拟现实技术与传统消防训练的高效融合，可以建立不同的训练强度，考虑到消防人员的真实能力与接受程度，设置不同的训练难度。此外，还可以展开部分传统消防训练中无法进行的毒害、危险性的消防训练活动，使消防人员可以充分挖掘自身的身体极限，不断提高应对不同火灾、突发状况的实战经验，培养自身的应变水平，从而最大程度的降低火灾为社会安全带来的危害。
3.3构建建筑消防安全评价体系
现阶段，消防单位针对建筑防火设计的审核、验收工作过于单一化，缺乏严谨性强的消防监管力度。过低的消防工作质量，容易造成火灾安全隐患。虚拟现实技术的应用可以增强消防监管工作的科学合理性，利用科学技术将其中存在的不足之处进行直观的展现。加强建筑物内部消防通道位置的合理性，增强自动灭火系统的灭火能力，通过三维场景的实时展现，增强虚拟现实技术在消防领域内应用的实效性。
结合虚拟现实技术的真实模拟性，使用户可以身临其境，对火灾产生真实感受。同时结合多媒体手段对群众普及火灾隐患、消防常识以及逃生方式，在示范讲解与模拟演练的过程中，增强群众对火灾的防范意识，全面了解消防知识，增强自身的火灾逃生能力。
4总结
总体来说，虚拟现实技术的发展前景较为美好。虚拟现实技术在消防领域内的高效应用，很大程度上促进了消防队伍中仿真技术的发展进程；不断丰富消防模拟训练内容，积极辅助消防工作，提供正确决策。要求不断克服虚拟现实技术的技术难点，提高消防人员在火灾现场的安全系数，构建全面的城市三维模拟体系，推动消防安全系统以及防范体系的变革进程，最大程度保证国家财产安全与人民群众的人身安全，促进虚拟现实技术的可持续发展。
【参考文献】
[1] 郭兴红.城市新型消防技术的发展研究[J].卷宗，2013，（3）：93.
分布式交互仿真技术范文第5篇
关键词：栅格化信息系统；体系对抗；仿真实验；栅格基础设施；实验支撑服务 文献标识码：A
中图分类号：TP393 文章编号：1009-2374（2017）02-0017-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.02.008
基于云算、服务化技术以及探索性技术等为核心的技术发展，对于建模仿真领域之中各类完全不同的仿真系统在更广范围当中的有效操作与集成带来了新的发展机遇。综合体系对抗的不确定性、适应性和涌现性，提出了以“栅格化的信息系统”为代表的对抗仿真实验体系，同时就其中的关键技术展开了深入地探究工作。栅格化信息系统是体系对抗仿真实验的核心与基础，探索性框架则是体系对抗仿真实验之中的指导性方法论，适应性学习即为其最主要的手段措施。
1 构建实验框架
就协同仿真实验框架展开相关的研究工作应当将核心重点放到体系对抗一体化仿真执行的一整个流程之中，将栅格服务架构作为底层核心，紧紧围绕体系对抗仿真任务，针对体系对抗定量分析与方案的验证提供必要的运行支持架构，并且也可针对有关的对抗训练提供更加真实的模拟环境，构建起面向体系的对抗作战需求的实验架构。
仿真实验框架在主要的层次规划上可分为四个级别，其依次为栅格基础设施、实验支撑服务、实验规程与体系对抗实验。
1.1 栅格基础设施
栅格基础设施集成实现了针对各类系统的控制。其所控制的系统可以是实际存在的各类实体设备，也可以是各类模拟器设备，可同时支持虚实结合的体系对抗仿真实验。栅格基础设施能够实现对管理与维护的同时支持，从而更好地服务于顶层应用。依据设计标准，栅格核心服务涵括了九大部分的内容，即发现、安全、分发、调节、存储、消息、聚合、管理与资源等服务内容。
1.2 实验支撑服务
实验支撑服务是基于栅格基础设施的前提下，将体系对抗仿真实验作为设计主线，仿真实验工具其能力可被视之为仿真服务所采取的动态组合与集成，进而达成面向特定体系对抗仿真任务的仿真工作。实验支撑服务主要涵括了三方面内容，即急促服务、模型服务、应用服务。
1.3 实验规程
由实验规程角度来说，体系对抗仿真实验开发流程主要包括了实验规划、相关应用生成、仿真过程运行以及最终所取得的效果价值评估。仿真运行大多是通过仿真基础平台、多种分布式仿真软总线以及基础服务基础上的组件所构成的。在模拟仿真之时，可应用资源服务、虚拟机制，从而实现仿真单元对不同分布软总线的全程访问，达成多异构总线协同仿真对抗体系。
1.4 体系对抗实验
要素与过程一同构建起了面向体系对抗的一体化仿真实验框架。根据应用体系对抗态势博弈、计划评估等相关问题而展开探讨，并针对对抗问题提出新的概念化设计体系进行统一、通用的解答。在一体化协同仿真体系架构下阐述了栅格化信息系统的基本样貌概况，主要通过综合信息服务为工作前提，在自身系统体系对抗仿真的基础上，也可同时给予其他的仿真实验系统提供以有关的服务，仿真实验系统和相应的C4ISR系统还可实现无缝交互、互相结合、同步工作。
2 关键技术分析
为了能够切实有效地保障上文所提到的栅格化信息系统，确保其框架结构能够有效实施与运转，就必须要针对以下四项核心技术展开具体的研究与探讨。
2.1 体系对抗仿真服务规划技术
鉴于在分布式的仿真环境之中可用资源数量巨大，且资源往往是呈现出不均匀、大范围、变化性的分散状态，由此必须要能够依据体系对抗仿真和评估任务进行自主协商和有效调度，进而达成适宜的资源调配方案，产生出虚拟化组织架构体系，共同完成体系对抗仿真实验。
受制于自主协同的仿真服务规划技术，当前应当依据实际的仿真任务，针对实验任务需求进行解析，若存在可关联的仿真服务，自动协同选取，对可用资源进行优化处理生成仿真联合体。服务规划的底层基础为对分布式地域以及领域环境下的仿真服务动态组织与关联查询。
2.2 面向嵌入C4ISR系统的一体化协同仿真技术
系统最为核心的工作目标是为了促使仿真系统能够和C4ISR系统有效合并，促成仿真系统与作战系统的有效集成，达成两者间信息的互相分享。大量的研究内容均证实，在应对不断复杂的信息环境时，单纯凭借仿真系统亦或是嵌入C4ISR系统均难以满足于实际需求，需将此两者进行有机的结合。仿真系统可促使更加多样化的信息变得可视化，同时通过嵌入C4ISR系统所提供的实时信息反馈也是系统运行的主要依据来源。在C4ISR系统当中其更加注重于当下所发生的实时信息，此类信息内容共同构成了对瞬息万变的信息变化掌控。要达成对体系对抗实验研究以及应用的目标，便要先将仿真系统嵌入到整体评估系统与方案规划当中。
在C4ISR系统的模型架构当中需将计划树作为主要核心，整体系统是通过多项仿真服务、计划服务、监控服务、调度服务以及相关的分支服务所共同构成。其中监控服务的核心功能作用即为针对实时发生变化的信息状况进行监控，利用仿真服务，并在综合考量各类指标体系基础上达成对计划的评估分析，对比所获取的实时信息和计划取其是否相同，若存在差异，便可调取选用监控服务来就此类差异有可能造成的后果影响展开评估，并最终决定是否重新进行计划的制定与优化处理。若仍需重新进行计划规划，便应当通知调度服务，此项服务是基于优先级安排计划服务到计划树当中的某一节点位置。计划制定服务需针对计划予以及时更新，进而将无用的分支及时删除，选出分支来满足于服务要求，并由此产生出新的计划分支，同时利用计划仿真最终选取出适宜的分支节点并将其纳入计划树当中。
2.3 体系对抗仿真实验的探索性框架
探索性的分析理论对于处理复杂性问题带来一种较为良好的思路方法，尤其适用在处理一些具有负载条件之下的体系对抗仿真实验方案生成与优化。探索性分析作为一种方法论已经得到了普遍性的认可与接受，然而怎样就@一分析方法展开具体的应用则仍然存在着较大的困难挑战，尤其是对于大规模实体相对较为复杂的系统而言更是这样。
要能够有效地展开探索性分析，就要先建立起适宜于探索性分析特性的模型架构；在实施探索性分析之时，必须要能够基于极端复杂的环境下快速找到仿真实体，同时还可对实体属性与行为展开更加具体、深入的探索。为了更好地适应此类需求，必须要在进行模型建构的过程中，应用多分辨率的模型建构实现，及时定位到所需研究的仿真服务；仿真系统属性及行为设计是能够进行深入探索的，利用状态来促使此两者能够被协同关联起来。在体系对抗实体属性以及行为探索的阶段当中，必须要依据相应的操作步骤与规范，选用科学性的探索方式，进行来探索感兴趣的领域。
体系对抗仿真实验的探索性分析能够将复杂环境之下的对抗问题作为主要目标，在应对复杂环境下的不确定性情况时，可借助于针对动态环境之下的体系对抗效能做出高效、快速的探索，全面认知并掌握复杂环境体系下的对抗问题。
2.4 基于适应性学习的体系对抗实验方案优化技术
相较于一般性的实验方案设计，体系对抗的不确定性、适应性和涌现性特点，对于实验方案设计产生了极其重大的影响。实验方案设计过程可共分成两阶段，即：方案建立阶段与方案优化阶段。在体系对抗方案建立阶段之中，需针对实体采取多分辨率建模与实体属性及行为参数的探索，需完成庞大的实体交互工作，涌现出大量的仿真结果；在对实验方案优化之时，必须要能够依据最终所获得反馈结果展开适应性学习，就实体属性与行为进行调节，促使实验当中的实体结构更加科学，进而达到对抗实验体系的科学优化。
实验方案建立阶段即为准备过程，其主要是由空间问题进一步转化为仿真问题之后，逐步建立实体多粒性层级架构，在创建之时需就实体参数持续予以探索，直至达到理想效果。在实验方案的优化阶段当中，可采用完全不同的参数组合以及随机种子在一定的行为规则要求下对想定结果进行循环重复，就其最终的运行结果予以分析探讨，进而依据所得到的结果来就实体行为或方案进行调整。在实验方案优化阶段，会牵涉大量的实体部分，各实体之间的交互行为要想取得较为良好的模拟效果，就必须要加强对实体行为的交互与协作。了解实体在交互过程之中所出现的状况，进而获得结果。
3 结语
综上所述，本文就面向栅格化信息系统的体系对抗仿真实验体系与技术展开了深入的分析与探讨，首先具体阐述了仿真实验的框架结构，而后就仿真实验当中的一些关键技术展开了深入的研究工作，其中主要包括体系对抗仿真服务规划技术、面向嵌入C4ISR系统的一体化协同仿真技术、基于适应性学习的体系对抗实验方案优化技术等内容，最终希望借助于本文的研究工作能够为相关的信息系统建设工作提供一些新的思路、方法。
参考文献
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分布式交互仿真技术范文第6篇
计算机技术与工业设计的结合主要表现在计算机辅助造型技术、计算机辅助工业设计中的人机交互、智能技术和新型技术。
1.1计算机辅助造型技术计算机辅助造型技术是研究物体形状的一种数学模型，即研究计算机环境下物体形状的几何表示、分析和综合。计算机辅助造型技术经过将近30年的发展，已经逐步走向特征造型、变量化设计阶段，而这一进步也使得实体模型逐步转向产品模型。与此同时，对于产品模型生命周期中的信息共享以及各种数据之间的转换的研究也逐渐被关注，并慢慢往这方面发展。对于计算机辅助造型的研究目前主要表现在造型的自由曲面的设计以及造型的草图的设计等方面。
产品自由曲面设计的研究是整个计算机辅助设计的一个重要的方面，该设计主要包括产品基本的表面设计、产品移动的特性和串通图形。自由曲面的设计直接影响着人们的审美观，设计完美的曲面应该具有流畅的线条和360度全方位的旋转，给人一种赏心悦目的感觉。设计是为了适应设计师传统的手绘设计而发展起来的。因为设计师不能将自己的设计思想转变为计算机可以理解的语言，所以传统的计算机辅助设计不能和工业设计进行有效的结合。草图设计的重点在于实现设计过程中的人机交互以及草图的完善技术。
1.2计算机辅助工业设计中的人机交互人机交互的主要任务在于实现人与计算机之间的信息交互。人机交互的发展历史并不长，但是其所包含的内容，像是人机交互界面，虚拟仿真技术等都在工业设计等领域得到了广泛的应用。人机交互界面指的是人与计算机之间用于交互的操作界面。人机界面由传统的DOC界面发展到现在的图形用户界面，未来人机交互界面将向着自然和谐的人机交互界面发展。虚拟仿真技术是指利用计算机软硬件系统虚拟现实的世界，设计是可以通过这个虚拟的世界通过人机交互完成产品的设计、验收等工作。
1.3计算机辅助工业设计中的智能技术智能技术一直是人类研究的热点，智能手机、智能机器人等智能产品不断被推出和改进。目前，智能计算机辅助设计已经有了一定程度的进展。智能化系统能对设计过程提供很大的便利，特别是对于创造性思维和重复的人机交互，智能技术显得尤为重要。在设计师进行创造性思维的设计时，需要将设计思路快速的转化为草图，而这个过程相当的复杂，需要设计师频繁的对计算机进行操作。如果计算机能够根据设计师的想法自动的进行草图的绘制，然后设计师再根据绘制的草图不断的进行调整和改进，这对于设计师来说将是一件非常高效的事情。
1.4计算机辅助设计中的新技术目前，随着对计算机技术与工业设计技术结合研究的进一步深入，虚拟现实、神经网络、遗传算法等新技术以及并行设计、辅助设计等设计方法逐渐成为又一大热点。虚拟现实就是利用计算机中的软硬件虚拟现实中的环境，然后在虚拟的环境中进行各种工作，目前已经得到了应用。
神经网络是一种模仿动物的神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。神经网络系统较为复杂，他先将信息概念化并用计算机符号进行表示，然后利用计算机软件进行推理和分析，形成计算机指令进而执行。神经网络目前也被广泛应用到工业设计过程中。遗传算法是一种模拟自然进化过程进行最优解的求解算法，这种算法相对来说操作简单一些。
2结束语
分布式交互仿真技术范文第7篇
关键词:防空作战C3I系统 ；测试指标体系；战场环境模拟；空情态势模拟生成
中图分类号:TP391. 9 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.05.020
可适时暂停测试、终止测试和结束测试。3.2.3 测试分析评估阶段
测试指挥员在下达结束测试命令以后，一次仿真测试结束。仿真结束以后，依据测试方案，选取测试指标和主要测试方法，并对测试数据进行预处理，然后运行评估模型对被测试防空作战C3I系统战技指标和综合作战效能进行评估。评估是一个重复和反复的过程，若一次评估所需要的测试数据不充分，或测试记录不完备，则可重新组织仿真测试，也可根据测试记录数据对整个测试过程进行重演，以便于分析和研究解决问题，在重演过程中，可以进行重演数据的快进和慢放控制。
虽然从概念上可以对防空作战C3I系统的基本结构进行统一描述，但是具体每套系统装备，其作战使命任务、编配组成、指挥关系、通信组网方式、信息交互协议和标准等都有很大的区别。仿真测试环境必须可适应各种规模和类型的被测试防空作战C3I系统模拟构建作战体系的需要，建立可能需要的各种指挥所、传感器、防空武器系统的仿真模型，这无疑是难以完成的任务。为了解决这个问题，本系统采用装备通用模型和配置参数相结合的技术，首先建立各类装备的通用模型，从工作流程和情报处理流程上对装备的工作原理和主要功能进行建模，对具体型号装备的具体性能的模拟，主要通过模型参数配置去具体实现，对具体系统或装备在被测试防空作战C3I系统中的作战编配、指挥关系、信息交互关系等，通过仿真测试环境的实体化配置实现。
时空一致性是决定仿真测试环境可信度的重要因素，而时间同步是时空一致的基础和重要方面，时间同步精度的高低直接影响仿真运行精度和仿真测试的评估结果的可信度[4]。针对仿真测试环境对高精度时间同步的要求，对系统的时间信息机制、时间服务器的构造、客户端虚拟时钟设计和网络时间对齐算法进行了深入分析与研究，确立了客户机/服务器的时间信息机制，时间服务器根据客户机的请求或仿真对时命令发送时间信息，各仿真节点的时钟同步客户端软件根据接收到的时间信息和时间对齐算法，校正本地虚拟时钟，为系统各仿真节点提供高精度的时统服务。真测试环境具备逼真、快速生成空情作战态势的能力，就需要系统可以按照真实目标的飞行特征，满足指挥员设计的各种复杂战情，灵活生成空情态势。系统通过建立目标特征库，将不同空中目标的最小拐弯半径、速度、俯冲、RCS、红外特征等录入目标特征库，然后通过目标特性验证指挥员设计的空情态势（其中主要是航路设计部分）的合理性，最后利用基于特征值的空情态势推演技术，生成对抗空情态势，并按照仿真周期将生成的空情态势发送导仿真环境。
仿真测试环境的测试对象是真实的装备，被测装备与仿真测试环境之间互联互通以及时空一致性问题的解决是系统测试中首要解决的关键技术问题[8]。由于通常仿真测试环境通用性较强，需要适应不同防空作战C3I系统测试任务，所以仿真测试环境必须可灵活适应不同被测试系统的互联体系和时空一致性。本系统通过设计仿真技术、通信网模拟与管理技术、协议分析管理与灵活配置技术等，解决了半实物系统互联中的时空一致性技术，确保了系统可灵活适用各种防空作战C3I系统的测试。
分布式交互仿真技术范文第8篇
[关键词] 虚拟现实技术 体育教学 体育训练
虚拟现实技术
虚拟现实技术（简称VR），是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，具有广阔的应用前景。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机，它的一个主要功能是生成虚拟境界的图形。近年来，虚拟现实技术的应用已大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等方面，它正在改变着我们的生活。体育领域的虚拟现实技术也得到了发展，各种虚拟体育运动的技术系统得到开发并付诸实践。
虚拟现实技术主要特征有:
1.多感知性――所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
2.浸没感――又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
3.交互性――指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。
4.构想性――强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
虚拟现实技术在体育教学及训练中的应用
虚拟现实技术应用于体育教学是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式转换为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。
利用虚拟现实技术建立起来的虚拟体育设备，其“部件”多是虚拟的，可以根据需要随时生成新的设备。训练内容可以不断更新，使训练及时跟上技术的发展。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的环境中扮演一个角色，全身心地投入到环境中去，这非常有利于学生的技能训练。由于虚拟的训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。
以下为几个虚拟现实技术在体育教学及训练中的应用实例：
1.三维蹦床运动模拟与仿真系统。蹦床运动项目是一种技巧类体育运动项目，该项目中在训练中存在很高的难度和风险。而如果采用数字化三维蹦床运动模拟与仿真系统，可以很好地帮助蹦床运动员进行科学训练。该系统以数字化三维人体运动的计算机仿真技术、人体运动生物力学数据和真实人体运动数据为基础，以三维方式逼真模拟、设计蹦床技术动作，模拟生成成套技术动作编排，并辅之以人体运动的动力学原理验证、分析技术动作，最后将模拟动作与实际训练动作同屏、同步对比，从而具有更强的指导意义。
2.虚拟网络马拉松。该系统中，个人可以通过计算机网络和屏幕内的虚拟场景，借助于跑步机或踏步机进行健身、娱乐和竞技。这样该系统就不仅仅用于辅助训练，更重要的是可以成为一种娱乐的方式。
系统有三个模式：单机训练、网络漫游和网络竞技。单机训练模式可以通过跑步机等硬件设备与系统交互，而系统可以对训练时的速度心率等信息予以实时显示，同时可以存储用户历史训练信息。漫游模式中，多个用户可以在场景中同时漫游，用户可以从一个场景切换到另一个，走到一些特定的物体前面可以选择察看物体的详细信息。竞技模式中，借助于网络，运动员间可以进行马拉松比赛，跑到终点后，系统将会根据用户所用的时间，给出一个排名。
3.虚拟自行车。自行车运动作为奥运项目在奥运会中占有一定的地位，但是，作为室外的场地赛和公路自行车项目的训练往往受制于天气等外界条件，此外，由于自行车运动特点对运动做功测试以及监控往往受到一定的限制，此外，还有诸如调时差训练等的特殊要求。而虚拟自行车系统就可以满足这方面需求。
系统的硬件部分是一辆自行车，它包含传感器或采集卡，能够实时地采集一些数据，如包括角度、角速度以及心率等。然后将这些数据通过串口或其他接口送往计算机。软件模块根据接受到的这些数据，可以对自行车在特定场景进行实时模拟。系统还可以提供分布式仿真的支持，使得多个运动员通过网络可以在同一个场地参加训练和比赛，同时把运动员训练和比赛的数据保存下来，以备统计分析，有利于教练员更好地指导运动员训练和分析对手。
总 结
虚拟现实技术进入体育教学和训练的研究将对提高体育教学、训练技术水平，改善体育教学、训练环境，优化体育教学、训练过程，培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响。随着虚拟现实技术的不断发展和完善,虚拟现实技术以其自身强大的优势和潜力, 将会逐渐受到重视和青睐, 最终将在体育领域广泛应用并发挥其重要作用。
参考文献:
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