虚拟仿真技术论文精选(九篇)

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第1篇：虚拟仿真技术论文范文

【关键词】计算机仿真技术 信息化 制造业

1对系统仿真类型进行概述

顾名思义，“仿真”就是对现实世界的物体进行模拟的一种状态，使其达到逼真的情形。在工程技术领域，经常采用系统仿真技术来研究相关事物，如通过系统模型的相关实验来研究设计或者存在的某个系统。

2对计算机仿真技术在制造业中的应用以及发展现状进行概述

由于我国是一个制造业大国，并且制造业在我国的国民经济收入中也占很大的比例，因此，国家及企业都非常重视我国制造业技术的发展。随着我国科学技术及制造业的进步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速发展。而系统仿真技术作为工程领域里面的一个重要手段，其被大量应用到我国制造业进行研究及实践，从而产生出一些先进制造技术。对于系统仿真技术而言，如果从本质上面来讲，其就是通过建立仿真模型，然后再对仿真模型不断进行实践模拟的一种先进技术。它的实现过程主要是由仿真语言、计算机高级语言、以及计算机仿真软件来实现，具体情况如上图2-1所示。可以很明显的看出，对于一个典型的仿真软件来讲，它主要包括程序包、仿真语言、仿真环境三种不同的形式，它的覆盖功能也不是完全相同的，并且，从下到上是大致的反映了计算机仿真软件的一个发展情况。随着相关技术的发展，直到上个世纪80年代后期，出现了一体化的仿真环境。随着我国计算机技术的进一步发展，开始出现了面向对象的并发执行机制，这样，就非常容易的实现在数据库管理的基础之上来对实验及模型数据、以及实验仿真的结果等进行统一的管理，与此同时，人工智能等相关的先进技术也开始应用到仿真建模、运行以及对仿真的结果进行分析之中。另外，广义的制造系统的相关仿真器也开始大量出现，在某种程度上面很好的实现了对制造系统进行的非语言建模、以及模型数据驱动等相关的重要功能。比较典型的一体化仿真软件有TESS等，广义的仿真器有FATOR等。

3计算机仿真研究的热点以及对我国制造业的相关影响

自从上世纪末以来，随着我国制造业的竞争不断加剧，产品生产周期不断缩短，这样就导致系统仿真技术不断向横向的方向发展，在制造业里面比较典型的就是“虚拟制造技术”的发展。根据虚拟制造的概念可以得知，需要先采取计算机来模拟整个产品的设计及制造过程，这样便于发现各种问题，并且在产品制造之前就把问题解决掉，从而提高生产效率及产品质量。随着制造业的发展，仿真技术在我国制造行业里面的又一个重要研究热点诞生，即虚拟产品的开发（VPD），它最早是来源于并行工程的思想。并行工程技术（CE）在对产品进行开发之前就对产品的整个生命周期进行全面的考虑，这样，对解决相关产品的设计以及开发之间的矛盾是非常有益的。而虚拟产品开发是在并行工程的指导下，把大规模的产品数据管理系统以及CAD等产品设计系统等进行综合起来，从而进一步的形成虚拟产品的开发环境，这样就可以在该环境下进行产品的策划、设计等，以及预测产品在真实环境下的相关特征、功能及性能等，这样在进行实际设计、生产的过程中，可以减少反复或者变更等的次数。VPD技术能够深入到各种复杂产品的制造之中，从而为企业产生巨大的经济效益。随着计算机技术的高度快速发展，对仿真技术的相关应用已由单一的形式向复杂性的方向进行发展。由于现代制造企业面向全国甚至全世界，因此，它的仿真对象也是分布在不同的时空，在这样的背景下就产生了分布交互化仿真技术（DIS）。对于这种仿真系统来讲，它所包括的内容有：构造实体、实体-虚体、真实方面的实体等，并且，这些实体是可以基于不同时期的相关技术、不同产品的相互组成、不同的系统方面的目的、以及不同生产厂家的相关技术等，对于这样的复杂情况是允许他们进行交换操作的。分布交互化仿真技术（DIS）通过采用计算机网络将分布在不同地点的仿真设备进行连接起来，这样便可以通过实体之间的数据方面的交换构成时空到合成仿真环境的一种比较先进的仿真技术。如今，在我国制造业中已经产生了虚拟企业或者类似于DIS的虚拟研究开发中心等。就目前来讲，比较出名的就是香港城市大学与香港生产力方面的促进局共同构建的快速科技中心，它就是虚拟研究开发中心。由于当今社会是动态快速发展变化的，人们的需求更多转向个性化、多样化等方向，因此，对于制造企业来讲，它们就要抓住市场的需求，然后采取方式（如柔性生产制造）来快速响应市场需求，这样才能够为企业获取更多的市场利润，但是，通常情况之下，由于企业在短期内存在相关资源欠缺等方面的局限性，在这样的背景下，企业要想获得市场机会，它们就有可能通过互联网来临时连接成一种动态方面的联盟-也就是所谓的虚拟企业。

4结束语

随着我国社会的不断发展，导致计算机仿真技术的发展也日新月异。在制造业中，对于整个产品的生命周期来讲，仿真技术都表现出其强大的发展潜力。在当今制造业竞争激烈的社会，计算机仿真技术在制造领域的应用及发展在不断的扩展，其功能也更多的面向可视化、智能化生产、绿色制造等方面不断发展。

参考文献

[1]戴金海等.并行工程与仿真技术[J].计算机仿真,2013(23):54-59.

[2]熊光楞.计算机仿真及其在制造业中的应用[J].计算机仿真,2012,2(14):20-27.

[3]郑力,卢继平等.虚拟制造技术[J].计算机辅助设计与制造,2013(09):62-67.

第2篇：虚拟仿真技术论文范文

关键词：仿真 机械 控制

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0104-01

随着技术的进步，作为机械设计制造的仿真模拟技术得到了快速的发展，并且广泛应用于实际当中。计算机仿真技术是以多种学科理论为指导，利用相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来解决问题的技术。随着工程机械产品竞争日益激烈。为了提高产品质量、性能，降低开发成本。在这种需求下，以仿真技术为代表的技术成为工程领域一种现代化设计手段。运用仿真设计，建立系统的数学模型，从实际对象的物理模型出发。设置不同的激励信号，利用相应曲线，即可对系统进行辨识。可以在产品设计设计和评估产品的性能方面，降低开发风险，缩短开发周期，提高产品性能。工程中的技术问题首先是要仿真技术在各个领域得到了广泛的应用。

1 计算机仿真的实现

对于需要研究的对象，计算机一般是不能直接认知和处理的，这就要求为之建立一个既能反映所研究对象的实质，又易于被计算机处理的数学模型。数学模型将研究对象的实质抽象出来，计算机再来处理这些经过抽象的数学模型，并通过输出这些模型的相关数据来展现研究对象的特质，当然，这种展现可以是三维立体的。由于三维显示更加清晰直观，已为越来越多的研究者所采用。通过对这些输出量的分析，就可以更加清楚的认识研究对象。模型是进行计算机仿真的核心。系统的数学模型根据时间关系可划分为静态模型、连续时间动态模型、离散时间动态模型和混合时间动态模型；根据系统的状态描述和变化方式可划分为连续变量系统模型和离散事件系统模型。通过这个关系还可以看出，数学建模的精准程度是决定计算机仿真精度的最关键因素。从模型这个角度出发，可以将计算机仿真的实现分为三个大的步骤：模型的建立、模型的转换和模型的仿真实验。所谓模型的转换，即是计算机语言转换成能够处理的形式，“仿真模型”是新的系统，利用已有的仿真软件，如铸造过程就常用ADSMS软件来进行仿真。将仿真模型载入计算机进行使用。

2 计算机仿真在机械行业的应用

2.1 仿真技术

仿真技术是综合多学科的技术，以机械系统运动学和控制理论为核心，运用成熟的计算机图形技术将部件集成在一起，建立机械系研究的问题，根据仿真所要达到的目的抽象出一个确定的系统，结合系统的边界条件和约束条件，利用各种相关学科的知识，把所抽象出来的系统用数学的表达式描述出来，描述的内容，传统的仿真就是针对单个子系统的仿真，而仿真技术则是强调整体的优化，它通虚拟环境的耦合，对产品设计方案进行评估，并不断改进设计方案，直到获得最优化的效果，所以子系统之间的协同求解，应该快速地建立控制系统、液压系统、气动系统等虚拟样机。的运用目前市场上一批成熟的分析软件有ANSYS、PATRAN等。运动学和动力学仿真软件可采用ADAMS软件。控制系统仿真软件可采用MATLAB软件。通过三维模型和运动学、动力学仿真软件ADAMS中进行分析，对控制方案进行仿真。使产品设计可摆脱对物理样机的依赖，给企业带来高的经济效益，高效的研发手段促使产品开发风险降低，提高生产效率，通过虚拟样机找到组织生产，使产品制造和市场竞争方面更具灵活性，同时克服企业资源的局限性，将具有开发产品技术组成一个临时的企业联盟。仿真技术必将成为工程机械领域产品研发的主流。

2.2 机械加工仿真

机械加工过程，是利用计算机仿真，有助于发现其机理，为提高机械性能。在机械的磨削方面，采用时间变化的描述磨削过程的各个数学模型，通过优化和虚拟磨削创造了必要的前提，在铣削方面，建立多齿端铣切削过程动力学模型，开发切削振动仿真的微机通用软件，得出了端铣切削振动的原理和条件。电火花加工的工艺仿真系统，实现了加工参数的优化。建立了连续挤压的计算机仿真模型，通过模拟连续挤压全过程的应力场、应变场和温度场。

2.3 机构运动仿真

了解了机构需要设定的运动副情况后，进行运动仿真。新建一个运动学仿真，创建连杆，根据各部件相互运动方式需建立7个连杆，对模型的材料特性进行加载，定位每个运动副的时间函数，在一个周期内完成所有的运动。向机构添加一定的外载荷，使整个机构工作在真实的工程状态下，机构的两连杆之间，模拟两个零件之间的弹性连接。根据运动驱动的形式，取料机械手采用恒定转速驱动，采用恒转速调速，要求必须设定运动时间和解算步数，机构做运动仿真分析时，需要详细记录整个仿真零件的位移距离，适当缩短机械加工产品开发周期，对于提高产品质量和性能具有积极的作用。

参考文献

[1]曾芬芳.虚拟现实技术.上海：上海交通大学出版社，1997.

[2]姜虹，朱文海等.结构与控制系统协同并行设计技术研究.美国MDI公司2001年ADAMS中国用户年会会议论文.

[3]冯雅丽，李瑞涛等.虚拟样机技术及其在深海采矿系统开发中的应用前景.2001年中国大洋矿产资源研究开发学术研讨会论文集.

第3篇：虚拟仿真技术论文范文

论文关键词： 信息技术　微电子专业教学　应用

论文摘 要： 信息技术包括多媒体技术、虚拟仿真技术、网络技术，等等。它的飞速发展和广泛普及，使得传统的教学方法正在向现代教育技术方法转变。针对新兴的多学科综合的微电子专业，作者讨论了信息技术在微电子专业教学中的作用与意义，联系实际教学实践，指出了各种信息技术的特点及应用中需注意的关键问题。

信息技术是现代教育技术的基石和重要组成部分。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中提出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”；“强化信息技术应用。提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果”。信息技术与高校专业教学相结合，可以改进教学手段、创新教学方法、提高教学效率、增强教学效果。

微电子专业是我国近年来大力发展的一个多学科综合、高技术密集的新兴专业，主要研究半导体材料、器件与工艺和集成电路与系统的设计、制造和测试等理论和技术。微电子专业教学由于课程开设时间较短、涉及学科多、理论性强、同时又与实践结合紧密。因此如何有效地改善教学效果，提高教学质量成为微电子专业教学中迫切需要解决的问题。将现代信息技术应用到微电子专业的教学活动中，提高了学生学习的兴趣和积极性，促进了教师与学生的互动，取得了很好的教学效果。

1.多媒体技术在专业教学中的应用

多媒体教学是信息技术在教学过程中最典型、最广泛的具体应用。多媒体信息技术在教学中的应用是指采用图像、动画、视频等新颖的教学形式，将教学内容生动形象地展示给学生，使学生获得直观的感性认识。多媒体教学方式有助于学生对教学内容，特别是重难点内容的理解和吸收，是对传统教学方式的突破和有益的补充。针对于微电子专业的特殊性和综合性，我们在教学中采用多种多媒体表现方式，分别应用在以下几个方面。

1.1幻灯片教学

多媒体辅助教学课件通常由多页幻灯片组成。在幻灯片中可以插入各种对象如文字、图片、图形、表格、艺术字和声音等，把抽象的、难以直接用语言表达的概念和理论以直观的、易于接受的形式表现出来，有效地增强了教学效果。微电子专业课程理论较多，信息量大，直接讲授学生感到比较枯燥。使用幻灯片教学后，色彩丰富，图形清楚，概念清晰，有助于把抽象概念形象化，复杂问题简明化，调动学生的积极性，提高学习效率。

1.2动画演示

电脑动画的运用能够进一步提升多媒体技术的作用和效果。动画能够将微电子专业课程中遇到的深奥的理论问题和复杂的内部机理，通过简单的画面动态地表示出来，从而使学生加快加深理解，特别有利于重点难点的掌握。另外，电脑动画能够逼真地再现微电子工艺流程的加工过程，可以模拟实际操作步骤，从而可以代替或辅助部分实践教学。

1.3录像放映

微电子专业的实习单位往往是高投资、大规模、贵重设备云集的高科技公司。这些公司管理制度严格、专业程度高，对在校学生进企业实习有着很多限制，同学们经常只能去参观工厂环境，远眺机器的运作，甚至有些生产企业不对学生开放实习。这样，教学得不到生产实践的支持，使得理论与实践严重脱节，降低了教学效果。而将企业内部的生产流程拍成录像，或者购置相关内容的影像资料，通过多媒体放映给同学观看，可以近距离地观摩生产流程和设备运作、了解技术细节，对不甚明白的内容可以反复观看。采用这种方式进行教学，同学们纷纷反映大开眼界，受益匪浅，不仅对课程里所学的内容有了直观的认识，而且了解到产业的前沿发展。

2.虚拟仿真技术在专业教学中的应用

得益于计算机硬件的飞速进步和软件技术的迅猛发展，虚拟仿真技术成为当前流行的新型教学手段。传统的实验教学手段，局限于实验室购置的设备和仪器，特别是微电子专业的实验设备价格高昂、操作复杂、容易损伤，使同学很难得到上机锻炼的机会。而使用基于虚拟仿真技术的教学方式，过程简单灵活，交互方式多样，结果直观明了，既能培养学生的动手能力和分析、综合能力，又能提高学习兴趣，激发学生的创造性。

虚拟仿真技术在微电子专业教学中的应用主要体现在两个方面：一是在电路设计方面，基于电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）技术实现对电子线路（包括集成电路与版图）的模拟仿真；二是在微电子工艺与器件方面，基于半导体工艺和器件的计算机辅助技术（Technology Computer Aided Design，TCAD）实现对微电子制造工艺和半导体器件结构及工作过程的仿真与演示。使用仿真软件所提供的强大功能，包括软件所具有的可升级性，在课堂和实验中通过软件设计微电子电路、工艺和器件，在屏幕上模拟其功能，可使教学概念清晰，内容生动，过程可视，还能够大幅节省实验设备的购置和维护费用，经济高效。

3.网络技术在专业教学中的应用

近年来网络技术更加普及，也更加方便，特别是校园局域网的建设，提供了学生随时随地使用各种终端进行网络学习的教育环境。这也促使我们把教学平台从教室向网络拓展，必然在一定程度上改变教学的形式和基本架构，带来革命性的变化。

互联网和校园局域网一方面可以作为信息资源库，为微电子专业课程教学提供教学教案、课件、习题等资源的下载和在线浏览；另一方面也可以作为师生课外互动的平台，进行答疑、作业提交、通知等教学活动。这两种方式也是目前微电子教学中最主要的网络应用手段。使用网络教学有助于师生双方的交流，教学信息的丰富，以及多元化教学，等等。网络教学的推广和网络教学平台的建设，极大地推动了网络技术在教学体系中的应用，将会成为现代教育技术的主流之一。

综合运用信息技术的各种方法和手段，结合微电子专业特点，更新教学观念，加强教学实践应用，能够有效地提升教学效率和效果，培养出更优秀的符合社会需求的专业人才。

参考文献

［1］刘子良.发挥幻灯片在计算机辅助教学中的作用［J］.中国现代教育装备，2007，52（6）：22-24.

第4篇：虚拟仿真技术论文范文

【关键词】计算机仿真技术 物流实验室 建设策略

物流专业最大的特点是实践性强，加强相关设备的投入力度及构建相应的实验室对学生实践操作能力的提升具有重要意义。由于计算机仿真技术存在诸多的优势如成本少、可控性高、可视化等，将其运用到物流实验室中可以带来意想不到的效果。

1 构建基于计算机仿真技术的物流实验室的意义

1.1 教学方面

在物流教学过程中，除了要传授学生相关的物流知识外，还必须培养其一定的实践操作能力。通过将计算机仿真技术与物流实验室有机结合，能紧跟物流技术的发展变化来及时更新所需的资源，能在并不广阔的场所及资金少的情况下进行各种不同的实验操作，完全达到了物流实践教学的要求，并且学生能够将课堂上所学的知识运用到实际生活中。

1.2 科研方面

对于具有丰富理论知识，想有进一步发展的学生来说，基本的理论教学与实践操作很难达到他们的实际所需，特别渴望参与一些深层次的物流系统分析、高级实验活动。为此，构建基于计算机仿真技术的物流实验室是满足学生要求的不二选择，能够为现代社会培养一批高级别的物流管理团队。

1.3 社会服务方面

学校在完成培养综合型人才队伍的任务的同时，还肩负着服务社会的责任。由于目前缺乏实践系统，基于计算机仿真技术的物流实验室的建设，很大程度上帮助了教育者利用自身掌握的知识，通过实验室丰富的软硬件资源来承接相关的项目课题，促进企业物流系统的进一步升级，避免不必要的资金投入，综合了物流与其他相关技术、信息技术，减少了社会资源的大量耗费。

2 基于计算机仿真技术的物流实验室建设策略

2.1 明确具体的建设目标与指导思想

首先，基于计算机仿真技术的物流实验室应配备具有开放性、综合性特点的实验体系，提高学生知识水平的同时，增强其实践操作能力，制定详细完善的教学计划，注重学科发展，将学生创新意识及能力的养成作为教学目标。

其次，基于计算机仿真技术的物流实验室建设必须将系统性、先进性、经济性、实用性作为主要指导思想。实验室应时刻了解先进物流技术、相关教学手段的最新情况，尽可能的集网络技术、多媒体技术、自动识别技术、信息管理与决策技术等为一体；从学科与专业的角度出发，合理使用实验室建设费用，优化配置各类硬软件、场地资源，建立健全物流仿真实验工程体系，为专业设计及毕业设计提供帮助，真正实现涵盖教学、科研、实验、人才培养等内容的教学科研基地。

2.2 总体规划

2.2.1 硬件设备

基于计算机仿真技术的物流实验室应配置一定数量的电脑，方便学生利用电脑来构建仿真模型。另外，还需购置下列设备：投影机、弧形三维屏幕（笼罩整个实验室，以创设虚拟的物流仿真系统氛围）、在实验室中间放置一台服务器电脑与音响，并和投影机与弧形三维屏幕连接，这样即完成操作平台的设置。同时还要有具备无线遥控功能的激光笔，为相关操控提供便利。

基于计算机仿真技术的物流实验室及其硬件的规划与分配途径是：将实验室划分为教学区与科研区两个不同功能的区域，各自处于不同的空间中。教学区主要为学生的实践教学提供服务，内部共配备了投影机、屏幕、服务器、音响、供学生操作的电脑、遥控激光笔。科研区中主要配备办公桌椅、电脑以及教研人员，是教育者日常开展科研活动的场地。

2.2.2 软件设备

软件设施在物流仿真实验室中属于必不可少的工具。由于物理软件的类型众多，因此必须结合仿真系统选择相匹配的软件。比如Flexsim仿真软件，此软件具有通用性特点，在多个行业系统中得到应用。该软件在物流仿真实验中的应用涉及了配送中心拣选仿真、仓库系统出入库仿真、生产物流仿真、机场仿真等领域。由于当前运用的Flexsim软件只涉及一些基本功能，所以还需对其进行升级，添进相配套的优化软件包。

2.2.3 建设流程

基于计算机仿真技术的物流实验室建设应遵循循序渐进、分阶段的原则。举例说明，选择相应的实验场所及设备，建设满足教学要求的仿真物流系统及仿真生产物流系统；然后再建设另两个仿真配送中心系统及仿真供应链系统。

在构建仿真物流各系统过程中，应通过委托开发与自行研发相结合的手段。由于对大型仿真物流系统进行开发时会耗费诸多的时间、精力，并且要求有丰富的计算机编程知识，所以应开展招投标活动，委托专业机构开发，同时自己与相关团队协作开展二次研发。

3 结论

C上所述可知，在培养物流人才过程中，实验教学环节发挥着不可忽视的作用，为高质量人才的培养提供了坚实的保障。从专业特色角度出发，制定系统完善的培养计划，构建实践性高的物流实验室，致力于将计算机仿真技术与物流实验室紧密结合，这不仅有助于进一步升华实验教学，推动物流健康持续发展，而且还极大地增强了学生的实践应用能力。

参考文献

[1]曾鸣.基于Flexsim的港口仓储作业过程仿真及优化研究[D].北京：北京交通大学硕士学位论文，2010.

[2]吕奇光，廖浩.仿真技术在物流实践教学中的应用探讨[J].重庆科技学院学报，2009（10）：221-222.

[3]初良勇.基于计算机仿真技术的物流实验室建设[J].航海教育研究，2012.

[4]高举红，陈思宇，刘晓宇.基于精益设计的生产能力分析与现场物流改善.工业工程，2010（01）.

[5]高辉.计算机实验的仿真技术探析[J].长春教育学院学报，2012（06）：130-131.

作者简介

阮文（1967-），女，福建省仙游县人。工程硕士学位，毕业于哈尔滨理工大学，现为湖南工业职业技术学院讲师。研究方向为计算机应用。

第5篇：虚拟仿真技术论文范文

【关键词】 短波网 半实物仿真 omnet

一、概述

短波网项目中，仿真技术是一种低成本高准确性的方法。通过仿真技术，设计者可以在短波通信系统设计时就能验证通信流程的正确性以及模拟网络建成以后的使用性能，为网络设计提供必要的依据。

在众多的仿真技术中，半实物仿真通过部分模块与实际网络环境进行交互，更能贴近现实网络环境，更能反映出实际网络的性能。omnet是一个基于离散事件，组建模块化的网络仿真平台。

由于其清晰的图形界面，简单的消息交互机制以及提供了大量的成熟的通信仿真模块，它已经广泛应用于短波网项目中。在使用omnet进行半实物仿真的过程中，经常会碰到需要通过网口Socket与仿真程序进行数据交互的情况，本文主要为了解决以上问题，介绍了如何使用omnet实现Socket接口与仿真程序交互数据。

二、实现原理

要说明Socket与omnet仿真程序如何实现数据交换，先简要介绍omnet中消息的分发机制。

omnet仿真平台的消息分发机制是通过一个叫cSchedule的类来实现。当仿真程序初始化的时，omnet仿真平台会生成一个公有的cSchedule类实例。这实例负责把各个仿真类对象所发送的消息，按照其应该到达的时间，按时有效的传递到各个实例的handleMessage函数中，以便对消息进行处理。

oment的仿真平台对以上过程进行了妥善的封装，对于使用者来说是透明的，使用者只需关心消息到达以后如何处理，如何编写handleMessage函数。

要实现Socket接口与omnet仿真程序数据交互，则需要把已有的cSchedule类实例进行改造，使其不单单只为omnet的仿真类传递消息，还能接受来自网口Socket的数据，并且以handleMessage的形式交给用户处理。

omnet++4.0为实现这目标提供了cSocketRTScheduler类。cSocketRTScheduler类使网口的传输数据与仿真程序接收到的消息的接口一致。网络实际数据与程序中的虚拟数据均来源于自身模块的omnet消息通知handlemessag函数，用户不用特意区分消息的来源，实现透明传输的目的。

三、使用方法

既然cSocketRTScheduler类已经帮我们完成了大部分工作，剩下的我们需要完成的工作包括：

3.1加入cSocketRTScheduler类。

拷贝SocketRTScheduler.cc和SocketRTScheduler.h文件到目标工程目录下。

3.2创建并指定cMessage实例用来表示通过Socket网口传递的消息。

调用函数new cMessage并取一个特定名字表示该消息，如名字为“rtEvent”则使用

cMessage rtEvent = new cMessage（“rtEvent”）；

3.3替换omnet中的cSchedule类实例为cSocketRTScheduler类。

通过simulation类的getScheduler函数获取当前的cSchedule类实例，并用check_and_cast使其转化为cSocketRTScheduler类，具体使用如下：

cScheduler*pcScheduler = simulation.getScheduler（）；

cSocketRTScheduler*rtScheduler=check_and_ cast（pcScheduler）；

3.4使cSchedule类与消息和缓冲区建立连接。

调用cSocketRTSchedule的setInterfaceModule函数实现与omnet消息和缓冲区建立连接，其中setInterfaceModule函数的声明如表1所示。

3.5配置文件中指定cSocketRTScheduler类

在配置文件指定用cSocketRTScheduler类替代cSchedule类，在omnetpp.ini中添加如下配置代码。

scheduler-class =”cSocketRTScheduler”

3.6指定本程序监听网络Socket端口号

最后是要指定监听网口的端口号，cSocketRTSchedule类指定了一个属性“socketrtscheduler-port”代表网口的端口号，其默认值为4242，可以通过配置文件omnetpp.ini中进行配置，具体添加如下配置代码到该文件中。

socketrtscheduler-port = 60001

四、数据收发

4.1数据接收

由于数据的接收统一到handleMessage函数中，数据接收与omnet仿真中的消息处理相类似。

调用handleMessage函数。

先判断接收到的消息是否是自消息，再判断接收到的消息是为与网口消息相关联的omnet消息。

访问接收缓冲区，进行数据处理。

4.2数据发送

数据发送只需调用cSocketRTScheduler的sendBytes即可发送消息。其函数声明如图2 所示。

五、注意事项

当使用了cSocketRTScheduler作为cSchedule后，仿真的时序和现实的时序将会统一，即仿真的时间间隔和现实时间间隔将会相等。

仿真程序的休眠将会使得仿真程序的时间与实际时间不一致，导致产生不可预料的错误，因此不推荐在进行串口半实物仿真程序中进行休眠。

参 考 文 献

[1]操敏，李文峰，袁兵；基于OMNeT++的传感器网络仿真 中国论文科技在线 2011；

第6篇：虚拟仿真技术论文范文

论文摘要：计算机辅助工业设计是工业设计未来的发展方向，本文从工业设计及计算机辅助工业设计的一般含义出发，探究计算机辅助工业设计的应用，着重探讨计算机辅助设计中的人机交互，并对其做出了展望。

工业设计是一门综合性学科，其知识体系包括数学、物理学、材料学、工程学、电子学、机械学、色彩学、心理学、美学、传播学及伦理学等。它在促进经济发展，改善人的生活方式等方面发挥了重要的作用。但究竟什么是工业设计，一直众说纷纭。2006年国际工业设计协会理事会（ICSID）给出的定义认为：设计是一种创造性活动，其目的是确立产品多向度的品质、过程、服务及整个生命周期系统，因此，设计是科技人性化创新的核心因素，也是文化与经济交流至关重要的因素。工业设计的任务是对结构、组织、功能、表达和经济关系的发现和评估，主要表现在：

（1）增强全球可持续化发展和对环境的保护；

（2）赋予人类社会整体、个人、集体以利益与自由；

（3）决定用户、生产者和市场领导者；

（4）不论世界如何全球化，支援文化多样化；

（5）赋予产品、服务、系统与其特性在形式（符号的、语义学）的表达上与内涵的协调（审美的、美学）保持一致。

近五十年工业设计得到了快速发展，特别是以计算机和通信技术为代表的数字化信息时代的到来，进一步促进了工业设计的发展。计算机辅助工业设计以一种崭新的面貌进入企业，改变着企业传统的产品研发过程。

一、计算机辅助工业设计

20世纪60年代，随着计算机图形理论的创立，计算机辅助设计（CAD）应运而生。随之而来的是软硬件的不断更新和现代工业的迫切需要，因此计算机辅助设计引入工业设计，也成为一种必然。工业迅猛发展，市场日新月异，产品的更新换代更加迅速，为了获得竞争的胜利，企业就需要缩短产品的研发周期，获得更好的市场资料，传统的产品研发手段已不能满足这种需求，借助计算机辅助工业设计（CAID）的技术则可以更加容易满足这种需求。

CAID，即是计算机及其系统集成相关高新科技，辅助产品（工程）或服务工业设计的现代设计技术，它的技术原理是将设计人员的最佳特性、创造性思维、经验知识、综合判断与决策能力、想象能力、审美能力等，与计算机的强大记忆、信息检索能力、海量信息高速精确计算与处理能力、易修改设计、虚拟真实显示、艺术渲染、一定的人工智能、工作状态稳定且不会疲劳等特性相结合，从而提高设计速度和效率，大大缩短设计周期，保证设计质量，降低设计成本。

二、CAID的应用

CAID的应用主要是基于数字化平台实现的，借助CAID，企业可以大大缩短产品的研发周期，降低产品的研发成本，同时能够保证产品的质量，进而增强企业的市场竞争力。CAID将科学思维和艺术思维融合在一起，科学的发明融入了艺术的思维，可使产品外观和操作更加人性化；将科学思维融入到艺术思维中，可以确保对产品的形态美及功能美的探求有科学的依据。

1、计算机辅助形态设计

计算机辅助形态设计就是借助计算机软硬件，通过形态变化、分割与比例等方法按照形式美法则对产品的造型进行探究，以获得功能布局合理、操作人性化的技术美。在这个阶段，设计师会经常对产品的形态进行探索，以获得良好的产品形态，这必然要求设计师经常对已有的产品形态进行修改。CAID的参数化功能，便于反复修改尺寸、线型等；具有较强的曲面造型功能；能够快速地实现基于草图的三维建模。

2、计算机辅助色彩设计

色彩对于产品的重要性是不言而喻的，不同人群及地域对色彩的理解不一样，因此，设计师要根据不同的目标人群在特定的使用情景下使用特定的色彩，同时，特定形态的产品，也需要特定的色彩才能更加完美地展现产品的特性。计算机辅助设计中的相关软件一般都有强大的色彩编辑器，及色彩拾取功能，这可以让设计师方便地选取色彩，进而提高设计师的工作效率，也更加便于对色彩的修改。此外，软件的色彩数据库能不时更新，保证了设计的时代性、时尚性。

3、计算机辅助人机设计

人机工程的主要任务是研究用户使用产品时的合适尺度关系、操作方式，及使用时的生理反应与心理感受。它的根本目的在于通过对“人-机-环境”相互影响的研究，创造出一个最合理的“人-机-环境”系统。

人机设计的好坏将直接影响产品的性能及用户的安全，好的人机设计将有利于产品性能的最佳发挥，提高生产效率，反之，将威胁用户的身体健康，给用户的操作带来不便，降低生产效率，降低产品人机环境的综合性能。随着计算机辅助技术的发展，以CAD为代表的三维数字化产品设计技术已成为企业提高竞争力的重要手段，进而出现了“数字化人机工程”概念，即借助计算机、信息处理技术，利用计算机辅助人机设计软件系统进行人机设计与评价。如运动型人体模型，它可以用来模拟人体的运动特性，在影视、工程设计、军事领域具有广泛的应用，在人机工程领域主要用于对姿态与动作的分析。

4、计算机辅助设计评价

借助CAID对设计方案进行评价是提高设计质量的一个重要环节。由此，可以判断各个方案的价值，确定其优劣，以便筛选出最佳的设计方案。评价工具的出现，使得设计评价方法和原则具有更强的可操作性。例如利用计算机对产品进行艺术美学的评价和分析，这是CIAD进行评价的一个突出案例。“计算机艺术美评价系统实质上也是个智能专家系统，在系统知识库中集中了客观上对某种产品是否美的评价概念，也集中了专家级的艺术美学思想及认识，它在系统推理中确定了评价艺术美的准则，然后进行人机对话对产品的艺术美做出专家级的评价”（汪海波《浅析计算机辅助工业设计》，载于《安徽工业大学学报》2005年第4期）。

三、计算机辅助工业设计的人机交互

信息在人类社会活动中变得越来越重要，当今社会已从以“技术为核心”变为以“信息为核心”，这标志着社会的进步，同时，也给设计者带来了一定的挑战，即如何将信息正确、及时地传递给用户。这就要求用户和产品实现无障碍交流，因此才有互动模式的CAID实现。目前，在CAID技术领域，人机交互的研究主要体现在人机界面设计和虚拟仿真设计等方面。

1、人机界面设计

计算机系统中的人机界面也称为用户界面，它介于用户和计算机之间，是用户与计算机进行信息传递和信息交换的载体，是用户使用计算机的综合操作环境。人机界面中设计师的作用就是处理人与硬件界面和软件界面的关系，而硬件界面与软件界面之间的关系则通过计算机技术来解决。目前，人机界面主要研究领域是人机界面模型设计、虚拟界面设计、多感官界面设计和多用户界面设计等。

2、虚拟仿真技术

通过计算机硬件系统的虚拟仿真技术，可以对人机关系进行有效的设计、验证和评估等工作。当前，“虚拟仿真技术的研究主要体现在触觉反馈、压力反馈等基础技术以及人机交互的模拟、人机虚拟环境的构建等方面”（罗海玉《计算机辅助工业设计技术综述》，载于《甘肃科技》2003年第7期）。它是一种高度逼真地模拟人在自然环境中试听等主观行为的人机界面技术。目前，已有很多设备可以用来虚拟仿真设计，如三位空间交互球、力反馈器、数据手套、头盔显示器等。虚拟仿真技术在国内目前主要用于军事领域、航空航天领域，在工业设计领域的运用还不多。但是，毫无疑问的是虚拟仿真技术必然是工业设计未来发展的一个主要方向，借助它可以实现设计过程中任一环节的考察与操作，可以帮助设计师快速、真实、有效地实现和修改设计方案，减少不必要的体力与脑力劳动，实现与设计团队的信息交流和资源共享，进而提高产品研发的速度，快速及时地抓住市场机遇，提高企业市场竞争力，获得巨大经济效益。

结 语

借助CAID可以有效地缩短产品的研发周期，但是，目前CAID技术还不够成熟，急需进一步研究。从工业设计本身而言，随着人工智能、虚拟仿真等技术的不断发展，设计师的设计思维也将发生重大变化，人机交互模式的CAID就将成为未来工业设计发展的必然趋势，更加人性、快捷、真实的人机交互方式将会是CAID中人机交互的必然结果。

参考文献

1、 zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%B7%A5%E6%A5%AD%E8%A8%AD%E8%A8%88. 维基百科

2、 刘和山、赵英新、黄克正、张明《浅谈计算机辅助工业设计》，载于《山东内燃机》1999年第3期

3、 杨海成、陆长德、余隋庆《计算机辅助工业设计》，北京理工大学出版社2009年版

4、 汪海波《浅析计算机辅助工业设计》，载于《安徽工业大学学报》2005年第4期

第7篇：虚拟仿真技术论文范文

【关键词】虚拟现实;协同训练;多用户;网络环境

【中图分类号】G434【文献标识码】B【论文编号】1009―8097(2010)04―0120―03

引言

在国际上,VR与仿真技术非常普遍与成熟。在远程协作的分布式VR与仿真系统方面,他们制定了一系列标准、协议和算法。在国外虚拟环境中的协同式训练系统也有研究,比较有代表性的是SecuReVi系统,它是利用MASCARET模型设计的虚拟环境中多人协同灭火的消防员训练系统,还有些远程医疗手术协作训练系统,这些系统多数是在研究阶段,成型产品极为少数。和一些发达国家相比,我国协同VR与仿真技术还有一定的差距,其应用也主要集中在军事院校和研究所,也取得了一定研究成果[1][2],特别是在分布式VR与仿真领域里,国内在这方面的研究也有所开展[3][4]。

由于教育培训软件的应用长期局限于平面的文字及图像表述,即使近年来动态图形图像表现形式大大提高了内容的表现效果,但仍无法真正满足人类视觉、听觉……甚至是感觉上的认同效应。因此,当前传统的CBT(计算机支持的教育培训体系,Computer Based Training)训练方式已在一定程度上无法满足高科技培训的需要,基于计算机虚拟现实仿真技术的协同式训练系统将视景仿真和协同工作的概念引入CBT中,它抛弃了传统的训练必须在真实的环境和场地下进行的观念;同时也克服了传统训练无法模拟某些现场环境的缺陷,如飞机上、地铁中、商厦里等,它使受训人员不用再冒着一定的危险、不用再在投入巨额的设备购买和场地布置的情况下就能参加训练。通过应用现代化的虚拟现实技术进行协同式训练系统的研发,将克服实际场地演练的诸多不足,不仅花费小,对环境没有污染,而且没有危险,是未来技能培训的主要手段之一[5][6]。系统在各种高危领域和应急处理场合有着广泛的应用,可应用于工厂企业、航空、地铁公司、社区、商店等大型场所的应急训练;还可用于部队演习;学校、研究所大型实验;网络游戏;远程医疗等。该系统的研究将推动计算机虚拟现实仿真技术的发展,促进了计算机科学在现实生活中的应用。本文以航空客舱乘务员应急处理训练为例,介绍基于虚拟现实的协同训练系统的设计过程、原理及关键技术的实现。

一 系统描述

基于虚拟现实的协同训练系统是一个综合应用虚拟现实技术、网络通信技术、三维图形图像技术和数据库技术设计和开发的一个虚拟仿真训练软件,具有在虚拟仿真环境中进行多用户协同操作和基于知识库的智能评判功能特点。系统利用三维技术构建各种虚拟训练场景(如飞机、地铁等),多个用户在这样的虚拟仿真环境中,通过网络进行文字和语音的通信、相互合作完成一个训练任务。同时,系统提供任务的知识库进行操作过程的正确性判断和提示,并详细记录各个用户操作过程,提供专家进行评判(如图1所示)。系统采用了视景仿真、多用户协同、知识库与匹配策略的技术,并在训练过程中具有多感知性、实时性、互操作性以及真实临场性的特征,可广泛应用于特定环境下一个团队通过相互配合,相互协作来有效地完成训练任务

在此系统基础上,加入具体应用的环境(3D场景),利用系统接口和核心功能设计具体应用的驱动模块,形成具体应用的系统。如进行飞机客舱火灾应急处理训练,系统将装入一个飞机机舱的场景和训练角色,多人通过网络、视景等多种交互方式协同地进行飞机客舱火灾应急处理,形成了某一特定应用的协同式训练的应用系统。

基于虚拟现实的协同训练系统主要有如下应用特点:

1 基于虚拟现实的协同式训练系统,通过模拟现场的实际情况,从而提高实际操作人员对各种实际环境的协同处理能力。系统尤其适合于模拟高危领域的操作训练,如火灾、地震、防恐等;

2 克服了传统训练中实景再现困难、场地特殊、人员调度复杂等环境因素,适合机、地铁、闹市、商住大厦等情况较复杂地区的训练模拟;

3 降低对人员财物等的安全威胁,也便于人员时间上的安排与调度,减少人力、财力等各方开支,并且间接性地减少了对周围环境的污染。适合于要求团队组员同时在现场进行协同训练的场合,如远程医疗专家合诊、网络游戏;

4 利用计算机手段,实现训练模拟,运用多媒体的实现方式,提高人员训练热情和整体训练效果,因而也适用于原理或操作较枯燥的训练内容,如学校、研究所等实验仿真。

二 系统实现原理

整个系统实现由三层结构组成(如图2所示)。底层是操作系统与开发API组成的支撑环境,中间层是由核心程序与接口组成的系统平台,顶层是三维场景模型与系统功能驱动组成的应用程序。

系统平台主要由三维场景子系统、协同通信子系统和训练管理子系统组成。其主要特点:将多用户协同处理计算机模拟的理念,具体应用到行业技能训练的领域中,并在训练过程中,采用了视景仿真、协同、知识库的技术。

(1) 三维场景子系统

三维场景子系统是用三维造型来模拟现实训练环境的一种实时渲染图形系统。系统完成的主要模块有模型导入、运动仿真、场景设置、碰撞检测等。

模型导入利用功能强大的三维造型软件,如3DS Max,MAYA制作三维模型,纹理以及动画等,然后输入至训练场景中,具体包括:3D对象导入、角色导入、动画导入、材质和纹理的设置、坐标设置、比例变换等等。运动仿真是对场景中人和物体运动的一种数学物理描述以及控制,它包括各种运动类型,如走、跑、转身、站立、蹲下、取物等等。场景设置主要是提供改变某些场景的参数,改善视觉效果,便于观察和响应不同的训练要求,具体包括:灯光设置、视角设置、环境设置、特殊效果设置(如火,烟雾)、声音设置、纹理材质设置、动态对象的位置、方向和比例设置、坐标设置等等。碰撞检测主要是防止物体间的相互干涉以及作为某些事件的触发器,由检测类型和检测算法二大部分组成。检测类型主要有视线范围检测(LOS line-of-sight)、三脚架法(TRIPOD)、凸块检测方法(BUMP)。LOS、TRIPOD、BUMP的算法主要是加入按一定规则分布的线段矢量,计算与干涉物体的交点,距离,方向以及设置回调函数。

(2) 同步通信子系统

协作通信系统完成的功能由语音通信、场景同步通信二大部分组成。

语音通信主要提供学员之间相互协调联络的通信平台,也是协同训练中对讲、交谈等的语音工具。

这里语音通信部分主要采用点对点(也可组播)的语音通信,是针对一个点实现话音的实时采集、处理、播放,同时可与其它点进行可靠的网络语音数据传送和接收。对于前者,采用Windows MDK的低层音频服务,因为低层音频服务中的回调机制为我们提供了音频数据,设备驱动程序控制音频设备在后成录音和放音的具体操作,通过回调机制,我们又可以检测到什么时候用完一个数据块,并及时传送下一个数据块,从而保证了声音的连续,有了这种单机上的实时采集、回放功能后,接下来的工作就是在网络上传送语音数据。在点对点网络传输方面,选择基于无连接的UDP协议,UDP用户数据报协议能够向若干台目标计算机发送数据,接收发自若干个源计算机的数据。在采集话音回放之前,一方面将自己的语音传给网络,另一方面接收网络传来的语音,具体是利用Windows Socket API实现的。

场景同步通信主要提供多用户之间场景一致的功能,它由服务器、会话、用户、网络消息和分布式对象组成。

多用户服务器是基于客户/服务器技术,所有用户之间的通信必须通过服务器。一个用户与其他用户交互必须连接到一个会话上,一个用户同时只能连接一个会话,并且只能与连接到同一会话的用户通信。用户有二个参数,一是用户名,二是用户ID,一个客户在连接或产生会话前必须设置用户名。网络消息是用户之间通信的主要方法,这个消息类似窗口消息,可以在消息中附带数据。分布式对象是另一个用户间传送信息的机制,它相关于场景中某一个实体,且按照一定规则分布到所有用户机上,分布式对象是类的一个实例,它有自己的属性,需要时可以通过网络通信来更新。同步通信技术借鉴了国外的DIS(分布式交互系统)和HLA(高层架构)等技术。

(3) 训练管理子系统

训练管理系统主要是用于处理训练相关的信息,它完成的功能有训练知识库、实时跟踪记录、冲突解决机制等。

训练知识库主要包括训练数据库、训练规则和匹配策略。训练数据库主要有学员信息、课程信息、训练信息等等。训练规则主要有角色定义与分配规则、评判规则、记分规则,其中评判规则包括动作执行者、动作间的关系、施加对象以及次数等等。匹配策略主要是有序无序的匹配、规则树的遍历。

实时跟踪记录实际上是对学员的操作流进行管理的一个模块,它主要有触发事件、操作信息收集、发送与接收(操作信息)和记录器组成。

冲突解决机制主要是多学员在协同训练中发生操作冲突时的一种消除机制。其中简单的方法是加锁解锁、延时的方法,比较高级的有优先级和拥有权的处理。

三 系统应用示例

客舱火灾应急处理训练是利用协同训练平台开发的一个应用实例,主要是在模拟飞机机舱内协作完成灭火训练任务。这个训练任务描述如下:

客机平稳而正常地行驶着,乘客们安静地享受着舒适的空中之旅,舱内的乘务员出现在各自的位置上,此时,公共信息广播:此次航班由上海飞往北京,祝各位旅客旅途愉快。30秒后,前工作区的学员看到属于她的信息窗显示:附近有怪异的烟味,请速核查。并且她看到丝丝烟雾飘散。该学员先去查核哪里发生火情,确定是在壁橱的衣帽间,用手试探门的凉热,其信息窗口显示两级温度信息:门是凉的/门很烫手;该学员使用话机通知乘务长,并请求附近的乘务员速带灭火器材来协助,本人去驾驶舱拿应急斧,取来应急斧,在门上开一个小洞,来支援的乘务员拿海伦灭火器来了,对着洞口喷灭火剂,直至火灭,开门检查燃烧物,防止死灰复燃。最后把火灾的处理结果报告乘务长,由乘务长报告给机长。

该应用实例包括一个三维实例场景和一个实例驱动模型。三维实例场景就是飞机机舱、火、烟雾、角色及其他设施,驱动模型是具体应用的情节脚本,由灭火操作、协作规则、评判规则等许多事件构成的。应用实例系统主要界面如图3所示。

四 结束语

在网络环境和多用户视景交互的支持下,人们可以通过交互设备,利用听觉、视觉、触觉在虚拟的环境中协作完成训练任务,从而形成一套具有“视景”和“协同”特色的训练软件。本文主要描述了一个基于虚拟现实的多用户协同训练系统的结构设计、技术架构、网络通信和应用示例。随着基于虚拟现实技术的CBT系统正在逐步取代过去单机、单一任务的CBT系统,将给计算机培训提供一种崭新的系统训练方式,能使许多特殊场合的训练变得非常方便,同时极大提高培训的效果。本系统中设计的技术和方法希望对于其他分布式训练系统的开发具有借鉴作用。

参考文献

[1] 庞津津,戴述贾.分布式系统仿真技术研究及其实现[J].火力与指挥控制, 2001,(1): 37-40.

[2] 洪津,张万军,谢庆华,陈明宏,王永健.虚拟维修训练系统发展综述及其关键技术探讨[J].理工大学学报(自然科学版),2000,(1):63-67.

[3] 王润岗,花传杰,唐科群,王艾萍.坦克车炮长协同训练仿真系统设计与实现[J].火力与指挥控制, 2008,(9):112-114.

[4] 袁海波,刘厚泉,吴雪峰.虚拟场景动态交互式可视化的研究[J].电脑与信息技术,2008,(6):7-9.

[5] 汤卫华,灭火救援协同战术训练探析[J].公安研究, 2007,

第8篇：虚拟仿真技术论文范文

论文摘要：随着科学技术的进步，计算机技术在动画当中起着不可或缺的作用，它推动了动漫领域的发展，如今，“动漫”已经不仅仅是一种艺术现象，它更是一种影响日常生活的方式。计算机和艺术的完美结合冲击着我们的生活，不久一切不可能都将变成可能。 

“动漫”是动画与漫画的合称，是造型艺术的一门分支，以其活泼生动、个性鲜明独特的艺术表现力在各个时期和地区都倍受青睐。近几年来，“动漫”已经从平面媒体和电视媒体扩展到游戏机、网络、玩具等众多的领域，“动漫”已成为全球新兴的重要产业。 

一、“动漫”的发展概况 

“上世纪中期，日本动漫宗师手冢治虫，最早把电影分镜头语言融入到漫画构图之中，他还把自己的漫画改编成了动画作品，产品大获成功。自此日本动漫界纷纷效仿，形成了一股庞大的“动漫”综合创作浪潮。80年代，这种全新的动、漫画结合的形式传入了中国，深受青少年观众和读者的喜爱，也掀起了一股“动漫”狂潮。 

动漫，是将孤立的卡通艺术形象，通过制作将无生命的东西赋予人类的动作和情感。包括策划、设计、生产到传播，再到相关衍生产品的开发，形成一个完整循环的工业产业链。随着计算机技术的提高，逐步实现了动态的二维和三维漫画，极大的丰富了视听语言和创作艺术空间，延伸了观赏、体验等娱乐功能。 

从全球来看，动漫产业已经成为一个庞大的产业，其中日本作为动漫产业的第一大国，有着强大的市场占有率，而在美国，网络游戏成为动漫产业的主力军，作为全美最大的娱乐业，其产值业已连续四年超过好莱坞电影业；同样，在韩国无论是数字音乐、网络游戏还是电影、电视或手机游戏，相关产品在东南亚的各个国家风靡一时，特别是在信息娱乐领域，通过宽带、3g技术和休闲娱乐内容相结合，韩国在娱乐产业的发展上实际已经领先于很多信息产业发达的国家。由三维动画、flash动画、全息动画等崭新的动漫形式形成的动漫文化已经在不同国家与地区形成主流的文化形式。近些年来，仿真技术进步显著，尤其是虚拟现实技术成为计算机和艺术领域的新宠。这些先进的技术必将引领“动漫”进入一个全新的时代。 

二、虚拟现实技术 

虚拟现实技术是计算机技术与艺术相结合的新兴产物，是一种以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它的交互性、沉浸感特性使它与一般的三维计算机图形截然不同：它利用了多种计算机技术模拟人的感觉器官功能，创建了一种适人化的多维空间，强调的是一种身临其境的感觉，采用的是人与人之间自然的交互方式。它模拟的方式为使用者创造了一个实时反映对象变化与相互作用的三维图形世界，在视、听、触摸等感知行为的逼真体验中，使参与者可以获得直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用与变化，仿佛置身于一个虚拟的世界中。 

虚拟现实系统一般由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成，软件分为建模软件和实时仿真软件两大类，常用的建模软件有3ds max、maya等。虚拟现实技术中任何复杂虚拟环境的创建都需要使用计算机实时三维图形学和三维仿真技术。所以掌握这些技术是实现虚拟现实技术的关键。 

虚拟现实技术是多种技术的结合，主要的技术包括以下几种： 

动态环境建模技术。动态环境建模技术是核心技术，建立虚拟环境来获取实际三维环境的数据，利用数据建立虚拟环境模型。 

实时三维图形生成技术、足够的刷新频率和清晰度，并开发宽视场立体显示技术。由于虚拟物体要有具体三维结构的显示，其中要有视差提供的深度信息，所以图像显示要具有足够大的视场。 

传感器技术，尤其是触觉（力觉）、嗅觉等传感器技术。要让用户在虚拟的环境下直接操作虚拟物体，并感受到与在真实环境下一样的感觉，真正达到虚拟现实的效果。 

交互技术和系统集成技术。虚拟现实的实质性特征就是交互性，其最终目的就是对时空环境的现实构想。虚拟物体与用户间的交互是三维的用户，是交互作用的主体。用户能感觉到自己在虚拟环境中对物体的控制，交互是多感知的，用户可以使用与现实生活不同的方式与虚拟物体交互。 

三、使用虚拟现实技术实现环境艺术设计的漫游动画 

应用虚拟现实技术的环境艺术设计不同于传统的设计理念，它实现了可全方位、完全由用户自由控制的逼真的、纯三维的场景。 

虚拟现实不仅仅是一个演示媒体，而且还是一个设计工具。它以视觉形式深刻地反映了设计者的思想，虚拟现实可以把这种构思变成看得见的环境。在设计阶段的检查必不可少，多种设计方案进行比较，检查设计有无缺陷，例如，整个城区的布局、整个社区协调与否、单个建筑物的风格、植被的分布情况，还包括室内的装修风格、家具的款式以及摆放位置等。利用相应的虚拟手段可以让设计师和用户在接近真实的环境中，提前体验最终的三维效果。在设计比较时，设计师可以根据季节切换相应的场景，或根据一天中的不同时间，显示明暗程度不同的视觉效果，也可以点击某一建筑，来观看它的建造过程，甚至可以将其与不同阶段的建筑、景观或装饰的预算数据联系在一起。 

环境艺术设计的目的是通过对各种空间环境进行创造进一步地为人服务，设计者始终需要把人对环境的要求，包括物质使用和精神两方面，放在设计的首位。 

四、结束语 

动漫产业是文化和科技相结合的创意产业，是21世纪最有希望的朝阳产业。我国早已有相关的人员在图形技术上进行了努力的学习和钻研。现在己经取得了一定的成绩，但是在一些特殊效果的程序开发方面取得的成绩较少。随着互联网与3g技术的进一步发展，动漫艺术作品的传播渠道和受众面将会越来越广，虽然目前我国的动漫产业影响力不够大，但是相信有着五千年历史积累的丰富文化底蕴的中国，会用本土文化的魅力打开世界动漫的大门，走进世界动漫游戏产业的大舞台。 

参考文献： 

第9篇：虚拟仿真技术论文范文

关键词:环境工程;虚拟仿真;平台建设

为加快提高本科教育质量，2019年底教育部办公厅公布了2019年度国家级和省级一流本科专业建设点名单，认定首批4054个国家级一流本科专业建设点和6210个省级一流本科专业建设点［1］。作为进入榜单的省级一流环境工程专业建设点，需要进一步加强专业建设，持续提升本专业内涵和建设水平，发挥一流专业的示范领跑作用，培养本专业一流人才，为学校“双一流”建设奠定坚实基础。

1虚拟仿真实验平台建设意义

国家《教育信息化十年发展规划(2011—2020)年》提出深入推进信息技术与高等教育实验的深度融合，将实验信息化作为高等教育系统性变革的内生变量［2］，以高质量实验助推高等教育质量变轨超车，对培养高素质人才，建设高等教育强国，具有十分重要的意义［3］。虚拟仿真实验平台依托虚拟现实和人机交互等技术，使学生在虚拟场景中开展实验和实践［4］。虚拟仿真实验中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的功能，在涉及高危或极端的环境、不可逆的操作，高消耗、高成本、大型训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目［5］。虚拟仿真实验中心建设应充分体现虚实结合、能实不虚的原则［6］。

2建设思路

以环境工程省一流专业建设为契机，武汉工商学院环境与生物工程虚拟仿真实验中心以开源共享、在线学习的信息化方式推进我校化学和污水处理类改革，以实验、开放的思想推动化学和污水处理类教育更新;充分利用新媒体技术和互联网平台，创建开放共享平台，回应全媒体大数据时代对于“终身学习”的需求［8］。虚拟仿真实验平台建设以学生为中心，平台全天候开放，以线上线下交互学习的模式，将化学和污水处理类相关理论课、实验课、课程设计和污水处理厂生产实习等环节，与仿真实验互通交叉进行。在传统课堂中，学生学习的知识理论性强，理解扁平化，通过在直观、可视的虚拟仿真实验项目中实施设计实践、构思实现、运行操作、问题解决过程，增加学习的趣味性，学生对理论知识的感性认识不断增强，对设计理念的掌握运用逐步熟练，对知识结构的建立形成持续完善，实现对专业知识体系理解的“理性—感性—理性”螺旋提升，强化学生的问题分析解决能力、综合设计能力、实践创新能力。

3建设措施

3．1开发与利用实验资源

依托虚拟仿真技术研发公司提供的虚拟仿真产品及相关技术支持，项目用于学校虚拟仿真实验，并持续开发拓展项目内容及功能;充分发挥工程技术企业和信息技术企业在虚拟仿真实验项目中的积极作用，创新才人培养模式，强化大学生综合能力训练，培养适合创新性国家建设的应用型创新人才。湖北君集水处理公司是学校合作企业，为实验项目提供了大量的专业实验设备、技术支持和经费支持。持续开发独立自主知识产权《污水处理工艺虚拟仿真实验》软件作为课程推进的新动力。虚拟仿真实验平台建设涵盖四个模块:化学水质检测仿真实验室(含COD、BOD、总磷、总氮和污泥的仿真实验，包含演示，可用于预习，见图1)，污水处理厂3D仿真培训(可用于学生认知仿真实习或企业入职培训，见图2)，污水处理工艺设计(见图3)和仿真污水处理厂运行(见图4)。每个模块化单元有其参数设置和设计计算等。

3．2建设化学和污水处理虚拟仿真实验网络共享平台

3．2．1建设门户网站实现网络共享门户网站作为虚拟仿真实验网络平台数据库系统的网络入口，各模块包括首页，项目描述，项目团队，网络相关要求等，首页涵盖通知公告、相关视频、虚拟仿真平台和仿真软件展示等。通知公告便于师生及时掌握本行业相关赛事和讲座信息;相关视频有实验室安全知识讲座、科技治污、各种宣传片等;网络平台支持学生开展专业讨论、在线共享学习资料等，承担随时学习等功能［7］。污水处理仿真实验是在线开放共享的，进入实验时可以选择不同的角色，实现对用户的分级管理，主要包括专家、教师和学生，不同级别用户享有不同的使用权限，用以提高网络的安全性［8］。3．2．2实现虚拟仿真实验管理平台功能虚拟仿真实验项目构架及研发技术:通过3D仿真技术实现虚拟仿真。3D引擎在Windows平台下通过DirectX技术实现3D渲染。通过骨骼动画、关键帧和序列帧动画制作3D动画。通过计算机图形学(实时阴影，光照贴图，凹凸贴图等)和计算几何学(碰撞检测、射线检测、刚体、流体模拟等)等实现现象仿真。通过后台模块化模型的搭建和链接实现数据仿真。开发工具采用Unity3d作为3D引擎，采用C#语言并通过VisualStudio工具进行程序开发。通过SVN，MicrosoftProject等工具进行程序版本控制和项目管理。虚拟仿真管理平台的开发语言是JAVA，开发工具是Eclipse跨平台的自由集成开发环境(IDE)。服务器硬件设有专人专管，部署在实验室核心机房;制定了虚拟仿真平台维护流程要求及维护记录，安排专人与欧倍尔公司对接并将软件持续改进。虚拟仿真实验平台涵盖对实验平台的后台维护人员和各类基础信息进行初始化、数据维护和功能设置，具体包括仿真程序教师端和仿真程序管理平台，仿真程序教师端包括学员管理和考试管理，仿真程序管理平台包括运维管理和部署管理。学员管理包括设置教师和学生的基本信息，包括实验安排、实验结果存储上传与数据分析、实验操作评价、实验报告成绩、实验课程成绩管理等功能;部署管理包括资料库、实验交流、实验过程管理、和在线答疑等部分［7］。

3．3建立和完善实验与科研队伍的培养制度

着力规范和加强教职工培训管理工作，明确按照学校建设发展的需要，“统筹规划、合理安排”的基本原则，采用校内与校外、国内与国外培训相结合，形式多样、有针对性、注重实效的方式来加强培训工作，确保建立起一支高水平的实验与科研队伍。大力支持从事实验与科研队伍人员相互学习、相互促进、共同提高，研究成果和发表的相关论文及编写的实验教材与同类科研成果一样享受各种奖励。担任有实验教学课程的新教师和实验技术人员上岗前必须经过培训，过好实践教学关，熟悉实验室环境，了解掌握仪器设备性能和操作使用方法，掌握实验教学软件的运用，认真备课，撰写指导实验的教案。同时，在指导实验前必须完成预备实验，进行试讲、试做，提供讲稿、试做记录，经系、实验中心负责人组织审查确认后可进行实验教学和指导实验。

4应用情况

4．1学科竞赛

2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目交流赛(武汉)由武汉工商学院承办［9］，结合疫情防控相关要求，虚拟仿真平台模块是其中5个考试模块之一，占总成绩的10%，每个模块的设置充分考验选手设备安装能力、操作熟练程度、实验进程把握能力，以及界定、探索、解决不确定性问题的能力;2020年第46届世界技能大赛水处理技术项目湖北省线上集训也采用了虚拟仿真平台，并且向参加的14所院校52名学生和10余名教练介绍和推荐了本校自主开发的虚拟仿真软件;2020年第46届世界技能大赛湖北省选拔赛水处理技术项目正式比赛中［10］，武汉工商学院学子分别取得了第一名和第二名的好成绩。

4．2实验和实践教学