计算机三维仿真技术精选(九篇)

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第1篇：计算机三维仿真技术范文

关键词：计算机仿真；三维模型；排水施工；应用

中图分类号：G623文献标识码： A

前言

排水工程是我国经济和社会发展过程中的一个重要的项目，不仅关系到我国的经济发展，还关系到百姓的生活，是一项利国利民的工程项目。排水工程施工过程十分复杂，为了保证施工质量，应该要与时代接轨，引入更多先进的技术和手段。传统的排水施工过程中，进行方案的设计，主要是依靠人工的设计方式，出错率较高，效率比较低，随着计算机技术的发展以及普及，计算机仿真技术的应用越来越广泛，计算机仿真技术与排水工程领域之间的结合，推进排水工程建设的进度，也提高了施工的效率以及质量。随着计算机仿真技术的不断完善，在排水工程中的应用也会越来越普遍。

一、计算机仿真技术的特点以及优势分析

随着互联网以及计算机技术的不断发展，各种先进的科学技术在我们的生产生活过程中的应用变得越来越广泛，计算机仿真技术就是其中的一个重要方面。计算机仿真技术是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人可以通过一定感知方式所感受到的虚拟环境，它集成了计算机图形技术、仿真技术、人工智能技术、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。这种技术在应用过程中最大的一个特点就是能够实现用户与虚拟环境之间的一种交互，人类传统的认知方式主要是通过亲身接触大自然来实现的，计算机仿真技术的应用，扩大了人们对自然环境的认知的范围。

计算机仿真技术具有十分明显的优势特征，第一，利用计算机仿真技术可以快速地对多种施工方案进行比较和分析，计算机仿真技术在排水工程施工中的应用，一个最重要的方面就是能够快速地对各种方案进行比较分析，从而选出最合适的一个设计方案进行施工。在仿真阶段，基于仿真的结果，可以进行相应的探讨，从而决定出哪些因素对施工过程有较大的影响，哪些施工阶段的影响最大，从而采取政策的预防措施。第二，计算机仿真技术的成本较低。与传统的真实的原型实验不同的是，计算机仿真技术是利用软件的开发以及应用实现的一种模拟实验方式，其中需要支出的费用主要是计算机硬件以及软件的费用，相对于真实的模型实验而言，成本比较低。第三，计算机仿真技术的可靠性比较高，计算机仿真技术的效率主要取决于系统模型以及软件的正确性，在系统模型以及软件编制是正确无误的前提下，排水工程施工过程中的计算机仿真技术的应用，会对各种约束条件进行分析和考虑，与传统的人工操作过程中的可靠性进行比较而言，可靠性和稳定性更高。第四，计算机仿真技术的实用性更强。计算机仿真技术在很多方面都可以应用，只要是可以通过数学进行描述的模型，都可以利用计算机仿真技术进行仿真，比如在排水工程施工过程中的应用，可以对各个过程进行预测，对成本进行预测等，提高排水工程施工管理过程中的效率。

二、计算机仿真模拟技术在排水工程施工过程中的应用

（一）计算机仿真模拟技术的实现步骤

计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础的，就计算机本身而言，是不能对施工过程中的问题进行分析和处理，需要建立一个能够反映出事物的本质特征的模型，在排水工程施工过程中的应用，主要分为四个步骤。

1、建立相应的模型

在建模的过程中，应该要对排水工程的实际问题进行分析，将施工过程中应该要注意的各种问题、限制条件、约束内容等进行考虑，然后利用数学、力学等理论将谁理工本工程施工过程中的数字模型描绘出来，利用计算机软件技术，将各种预定的数据输入到系统中去，对于各种数据应该要保证建模的精确性。此外，还可以通过人工干预的手段在建立的模型中进行数据的修改，保证各种数据的完整性。各种数据应该要涉及到施工阶段的总体场地布置情况、施工进度、材料用量等情况。

2、输入模型

输入模型指的是将建立起来的模型输入到计算机系统中进行处理的一种方式，计算机仿真模拟的模型就是最终体现出来的模型内容，这个步骤是计算机模拟仿真过程中的一个十分重要的步骤和环节，模型就是把建立的模型通过计算机进行系统的处理，这种形式所体现的模型内容也就是计算机仿真模拟模型，同时也是进行计算机进行仿真模拟计算的关键环节。

3、计算机仿真模拟

将模型放置到计算机模块中，从而可以实现对排水工程方案的模拟分析，是排水工程施工过程中的一个十分重要的步骤，这个环节是将排水施工过程中的各种数据进行分析的一个过程，通过对各种数据进行模拟，得到相应的模拟结果，从而为施工过程中的各种问题的预测奠定基础，确保施工过程中的精确度。

（二）计算机仿真系统的设计

计算机仿真系统首先需要建立排水工程的虚拟环境，这是进行仿真的第一步，比如地形、施工场地、电站建筑物、挡水地下建筑物等，都需要进行模拟，同时还要对各种排水工程的设备进行模拟，当前的排水工程模拟过程中，三维仿真技术的应用，对于排水工程施工过程中的各种运行状况进行动态监控，有助于进行智能化以及可视化管理。

计算机仿真系统的设计过程中，需要建立相应的三维模型。建立三维模型，主要是以排水工程为研究的对象，利用对应的模拟软件以及实时驱动软件，将各种数据进行转换，形成逼真的三维模型。三维几何模型是整个工程虚拟场景中的一个基础，模型的建立包括三维地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工过程中会遇到很多挡水地下建筑物、管道等，模型建立的过程中应该要对各种建模任务进行划分，建立一个比较完整的仿真系统，还需要对各种植物、桥梁、公路、码头等场景进行描述，利用仿真实验，对各种参数进行设计和优化。计算机仿真技术的虚拟建模软件会根据二维平面文件，建筑物的立面图、剖面图建立三维模型，然后建立与模型相关的数据库，将数据与数据的各种属性进行有机结合，促进三维模型的完善。

结语

随着计算机和互联网的普及，各种信息技术在我们的生产生活中应用越来越广泛，计算机模拟仿真技术就是一种比较常见的计算机技术，对排水工程施工具有十分重要的意义。在模拟过程中，通过模型的建立、仿真以及仿真结果的分析，有助于对排水工程的施工进行高效管理，从而实现节约成本、提高施工效率的目的。

参考文献

[1] 程鹏军，李海燕.计算机仿真模拟技术在水利工程中的应用[J].东北排水水电，2010（09）

[2] 齐兆春，马刚琳.计算机三维仿真技术在水利工程中的应用[J].吉林排水，2007（01）

第2篇：计算机三维仿真技术范文

按照外科学教学大纲的要求，在临床骨科教学中，骨折的类型和发生机制是骨科损伤疾病的教学重点。在传统的教学环节中，这部分仅仅通过课本上的模式图或典型的X线片来进行说明，学生在认知过程中缺乏对立体形象和发病机制的了解，仅仅掌握了一些概念性的名词术语。我们科室通过采集正常人体不同部位的CT断层影像，运用逆向工程与有限元的基本概念和理论，采用医学专用的建模软件Mimics读取原始的股骨CT图片的DICOM格式，利用阈值分割算法完成股骨的图像分割，并利用面绘制算法对股骨及其内部的髓腔进行三维仿真，然后根据股骨髓腔几何解剖状态应用CAD软件设计个性股骨假体(图1)。在骨折这一内容的教学设计中，我们还结合Mimics软件自带的有限元分析模块，计算模拟出不同应力状态下骨骼的受力情况，利用不同的颜色分布，直观地显示出各个部位的受力分布，对其中的受力情况进行分析，帮助学生理解临床椎体压缩性骨折最易发生部位背后所涉及的力学机制(图2)，进一步让学生了解骨折的外科治疗。另外，还可以利用Mimics基于灰度值赋材质，实现股骨有限元模型材料正确的非均匀及各向异性描述，模拟假体材料置换后股骨的应力情况。我们还结合科室课题研究，对诸如脊柱压缩性骨折的骨水泥治疗等对椎体的生物力学改善进行了延伸。通过这些方法，学生不仅学习了临床的骨科治疗方法，更为实际临床工作奠定了基础。

通过实际教学比较，学生对理解骨折的机制和治疗方案有一个全新的认知。为了进一步满足学生对运动系统软组织的作用了解，我们还利用计算机对运动过程中复杂的肌肉和骨骼力学进行分析。Anybody是商业化软件中唯一兼与人机工程学和生物力学的分析软件，其可以通过导入完整的人体肌肉骨骼模型，用于产品的人机工程学设计。可以计算模型中各块骨骼、肌肉和关节的受力、变形、肌腱的弹性能、反抗肌肉作用和其它对于工作中的人体有用的特性等。在骨科教学中，关于骨肿瘤和骨关节炎症的发展如果只给出临床分型的图片还是不能激起学生的学习兴趣，采用动画对骨科疾病的动态显示，能够更加直观和良好地阐述疾病的演变过程。在实现方面，可以利用已经制作完成的三维影像，利用Flash等动画制作软件，合成四维的动画，插入到课件中进行播放。通过计算机仿真技术，我们让传统的教学从二维变成三维，从静止变成运动，从单一介绍结果到借助计算机分析机制，多层次地丰富了课堂教学内容。

计算机仿真技术解决了骨科学教学中人体组织结构复杂、立体形态难于表述的矛盾。在临床教学中，从声像、文字、动画等多个角度刺激学生，对学生有较强的吸引力和感染力，极大地调动了学生求学、求知的欲望，激发了学生的学习积极性、主动性、创造性，加深学生对抽象知识的理解，促进学生综合素质的提高。计算机仿真技术的一大优势在于将传统的书本描绘的平面图片转换为仿真的三维模型，能精确地表达人体形态的各个器官、骨骼、肌肉、血管等组织，特别是关节解剖结构。它将学生置于具体真实的三维重建的多媒体环境中，学生在虚拟现实中探索、理解教学内容，从而在潜移默化中达到培养学生创新素质和能力的目的［10-12］。另外，同学普遍接受计算机技术在课堂教学的应用，对计算机仿真技术的应用尤其是动画很感兴趣，提高了课堂参与的互动性。

与传统的教学模式相比，计算机辅助教学模式存在着明显优势，在信息技术发展的今天，教师必须将传统教学经验与现代科学技术相结合，充分利用计算机多媒体的优势，制作良好的课件及视频，以更好地完善教学方法，提高教学质量［13］。计算机仿真技术(computersimulationtechnology，CST)超越了普通的多媒体技术，它利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。虚拟仿真技术应用于骨科学教学系统中后，可以对骨科的知识领域中涉及到的实物教学进行必要的补充、完善和扩展，能够保证骨科教学系统具有良好的开放性和真实感的交互，促进骨科教学模式和理念的进一步变化，也必将成为整个教学改革的一个重要的发展方向。

第3篇：计算机三维仿真技术范文

关键词 三维显示；空中交通；管制；应用

中图分类号：tp391 文献标识码：a 文章编号：1671—7597（2013）051-094-02

“空中交通日趋繁忙 ，日益增长的飞行总量与相对有限的空中交通管制能力之间的矛盾，已成为各国航空界急需解决的问题”。它迫切需要我们引进新技术来解决空中交通管制因航班流量增加，起降飞机数量日益增长带来的新问题。

“目前通常的二维平面显示在某些方面已不能满足人类的需求，人们希望显示器能真实地还原显示出空间的三维信息。”三维显示仿真技术具有广泛的应用性，它逐步向分布式联网仿真发展，具有很强的人机交互能力。将三维显示仿真技术应用到空中交通管制中，可以创造出三维视景和空间立体环境，给空中交通管制员强烈的沉浸感。

1 三维显示概念及运用意义阐述

1.1 三维显示

“所谓真实空间三维显示就是人们无需借助任何器具，能够像平时观看周边景物一样，围绕着客观景物观看到该景物各个侧面的三维信息。”它借助现代计算机技术将立体图像以平面投影图或透视图的形式在平面上表现出来。

1.2 三维显示仿真技术在空中交通管制中应用意义

三维显示仿真技术用于空中交通管制系统，它更关注于表示航空器相对于地面障碍的高度，以及相对于其他航空器的位置。计算机和电子技术模拟器的运用，可以实时的显示三维运动实体，显示效果很好，很逼真。能够有效帮助空中交通管制员充分认识交通情况，有效的把握空中冲突，减少人为因素造成的空中交通飞行事故，增加空中运行的安全系数。

2 三维显示仿真技术应用实践

2.1 管制阶段

1）机场和进近管制的显示。

该显示主要考虑这一管制区域的仿真实现。让管制员了解各飞机之间、飞机与障碍物间的位置关系。通过地空数据链，将位置信息发送给飞机员，让他了解具体情况，有效提升管制员指令的准确性。

2）区域管制的显示。

飞机图标对象：屏幕飞机图标表示当前空中某架飞机，它用简单的几何图形代表飞机被雷达探测的状态。

背景地图对象：背景地图类似于某用户查看飞机图标的参考坐标系，显示系统提供给航路、走廊、扇区、vor点、ndb点、基本测距圆环、机场、扇区报告点等地图信息。

2.2 三维环境的生成

三维模型环境的建立：

系统软件中，因三维仿真的需要，需要建立较多的三维模型。不同三维景物复杂程度与仿真需求各不相同，实现方法也各不相同。我们主要借助3dmax 与maya等软件的强大功能，完成建模任务。

1）计算机系统三维地形图构建。

三维地形是为了增加三维环境逼真度。其中地形是最复杂的景物，其三维真实感图形能极大程度的反映外部客观世界，它可视程度高，动态感强烈，存储和查询方便。

三维真实感地形图构建，有这样一些关键环节：格式即地形图生成中的dtm数据中的dem，它是用系列等间隔的地形高程值来表示；坐标转换：三维地形图的生成需要进行空间三维坐标的变换；地形模型的简化：dtm数据庞杂，使用计算机来处理，会降低计算机的运行速度，我们要对地形模型进行简化与分层处理，要考虑显示效果与显示速度的平衡；地物模型建立：虚拟地形环境中的地物模型通常用实物模型表示，我们可以用3d max构建地物模型，然后进行转换；地物叠加：三维真实地形图dem数据中既要有地形表面的高程数据，也要有叠加在其表面的人工与自然地物。

2）仿真环境。

仿真环境的建立取决于对现实系统的全面分析。仿真环境要求计算机生成的飞机具有动作、感知、认知、行为等属性，是一个“智能”实体。建模时面向对象进行分析，从低到高。仿真环境由环境、实体、管制设备等部分组成。空中交通管制员凭借管制设备参与仿真活动。自然环境、人与系统相互交互，构建成客观世界模型。仿真环境借助以太网将仿真飞机的变化信息、位置数据、仿真自然环境变化信息等联系起来，根据空中交通管制的要求来减增

仿真内容。

2.3 显示终端系统

1）实时生成。

各雷达具体地理位置各不相同，旋转周期也不同，造成系统获得的目标报告的动态参数与时间先后不一致，分析与确定合理的周期非常关键。依据民航现有的雷达旋转频率我们把系统的处理周期t与计算机数据刷新率设为4.1秒经验值。目标的出现先进行坐标系的转换，从极坐标系到直角坐标系，然后将得到的航迹进行处理。再将得到的处理后的坐标的对应变量传输到中央主机。由中央主机进行处理，再通过网络传输到显示终端区。由其判断与飞机位置相应的空间环境或者地形环境，数据加载的过程就完成了，最后通过计算机显示出来。

2）显示终端的体系结构。

显示终端软件逻辑组成与相互关系，如图1所示。

空中交通管制自动化系统最主要的组成部分是三维显示，管制员凭借雷达数据显示终端传输的动态与静态的航图数据，可以准确的对空中管制区域内的飞机提供管制服务。

3）数据库生成。

仿真过程构建包括建筑、地形、机场等几何模型，它的构建可以为空中交通管制人员提供逼真的三维环境。在进行异构仿真设备联网时，我们可采用不同设备生成图像，前提是数据库必须一致。要达到这一要求，必须要先获得仿真所需的所有源数据，包括滑行道、跑道、障碍物、停机坪位置等数据，包括物体的色彩、尺寸、外形、纹理、亮度等；然后依据原数据构建物体几何模型；最后手工实现和调整无法自动完成的程序。

虚拟环境中常遇到模型一致性问题。即在虚拟环境中，各种模型必须要互相协调，要具有一致性，也即符合物理规律。那么在时间与空间上的不一致我们要通过各种方式表现出来。比如空中交通管制人员的二维图形平面显示器与三维视景之间。要使周围场景与实体运动相一致，需要我们客观的进行场景描述，提供地形、建筑物等实体数据，构建与视景相匹配的数据库。

它主要由图形绘制库、窗口管理库、菜单管理库、地图数据库、消息队列库、网络通信库、动态数据库、配置函数库、通用函数库等函数库组成。下面对各库的具体功能与组成模块进行简述：

图形绘制库包括高级图形绘制模块、基本图形绘制模块、空域绘制模块、航线绘制模块、机场数据模块、无方向性导航台模块、报告点绘制模块、山峰绘制模块、空中走廊模块等多个模块，主要在各窗口绘制各种图形元素；地图数据库主要是保存各类航图数据；窗口管理库主要由子窗口模块、主窗口模块、着陆窗口模块、系统状态窗口模块等组成，用于窗口的操作与显示；菜单管理库由单个模块组成，主要提供系统菜单动态显示；动态数据库可以通过独特的数据结构实现飞行计划数据、动态数据、系统内部数据的存储与管理；消息队列库的功能主要是对消息队列进行创建与维护等，为其他模块创建、接收、发送与关闭消息队列提供数据；网络通信库的功能是对操作系统网络功能进行封装，为其他模块直接使用该库函数进行网络通信创造条件；配置函数库主要是读取和保存配置数据；通用函数库主要提供一部分通用函数，像屏幕投影函数、球极平面投影函数、坐标系旋转函数与坐标系平移函数等。

3 结论

现代计算机技术的快速发展，有力的促进了社会的发展，有效的解决了空中交通管制等多种问题。只要我们不断的进行探索，相信计算机技术会给航空业带来极大的便利，在社会主义现代化进程中提供更好的服务。

参考文献

[1]杨振鹏，于宝峰，王行仁.空中交通管制仿真环境研究[j].北京航空航天大学学报，2002（04）.

第4篇：计算机三维仿真技术范文

关键词：3D数字仿真技术；城市服务；应用

1 概述

3D数字仿真技术主要是通过计算机技术，为用户创造一个逼真的虚拟环境，既可以是对现实环境的虚拟，也可以是对一些想象的物体的虚拟。目前在城市建设以及工业产品等领域中的发展比较广泛。本文主要通过分析3D数字仿真技术的发展情况，探讨其在当前的城市服务中的应用情况。

2 3D数字仿真技术概述

2.1 3D数字仿真技术概念及特点

3D（三维）数字仿真，一般也称虚拟仿真，主要是通过计算机技术生成一个无限逼近现实的虚拟环境，该环境中存在视、听、触、味等多种感知，用户则通过各种传感器设备接收自身自然反应的行为、活动，从而实现与虚拟世界中的个体产生联系的一种技术。

3D数字仿真技术一般具备三个特点：（1）沉浸感。由于3D数字仿真技术创造出了一个虚拟的现实世界，单从视觉效果上来看，用户很容易产生一种置身于这种虚拟环境的感受。（2）多感知性。虽然目前的3D数字仿真技术能够实现的感知只有视觉、听觉发展的比较成熟。但是理想状态下，3D数字仿真技术还应该具备味觉、嗅觉以及触觉等在现实生活中存在的多种人类感知行为，为人类营造一个真正逼近现实的虚拟环境。（3）交互性。所谓交互性是指用户可与虚拟环境中的实体进行交流、操作等行为，而且通过这些行为可以得到实时的反馈。

2.2 3D数字仿真技术发展

进入21世纪以来，随着计算机技术的大量普及，3D数字仿真技术也随之进入了快速的发展时期。而美国作为该技术的发源地，目前在该技术领域依然处于世界领先地位，于2007年率先提出六方沉浸体验虚拟现实系统，并期望达到1亿像素的显示效果。然而目前最大的虚拟现实系统中能够提供的像素仅为4300万，且只有五方沉浸体验效果。因此，这项技术被美国业界认为是下一世纪重要竞争技术，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有对应的大型研发中心。我国虽然起步较晚，但是许多高校、企业也都在积极研制3D数字仿真技术，目前也都取得了十分显著的进步。

3 3D数字仿真技术提供的城市服务探究

3.1 城市建设领域

随着房地产行业的竞争越来越激烈，房地产厂商主要宣传的要点包括：地理位置、社区规划、户型设计等。然而目前对于户型的空间设计等方面发展已经很难再有革命性的突破，一些厂商的宣传手段还仅限于条幅、实物模型等。但是随着社会的发展，人们希望能够更加直观、快捷、方便地看到整个楼盘的详细信息。传统的手段是无法满足这些需求的，而3D数字仿真技术，这一专注于营造仿真环境的技术就得到了广泛的应用。房地产厂商通过制作一些建筑动画，直观地展现小区虚拟场景、楼盘样式、以及三维虚拟样板房等。通过使用这些3D动画作为宣传手段，能够让居民非常直观的体验、感受到住房的样子，因此取得了非常好的宣传效果。

3.2 工业领域

现如今，随着经济的快速发展，人们的生活也因为各种工业产品的快速发展而变得非常方便。像汽车、医疗器械等一些与人们生活息息相关的工业产品，一般在最终上市之前都会进行严格的检验。之前由于技术水平有限，只有等到产品研发出来之后才能进行相关的检验，一旦产品出现问题势必造成大量资源的浪费。

随着3D数字仿真技术的产生，技术人员可将设计出来的产品进行虚拟实验，既可以将设计出来的产品整体、空间构造都非常详细地展现出来，而且还可以通过虚拟现实技术，在虚拟的环境中对，对这些产品进行安全、事故模拟实验。像汽车行业，一般会利用3D数字仿真技术进行车辆撞击事故模拟；在煤矿产业，一般利用3D数字仿真技术进行安全生产实验，确定最终的安全挖掘方案等。

3.3 事故模拟

传统的事故分析都是通过事故现场照片或者是现场遗留下来痕迹等来进行相P的判断，但是这种缺乏动态模拟过程的分析方式缺乏直观性。而事故一旦发生，通常会伴随着赔偿、处罚等后续事件，如果能够完全还原当时的情景，有助于相关负责人十分方便、快捷、准确的处理相关事故。目前已经开展的研究内容包括：桥梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤矿事故分析等。其中交通事故分析发展相对的较为成熟，而且现在已经有很多交通管理部门引进这些技术，对交通事故进行模拟还原，从而对发生当事人进行相关责任判断。

3.4 施工演示

目前国家各项基础设施建设正在如火如荼的进行中，面对这些大型的工程项目，以前只能通过工程图纸或简单的模型等形式进行展示。对于缺乏足够的空间想象能力或者项目新手来说，很难去想象到整个工程中每个实物的具体样式，而3D数字仿真技术大到整体效果，小到部件的构造等，可以非常逼真的展示工程项目实景。不仅方便进行施工演示，而且在进行工程汇报时，也可以非常具体的展示当前的具体施工状况，以及与完整项目之间的差距等。

4 结束语

3D数字仿真技术，随着计算机技术的快速发展，正处在高速发展的阶段，而且正在以其独特的方式改善人们的生活、学习和工作方式。除上述提到的一些应用领域之外，3D数字仿真技术还有许多其它的应用领域，而且随着5D时代的到来，还会产生更多的现在还无法想象的应用领域。但同时还应该意识到，由于一些技术难点，比如说在虚拟空间中实现嗅觉、味觉等技术，目前还没有攻克，3D数字仿真技术未来的发展道路还有很长。

参考文献

[1]张晶.浅谈三维动画的应用领域[J].山东工业技术，2013（11）：151.

[2]周飞，孙超.论三维动画在产品设计中的运用和价值[J].艺术科技，2013（05）：179.

第5篇：计算机三维仿真技术范文

关键词:仿真;虚拟样机;计算机辅助设计

以信息技术、计算机技术、系统理论、通信技术为基础的系统仿真技术得到了前所未有的发展。特别的是,系统仿真技术在机械设备制造领域也得到了广泛的应用。比如世界上的许多大飞机制造公司(如美国波音、洛克希德?马丁、法国空中客车等公司)和大汽车制造公司(如通用、福特、戴姆勒-奔驰、丰田、宝马、大众等公司)都在产品的开发设计、实验分析、制造和管理的各个阶段大量地、充分地使用仿真技术,不仅大大地缩短了产品的开发周期,极大地减少了人力。

一、机械设备制造仿真技术概论

仿真技术的迅猛发展,为机械产品的设计开发、性能分析与制造提供了强有力的利研手段,逐渐形成了专业的机械系统仿真技术。主要的仿真技术包括cAD三维建模、结构有限元分析、多体系统动力学分析、优化设计。应用它们可以解决从零件到装配件的结构刚强度和产品的各项性能要求等问题,这些技术作为机械系统仿真技术中的几个最为关键的部分,相互渗透,相互关联,大有一体化和集成化趋势。

二、设备仿真技术发展

(一)加工设备布局仿真

设备布局是构造一个有效车间系统最为重要的环节,相同车间地址、相同的人员、相同的技术和设备,仅仅由于布置方式的不同,生产系统的功能可产生天壤之别。高效率的设备布局作为提高企业生产效率和效益的手段之～,越来越受到人们的重视。在工业发达国家,除了降低原材料和能源消耗外,已把改进物料搬运、改善工厂中的物流组织看作是减少和节省开支以获取利润的重要方面。现代生产管理理论减少企业内部生产物流的具体途径可以概括为以下三点:

一是通过最优的工厂布局,建立顺畅的物流线路,或者采用加工中心,实现工序集中,减少运输次数,缩短物流距离;二是成组搬运,直接减少搬运次数;三是确定最优的运输路线和运输速度,建立连续短捷的运输路线,减少运输的停顿、路线交叉和倒流现象。

(二)多学科优化理论在仿真中的应用

机械设计技术及设计方法学的研究大都开始于工程应用问题的研究,再随着研究工作的进展逐步上升为独立的理论,然后反馈应用于产品设计的实践。多学科设计优化理

论的研究也遵循了同样的规律。在航空航天领域发展起来的MDO技术是当前国际上一个最活跃的研究课题。MDO问题涉及到的变量数目较多,学科之间的信息交换极为复杂,直接搜索目标函数和约束值的计算量令人难以忍受,某些学科分析会产生一些无法预计的失真,难以采用效率较高的梯度算法进行设计空间搜索,影响处理速度。因此,优化过程中一般不将设计空间搜索程序与多学科分析直接祸合起来,而是对目标函数和约束给予近似的表达,将直接搜索和这些易于计算的近似表达祸合起来,得到近似问题的最优解后,通过最优解处的重分析来修正改进近似模型,避免频繁的多学科全分析。

(三)基于虚拟样机的机械仿真

在机械设计领域,虚拟样机技术作为一种崭新的产品开发方法,更是一种十分重要的综合仿真式开发手段。机械系统虚拟样机是基于虚拟样机的机械系统仿真技术,是指在制造的一台物理样机生产出来之前,利用计算机技术建立该机械系统f产品)的三维数字化模型(即虚拟样机);对其进行静力学、运动学和动力学分析,较好地仿真该机械系统的运动过程,以预测机械系统的整体性能。该技术以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术,将分散的零部件设计和分析技术集成在一起,提供一个全新的研发机械产品的设计方法。它通过设计中的反馈信息不断的指导设计,保证产品寻优过程的顺利进行。

三、sOILDwROK建模导入ADAMS

ADAMS软件具有强大的动力学解算器,但其实体建模功能相对比较薄弱。对于比较复杂的零部件,如用ADAMS建模模块进行三维实体建模,不能保证模型的尺寸精度和装配的位置精度。应用SoildWorks软件对设备进行整机建模,按工程图纸将其变为一个数字样机,然后将其转换并导入到ADAMS坏境中使用。由于SoildWorks和ADAMS是两个完全不同的系统,所以各自的数据都难以被对方识别。要将SoildWorks中创建的三维实体模型导入到ADAMS环境中,必须两种软件具备某一相同的几何数据转换模块,先将SoildW01.ks的数据转换成中性(不依赖于SoildWoI_ks系统),然后将中性数据通过几何数据转换模块转换成AI)AMS数据。

(一)虚拟设备的装配

经上面步骤零部件导入AI)AMS后,各构件之间还只是毫无联系地独立存在于ADAMS中。这种状态下即使全部零部件都己导入,也不能构成一台具有现实意义的虚拟样机。这就如一堆拆散的零件摆在地上不能构成一整的机器。下面的工作就是要将这些分散的零部件"装配"成一整的机械,并赋予一定的工作环境,使其能够模拟现实的工况工作。

(二)仿真实验

所谓仿真就是在模型上进行实验,它是将被研究的对象及其特征抽象成模型,通过对模型的实验操作及实验结果的分析,探讨和推断对象本身所具有的性质及其运动变化规律。

四、结束语

机械设备制造中的仿真技术,其本质也是一种计算机辅助设计。但是与以往技术相比,它更形象、更先进。需要看到的是,与发达国家我们的路还很漫长,只有迎头赶上才能满足国家经济发展的要求。

参考文献:

[1]殷国富.杨随先计算机辅助设计与制造技术原理及应用[M].成都:四川大学出版社.

[2]刘德贵.动力学系统数字仿真算法[M].北京:科学出版社,2000.

第6篇：计算机三维仿真技术范文

【关键词】仿真技术 机械设计制造 模型创建 应用

仿真技术是伴随着计算机的普遍应用而兴起的，它结合了多门学科及理论，充分利用计算机和相关软件对所需要的设计展开虚拟实验，是一种综合性技术。在早期的计算机仿真技术中，通过随机数实验的方法解决问题，也被称之为蒙塔卡罗方法。仿真技术的成熟与稳定是在科技与工业的发展中进行的，对人们的生产生活产生了不可磨灭的影响。它从出现到应用普及主要经历了三个主要阶段：模拟机仿真、模拟数字混合机仿真以及数字机仿真。

1 仿真技术对机械设计制造行业的作用

仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精确，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。

2 仿真过程的实现

2.1 模型的建立

在机械设计制作的过程中，若要使用仿真技术，首先就要设计编辑条件和约束条件，确定研究目标，进而建立一个可以满足系统要求的仿真运行系统。系统初步建立之后，便要求设计者根据相应的学科知识对该系统进行数字化表述，也就是对系统建立数学模型。通常状况下，数学模型由于时间不同可分为动态和静态两种，其中动态模型又可以分为离散、连续和混合时间三种。

2.2 模型的变换

这一步骤指的是把初步建立的模型通过数学表达式的作用变换成计算机能够识别的样式，这一过程运用了部分合适的计算机算法及语言，是仿真的基础，也称之为仿真模型。若要实现模型的变换，设计者可以使用现有的仿真软件，也可以根据系统需求自行开发。

2.3 模型的实验

模型的实验指的是通过在计算机中运行仿真模型能够得到相应的仿真结果。做好了模型的建立和变换这两大步骤，也就为模型的实验打下了基础，只要是按照预期设计目标来展开的前几个步骤，那么这一步骤的实现并不困难。在对仿真结果进行衡量时，要对其可靠性进行分析，通常使用的方法有以下两种：置信通道法以及仿真过程的反向验证法。

3 仿真技术在机械设计制造中的应用

3.1 在齿轮设计中的应用

在机械装备中，齿轮可谓是最重要的零部件之一，因此，在设计中对其性能进行仿真意义重大，并且不少设计者也针对此问题做了大量研究。其中包括：使用visual lisp语言对齿轮端面的建模和仿真，从任意几何角度对其性能进行评估；用计算机仿真技术展开对圆弧针齿行星传动的研究；对影响正交齿轮传动接触点的主要参数进行研究等等。此外，计算机仿真技术在齿轮泵的齿轮设计中应用也十分广泛。

3.2 在机械结构件设计方面的应用

一个机械系统的完成需要各部分机械Y构件的组合，共同发挥它们的综合作用。因此，在对一个新产品进行设计时，各零部件的性能能否正常发挥、它们之间的配合是否得当、如何选取组合方案等问题，都离不开事先用仿真技术进行模拟优化。现在市场主流的大型三维设计软件都对结构运动仿真功能进行了开发，根据在该软件中设计的装配体的性能，对演示结构的运动展开模拟，如果需要运动学仿真，只需要提前设置好主运动件，具有极大的便利性。此外，在这些大型三维设计软件的仿真运动过程中，设计者能够从任意角度观察运动结果，还能帮助设计者检查结构的运动干涉等问题，功能十分强大。

3.3 在复杂机械加工研究方面的应用

作为机械设计制造行业的生产基础，用仿真技术对机械加工尤其是复杂机械加工能够帮助设计者研究深层次机理，在理论程度上提升了这一步骤的性能与质量。在数控加工的过程中，可以使用仿真技术编写CNC机床的零件加工程序，然后转换成为对应的图形信息，通过这些信息设计者很容易对加工参数进行设置。在磨削加工中，通过磨削时间的不同展开对这一步骤的建模，以此建立的仿真模型可以对磨削的性能和质量进行预测，促使磨削步骤的最优化。

4 结语

随着经济规模的扩大，现代工业技术得以迅速发展，各生产步骤和工艺越来越复杂，因此，必须借助自动测试和仿真等计算机技术帮助设计者对设计方案进行优化。尤其是伴随着仿真技术在机械设计制造中的使用，实现了设计者从复杂庞大的信息中对机械部件或者加工过程的最优化控制，解决了传统机械设计制造过程中无法实现的问题。

参考文献

[1]张小亚.浅谈虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用[J].企业导报，2011（16）：276-277.

[2]崔松华.CAD/CAM技术在机械设计制造中的应用研究[J].考试周刊，2014（35）：99-100.

[3]张晓霞.遗传算法在机械设计优化中的应用及运动学仿真技术研究[D].太原：中北大学，2008.

作者简介

熊勇（1974-），男，四川省内江市人。工程硕士学位。现为内江职业技术学院机械工程系讲师。研究方向为机械工程。

第7篇：计算机三维仿真技术范文

关键词：三维仿真；城市规划；应用

Abstract: This paper from the basic concept and the significance of the development of 3D simulation technology, 3D platform to establish Shaoguan surveying and Mapping Institute as an example, the auxiliary city planning decision using three-dimensional simulation technology, can be in the city of real-time interactive scene simulation evaluation and analysis plan, provide more intuitive and scientific basis for planning management. In the application of engineering to promote the 3D simulation technology, how to build a good standard, database and platform system and discusses in detail to have great influence on the overall operating structure, construction method of updating maintenance measures and other supporting mechanism. Finally, several typical cases to illustrate the practical application of 3D simulation technology application in city planning work.

中图分类号：U412.1+2 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

近年来，三维及相关技术得到了讯速发展，过去无法突破的城市复杂性描述、海量信息管理等技术瓶颈相继被攻克，计算机硬件不断提高，以虚拟现实技术、三维展示技术为核心的内容的技术得到快速发展。

三维仿真技术在规划中的应用主要是通过对城市地形、建筑及其它人工设施进行三维地理建模，形成覆盖全市的数字城市立体场景，同时结合虚拟仿真等技术，实现城市的三维可视化管理，是提高城市规划编制技术水平，实现科学规划的有效手段，是推进“数字城市”、“和谐城市”建设，实现公共事务可视化管理的基础保障，可以促进经济社会的全面可持续发展。

2.基本概念和意义

城市三维仿真是城市空间信息在计算机环境中的三维直观表达，是数字城市概念城市规划、建设、管理领域的延伸，同时也是数字城市建设的重要基础内容。城市三维仿真技术在规划中的应用前景主要有以下几个方面：

⑴ 完善韶关市数字化规划控制体系，实现城市规划精细化管理

实现从总规-控规-修规的全面三维数字化控制目标，在以往基于控规的城市规划统一管理平台的基础上进一步细化、深化和优化规划管理工作，使韶关市城市规划管理进入精细化管理阶段。

⑵ 创新规划理念和技术方法，提高规划编制的科学水平

利用三维数字城市、GIS等信息化技术，为规划编制过程中的信息采集、指标分析、方案决策、成果展示等工作提高新方法，实现控规编制的技术方法信息化和过程管理信息化，体现规划编制“科学性”、“过程性”、“动态性”特点。

⑶ 实现城市规划可视化管理，迈入规划管理数字化时代

城市三维仿真技术将全面突破传统二维空间系统诸多限制，建成三维全景数字规划支持系统，为有关领导和管理部门对城市规划、建设、管理的重大问题决策，提供准确、实时的信息支撑及直观、真实的可视化和互动操作环境。

3.工作内容及应用

韶关城市规划三维辅助决策支持系统利用三维仿真技术建立城市三维虚拟环境，在城市规划、建设的各阶段进行城市现状及规划的三维模拟描述，为决策者提供直观、科学、准确的城市规划宏观决策支持，满足规划业务审批管理的应用、成果的展示及规划方案管理和评审的需要。

韶关城市规划三维辅助决策支持系统项目主要包含软件和三维数据建模两方面的工作。项目共投入280万，计划在三年内完成。2011年6月开始进行系统开发和三维建模，2013年5月份，系统主要体系结构开发完成，并完成韶关主建城区三维模型数据生产制作。

（1） 数据建设内容

数据建设主要包括数据标准制定和三维数据建模两部分。

制定数据标准和技术规范是实现系统互联互通、资源共享的重要基础工作，也是后期数据更新、管理、维护的依据。数据标准建设主要包括：三维数据采集与制作标准、三维数据更新规范。

三维数据建模是系统建设的基础，以及各种应用和分析的依据。初次项目建设覆盖范围为主城区50平方公里的基础模型建设工作（建筑物约有30平方公里）：其中包括约15平方公里的精细模型、10平方公里的标准模型、50平方公里的地形及市政配件模型。

（2）系统特色及基础功能

体现三维场景的美观和真实性；是一套安全、可靠、稳定，功能强大的系统。在应用于实际规划工作中，发挥辅助决策作用，系统的布局合理、操作简便。可进行场景浏览漫游、重点导航、路径导航、图层控制、场景输出等。三维数据应用广泛，可广泛应用于规划、市政、城管、公安、交通、旅游、房产等行业领域。

（3）城市规划辅助决策

提供直观的三维可视化环境；提供多种空间数据、规划专题数据的叠加分析功能；三维辅助设计、建筑信息查询。规划地块查询、用地红线查询、空间量测、地形分析、规划辅助分析。方案比对、日照分析、控高分析，视域分析、通视分析、指标分析，三维标注、图形绘制、路网绘制、规划元素库、三维模型库，管网查看、管网查询、管网统计、管网分析等。4.在城市规划中的应用实例

（1）规划方案对比分析

利用虚拟的三维场景，使城市的规划工作不在于仅仅建立在平面图上做规划，三维的场景模型使规划变得更简单直观。一般人都能参与到城市的规划中去。如某个小区的三旧改造工程，通过三维仿真模型，规划前后的场景就一目了然了，为设计者提供了思路。规划前后的场景如图1所示：

图1

（2）日照分析的功能

在城市建筑规划设计时，日照分析是必不可少的一个环节。通过对待规划建筑物的高度、形状进行模拟，应用TerraExplorer Pro 提供的接口，在系统中很容易就继续日照分析。如在城市的某个小区旁欲修建一座建筑物，建筑物对小区附近的楼房的日照影响分析情况如图2、3所示：

图2建筑物上午八点钟的日照情况

图3建筑物下午15点钟的日照情况

（3）地下管线信息的查询功能

在旧城区的改造中，决策者需了解地下管线的状况。可以直接三维系统中反应出来，如图4所示：

图4

（4）建筑信息的查询功能

将前期测绘的建筑物数据属性信息输入数据库中，使用户点击具体的建筑物时能够显示其详细的属性信息，在表达上更加直观。如图5所示：

图5

5.结语

三维仿真技术能够促进规划工作从“定性分析”到“定量分析”，从“平面规划”向立体规划“的转变，实现城市规划的精细化、科学化管理。三维仿真技术的应用，明显的提高规划审批的效率和方案设计的科学科学性，避免了传统规划评审采用大量设计文稿的方式，极大提高了设计单位、业主单位和管理单位的沟通效率，协调了与周围建筑群的空间、色彩、材料，有利于体现城市的特点，促进城市的可持续发展。

参考文献：

[1]彭一刚著，建筑空间组合论，北京；建筑工业出版社，2008.

[2]朱礼俊，《论建设三维虚拟城市的决策依据》。2006年综合性测绘学会研讨会论文集，宁波测绘学会，2006.

第8篇：计算机三维仿真技术范文

【关键词】医学信息 虚拟仿真 实训方法 图像分割

1 引言

随着我国对医学技术的要求逐步增高，传统的医疗实训方法已经无法满足如今的医疗人力资源的匮乏，因此越来越多的医疗中心选择用虚拟仿真技术来对医护人员的实训进行训练。目前，在国内，虚拟仿真技术已经逐步受到我国医学界和科学界的重视和研究兴趣。虚拟仿真技术具有模拟手术场景复杂，人机沟通力强，手术现场多元化等特点。其所包含的技术领域也十分广泛。虚拟仿真技术通常包含传统的计算机技术，计算机图像处理技术，现代生物技术，现代医学信息技术，仿真技术和科学计算技术等。基于医学信息技术的虚拟仿真实训不仅可以对医疗人员的临床实验进行仿真模拟训练，同时也可以在医生手术过程中，全程对医生操作进行实时指导，是目前医学界一项炙手可热的培训技术。

2 基于医学信息技术虚拟仿真技术

虚拟仿真技术是指利用计算机技术对临床手术进行模拟训练的一种医疗培训技术。它包含了许多医学技术领域，包括现实手术的培训技术，计算机全程指导手术技术，医学图处理技术，医生通过图像引导进行手术技术，手术导航技术，医疗图像重建和虚拟手术技术等。伤口切割处仿真是指在虚拟仿真手术中模拟外壳手术的伤口切割技术，该技术可以训练外科医生的伤口切割手法与技能熟练度，虚拟仿真技术充分的模拟了手术时伤口切割的效果，以及医疗人员切割伤口的平滑程度。

在进行伤口切割仿真技术的试验中，伤口切割时间和伤口切割效果是制约模拟实验真实性的保障。手术碰撞仿真是指在进行虚拟仿真手术过程中，患者器官与手术器械的碰撞至关重要，在外科手术中，手术器械与患者器官的碰撞往往会决定一场手术的效果或是一个人的生命，因此，对手术器械碰撞的模拟实验是医学仿真试验中十分重要的板块。由于患者的软组织器官，与模拟的医疗器械都呈现不规则形状，因此，在进行模拟实验时，针对不规则几何体是否会发生碰撞的实验，是确保模拟实验的真实性和仿真高效性的关键。医学图像处理技术是指对于医学图像技术的模拟和数据分析模拟等。包括三维，X光，血液流动等的图像模拟。对于手术场景的仿真包括对手术时的灯光，器械，设备，手术室的背景颜色，手术器材材质的模拟等。为医疗人员在进行培训时提供一个较为真实的手术场景。仿真系统配置内核则包括仿真模拟板块的监测与更新，手术资源配置的维护，操作板块的模拟等。

3 虚拟仿真实训方法研究

为了验证虚拟仿真实验的有效性，我们对其实训方法进行了深入的分析和研究。根据目前仿真系统的开发形式，我们对其系统按照功能性的不同，进行了模块划分。模块划分后，我们开始对系统实训方法进行研究。首先，我们需要构建一个虚拟仿真实验的程序编程，该编程包括虚拟实验数据，虚拟实验对象，虚拟实验图像和虚拟实验场景。虚拟实验的程序编程是整个虚拟仿真实验的基础。对虚拟仿真实验进行编程后，需要对实验的硬件设备进行选择。通常我们所采用的实验硬件设备包含瑞士公司生产的Pmryer力度触觉反馈设备，该力度触觉反馈设备包括有7个力度反馈度，可以对模拟手术过程中的手术力度进行全方位的模拟。包括挤压力，拉扯力，摩擦力，抓取力等。硬件选择完毕后，我们就可以对虚拟仿真实验的具体任务进行设计。仿真实验的具体任务包括一，虚拟医学图像处理技术，我们需要对虚拟的医学图像进行处理，保证其频率波动的稳定和二维，三维图像的识别。二是建立三维的软组织模型，对手术过程中软组织可能发生的变化进行模拟，以保证模拟实验的真实性。三是对实验力度反馈数据进行处理。在手术进行过程中，医护人员的手术力度有着至关重要的作用，因此，我们需要对手术过程中的力度进行模拟。四是对手术时的血液流动进行模拟。手术时，医护人员需要随时对患者的血液流动进行控制，因此对血液流动进行模拟在虚拟仿真实验中是十分重要的。随着我国医疗技术的发展，虚拟手术仿真系统在医疗领域的应用将越来越广泛。

4 结论

基于医学信息技术的虚拟仿真实训是一个包含着众多复杂技术的一款医疗手术模拟实训系统。本文对其实训方法进行了深入的分析和研究。首先我们对仿真实验系统进行了系统编程，之后对其硬件设备进行选择，最终确立仿真实验任务。系统实验包括了模拟软组织模型的建立，保障了虚拟实验时，能够了解手术过程中患者软组织结构的变化情况。模拟图像处理技术，对医疗图像进行二维，三维的建模，并对其图像数据进行分析。模拟手术力度反馈，更好帮助医疗人员在进行手术时的力度控制进行训练。虚拟仿真系统不仅可以对医疗人员的手术经验进行培训，同时也可以利用仿真模拟系统，在真实手术操作时，进行手术实时的引导。基于医学信息的虚拟仿真实训不仅为我国医疗人员的手术经验提供了训练的平台，也为我国医学技术的发展奠定了基础。

参考文献

[1]吴奇，程薇曦.虚拟现实技术在医学手术中的实现与应用[J].重庆医学，2008（21）：2489-2491.

[2]王勇军，吴鹏，郭光友，谭珂.支持力反馈的鼻腔镜虚拟手术仿真系统[J].系统仿真学报，2001（03）：404-407.

[3]许旺蓓.针刺软组织有限元仿真及实验研究[D].天津：天津大学，2009：4-5.

[4]N.Famaey and J.V.Sloten.Soft tissue modelling for applications in virtual surgery and surgical robotics[J]. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering，Aug 2008，11（04）：351-366.

作者简介

李晓莉（1980-），女，河南省西华县人。硕士学位。副教授。主要研究方向为临床医学。

第9篇：计算机三维仿真技术范文

关键词：城市人民防空计算机仿真系统 模型设计 仿真技术 体系结构

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）01-0149-01

1 人民防空计算机仿真系统结构

防空计算机仿真系统以仿真建筑模型和三维场景仿真等技术，建立三维动态演示的演习场景，并进行各类预案演练以及评估检测为主要内容。该系统的主要技术手段为HLA技术，并辅佐以高速LAN作为信息传输基础、城市场景三维显示效果和三维模型制作等技术，系统总体结构设计由三维场景与管理模块、专业数据查询模块、地理信息系统查询模块、标绘模块、预案演示模块、辅助决策模块组成。

（1）三维场景与管理模块。该模块是利用卫星数据、航空影像、数字模型和其他3D信息源，快速建立一个交换式三维平台。该模块最大的特点是可以融合数据后更新现有数据库，展现实时3D效果的地理空间影像，帮助使用者得到所需要的地理数据。（2）专业数据查询模块。专业数据查询模块是用于存储演练需要的各类专业信息和评测信息等内容的模块。该模块最大的特点就是可以对各种基本数据进行加工处理，并对相关数据进行综合编辑和系统分析，并且还具有增添、删除和修改数据，自动检验当前数据和提示操作的功能。（3）地理信息系统查询模块。本模块提供了最基本的地理查询功能，可以提供地图放大缩小、地理坐标定位、高度量算、距离量算、坡度量算，路径分析等技术支持。（4）标绘模块。该系统主要用于静态情况下的指挥作业，也可以为动态演示模拟提供最基础的势态图，而且在该系统中存储了大量三维符合，例如重点目标、人民防空专业队、地下工事等等。（5）预案演示模块。本系统根据预案进行可视化3D模拟预案进行系统之后，然后根据不同的预案类型进行分类存储于管理。（6）辅助决策模块。该模块不仅可以动态展现指挥行动，还可以建立多个辅决策模型，例如人民防空警报器优化模型、智能选择疏通与隐蔽路线模型、重点防护目标、行动部署模型等。

2 人民防空计算机仿真系统的关键性技术

2.1 城市场景三维显示效果

由于建立城市人民防空计算机系统是为了保护人民的生命与财产的安全，那么主要行动的重点就应当放在城市地域上，所以城市场景三维显示效果是该系统开发的一项重要研究指标。在三维场景效果下进行演示，可以达到最真实的演练效果，使得仿真过程更加形象、逼真、直观，现场富有感染力，增强现场感的真实效果。

该技术的系统主要由三维矢量模型、DEM、纹理影像和属性数据组成，系统采用矢量一体化的数据组织策略和细层次LOD技术，来控制场景复杂度和真实度，快速可视化三维模型系统，并且随时准备简化物体模型。

城市场景环境主要可包括为自然环境、气象环境、电磁环境和核化环境等。在该系统中，可根据可视化处理的场景数据实施实时交换显示。其中针对不同的地形场景、环境场景、武器装备以及声效特征，运用了矢量数据一体化的组织策略。

2.2 HLA技术

HLA是目前最新型的分布仿真框架，特点是可支持互操作和可重用，能够提供更多大型规模的结构仿真、数据分发管理和实况仿真等于一体的综合环境。

（1）HLA技术的分析。HLA包含了6种管理服务，而且关于HLA包含数据分发管理服务与时间管理服务由于其自身的复杂性，成为了当下研究的热点。（2）HLA组成部分。HLA主要由规则、对象模型样本、运行支撑结构构成。（3）HLA的主要作用。HLA是该系统技术框架的核心内容，其作用在于促进模型资源的高效开发，解决仿真系统设计上的集成问题。HLA作为系统总体规划的标准，可以实现系统内各个部件的独立开发，使得系统具备了更高的可扩展性能。并且，HLA对建立仿真系统的效率和质量等方面提高标准做出来重大的贡献。

2.3 三维模型制作与分析

该技术最大的优点是从实际应用需求出发，通过人民防空专业知识进行归纳与总结，并且根据不同的类型模式实施分类，统共可分为如下几类：城市人民防空地下工程和专业队伍、城市人民防空警报通信系统、疏散路线、隐蔽区域、重点防护目标、物质储备、可能的危险源等。最后按照设计得来的人们防空专业符号体系，制作系统所需的三维模型库。

3 城市人民防空计算机系统的实现

该系统采用COM技术与TCP协议开发，利用SQL Server数据库平台，实现了城市人民防空预案的三维动态演习，系统通过模拟空袭场景、模拟城市人口疏散和隐蔽路线、模拟重点防护目标等来实现预案的网上模拟，并且配以视频演示，其中地形仿真要求与被模仿地区外形相近，而战场地形则以合理选用典型战术训练场为蓝本，逼真的模拟战斗中的声音以及火力攻击等效果，然后根据作战情况仿真的进行变化，伴随敌军袭击我军重点防护目标时，系统会自动根据有关数据进行计算损失，得到精确的损伤结论，同时将会根据部署情况进行及时调用，得出最优化的行动方案。并且还可以对某些难以进行实际操作研究的军事行动进行模拟，得到相应的估算评测结果，以达到体现敌我双方实力对抗和交战情况的随机性。这样一来，可以增强我军人民防空指挥人员的组织指挥能力，综合判断防空能力是否达到相应水平，并且还可以提高机会机关人员之间的合作协调能力和有效检验专业技能是否达标，从而得到最精确的评测结果。