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仿真引擎的關鍵技術范文1
關鍵詞：云計算；信息系統仿真；關鍵技術
隨著云計算的不斷發展，已在很多領域取得卓越的成效。將云計算的理念和技術引入信息系統仿真領域，可以為信息系統仿真提供更加強大的基礎設施、仿真平臺及仿真軟件等的支持，更能進一步提高仿真的效率和降低成本。
1 云計算概述
1.1 什么是云計算
云計算仍處在發展階段，關于云計算（Cloud Computing）的定義可謂眾說紛紜，據ISO組織的調查，云計算的定義多達20多種。可以看下面幾種定義。從谷歌的角度來看，云計算是以用戶為中心的，是以任務為中心的，是強大的，是易于訪問的，是智能的，是可編程的。百度百科中的定義是這樣的，云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。美國國家標準與技術研究院（NIST）給出的定義，云計算是一種模式，能以泛在的、便利的、按需的方式通過網絡訪問可配置的計算資源（例如網絡、服務器、存儲器、應用和服務），這些資源可實現快速部署與，并且只需要極少的管理成本或服務提供商的干預。
云計算的三種服務模式：
⑴基礎設施即服務（IaaS）：為用戶提供按需的基礎設施服務。
⑵平臺即服務（PaaS）：提供用戶應用程序運行的軟件平臺，并作為一項服務提供給用戶，包括軟件開發測試、部署、運行環境以及應用程序托管服務。
⑶軟件及服務（SaaS）：“將軟件作為服務”是將某些特定應用軟件功能封裝成服務。該軟件的單個實例運行于云上，并為多個最終用戶或客戶機構提供服務。
1.2 云計算的特點
⑴超大規模：云中具有成千上萬臺服務器，云能賦予用戶前所未有的計算能力。
⑵虛擬化：云支持用戶在任意位置，使用各種終端獲取應用服務，所請求的資源來自云而不是固定的有形的實體。應用在云中某處運行，實際上用戶無需了解，也不用擔心應用運行的具置，只需要一臺筆記本或者一個手機，就可以通過網絡服務來實現我們需一切，甚至包括超級計算這樣的任務。
⑶高可靠性：云使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機更加可靠。
⑷通用性：云計算不針對特定的應用，在云的支撐下可以構造出千變萬化的應用。
⑸高可擴展性：云的規?？梢詣討B伸縮 ，滿足應用和用戶規模增長的需要。
⑹按需服務：云是一個龐大的資源池，你按需購買，云可以象自來水、電、煤氣那樣計費。
⑺極其廉價：云的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本，云的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受云的低成本優勢，經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。《紐約時報》使用亞馬遜的云計算服務在不到24個小時的時間處理了1100萬篇文章，累計花費240美元，如使用自己的服務器，需要數月和多得多的費用。
1.3 云計算的發展現狀
目前Google、亞馬遜、雅虎、微軟、Oracle、IBM、Dell、SUN等國際上知名的IT公司都在積極地研究和部署云計算，并已經開始提供云計算商業服務。Google正在運營云計算商用平臺---在線應用服務托管平臺Google應用引擎（GAE），軟件開發者可以在此之上編寫應用程序，企業客戶可以使用定制化的網絡服務。典型的應用方式有Gmail、Google Picasa Web以及可收費的Google應用軟件套件Google Apps。云計算在軍事領域也已得到了高度的重視。美國國防信息系統局（DISA）從2008年開始著手云計算應用，為美國軍方和國防部開發一系列的云計算方案，并在2012年9月4日，了《2013-2018年戰略規劃》，將云計算列入了“戰略技術清單”。
國內，云計算發展得也很快。中國電信在上海構建了一個擁有2PB存儲空間的云存儲平臺e云；中國移動研究院已經建立起1000臺機器的云計算試驗中心；瑞星、金山、360安全衛士等均推出了云安全解決方案；華為、中興公司都做出了云計算戰略部署；2008年，IBM就在無錫和北京建立了兩個云計算中心。中國電子學會云計算專家委員會于2008年11月25日成立，目前已舉辦了四屆中國云計算大會。
2 云計算在信息系統仿真中的應用
2.1 應用模式
根據云計算的三種服務模式，其在信息系統仿真中的應用也可有三種模式：
⑴基礎設施即服務（IaaS）：服務機構（運營商）提供基礎設施資源，如虛擬主機/存儲/網絡/數據庫管理等，用戶無需購買服務器、網絡設備和存儲設備，只需通過網絡（如軍網或民用互聯網）申請、審批、付費（或租賃），即可搭建自己的應用系統。服務機構提供海量數據存儲、數據計算、信息處理和查詢消息傳遞等可靠、低成本的服務。
對于信息系統仿真來說，該服務類型可以有效避免硬件建設的重復投資，降低資源使用成本和推廣應用門檻，從而促進信息系統仿真的普及。
⑵平臺即服務（PaaS）：提供用戶應用程序運行的軟件平臺，并作為一項服務提供給用戶，包括軟件開發測試、部署、運行環境以及應用程序托管服務。
對于信息系統仿真來說，該服務類型適宜搭建全軍參與的仿真系統。試想，如果上級機構或技術實力很強的研究機構能夠提供信息系統仿真系統平臺的數據服務引擎、模型構建引擎、模型運行引擎、平臺管理服務引擎、系統集成架構與接口等標準化、規范化，甚至一體化的解決方案和服務，那不僅會提高信息系統仿真系統的建設質量和應用水平，而且會顯著提高全軍上下參與信息系統仿真建設的積極性，發揮更多人的聰明才智，且能從大大減少的重復研發中有效降低信息系統仿真成本。
⑶軟件及服務（SaaS）：“將軟件作為服務”是將某些特定應用軟件功能封裝成服務。該軟件的單個實例運行于云上，并為多個最終用戶或客戶機構提供服務。
對于信息系統仿真來說，該服務類型是統一技術體制，提高信息共享程度的極佳途徑； 也是減少“煙囪”、“孤島”的有效手段。
2.2 關鍵技術
⑴虛擬化技術：云計算的虛擬化技術不同于傳統的單一虛擬化，它是涵蓋整個IT架構的，包括資源、網絡、應用和桌面在內的全系統虛擬化，它的優勢在于能夠把所有硬件設備、軟件應用和數據隔離開來，打破硬件配置、軟件部署和數據分布的界限，實現IT架構的動態化，實現資源集中管理，使應用能夠動態地使用虛擬資源和物理資源，提高系統適應需求和環境的能力。
對于信息系統仿真，云計算虛擬化技術的應用意義并不僅僅在于提高資源利用率并降低 成本，更大的意義是提供強大的計算能力。眾所周知，信息系統仿真系統是一種具有超大計算量的復雜系統，計算能力對于系統運行效率、精度和可靠性影響很大，而虛擬化技術可以將大量分散的、沒有得到充分利用的計算能力，整合到計算高負荷的計算機或服務器上，實現全網資源統一調度使用，從而在存儲、傳輸、運算等多個計算方面達到高效。
⑵分布式資源管理技術：信息系統仿真系統在大多數情況下會處在多節點并發執行環境中，要保證系統狀態的正確性，必須保證分布數據的一致性。為了分布的一致性問題，計算機界的很多公司和研究人員提出了各種各樣的協議，這些協議即是一些需要遵循的規則，也就是說，在云計算出現之前，解決分布的一致性問題是靠眾多協議的。但對于大規模，甚至超大規模的分布式系統來說，無法保證各個分系統、子系統都使用同樣的協議，也就無法保證分布的一致性問題得到解決。云計算中的分布式資源管理技術圓滿解決了這一問題。
Google公司的Chubby是最著名的分布式資源管理系統，該系統實現了Chubby服務鎖機制，使得解決分布一致性問題的不再僅僅依賴一個協議或者是一個算法，而是有了一個統一的服務（service）。
⑶并行編程技術：云計算采用并行編程模式。在并行編程模式下，并發處理、容錯、數據分布、負載均衡等細節都被抽象到一個函數庫中，通過統一接口，用戶大尺度的計算任務被自動并發和分布執行，即將一個任務自動分成多個子任務，并行地處理海量數據。
對于信息系統仿真這種復雜系統的編程來說，并行編程模式是一種顛覆性的革命，它是在網絡計算等一系列優秀成果上發展而來的，所以更加淋漓盡致地體現了面向服務的體系架構（ SOA）技術?？梢灶A見，如果將這一并行編程模式引入信息系統仿真領域，定會帶來信息系統仿真軟件建設的跨越式進步。
仿真引擎的關鍵技術范文2
一、研究目標、內容與期限
（一）軟件技術領域
1、基于高可用自適應控制技術的分布式軟件系統的研發與應用
研究目標：解決大規模分布式軟件系統環境下的高可用自適應和高準度控制關鍵問題，并在民航空中交通管制領域進行應用，從而提高管制運行效率、提高流量控制水平、提高空域資源利用率，推動國產民航空中交通管制系統的技術水平，填補國內空白。
研究內容：研究高可用技術、自適應升降級技術、智能系統管控技術、實時控制流接管技術等，建立多源數據的高實時與高精度采集、融合，動態目標的三維立體空間監控、調度、仿真，并對系統狀況（性能、故障）進行智能自適應升降級運行的高可用服務運行支撐平臺。
2、基于海量異構數據的動態挖掘與智能預測技術的研究與應用
研究目標：依托行業知識庫，通過技術的研究與集成，建立動態挖掘與智能預測軟件平臺，在具備海量動態異構數據的醫保基金風險防控領域應用，保障該領域決策的科學化、精細化、透明化，從而實現醫?；痫L險防控的目標。
研究內容：研究多準則決策分析技術、模糊挖掘技術、規則模擬預測技術、多維規則庫實現技術、異構數據集分析技術、SOA服務計算技術等，針對海量數據，實現基于領域模型的挖掘、監控、預測（報）預警、分析等功能。
3、智能引擎技術研究與示范
研究目標：開展以智能服務為特征的引擎技術研究，實現具備可發育型能力的服務，并基于在已有的海量信息和對公眾的服務系統得到應用。
研究內容：研究多協作技術，內容的語義化組織技術，基于自學習的智能發育技術，人機交互的智能信息提取和個性化推薦技術等。
以上項目研究期限：*年6月30日前完成
（二）通信與網絡領域
1、無線通信關鍵技術研究和終端系統研制
研究目標：探索構建可重構的、具有認知能力的無線網絡；研發一套能夠感知并充分利用UHF頻段中頻譜空隙功能的泛在路由通信網絡仿真系統；研究實現TD-SCDMAMBMS終端解決方案
研究內容：（1）個域網與廣域網環境下網間及網內認知技術，業務環境、網絡環境、無線環境感知技術；智能終端的個域網絡協同工作機理、無線資源管理機制及用戶管理機制，認知無線網絡與智能終端子系統的重構技術。（2）研究認知泛在路由通信網絡關鍵技術，包括分布式頻譜感知、分布式頻譜共享、高效路由、多信道分配技術等。（3）研制TD-SCDMAMBMS系統軟件和測試工具，方便終端廠商進行二次開發，完成至少一款可成熟商用的終端樣機。
2、基于IEEE802.3ah同軸電纜點對多點級聯關鍵技術研究
研究目標：研究有線電視無源同軸電纜數字化雙向改造體系架構和技術，為傳統電視數字雙向整體平移提供低成本可推廣的系統，實現1萬戶規模的應用
研發內容：開發基于IEEE802.3ah協議的無源同軸電纜點對多點級聯構造的用戶寬帶接入技術，研究相關的專用MAC層、MPCP協議技術，在5－65MHz工作帶寬中實現100Mbps以上的多用戶接入。
以上項目研究期限：*年6月30日前完成
（三）數字媒體技術領域
1、虛擬環境高效建模與表現技術研發與應用
研究目標：開展構建三維場景的關鍵技術攻關，模擬真實環境中自然規律和視覺體驗，實現虛擬現實技術與海量數據管理相融合的服務系統，構建基于互聯網的商務、培訓、資訊等服務平臺。
研究內容：研究通用、低成本三維場景圖像采集技術，大規模復雜三維場景的快速建模和實時繪制技術；研究面向專業的領域知識建模和仿真技術；研究基于圖像的輕量化模型重構技術，海量三維圖像快速處理、傳輸、管理與壓縮技術等。
2、多媒體內容的特征抽取與標引技術研發與應用
研究目標：開展圖像或視頻內容分析和識別關鍵技術攻關，實現內容特征的組織管理和深度利用，面向娛樂和醫療等領域構建信息服務系統。
研究內容：研究圖像、視頻的特征提取,對象識別技術；特征對象的分析和重構技術；面向語義的標引組織管理技術；建立視頻或圖像的內容特征信息庫。
以上項目研究期限：*年6月30日前完成
（四）信息獲取與處理領域
1、新型智能導航與監控管理系統關鍵技術研究
研究目標：開展新型智能導航與監控管理系統關鍵技術攻關，研究具有位置監控、內部狀態遠程動態監測與后臺專業分析等綜合功能的終端、監控系統平臺及技術規范。
研究內容：（1）沿海無線電指向標-差分全球定位系統差分信標接收機關鍵技術研究；基于WinCE平臺的電子航海圖引擎及低成本用戶終端技術研究。（2）基于CAN通訊協議的智能識別技術研究；基于應用層協議的遠程動態數據挖掘技術研究；內部狀態實時采集和數據分析系統研究。
2、工業無線網絡監控系統關鍵技術研究與應用
研究目標：建立適合于工業環境監控系統的無線傳感網技術體系，形成具有自主知識產權的系列監控產品，構建具有多性能綜合優化的工業無線網絡監控系統。
研究內容：工業現場復雜干擾環境下的可靠傳輸協議；工業無線傳感器網絡的介質訪問技術和跨層優化協議設計技術；建立適用于工業現場環境的傳感器網絡性能評估平臺。
3、基于腦-計算機接口的智能感知系統關鍵技術研究
研究目標：研究大腦特定思維的腦電信號模式以及動態變化特征，形成從復雜腦電信號中讀取不同肢體想象運動腦電信號的時間-空間-頻率模式，實現在復雜環境下對外部裝置的運動控制，建立新型智能感知系統。
研究內容：多任務動態腦計算機交互機理；想象運動意圖腦電表現形式與特征提取方法；高噪音、多干擾條件下的想象運動意向腦電信號增強技術；運動意向腦電信號可視化系統設計。
以上項目研究期限：*年3月31日前完成
（五）信息安全領域
1、多媒體內容保護及監管技術研究與應用
研究目標：針對平面媒體遠程傳版中的安全隱患問題，形成內容保護的遠程傳版系統；針對移動環境下不良信息的傳播，通過對多媒體內容的理解、提取以及分類，形成移動多媒體內容監管系統。
研究內容：（1）、研究數字信息隱藏的版權保護與防篡改數據保護技術；綜合硬件識別和軟件授權的自動識別認證技術；基于PostScript3標準的PS文件版面內容分析的完整性和安全保護技術。（2）、研究移動環境下離散短文本、低分辨小圖像、手機視音頻等對象的特征分析、主題提取以及內容分類等技術
2、信息安全應急防范與處理相關技術研究與應用
研究目標：針對廣域網絡安全事件，形成一套廣域網智能監測與態勢分析處理系統；研發自主知識產權的海量數據的安全異地在線容災產品，提升基礎網絡和重要信息系統安全應急防范的技術支撐能力。
研究內容：（1）、研究廣域網網絡安全指標體系，廣域網多測度事件關聯分析技術，研究廣域網監測預警技術，并完成應用示范與技術驗證。（2）、研究不同操作系統、不同數據庫、不同硬件配置、不同通信網絡等環境下的趨近于“0窗口備份、0恢復時間、0數據丟失的”異地在線式容災產品。
以上項目研究期限：*年3月31日前完成
3、基于國家密碼算法的電子標簽安全應用技術研究與應用
研究目標：研究基于國家密碼算法的電子標簽讀寫模塊、密鑰管理系統，開發采用國家密碼算法、具有自主知識產權的電子標簽的產品與應用系統，提高電子標簽應用的安全性。
研究內容：開發基于國家密碼算法的電子標簽讀寫模塊；開發基于國家密碼算法的電子標簽應用密鑰管理系統，規范密鑰的產生、分發、存儲和使用；基于國家密碼算法的流加密、對稱加密和非對稱加密的電子標簽應用安全技術研究；采用上述研究成果建立兩項電子標簽安全應用示范。
研究期限：*年9月30日前完成
二、申請方式
1、本指南公開。凡符合課題制要求、有意承擔研究任務的在*注冊的法人、自然人均可以從“*科技”網站上進入“在線受理科研計劃項目可行性方案”，并下載相關表格《*市科學技術委員會科研計劃項目課題可行性方案（*版）》，按照要求認真填寫。
2、申報單位應具備較強技術實力和基礎，具備實施項目研究必備條件及匹配資金；鼓勵產學研聯合申請，多家單位聯合申請時，應在申請材料中明確各自承擔的工作和職責，并附上合作協議或合同。
3、課題責任人年齡不限，鼓勵通過課題培養優秀的中青年學術骨干。課題責任人和主要科研人員，同期參與承擔國家和地方科研項目數不得超過三項。
4、已申報今年市科委其它類別項目者應主動予以申明，未申明者按重復申報不予受理。
5、每一課題的申請人可以提出不超過2名的建議回避自己課題評審的同行專家名單（名單需隨課題可行性方案一并提交）。
6、本指南課題申請起始日期為*年6月6日，截止日期為*年6月27日。課題申報時需提交書面可行性方案一式4份，并通過“*科技”網站在線遞交電子文本1份。書面可行性方案集中受理時間為*年6月23日至27日，每個工作日上午9：00～下午4：30。所有書面文件請采用A4紙雙面印刷，普通紙質材料作為封面，不采用膠圈、文件夾等帶有突出棱邊的裝訂方式。
7、網上填報備注：
（1）登陸“*科技”網，進入網上辦事專欄；
（2）點擊《科研計劃項目課題可行性方案》受理并進入申報頁面：
-【初次填寫】轉入申報指南頁面，點擊“專題名稱”中相應的指南專題后開始申報項目（需要設置“項目名稱”、“依托單位”、“登錄密碼”）；
-【繼續填寫】輸入已申報的項目名稱、依托單位、密碼后繼續該項目的填報。
仿真引擎的關鍵技術范文3
在航天器的飛行試驗中，遙測數據是靶場重要的數據資源。目前，遙測數據可視化表示一般只包括彈道以及姿態角數據的曲線與圖表顯示，對于其它類型數據，如姿控系統作動器壓差、陀螺儀姿態角等數據缺乏直觀、形象的虛擬現實表現方法。這就導致了遙測數據分析結果主要是平面的、靜態的形式，缺乏立體的、動態的形式，缺乏對系統的整體分析和多參數的耦合仿真，如果把遙測數據按其自身物理背景進行有機結合，利用虛擬現實技術仿真導彈飛行全過程，從導彈飛行的整體概貌到主要部件的微觀動作予以三維動態展示，則對于遙測數據進行深層挖掘和使用，進行系統預研與故障仿真等都具有重要的現實意義。
2仿真系統物理背景
姿態姿控系統作用是克服各種干擾，使導彈的姿態角相對預定姿態角的偏差控制在允許的范圍內，并按制導系統發出的指令，控制彈體的姿態角，從而改變推力方向，實現要求的運動狀態。姿控系統比較復雜，涉及的參數比較多，參數之間的關聯性緊密，多級導彈的每一級都有姿控系統的一部分部件，一般包括平臺、彈上計算機、速率陀螺、執行機構、姿控噴管等，執行機構包括燃氣舵機、空氣舵機、伺服系統、滾控裝置等。
2．1伺服系統伺服系統全稱為推力矢量控制伺服系統，是導彈控制系統中的執行機構，它的作用是根據控制系統指令，控制噴管擺角或控制二次噴射閥門的開堵，改變發動機噴焰的排除方向，產生側向控制力矩，改變導彈在飛行中的姿態，使之按預定軌道穩定飛行。
2．2舵機舵機是一種進行能量轉換的執行機構，電動液壓式舵機是將電能轉換成機械能的執行機構。
2．3滾控燃氣裝置滾控燃氣裝置一般采用脈沖調制或繼電狀態的工作方式。滾控燃氣裝置分析不同滾控燃氣活門壓力之間的相位極性。
3關聯性仿真系統設計
3．1OSG三維渲染引擎簡介OSG是一個高性能開源三維圖形引擎，基于修改的LG-PL協議(OSGPL)免費，廣泛的應用于虛擬仿真、虛擬現實、科學和工程可視化等領域。它以OpenGL為底層平臺，使用C++編寫而成，可運行于Windows、UNIX/Linux、MacOSX、IRIX、Solaris、HP－UX、AIX和FreeBSD等操作系統。它誕生于1998年，系統架構思想起源于OpenGLPerformer;發展至今，其功能特性涵蓋了大規模場景的分頁支持，多線程，多顯示的渲染，粒子系統與陰影，各種文件格式的支持，以及對于Java、Perl、Python等語言的封裝等。OSG采用包圍體層次(BoundingVolumeHierachy，BVH)來實現場景圖形的管理。采用包圍體層次的場景圖形通常采用樹狀結構來保存信息。這種場景BVH樹不僅可以正確地表達場景圖形的信息組成，還可以加速場景對象的裁剪、相交性測試、碰撞檢測等一系列操作，是應用最廣泛的空間數據組織結構之一［3］。
3．2系統架構設計
3．2．1系統組成導彈姿控系統關聯性仿真系統由參數配置、導彈姿控系統部件仿真兩部分組成。其中導彈部件模擬包括導彈伺服系統仿真、陀螺儀平臺仿真、導彈飛行仿真等。參數配置由場景參數配置，圖形顯示配置，數據采集等組成。結構圖如圖1。
3．2．2面向對象設計仿真系統在設計時使用了設計模式中的工廠方法模式，這樣系統就可以方便的擴展為導彈的、動力系統、外安系統等的仿真，甚至可以方便地擴展為整個導彈各分系統的部件仿真。
3．2．2．1導彈姿控部件仿真類的抽象與定義導彈姿控部件包括伺服系統、舵機、滾控燃氣裝置、陀螺儀平臺等，從程序設計的角度看接口是相似的，因此可以將導彈姿控部件仿真抽象出來，定義為CMissileAssemblySim，一級伺服系統、陀螺儀平臺與導彈飛行仿真從基類CMissileAs-semblySim派生?；怌MissileAssemblySim可以提供子類中成員變量與公共方法的定義和默認實現。類圖如圖3。抽象是面向對象設計中十分重要的元素之一，有了抽象使多態成為可能，從而可以產生多種多樣的變化，描述現實世界的種種現象。
3．2．2．2工廠方法(FactoryMethod)模式使用工廠方法模式的意圖是“定義一個用于創建對象的接口，讓子類決定實例化那個類。工廠方法使一個類的實例化延遲到其子類”［1］。在導彈姿控系統部件仿真軟件中，工廠方法通過定義的抽象接口CreateMissileAssemblySim()，具體工廠實現這個抽象接口來創建不同的具體產品。如果需要增加舵機、滾控燃氣裝置等其它部件仿真，不需要修改工廠類，只需要增加這些部件仿真類和相應的工廠類就可以了。這樣整個工廠和產品體系其實沒有修改的變化，而只是擴展的變化，完全符合了開放－封閉原則［2］。為軟件功能的下一步擴展打下了良好的基礎。解決方案如圖4。
4關鍵技術分析
4．1關聯性仿真遙測參數選取在航天器的試驗飛行中，航天器的被測參數有時多達上千個，參數種類也很多，不可能利用所有數據重現飛行過程采取的策略是尋找參數之間的關聯性，再在高度相關的參數之間選擇典型參數來表現飛行器的動作。對于航天器，關聯性可劃分為同源關聯、作用關聯、結構關聯、時間關聯、時序關聯、環境關聯、以及非相關關聯等，同源關聯分析是對若干可以追溯到同一個源泉的參數進行關聯性分析，重點分析從同一個電源、同一個器件得到的參數把同源參數分為測量同源分析、系統同源等進行分析;作用關聯是因果關系或相互作用方面的關聯性研究;結構關聯從結構方面研究關聯性;時間關聯和時序關聯從時間角度、動作產生先后時序方面進行關聯性研究;環境關聯是溫度、氣壓等總體方面的關聯;非相關關聯則是從另一個角度，本來不應有關聯實際上有了關聯從而研究故障異常等。參數間關聯性分析主要針對姿控系統各參數的關聯性指令參數之間的關聯性、指令參數與其它參數間的關聯性總體參數間的關聯性、動力系統各參數的關聯性、遙測系統與外測系統之間的關聯性、外安系統的特征變化、其它參數相關性分析等8個方面進行分析［5］。基于關聯性，選取典型參數數據，建立數據與模型之間的動作關系模型，用實時數據進行模型驅動。
4．2姿控系統部件建模三維建模是構建一個視景系統的基礎工作，良好的建模方法可提供模型的真實感，極大程度減少建模的工作量。細膩的模型和真實效果的紋理貼圖會使場景的真實感與沉浸感更強。底層的圖形引擎提供圖元方式的視景模型建模，這種方式建模的靈活性比較大，可以創建幾乎任何形狀的視景物體，但其缺點也顯而易見，對于復雜的模型建模要花費巨大的工作量。目前己經有許多比較成熟的三維建模工具可進行常規三維對象的建模。這些建模工具已經形成了產品化和商業化，如AutoCAD，3DSMax和MultiGenCreator等，這些軟件具有友好的圖形用戶界面，可方便地開發所需的三維立體模型。而且，這些建模工具生成的模型數據格式，OSG都提供了很好的支持。這里推薦使用3DSMax，使用它構建的模型比較細膩，還可以通過osgExp插件將3DSmax場景導出為OSG的自定義文件格式(OSG或者IVE格式)。通過該插件可以實現紋理文件的壓縮與集成，場景優化等操作。這樣3DSmax中制作的復雜場景可以直接導入到OSG的場景瀏覽器中。
4．3姿控系統部件驅動姿控系統驅動包括模型加載、關節控制器安裝、數據驅動等三部分。模型加載到場景后將以BVH樹結構存儲，模型BVH樹的根節點為讀入的模型節點，通過該根節點可以查找模型中的子部件節點，如果該子部件需要驅動，就需要為該子部件安裝關節控制器。所謂關節控制器是包含模型變換節點及相關參數的數據結構。關節控制器中包含有模型變換節點，osg::Matrix-Transform，該節點通過四元數與矩陣計算實現模型部件的旋轉變換。四元數是由3個復數和一個實數組成的復雜數學系統。假設有以下的復數定義:珒i2=珒j2=k珒2=珒i•珒j•k珒=－1，則四元數可表示為如下公式:Qs[x，y，z，w]=x•珒i+y•珒j+z•k珒+w•1．0其中x、y、z、w是4個實數參數。四元數的優勢在于:它可以表達物體繞任意向量軸的旋轉，并且和歐拉角度旋轉與旋轉矩陣的方法相比，其效率較高，操作也更加靈活［3］。圖5展示了歐拉角度旋轉(沿直角坐標系坐標軸的旋轉分量之和)和四元數旋轉的區別:歐拉旋轉(如圖5(a)所示)需要計算3個旋轉分量的作用之和，即沿Z軸的航向(Head-ing)角度、沿X軸的俯仰(Pitch)角度以及沿Y軸的橫滾(Roll)角度;而四元數旋轉(如圖5(b)所示)只需要對旋轉軸V和旋轉角度進行設置。在OSG中使用Quat類表達四元數，設置一個四元數的方法很多，例如沿X軸逆時針旋轉90度的示例代碼如下:osg::Quatquat(osg::PI_2，osg::Vec3(1．0，0．0，0．0));其中osg::PI_2是OSG中預定義宏，表示數學上的π/2。此外，還可以直接使用角度值來表示旋轉角度，方法是使用當定義好關節需要旋轉的角度的四元數后，通過定義矩陣OSG中矩陣類osg::Matrixd來實施旋轉變換。OSG中使用行主序(Row－major)的概念來保存矩陣的16個數據元素，即矩陣的每一行都被連續地保存在內存中。如果元素在內存中的連續位置是a00～a15，那么它所表達的行主序矩陣如下:通過以上分析，關節控制器對導彈部件模型的旋轉變換可以總結為以下3步:1)定義矩陣對osg::Matrixdmatrix;2)調用osg::Matrixd類函數preMultRotate()函數對矩陣對象matrix實施旋轉變換;3)通過調用變換節點osg::MatrixTransform類函數set-Matrix(matrix)對導彈部件模型進行旋轉變換。這里有一點需要強調的是，進行旋轉變換時，需要將旋轉軸平移到模型的關節中心線位置，這樣才能獲得正確的模型旋轉變換效果。
5仿真結果分析
結合遙測數據處理結果對飛行過程伺服系統與飛行過程陀螺儀系統測量數據進行了仿真，仿真結果如下圖。如圖6，圖中采用作動器壓差參數的實測數據，利用作動器壓差變化控制噴管的擺動方向，從而仿真飛行過程中伺服機構的工作情況。為了便于觀察，上圖中關閉了發動機尾焰粒子系統。飛行過程陀螺儀系統截圖如圖7。在圖中，從上到下，由左至右分別為飛行3秒、21秒、41秒與60秒時的陀螺儀狀態。從圖中可以看出，隨著時間的增加，陀螺儀平臺的三個姿態角(俯仰角、偏航角與滾動角)都發生了變化。
仿真引擎的關鍵技術范文4
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目 錄
第1章 緒論
1.1 云計算的概念
1.2 云計算發展現狀
1.3 云計算實現機制
1.4 網格計算與云計算
1.5 云計算的發展環境
1.5.1 云計算與3G
1.5.2 云計算與物聯網
1.5.3 云計算與移動互聯網
1.5.4 云計算與三網融合
1.6 云計算壓倒性的成本優勢
習題
參考文獻
第2章 Google云計算原理與應用
2.1 Google文件系統GFS
2.1.1 系統架構
2.1.2 容錯機制
2.1.3 系統管理技術
2.2 分布式數據處理MapReduce
2.2.1 產生背景
2.2.2 編程模型
2.2.3 實現機制
2.2.4 案例分析
2.3 分布式鎖服務Chubby
2.3.1 Paxos算法
2.3.2 Chubby系統設計
2.3.3 Chubby中的Paxos
2.3.4 Chubby文件系統
2.3.5 通信協議
2.3.6 正確性與性能
2.4 分布式結構化數據表Bigtable
2.4.1 設計動機與目標
2.4.2 數據模型
2.4.3 系統架構
2.4.4 主服務器
2.4.5 子表服務器
2.4.6 性能優化
2.5 分布式存儲系統Megastore
2.5.1 設計目標及方案選擇
2.5.2 Megastore數據模型
2.5.3 Megastore中的事務及并發控制
2.5.4 Megastore基本架構
2.5.5 核心技術——復制
2.5.6 產品性能及控制措施
2.6 大規模分布式系統的監控基礎架構Dapper
2.6.1 基本設計目標
2.6.2 Dapper監控系統簡介
2.6.3 關鍵性技術
2.6.4 常用Dapper工具
2.6.5 Dapper使用經驗
2.7 Google應用程序引擎
2.7.1 Google App Engine簡介
2.7.2 應用程序環境
2.7.3 Google App Engine服務
2.7.4 Google App Engine編程實踐
習題
參考文獻
第3章 Amazon云計算AWS
3.1 Amazon平臺基礎存儲架構：Dynamo
3.1.1 Dynamo在Amazon服務平臺的地位
3.1.2 Dynamo架構的主要技術
3.2 彈性計算云EC2
3.2.1 EC2的主要特性
3.2.2 EC2基本架構及主要概念
3.2.3 EC2的關鍵技術
3.3.4 EC2安全及容錯機制
3.3 簡單存儲服務S3
3.3.1 基本概念和操作
3.3.2 數據一致性模型
3.3.3 S3安全措施
3.4 簡單隊列服務SQS
3.4.1 SQS基本模型
3.4.2 兩個重要概念
3.4.3 消息
3.4.4 身份認證
3.5 簡單數據庫服務Simple DB
3.5.1 重要概念
3.5.2 存在的問題及解決辦法
3.5.3 Simple DB和其他AWS的結合使用
3.6 關系數據庫服務RDS
3.6.1 SQL和NoSQL數據庫的對比
3.6.2 RDS數據庫原理
3.6.3 RDS的使用
3.7 內容推送服務CloudFront
3.7.1 內容推送網絡CDN
3.7.2 云內容推送CloudFront
3.8 其他Amazon云計算服務
3.8.1 快速應用部署Elastic Beanstalk和服務模板CloudFormation
3.8.2 云中的DNS服務 Router
3.8.3 虛擬私有云VPC
3.8.4 簡單通知服務SNS和簡單郵件服務SES
3.8.5 彈性MapReduce服務
3.8.6 電子商務服務DevPay、FPS和Simple Pay
3.8.7 Amazon執行網絡服務
3.8.8 土耳其機器人
3.8.9 Alexa Web服務
3.9 AWS應用實例
3.9.1 在線照片存儲共享網站SmugMug
3.9.2 在線視頻制作網站Animoto
3.10 小結
習題
參考文獻
第4章 微軟云計算Windows Azure
4.1 微軟云計算平臺
4.2 微軟云操作系統Windows Azure
4.2.1 Windows Azure概述
4.2.2 Windows Azure計算服務
4.2.3 Windows Azure存儲服務
4.2.4 Windows Azure Connect
4.2.5 Windows Azure CDN
4.2.6 Fabric控制器
4.2.7 Windows Azure應用場景
4.3 微軟云關系數據庫SQL Azure
4.3.1 SQL Azure概述
4.3.2 SQL Azure關鍵技術
4.3.3 SQL Azure應用場景
4.3.4 SQL Azure和SQL Server對比
4.4 Windows Azure AppFabric
4.4.1 AppFabric概述
4.4.2 AppFabric關鍵技術
4.5 Windows Azure Marketplace
4.6 微軟云計算編程實踐
4.6.1 利用Visual Studio2010開發簡單的云應用程序
4.6.2 向Windows Azure平臺應用程序
習題
參考文獻
第5章 VMware云計算
5.1 VMware云產品簡介
5.1.1 VMware云戰略三層架構
5.1.2 VMware vSphere架構
5.1.3 云操作系統vSphere
5.1.4 底層架構服務vCloud Service Director
5.1.5 虛擬桌面產品VMware View
5.2 云管理平臺 vCenter
5.2.1 虛擬機遷移工具
5.2.2 虛擬機數據備份恢復工具
5.2.3 虛擬機安全工具
5.2.4 可靠性組件FT和HA
5.3 云架構服務提供平臺vCloud Service Director
5.3.1 創建虛擬數據中心和組織
5.3.2 網絡的設計
5.3.3 目錄管理
5.3.4 計費功能
5.4 VMware的網絡和存儲虛擬化
5.4.1 網絡虛擬化
5.4.2 存儲虛擬化
習題
參考文獻
第6章 Hadoop：Google云計算的開源實現
6.1 Hadoop簡介
6.2 Hadoop分布式文件系統HDFS
6.2.1 設計前提與目標
6.2.2 體系結構
6.2.3 保障可靠性的措施
6.2.4 提升性能的措施
6.2.5 訪問接口
6.3 分布式數據處理MapReduce
6.3.1 邏輯模型
6.3.2 實現機制
6.4 分布式結構化數據表HBase
6.4.1 邏輯模型
6.4.2 物理模型
6.4.3 子表服務器
6.4.4 主服務器
6.4.5 元數據表
6.5 Hadoop安裝
6.5.1 在Linux系統中安裝Hadoop
6.5.2 在Windows系統中安裝Hadoop
6.6 HDFS使用
6.6.1 HDFS 常用命令
6.6.2 HDFS 基準測試
6.7 HBase安裝使用
6.7.1 HBase的安裝配置
6.7.2 HBase的執行
6.7.3 Hbase編程實例
6.8 MapReduce編程
6.8.1 矩陣相乘算法設計
6.8.2 編程實現
習題
參考文獻
第7章 Eucalyptus：Amazon云計算的開源實現
7.1 Eucalyptus簡介
7.2 Eucalyptus技術實現
7.2.1 體系結構
7.2.2 主要構件
7.2.3 訪問接口
7.2.4 服務等級協議
7.2.5 虛擬組網
7.3 Eucalyptus安裝與使用
7.3.1 在Linux系統中安裝Eucalyptus
7.3.2 Eucalyptus配置和管理
7.3.3 Eucalyptus常用命令的示例和說明
習題
參考文獻
第8章 其他開源云計算系統
8.1 簡介
8.1.1 Cassandra
8.1.2 Hive
8.1.3 VoltDB
8.1.4 Enomaly ECP
8.1.5 Nimbus
8.1.6 Sector and Sphere
8.1.7 abiquo
8.1.8 MongoDB
8.2 Cassandra
8.2.1 體系結構
8.2.2 數據模型
8.2.3 存儲機制
8.2.4 讀/寫刪過程
8.3 Hive
8.3.1 整體構架
8.3.2 數據模型
8.3.3 HQL語言
8.3.4 環境搭建
8.4 VoltDB
8.4.1 整體架構
8.4.2 自動數據分片技術
習題
參考文獻
第9章 云計算仿真器CloudSim
9.1 CloudSim簡介
9.2 CloudSim體系結構
9.2.1 CloudSim核心模擬引擎
9.2.2 CloudSim層
9.2.3 用戶代碼層
9.3 CloudSim技術實現
9.4 CloudSim的使用方法
9.4.1 環境配置
9.4.2 運行樣例程序
9.5 CloudSim的擴展
9.5.1 調度策略的擴展
9.5.2 仿真核心代碼
9.5.3 平臺重編譯
習題
參考文獻
第10章 云計算研究熱點
10.1 云計算體系結構研究
10.1.1 Youseff劃分方法
10.1.2 Lenk劃分方法
10.2 云計算關鍵技術研究
10.2.1 虛擬化技術
10.2.2 數據存儲技術
10.2.3 資源管理技術
10.2.4 能耗管理技術
10.2.5 云監測技術
10.3 編程模型研究
10.3.1 All-Pairs編程模型
10.3.2 GridBatch編程模型
10.3.3 其他編程模型
10.4 支撐平臺研究
10.4.1 Cumulus：數據中心科學云
10.4.2 CARMEN：e-Science云計算
10.4.3 RESERVOIR：云服務融合平臺
10.4.4 TPlatform：Hadoop的變種
10.4.5 P2P環境的MapReduce
10.4.6 Yahoo云計算平臺
10.4.7 微軟的Dryad框架
10.4.8 Neptune框架
10.5 應用研究
10.5.1 語義分析應用
10.5.2 生物學應用
10.5.3 數據庫應用
10.5.4 地理信息應用
10.5.5 商業應用
10.5.6 醫學應用
10.5.7 社會智能應用
10.6 云安全研究
10.6.1 Anti-Spam Grid：反垃圾郵件網格
10.6.2 CloudAV：終端惡意軟件檢測
10.6.3 AMSDS：惡意軟件簽名自動檢測
10.6.4 CloudSEC：協作安全服務體系結構
習題
參考文獻
第11章 總結與展望
11.1 主流商業云計算解決方案比較
11.1.1 應用場景
11.1.2 使用流程
11.1.3 體系結構
11.1.4 實現技術
11.1.5 核心業務
11.2 主流開源云計算系統比較
11.2.1 開發目的
11.2.2 體系結構
11.2.3 實現技術
11.2.4 核心服務
11.3 國內代表性云計算平臺比較
11.3.1 中國移動“大云”
11.3.2 阿里巴巴“阿里云”
11.3.3 “大云”與“阿里云”的比較
11.4 云計算的歷史坐標與發展方向
11.4.1 互聯網發展的階段劃分
11.4.2 云格（Gloud）——云計算的未來
仿真引擎的關鍵技術范文5
（1.裝甲兵工程學院科研部，北京100072；2.裝甲兵工程學院技術保障工程系，北京100072）
摘要：為了解決部隊當前武器裝備訓練中出現的一些問題，提出一種基于IETM的武器裝備虛擬維修訓練系統設計方案，通過引入可共享內容對象模型、交互式三維渲染引擎、基于插件的功能模塊集成、基于物元分析的訓練效果評估等技術，將IETM、虛擬維修和知識管理融為一體用于武器裝備訓練。實踐結果表明，該方案對于促進IETM在裝備維修訓練領域的應用，提升我軍裝備的綜合保障能力具有積極的參考價值。
關鍵詞 ：交互式電子技術手冊；武器裝備；虛擬訓練；裝備維修
中圖分類號：TN702?34 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）16?0138?03
收稿日期：2015?03?08
基金項目：軍內科研項目：IETM編輯系統立項綜合論證
當前，我軍大型復雜高技術裝備研制與部署進程加快，裝備保障任務加重、難度增大，傳統紙介質技術資料體積與重量大、交付與更新及時性差、使用效率低下等弊端日益凸顯，已遠遠不能滿足部隊裝備保障和人員訓練的需要，成為制約裝備保障能力和作戰能力生成的瓶頸。在這種背景下，交互式電子技術手冊[1?2]（IETM）應運而生。IETM 是以數字形式存儲，采用文字、圖形、表格、音頻和視頻等形式，以人機交互方式提供裝備基本原理、使用操作和維修等內容的電子技術文件，是一項重要的裝備保障信息化技術手段。作為一項重要的裝備保障信息化技術，IETM具有數據格式標準、功能應用多樣、用戶界面友好、使用效益顯著等特點，在輔助維修、輔助訓練和輔助技術資料管理方面表現出了巨大的優越性。國外對此進行了大量研究，并在開發的維修訓練系統中進行了應用，為訓練者提供了多種訓練模式。根據美國國防部20世紀90年代中期的統計數據，對于大型武器系統的技術培訓，IETM 能夠減少33%的必修課程和28%的訓練時間，降低參訓者知識遺忘率能夠達到75%。考慮到虛擬環維修[3]訓練是一種有效途徑，本文研究了虛擬維修技術在IETM中的應用，維修訓練人員可以在逼真的環境中模擬執行復雜的維修訓練任務，從而有效提高訓練效果，降低訓練成本，縮短訓練周期。另外，裝備維修訓練知識多屬于業務人員在實踐中積累的經驗性知識，雖然有些業務知識經過顯性化形成各種法規制度、條令條例、文件、手冊等，但是更多的業務知識是隱形知識，存在于業務人員、相關專家的頭腦中，存在于具體的業務過程中。同時，軍隊人員的流動性強，大量的個人經驗、體會等知識沒能有效傳遞，造成眾多寶貴的知識資源流失。因此，有必要對裝備維修訓練業務知識進行有效的管理，在適當的時候，提供給需要的人，實現業務知識的交流與共享?；谝陨峡紤]，本文將IETM技術結合虛擬維修和知識管理[4?5]技術，提出一種基于IETM的武器裝備虛擬維修訓練系統框架。
1 系統架構
該系統能夠實現以下輔助維修訓練功能：
（1）能按照裝備層次結構描述裝備的結構及技術原理；
（2）按照維修規程指導維修訓練作業過程；
（3）能按照裝備維修訓練大綱與要求，制定課程培訓計劃；
（4）實施交互式維修訓練或遠程維修訓練；
（5）跟蹤學員的學習情況進行在線交流；
（6）實時地進行維修訓練總結與考核評估等；
（7）與支持SCORM 標準的外部裝備訓練系統互聯、互操作。
該系統的框架結構如圖1所示。
具體而言，包括以下模塊：
1.1 維修訓練模塊
可采用多種模式開展維修訓練，比如系統示范觀摩、自主體驗練習、交互式訓練等；還可提供維修對象展示、進行典型故障設置、訓練內容和策略調整，幫助不同水平的參訓者更好地學習。
1.2 考核評估模塊
該模塊根據知識管理模塊中保存的系列典型故障維修操作流程鏈表，實現對整個維修訓練過程的操作軌跡記錄、識別、匹配、計時、記錄回放等，給出考核成績和指導建議。
1.3 虛擬仿真模塊
在確定裝備總體后，通過3D 創作工具（如Cult3D，Virtools，X3D，VRML等）建立裝備3D數字模型，并根據分級式樹狀圖層結構方式進行裝配約束。本系統采用三維渲染引擎OGRE 作為圖形渲染引擎。OGRE 是以C++語言開發的面相場景的、功能強大、使用靈活的三維圖形引擎，對底層Direct3D和OpenG系統庫的渲染函數進行了封裝，提供了更高層的基于現實世界對象的接口類。在S1000D中，3D模型與音頻、視頻、動畫一起作為多媒體元素對象，可以像插圖和表格一樣插入數據模塊，使得3D仿真與IETM進行無縫集成。多媒體元素的定義如表1所示。
1.4 遠程支援模塊
當在維修訓練現場遇到無法解決的難題或在執行實際維修任務時遇到現場技術人員能力范圍之外的故障時，可以通過本系統的遠程支援模塊，以在線討論、遠程視頻會議等方式向遠處的業內專家請求技術支援，專家可以根據傳輸過來的現場故障視頻或圖像及時給出建議，指導參訓者完成維修或訓練任務，大大節省訓練費用。
1.5 系統管理模塊
系統管理作為虛擬維修訓練系統的管理者，可進行系統初始數據準備、環境設置、角色編輯、設置控制方式、接口管理、交互信息管理、系統安全管理等操作。
1.6 知識管理模塊
知識管理模塊具有對知識庫的規則進行增刪改、編輯、推理、解釋、檢索瀏覽等功能，比如對維修過程中產生的維修級別、維修類型、故障特征、故障現象、維修策略等各種數據進行存儲。通過對裝備維修訓練業務知識資源進行系統、有組織的管理，實現知識的共享、創新和增值，促進裝備維修訓練業務知識的獲取、共享、創新與應用。
2 關鍵技術及實現
2.1 可共享內容對象模型
可共享內容對象模型[6]（SCORM）是當前數字化培訓的國際標準，其目的是建立一套教材重復使用與共享機制，使學習者無論在何時何地，均可及時獲取所需的高品質學習資源，從而使訓練費用大大降低。S1000D[6]和SCORM 的整合是技術發展的必然趨勢，ASD 和ADL（高級分布式學習組織）曾簽署一份備忘錄，承諾在S1000D 的后續版本中，充分考慮SCORM 的需求，是S1000D 4.0 版本中就新增了SCORM 內容包模塊等內容。
2.2 交互式三維渲染引擎
虛擬仿真模塊采用交互式3D 仿真技術，不但直觀逼真、而且使用戶能夠通過鼠標和鍵盤操作與模型進行交互，提供任意視角交互觀察裝備的能力，充分利用熱區、提示等信息為用戶提供崗位維修訓練的能力，在傳達物體的基本結構和空間信息方面具有優越性。根據S1000D 標準規定，3D 模型可以與音頻、視頻等一起作為多媒體對象，如技術插圖一樣插入數據模塊中，生成S1000D 規范圖形，從而與IETM 進行標準化集成，顯著增強了IETM 的維修支持和培訓功能，有利于技術人員快速獲取和理解技術信息。
2.3 基于插件的功能模塊集成
本系統功能模塊基于插件技術進行集成。所謂插件是指遵循一定規范的應用程序接口設計且定義良好的軟件模塊，只能運行在程序規定的系統平臺下，而不能脫離指定的平臺單獨運行，在系統中協同完成復雜任務，具有良好的開放性、可定制性、可重用性以及擴展性。通過與存儲在知識管理模塊中的維修訓練案例、機理分析、數據調用等進行信息流的傳遞，完成相關訓練任務。
2.4 基于物元分析的訓練效果評估
本系統采用物元分析法[7?8]進行訓練效果的評估，其基本原理是將評估對象視為一個物元，根據各個特征（指標）的特性確立每個特征的理想狀態，從而生成理想方案。通過比較各方案與理想方案之間的關聯系數，得出各方案與理想方案之間的關聯度，利用關聯度排序即可對各個方案進行排序。
3 結語
本文對基于IETM的武器裝備虛擬維修訓練系統的各功能模塊組成和關鍵技術進行了闡述，能夠為部隊裝備訓練提供借鑒。將IETM 技術結合虛擬維修、知識管理等技術用于裝備訓練，具有訓練環境逼真、成本低、可擴展性強、交互性和互操作性好、標準統一等優勢。實踐結果表明，該方案具有較好的推廣應用價值。
參考文獻
[1] ERIC L J，JOSEPH J F. Initial evaluation of IETM application to schoolhouse and worksite training functions [J]. CDNSWC，1995，10：30?31.
[2] 徐宗昌，謝振東，胡梁勇，等.創作平臺技術在裝備維修信息化中的應用及建議[J].制造業自動化，2008，30（12）：9?13.
[3] 何嘉武，賴煜坤.武器裝備虛擬維修訓練系統設計與實現[J].科技導報，2010，28（24）：71?74.
[4] 崔振磊，王中靜.基于工作流的水資源知識管理框架[J].清華大學學報：自然科學版，2007，47（6）：797?800.
[5] 陶善新，李莉敏，唐文獻.基于UG/KDA 的廣義知識庫系統的研究與實現[J].計算機工程，2008，29（4）：124?126.
[6] 朱興動，黃葵，王正.交互式電子技術手冊標準化研究[J].航空維修與工程，2007（l）：44?46.
[7] 方圓，劉永強，戴瑋，等.基于物元分析法的HSE管理績效評價[J].安全與環境學報，2013，13（6）：222?224.
仿真引擎的關鍵技術范文6
【關鍵詞】低壓配電房;低壓配網
一、配電房交互系統存在的問題
配電房的建設與管理，一直是配電工作中的重點。目前，低壓配電房的建設缺少可操作性強的、實用的典型設計，施工缺少技術圖紙，建設標準不統一，配電房尺寸大小不規范，房屋結構不牢固，滲漏嚴重，門窗安全性差，進出線混亂，電氣設備安裝接線不美觀，安全經濟性不高等，不利于打造堅強的低壓配網，也增加了運行維護的難度。電氣化建設對低壓電力設施，尤其是對配電房的建設提出了更高的要求：一方面要保證安全、合理、經濟、可靠供電，另一方面要與環境協調且美觀。結合電氣化工作，進行配電房典型設計，達到安全、經濟、可靠、美觀的要求。
二、基于unity3D的標準化配電房交互系統的設計
1.系統介紹
由于該系統是一套完整的3D人機交互培訓系統，第一步工作是要把整個配電房場景模擬出來。這一步可以分成2部分，一部分，是做出一個完整的配電房模型，這部分工作主要靠美工來做;另一部分，是選取并使用合適的工具把美工做的模型表現出來。這最后，采用3dmax軟件作為制作3d模型的工具，采用unity3D引擎作為顯示這些模型的工具。
第二步的工作主要是實現在虛擬的場景里進行模擬現實的操作。這一步也分為2個部分來做，1）實現對配電房機柜及設備的拆裝功能;2）系統可使實現自動組裝和手動零件更換操作，更好的實現人機交互，把配電房標準化。具體實施過程如圖1所示。
圖1 具體實施過程
2.系統結構
如圖2所示，由Unity3D引擎開發的系統可以同時運行在多個異構系統上，如Windows、Linux、Unix等，為了滿足平臺無關性的要求，采用unity3D導出web格式實現網絡瀏覽功能。采用3DS MAX、Maya等專業三維建模軟件來進行設備和場景的建模。由于電力仿真中需要模擬設備的狀態和缺陷，并且要完成場景切換、設備操作等功能，因此實現的三維交互系統提供了設備編輯器來輔助設備建模。
3.三維引擎
本系統使用Unity3D三維引擎，滿足三維仿真的基本要求。主要內容包括：
1）基本對象表現：包括立方體、球、圓柱、圓錐等基本的幾何體。
2）模型導入：目前支持3DS、OBJ、MD2等格式的模型導入。
3）圖片導入：在Qt支持的圖片格式基礎上增加了TGA格式圖片的導入。
4）碰撞檢測：實現了線、立方體、球、橢球體之間的碰撞檢測，可以方便的實現設備操作、角色行走、上下樓梯、沿墻滑行等功能。
5）燈光：可以方便的創建點光源、平行光源、聚光燈等。
7）粒子系統：提供火、煙、蒸汽、爆炸、雨、雪現象的模擬。
8）公告牌（Billboard）：提供以平面方式廉價模擬大量三維對象的功能，如樹等。
9）天空體、天空盒。
10）BSP、視景體裁剪，提高渲染效率。
11）動態圖像序列，可以實現閃電、流水等效果。
圖2 系統結構
4.人機交互
人機交互是三維模擬培訓系統最重要的一個部分。通過將場景文件導入unity3D實現場景的顯示，用戶可以自由的瀏覽場景，實現人機的交互。在unity3D中，操作人員可以查看場景中的各種設備，從各個角度對設備進行觀察場景中的設備都具有標準規格，配電站建設人員可以根據場景進行標準化的改造。
系統關鍵技術：
（1）三維建模
3D建模通俗來講就是通過三維制作軟件通過虛擬三維空間構建出具有三維數據的模型。3D建模大概可分為：NURBS和多邊形網格。NURBS對要求精細、彈性與復雜的模型有較好的應用，適合量化生產用途 。多邊形網格建模是靠拉面方式，適合做效果圖與復雜場景動畫。通過maya，3Dmax等軟件。根據真實的配電站場景，進行標準的三維建模，實現配電站的標準化改造和虛擬的場景漫游。
（2）碰撞檢測
需要檢測到碰撞現象，即碰撞檢測。首先，在unity3d中，能檢測碰撞發生的方式有兩種，一種是利用碰撞器，另一種則是利用觸發器。碰撞器是一群組件，它包含了很多種類，比如：Box Collider，Capsule Collider等，這些碰撞器應用的場合不同，但都必須加到GameObjecet身上。所謂觸發器，只需要在檢視面板中的碰撞器組件中勾選IsTrigger屬性選擇框。在Unity3d中，主要有以下接口函數來處理這兩種碰撞檢測：
觸發信息檢測：
1）MonoBehaviour.OnTriggerEnter（Collider other）當進入觸發器
2）MonoBehaviour.OnTriggerExit（Collider other）當退出觸發器
3）MonoBehaviour.OnTriggerStay（Collider other）當逗留觸發器
碰撞信息檢測：
1）MonoBehaviour.OnCollisionEnter（Collision collisionInfo） 當進入碰撞器
2）MonoBehaviour.OnCollisionExit（Collision collisionInfo） 當退出碰撞器
3）MonoBehaviour.OnCollisionStay（Collision collisionInfo） 當逗留碰撞器
（3）鼠標操作
通過鼠標選擇場景中的設備是人機交互系統必不可少的功能，在unity3d中實現了選擇與反饋機制來滿足用戶使用鼠標實時操作三維圖形的需要，在本系統中采用揀選射線的方法進行三維場景中的對象選取。鼠標選取是用了U3D中一個比較方便的API來實現的。
Int speed=10;
void OnMouseDrag（）{
transform.position += Vector3.right * Time.deltaTime*Input.GetAxis （"Mouse X"） * speed;
transform.position += Vector3.forward * Time.deltaTime*Input.GetAxis （"Mouse Y"）* speed;;
}
（4）鼠標滾輪實現拉近和遠離功能
在Windows系統下，人們習慣性使用鼠標中間滾輪實現上下翻頁和前進和后退的功能，在U-nity3d里可以借助鼠標的這個部件實現拉近和遠離物體的功能。在Unity3d軟件中，鼠標的滾輪定義方式Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）是否為真識別滾輪的啟用，并通過比較其滾動的方向實現拉近和遠離的功能。拉近的極限距離可以設定值為5的變量DistanceMin。并設置滾輪的最小變化變量MouseSense初值為5。
//下面檢測是否已經按住滑輪
if（Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）！=0）
{
//如果在可觀察范圍之內
if（normalDistance？>=DistanceMin）{
//計算按下滾輪時產生差值。delta=Mouse.Event.wheelDelta/120;//產生拉近和遠離的功能//向上滾動產生拉近功能if（delta>0）
normalDistance-=Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）*MouseSense;
}else{
//實現遠離目標的功能
normalDistance+=Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）*MouseSense;
}
//以下檢測在可觀察范圍之外進行有限距///離的限定。
if（normalDistance
normalDistance=DistanceMin;}}
三、結論
通過3D虛擬技術模擬真實場景使電力培訓更加生動形象，提高了電力培訓的效率，降低了培訓的成本，減少了安全事故的發生。使配電房的設計改造更加規范可靠，有據可依，保證安全、合理、經濟、可靠供電、與環境協調且美觀。以及一些不規范的操作，從而確保電網安全、可靠、經濟運行。
參考文獻
[1]曾林森.基于Unity3D的跨平臺虛擬駕駛視景仿真研究[D].中南大學，2013.
