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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇虚拟仿真技术论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
当前,仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文,它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室,这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台,如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等;然而对于基于设备的物流实训室来说,由于资金等方面的限制,比较先进的设备还尚欠缺教育学论文,这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模,能够加深学生对各种物流设备的认识,帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识,更好地找出生产瓶颈,加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文,对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真(3D Virtual Simulation)就是利用三维建模技术,构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景,响应用户的输入,根据用户的不同动作做出相应的反应,并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点:
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1.开机步骤
开机顺序依次为:
2 AP转换器(数量两台):
按下电源按钮教育学论文,
2 工作站(数量两台)
2 投影机(数量四台)
进入控制工作站,进入中控程序,点击投影机控制,选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机(数量两台):
按下电源按钮
关机顺序依次为:
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2.基本操作设置
立体图像工作站设置
(1)多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面(水平平移模式)
显示的结果是,显卡双头输出两个通道的桌面。
(2)分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文,重叠像素为192
整体分辨率为1856×768(含边缘重叠区192个像素)
重叠像素设置图如下:
立体设置为管理3D设置里面,基本设置,选用立体启用
3 .基本演示操作
(1)立体电影
检查左右眼是否正确?
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常,点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象?
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象?
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
(绿色按钮按两次表示切换左右眼)
(2)NVSG演示软件
同样观看立体是否正常,可以通过软件切换左右眼
(3)VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文,可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
(1)首先检查画面比例是否正确
再点击高级:
水平位置和垂直位置,如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤:
(1)找到是那台融合机出现的问题,并接入键盘鼠标
(2)ALT+F4退出融合服务软件
(3)点击桌面上的blend文件夹
(4)复制setting.cfg文件到其他地方
(5)将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
(6)双击STEREO_CAP程序
(7)按ESC,再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动,保存设置、开始
(8)重新启动
7注意事项
(1)投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文,正常使用情况下不需要遥控器;
(2)投影机机械结构不能轻易触碰
(3)屏幕位置不能挪动,屏幕表面不能触碰,灰尘可用干净的柔软布沾水擦;
(4)投影机关机后不能立即断电,同时投影机电源需接入UPS稳压电源,UPS后备电池时间不小于10分钟;
(5)不能随意拔插设备连接线缆;
(6)立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
(7)控制工作站IP:192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用,一方面能提高学生的学习兴趣,学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识,同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力,实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献:
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[2]贺国先,现代物流系统仿真,中国铁道出版社,2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
关键词:船舶;虚拟仿真技术;建造评估;应用
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)08-0084-02
1 船舶虚拟仿真技术研究及应用现状
在船舶工业里面对虚拟仿真技术加以应用,能使敏捷造船、并行工程以及数字化造船得以实现,同时它也是我国传统造船模式转向现代化的重要环节之一。对虚拟仿真技术加以运用,在建造船舶之前,工程师可在虚拟环境下对船舶的建造过程进行仿真,从而改进和评价船舶的工艺与设计,这样便于指导船厂进行现场生产作业。在船舶行业里运用虚拟仿真技术,能使生产效率得到提升,降低生产成本,使建筑周期缩短,从而为我国船舶行业的发展奠定良好的基础。
船舶的建造评估和设计可以使先前工艺或前期设计导致的工程修改得以消除,进而对船舶企业的成本、质量以及生产效率产生直接的影响。现如今,许多国家正在开展以虚拟仿真评估和数字化描述相结合的船舶虚拟制造、设计仿真技术的应用研究,并且在船舶建造中也应用了多种仿真评估软件,而且其研制水平和效率还在近年来得到了大幅提升,包括我国在内的许多国家都正在寻求提升研制质量、节省研制费用、缩短研制时间的新方式。
挪威UD公司作为船舶设计的佼佼者,现如今,他们在对新船型进行设计时,全都会对三维模型加以利用,然后在虚拟环境下综合评价钻井船的设备布局、布置、外观等,分析虚拟船舶水动力,对虚拟评估进行分段划分,并仿真船舶的作业过程。
自20世纪90年代一来,我国开始对各种先进的仿真技术加以研究,并开展大规模系统仿真。但将虚拟仿真技术应用在海洋和船舶领域的起步还比较晚,现如今,其工作最主要集中在初步实施和理论研究的应用阶段,此外,国内的船舶研究所也开发有虚拟仿真的软件系统和硬件平台。
2 将虚拟仿真技术应用在船舶的建造评估中
此项技术通过对虚拟实体模型加以利用,来实现评估船舶建造过程的目的,包含船舶生产工艺规划、操作顺序验证、生产系统创建。它能支持船舶生产管理、机器人仿真、人机功效分析、作业时间测定、工艺规划与验证等的内容。
2.1 在建造前期的论证评估中运用
船舶建造的内容之一便是根据企业生产力布局要求以及实际能力,对船舶企业的经济、技术和发展条件加以研究,对船舶企业的发展方向和规模进行预测和论证,将企业建设技术经济指标拟定出来。在建造船舶的前期对生产规划进行论证评估是一项综合性非常强的工作,这个过程需要对企业多方面信息进行分析。此项技术可用于对当前企业环境、生产规模以及结构分布进行虚拟,并由设计人员在虚拟中模拟各种设想,经由分析信息数据库对各种设想利弊进行分析,同时对其可行性加以论证,这就包括环境影响、船型选择、生态保护、现状分析等工作。此项技术为船舶的建造前期论证提供了论证方式和技术手段。
2.2 在建造方案的设计评估中运用
船舶建造方案通过设计人员将各种想法不断形象法和概念法,同时用相应生产手段加以表达出来,这个过程需要对前后进行参照,在设计方案时,要求方案的初步设计和深入设计必须具有交互性。对虚拟仿真技术所具备的交互性和真实性特征加以利用,可用于对三维空间进行虚拟,从而使设计人员可以对他们的设计思想进行更精确的表达。例如,由中国船舶工业集团研究所开发出来的虚拟仿真评估系统。通过对不同总组方案的比较,将船舶的建造设计思维在虚拟环境里展现出来,让设计人员可直观的对其进行评析,通过对方案生产环境、结构布局的协调性进行观测并比较,可对设计思维进行修改完善。对虚拟三维空间加以利用,进而为生产方案在场地位置设计、动态调整、生产布局选择、结构调整等方面提供依据,从而使后续生产过程可以更为合理。
2.3 在生产方案的比较中运用
此技术所创建的环境为三维虚拟环境,它可对构建环境进行全方位展示,并且通过虚拟现状,让建造方案可以更加真实。此技术可以让建造方案在表现上突破原有平面、静态的模式,让建造人员的思想可以更形象和直观的呈现在操作者面前,使规划方案与操作者之间能有更强的交互性,从而对多人员多层次协调参与船舶的建造有利。
可通过许多途径来实现方案设计需要达到的目标,而这当中必不可少的一环便是方案比较。虚拟仿真技术为方案比较提供了一个更为有效和方便的应用工具。在进行方案比较时,可在船舶建造的虚拟系统中对生产方案加以直接使用,让设计方案可以在虚拟三维空间里得到体现。对试用不同的方案,并考察其对生产环境所形成的影响,对各生产要素不同的设想进行评价比较,并进行不同方案的实时切换,然后在同一建造序列和生产项目中感受不同的生产效果,从而对设计合理性加以判断。与此同时,还可运用技术手段量化分析比较方案中的具体指标,从而使船舶生产方案能更加合理。例如,运用SPD-V3.2设计软件虚拟布置机舱管路的结构方案。在评估方案的基础上,对机舱管路设计合理性以及工艺合理性进行验证,进而将设计中存在的缺陷找出,从而使生产现场返工率得以降低。
2.4 在建造过程中运用
在建造船舶时,对虚拟仿真评估技术加以利用,可以实现对船舶建造方案实施效果进行先期检验,也就是看其能否达到环境、生产的最佳综合效益,并在实施中不断选择和修改,最终帮助决策者来决定后续的生产方案。比如,可通过虚拟仿真技术将某虚拟方案和船舶生产实际相结合,进而将建造方案实施状况予以真实展现,从而使由于方案欠缺而造成的效益损失状况得以减少。此外,此技术还能对温度、噪音等不可见现象进行模拟,从而达到检测影响船舶生产各因素的目的。
3 船舶虚拟仿真的评估应用实现现存问题
①虚拟仿真技术标准化应用。作为船舶建造领域极为重要的技术,虚拟仿真技术一定要与建造技术规范、规定等相符。但由当前情况可知,因为船舶建造标准化问题尚未解决,为保障虚拟软件商的软件独立性,使得软件系统之间存在较差的兼容性,要想使仿真成果的协调和共享得以实现,就必须对仿真技术应用标准化问题加以研究。通过对同一设计平台的开发,使协同平台集成效率得到提升,从而在更大范围上实现信息的共享和设计的协同。
②改进建造设计技术。在传统船舶的设计中绝大部分平面结构图的表达方式为二维表达,最近几年开始引进三维技术,从而形成了三维与二维相结合的建造技术模式。但在我国,由于虚拟仿真技术欠缺完善化和标准化的仿真软件作为载体,假如能将生产技术改为规范化的三维表达和设计模式,将会对此技术在生产设计中的进一步应用有利。
③生产设计习惯与传统观念问题。因为此项技术尚且处在推广使用期,现如今设计人员对此技术的认识尚且不足,并且传统观念并未随着技术进步而有所改进。绝大部分船舶企业在此项技术上尚且停留在演示层次,并未认识到此项技术的深层效用。此外,由于传统设计习惯对新方法的使用形成了一定制约作用,要想在短时间内改变此种设计习惯还有一定难度。对此技术进行及时的开发利用,对此技术的三维平台设计平台加以搭建,将对培养设计人员普及性有利。
④虚拟仿真技术有待完善。因为此项技术自身存在一定局限性,使得此技术在船舶设计某些场合中的应用尚且存在一定难度。比如,对建造方案在构思期的表达模糊性问题以及修改实时性问题,建立标准化的指标评价体系统、建立预测分析模型等问题上依旧存在一定的技术障碍。
⑤船舶行业中虚拟仿真技术应用效果不显著。此项技术的开发需要投入大量资金和尖端设备。尽管此项技术在研究船舶生产作业形式和建造方案上属于高科技手段,但由于开发此项软件产品的价格确实相当昂贵,并且其系统兼容性也比较差,现如今,国内对此系统的应用还多半依赖于进口提供,因为目前我国的科研院无法对相关设备进行全面配置,在各高校也无法运用多系统来实现学员的全面培训,导致此项技术在船舶行业中并不能取得很好的应用效果,这也是实现此项技术在船舶设计中应用的一个难点。
要想使上述问题得到解决,极为重要的一点便是全面应用此项技术,在软件开发公司的作用下,开发具有普及型的仿真技术软件是非常必要的,同时需要科研院和相关院校合作,对此项技术进行大规模的培训。
4 结 语
因为在国内的船舶生产评估过程中应用虚拟仿真评估技术尚属起步阶段,并且在国外也并无标准应用模式可供借鉴,再加上国内造船现状有别于国外,此外,由于船舶虚拟仿真的评估技术是伴随船舶制造工艺以及技术的发展而发展起来的,所以,它的研究工作、虚拟维修、新工艺等许多方面还有待完善和改进。现如今,集成化仿真已经成为船舶制造的发展方向,此项技术的应用也已经成为船舶制造模式最为关键性的技术,并且已经变成船舶制造能力得到提升的手段之一,此外,在船舶企业中应用此项技术,将会为企业进一步的发展提供技术支撑。
参考文献:
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参考文献是说作者在写作或者编辑论文的过程当中引用相关学术研究信息来源,作者在引用前人的劳动成果时,在文中引用的地方要做上标注,最后在论文的末尾依次列出参考文献,下面是学术参考网的小编整理的关于数控毕业论文参考文献,欢迎大家阅读借鉴。
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关键词:虚拟现实;计算机仿真技术;建筑工程
Abstract: This paper deals with the application of virtual simulation technology in architectural engineering structure the meaning of teaching, and combined with the reality of the foreground of application of virtual simulation technology.
Keywords: virtual reality; computer simulation; construction
中图分类号:C42文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
1、建筑教学重要性
随着建筑行业发展,建筑市场竞争越来越激烈,建筑企业对人才的要求越来越挑剔,要求毕业生除具备扎实的工程理论基础、合理的工程知识结构外;还要有较强的创新意识及解决建筑工程实际问题的能力。对于建筑类毕业生,要求毕业生到单位就能编制预算和进行工程技术指导及工程质量监督。因此原有以理论教学为重点的教学模式已经远不能适应现代人才市场的需求,必须加强实践性教学改革,注重学生实际能力的培养,使学生毕业后上手快、动手能力强,把学生培养成为单位满意的实用型人才。
2、现阶段传统教学存在弊端
而传统实践性教学环节主要是通过两点进行开展的。1、开展实训项目,如:墙面抹灰、钢筋绑扎等比较简单的实训操作。这种方式可以一定程度上加深学生学习的印象,可以起到一定的实训教学的作用,但是,对于整个工程项目的流程实训则是无法完成的。并且,有些高职院校的实训条件有限,建筑材料无法循环使用,导致实训成本过高,大大影响实训的可操作性。2、带领学生去工地参观。带领学生到现场参观是最为直接的实训教学,也是最贴近实际工作环境的实训教学,但是这种方式也有弊端。比如天气原因有可能导致工地停工,学生无法进行参观学习。另外建筑工地危险因素多,存在很多安全隐患,也会给建筑实训带来一定的问题。
因此,有没有一种方法即能让学生学习到现场才能学到的东西,直观的学习工地上的知识,又能不受天气等环境条件的约束,可以在室内就可以进行多种角度和全过程的实训模拟呢?答案是肯定的,那就是虚拟仿真技术。
3、三维仿真的优点
什么是虚拟仿真呢?虚拟(Virtual Reality),仿真(simulation),就是依托计算机通过人的视觉、听觉等进行现实情况的再现。90年代初,美国将虚拟现实技术应用于军事领域,开发有虚拟战场模拟、单兵训练的模拟、诸兵种联合训练模拟以及训练指挥系统等。虚拟现实技术随着网络、经济、社会的发展在各个领域得到了广泛的应用,其中在虚拟建筑施工的应用中,钢结构施工方面的研究显得尤为多。
分析国内外的现状总结得出: 虚拟建筑施工的开发工具有 Open GL、CAD、3ds max、3dsviz、Ansys、UG、Virtools、X3D 等。Virtools主界面见图1,应用于辅助教学的虚拟房屋建筑的系统,目前有学者和专家已经提出,并有部分一线的教师开始着手研究,改革传统建筑教学先进理念、理论和设计相关的论文也在报刊杂志中有刊登,但针对《建筑结构》的虚拟辅助教学系统具体的开发和应用尚处于萌芽状态,笔者也在积极地探索中。
本文所使用的三维仿真主要是利用 CAD、Photoshop 和 3Ds max 在 Virtools 开发平台上开发一款适合于土木工程专业、工民建专业和建筑施工人员岗位培训的辅助教学系统。通过观摩建筑虚拟形成过程的动画展示,自主进行房屋建筑搭建的实践操作,达到学习新知识,复习旧知识的目的。观察形成过程,模拟施工工序的步骤,充分培养学习者把二维图纸三维实物化的能力,使学习者不仅能形象生动观摩房屋建筑形成的过程,而且通过自主构建房屋主体结构的练习使得施工技术的概念得到不断的强化和巩固,并最终掌握相关知识。全面认识房屋构造结构,把书本上的知识统筹、梳理清楚,具体应用在以后的工作中。激发学习兴趣,进行更深入的自主探索房屋建筑施工过程,创造性的理解施工组织与设计,从而更好地掌握《建筑结构》课程的知识内容。
4、三维仿真在教学中的应用
建筑结构虚拟教学系统的建立可以通过计算机虚拟一个可控制的、无破坏性、安全性强、并允许多次重复操作的平台,利用虚拟现实技术的特性,造就桌面式房屋建筑虚拟环境。它不仅能提高教学效果,更重要的是让缺乏实践和观摩条件的学生不受时间、地点等多方面条件的限制,通过屏幕就能够“身临其境”观摩建筑过程,并且通过计算机的虚拟,掌握施工设计的技术,对《建筑结构》中不容易理解的知识点有了更具体的认识。因此,房屋建筑过程和结构的可视化模拟是一个很重要的研究方向,有着广阔的应用前景,具有较高的实用价值和现实意义:
⑴克服了房屋建筑施工现场实习、见习活动在时间和空间的限制,学生可以在计算机平台上利用系统辅助见习,教师针对教学内容进行演示操作等相关的教学活动。
⑵把抽象的理论知识具体化,学生不但可以直观明了的观看整个建筑形成的过程,而且还能通过系统掌握二维图纸三维化识别的能力以及建筑设计能力。
⑶解决了学生由于缺乏现场感观而学习效率底的教学难点,一定程度上摆脱了安全、材料消耗、没有见习场地等方面的制约。降低了实践教学的成本和节省施工所用材料、机械设备、交通等方面的经费。按照教学需求或施工图纸进行反复演示或操作,让学生观看内部构造结构,正好弥补了现实施工中不可“复制、再生、切割”的这一缺陷。
⑷教学系统的运用改变了传统《建筑结构》的教学模式,促使理论教学更有效率、向更加科学化的方向发展,为突破传统的房屋建筑教学颈瓶,提供了良好的条件。
关键词:综合飞行/火力控制,计算机网络,仿真
引言
为了更好地开展现代战机空战中自动攻击引导问题的研究,我们进行了空战自动引导系统仿真设计。本系统应用分布仿真技术、数据库技术和虚拟现实技术,采用DSP、高性能工控机及PC机进行设计,研制了战机空战中自动攻击引导仿真系统,用于自动攻击引导控制律研究与仿真验证。本文从硬件和软件两方面分别予以介绍。
1 系统硬件设计
系统中“我机”除增加了基于DSP设计的飞/火综合控制器,用于实现所设计的引导控制律之外,“敌”、“我”两机硬件组成基本相同,如图1所示。
由图可见,“敌”、“我”双机的硬件结构可以分成两部分:第一部分为模拟座舱,主要由操纵装置及传感器、左/右操纵台和两块大屏幕显示器(视景显示和虚拟仪表显示各一块)组成;第二部分为计算机网络,由仿真计算机、虚拟仪表计算机和集线器组成。论文参考。
1.1模拟座舱
“敌”、“我”双机均可进行人工或自动驾驶。人工驾驶时,进行双机的攻击演练。自动驾驶时,“我机”可以进行自动攻击导引。
“敌”、“我”双机驾驶舱布局相同,驾驶杆、油门杆、脚蹬等操纵部件采用飞机的实装部件,仪表板为虚拟仪表显示器。左操纵台为启动控制、油门杆,右操纵台为驾驶仪状态、气动参数及飞控系统传动比等控制/显示部分。布局如图2。
驾驶杆、脚蹬、油门杆等操纵部件的操纵信号由相应的位置传感器以模拟量形式送至虚拟仪表计算机的A/D接口卡;
启动控制部分包括:系统供电、引导方式选择、自动驾驶仪启动、起落架收放控制、襟翼位置控制及风力、风向选择;
驾驶仪状态由8个带灯按钮和2个拨动开关完成飞控系统各种状态的控制;
气动参数与飞控系统传动比使用20个多圈电位器完成相应参数和传动比的调整。
1.2计算机网络系统
计算机网络系统主要由两台工控机和两台PC机组成,由网卡和集线器(HUB)组成星形网络,实现相互间的数据通信。网络数据传输采用TCP/IP协议,采用Windows Socket的Client/Server模式,实现数据传输的功能。
PC机、工控机及DSP功能如下:
飞行仿真计算机(PC机) 软件任务调度;软件用户界面的输入;各种参数曲线的显示;实时显示飞机的运动状态和视景;支持三种视角(座舱、后视、前视);网络通信。
虚拟仪表计算机(工控机)硬件调参数据的采集;将飞机的状态实时显示在虚拟仪表显示器上;网络通信。
DSP(飞/火综合控制器)实时解算“我机”攻击引导律。
2 系统软件设计
仿真系统软件平台为WindowsXP,所有软件均建立在该平台上。在软件编写过程中,使用了VC、C++Builder等软件。所有的程序均使用统一变量名形式,程序都为32位代码,提高了与操作系统的兼容性和运行速度。
两台PC机及两台工控机(“我机”与“敌机”各使用一台PC机和一台工控机)通过以太网络联系在一起,完成仿真任务。飞行仿真计算机主要完成飞机气动方程和飞行控制律解算、飞机图像的变换和视景显示;虚拟仪表计算机主要完成控制信号采集和输出,座舱内各仪表(气压高度表、升降速度表、空速表、马赫数表、地平仪、航姿器)的显示。我机的基于DSP技术研制的飞/火综合控制器完成攻击引导律的解算。
仿真计算的步长为10ms,视景刷新率为25F/s,仪表刷新率为25F/s。
2.1 软件结构
所有的软件均采用模块化设计,以便于调试和移植。系统包含以下主要的程序模块:
任务程序模块 人工/自动引导方式选择、参数设定;
接口程序模块 控制量输入及测量信号输出;
方程解算程序模块 飞机气动方程、飞行控制律解算;
DSP程序模块 “我机”攻击引导律解算;
视景程序模块 飞机图像的变换和视景显示;
虚拟仪表程序模块 座舱各虚拟仪表显示。
2.2 各软件模块功能
2.2.1 飞行仿真计算机软件功能
通过网络接收虚拟仪表计算机数据;
实时计算飞机模型的响应及飞控系统输出;
实时显示飞机和视景,支持三种视角(座舱、后视、前视);
将飞机位置、速度、姿态等状态量通过网络送至虚拟仪表计算机;
显示飞机舵面动作及起落架收放;
关闭仿真程序;
以曲线显示双机飞行轨迹,并可选择送至打印机输出。
“我机”任务系统中飞行仿真计算机软件功能还增加有:通过网络接收“敌机”姿态及速度、高度等信息;与DSP进行数据传输。
2.2.2 虚拟仪表计算机功能
提供软件操作面板,进行各参数设定;
提供人工/自动引导方式切换开关,实现两种引导方式转换;
在硬件方式下通过接口程序采集驾驶杆、油门杆及脚蹬信号的输入;
通过网络接收飞机位置、速度、姿态等状态量数据;
将飞机状态信息通过虚拟仪表实时显示;
显示攻击引导方式(人工/自动)、自动驾驶仪、起落架收/放相应状态;
主要飞行参量以模拟信号形式输出。
2.2.3 DSP飞/火综合控制器功能
实时计算攻击引导律;
与“我机”飞行仿真计算机进行数据通信。
3 主要技术难点及解决措施
3.1 系统运行实时性的要求
程序运行过程中需要进行双机模型仿真、控制律及引导律解算,另外还有控制信号的采集、双机数据的输出及处理,所有这些都需要大量的计算,增加了实时仿真的技术难度。为达到系统实时性要求,在系统硬件和软件设计上均采取了相应的解决方法。论文参考。论文参考。
3.1.1 硬件设计方面
采用高性能的工控主机(P43.0 G CPU, 1024M内存,120G硬盘),提高主机处理能力。
采用高性能DSP(TI公司的16位定点C2000系列TMS320LF2407,性能优良且价格适中)进行控制律和引导律解算。
采用多功能智能型通信接口卡(ADVANTECH研华公司系列产品):PCL-818H(A/D16路单端或8路差分;DI/O16路);PCL-727(D/A 12路;DI/O16路);PCL-711B(A/D8路;DI/O16路)扩展卡PCLD-8115。增强数据处理能力,减小主板CPU负荷。
采用硬件定时中断卡(PIO-D64),减轻软件中断处理负担。
3.1.2 软件设计方面
采用主循环加消息驱动的机制,充分利用操作系统后台处理能力。
采用四阶龙格库塔算法,解算飞机12阶微分方程。
线性化微分方程减少系统处理的数据量。
3.2 飞控系统及攻击引导律实现
飞控系统保证飞机模型的正确实现,优质的飞行控制律设计则是空战仿真系统中的关键之一。考虑到今后对攻击引导律进一步研究的需要,系统允许“我机”实时选择不同的引导律进行攻击引导,以验证各种攻击引导律的优劣,从而实现对“敌机”最优的攻击方法。因此,我们在仿真演示系统的研发过程中,借鉴并采用目前一些成熟的飞控系统仿真和编程技术及成果,在提高研制效率的同时,还大大增强了系统的可靠性与可维护性。
3.3 数据动态刷新与同步
为了进行实时的空战演示,双机的高度、速度、姿态等信息需要及时传输并处理。系统中数据传输采用Windows Socket的Client/Sever模式,此模式可以有效解决网络中资源、运算能力和信息不对称的问题,并且为异步通信的进程建立联系,实现双方数据的同步。
4 结束语
本文针对双机空战模拟实时性及有效性的双重要求,设计并实现了一种基于工控机和DSP的仿真演示系统。该系统充分利用现代计算机技术、自动控制技术和面向过程编程技术,通过对现代战机飞控系统有效模拟,实现研究攻击引导律的完美平台。经反复调试和验证,系统性能稳定,工作可靠,可用于自动攻击引导律工程实现研究。
参考文献
1 王涛,吴文海. 多型飞控系统模拟器的设计. 飞行力学,1999,17(4):61~65.
2 张启,陈欣. 一种基于工控机的飞控系统模拟器. 工业控制计算机,2005,18(3):33~37.
3 雷亚平,杨忠,沈春林. 基于DSP的UAV飞控计算机设计与半物理仿真. 飞机设计,2004,3(1):55~59.
4 程文俊. 飞翼式飞机起飞着陆仿真技术研究:[学位论文]. 南京:南京航空航天大学, 2005. 58~67.
5 凌利. 现代战机引导及其效能评估研究:[学位论文]. 南京:南京航空航天大学, 2005. 33~35,63~65.
关键词:现代信息技术;3S技术;辅助设计软件;远程协同设计;景观仿真技术
当今社会,人们非常依赖计算机以及计算机处理过的信息。多媒体技术、计算机网络技术等信息技术正在成为当代景观设计不可或缺的部分,也是景观设计变革的重要推动力量。人们通过信息技术的使用以及从景观的信息化表达中感受到景观的高效、顺畅等综合印象。在现代信息技术的应用中,园林景观建设与之相联系,能够实现资源共享,有助于相关部门之间的交流合作,对推动景观设计建设的发展进程发挥着重要的作用。
1 景观设计应用现代信息技术的必要性
现代信息技术包含众多内容,主要有3S技术、辅助设计软件、远程协同设计、景观仿真技术等,现阶段,景观设计建设是城市化发展的重要工程,能够起到美化城市环境、减少城市污染等作用,因而在城市化发展中,加强景观设计建设是必不可少的环节,而国家对景观设计建设也有着更高的标准要求。在其建设过程中,有效融入现代信息技术,可以事先对景观设计建立空间布局,更为直观地呈现在人们面前。例如:在GPS技术、GIS技术的应用中,不仅能够广泛收集景观设计建设的相关资料,而且能够分析园林布局中各领域信息。
2 景观设计中现代信息技术的实际应用
在景观设计的建设中,现代信息技术既能虚拟地调整其空间布局,又有助于增强设计效果。基于现代信息技术的景观设计,能够先通过仿真模型,直观性地呈现其建设的整体效果,使相关设计者可以反复修复或调整景观设计中的不合理之处,有助于为景观规划设计创造良好的平台,同时对增强景观设计的实际建设效果发挥着积极的作用。
2.1 3S技术
3S技术是现代信息技术的典型代表,广泛应用于风景园林建设中,能够促进风景园林建设。基于3S技术的空间信息系统集成技术的快速发展,可以改变传统CAD制图模式,能够为相关工作人员提供重要的信息采集、处理、分析、模拟成像的技术。所谓的3S技术是指遥感技术、全球卫星定位系统技术、地理信息系统技术。在景观设计中,能够充分地应用3S技术。由于景观设计类型相对较多,其性质存在明显差异,涉猎范围相对较为广泛,如资源、环境、社会、经济等。而在3S技术的支持下,景观设计人员能够及时通过该项现代信息技术整合相关数据信息,并统一将数据信息上传至专门的系统中,为后期城市发展中的景观设计提供有利借鉴。例如:在园林绿地等地理空间的处理过程中,充分应用3S技术,可以充分反映地理空间的实体数据,能够实现地理空间定位,为景观设计者提供参考依据,彰显其独特的技术优势。由此可见,3S技术在景观设计中有着一定程度的应用,并具有积极作用。
2.2 计算机辅助设计工具与软件
目前,在景观设计领域已形成了从二维平面设计到三维效果、动画表现等较为完整的设计软件体系,设计师在进行创作时可在电脑上从平面的方案草图开始,将自己的设计以三维空间进行再现、复原、创造环境景观,并将其作为设计深化、修正、发展的有效直观工具;随着现代信息技术的发展,三维建模技术在景观设计中被广泛应用,例如三维建模常见软件AutoCAD、SketchUp、3D Studio Max等等,在景观设计和景观设计中,可以使相关设计者利用三维造型软件将初步设计轮廓加以制作和呈现,为参与者提供基础框架。其次,分析空间分布关系、环境分布关系,能够检验景观设计是否具有合理性。最后,在三维建模的作用下,能够将园林整体构造进行立体式的呈现,不仅能够表达人的设计意图,而且实现现代信息技术和景观设计的有机融合,有助于推动景观设计建设的发展进程[3]。
使用最为广泛的图像处理软件为Photoshop,而在风景园林的设计中,该项处理技术有着广泛的应用,可以增强风景园林设计的整体效果。但是,仅凭借Photoshop软件的图像处理,只能对图像进行简单的补充润色,不能深入地改变图像。因而,还需要利用渲染软件,如Lumion、Vray等,能够增强景观设计的逼真效果,给人以强烈的视觉冲击。基于此,能够使设计人员细致描绘图像,并加以修改不合理之处。总之使用图像处理技术,可以对景观设计空间布局中的图像设置进行有效处理,有利于凸显景观设计设计中的细节部分,可以满足相关人员的实际需求。
2.3 远程协同设计
在实际景观设计工作中,设计参与者有面对面的交流机会,绝大多数设计者专门负责专职任务,与其它设计者之间的联系相对较少,使沟通机会相对较少,不利于更好开展景观设计的协商工作。在远程协同设计的作用下,设计者可以探讨和分析景观设计的相关事宜进行,并及时解决景观设计中存在的问题。在此过程中,协同工作技术有着广泛的应用,使远程协同设计工作成为可能,不仅可以提升景观设计的工作效率,而且能够减轻设计者的负担。由此可见,远程协同技术在景观设计中有着广泛的应用。
2.4 景观仿真技术
由于景观设计是一项较为系统、复杂的工程,因而需要设计者进行全面、科学的规划和布局。传统手工绘制设计图中,虽然能够呈现园林规划与布局信息,但不能给予人们以直观的三维展示,同时不利于修改。随着现代信息技术的发展,景观仿真技术在风景园林中有应用。基于景观仿真技术的景观设计,主要有静态仿真和动态仿真2种,可以使相关设计者利用软件将初步设计轮廓加以制作和呈现,为参与者提供基础框架。在景观仿真技术的作用下,能够立体式地呈现景观设计整体构造,不仅能够表达人的设计意图,而且实现现代信息技术和景观设计的有机融合,有助于推动景观设计的发展进程。与传统虚拟现实技术之间存在着较大的差异,一方面,可以为景观设计参与者提供虚拟现实环境中的景观;另一方面,可以使景观设计人员看到虚拟和真实相结合的景象。
3 现代信息技术对景观设计的影响
随着社会的发展与进步,城市居民对景观设计的个性化、审美等方面有着较高的要求。现代信息技术的发展,对景观设计产生重要影响。在现代信息技术的作用下,景观设计负责人可以借助互联网与社会公众之间进行互动,有助于增强景观设计的有效性。在社会公众的广泛参与下,可以为景观设计者提供诸多意见或建议的参考,同时增强景观设计的合理性。景观设计与人类社会生活息息相关,其设计思想、方式等方面对景观设计有着一定的影响。受现代社会思想观念的影响,景观设计者应广泛应用现代信息技术,实现现代信息技术和景观设计的有机融合,以推动我国景观设计领域的快速发展,满足人类社会生活的基本需求和彰显人类社会新的思想观念社会价值观。
4 结论
现代信息技术在景观设计中有着广泛的应用,能够使景观设计建设更加符合标准要求。在现代信息技术的辅助下,景观设计建设者能够结合3S技术、计算机技术、远程协同设计、景观仿真技术对景观设计进行合理的空间布局,确保景观设计建设的有效性。在城市化发展进程中,景观设计建设是尤为重要的环节,既能满足人们的实际需求,又能发挥其美化与净化空气的作用,而加快现代信息技术和景观设计建设的融合,积极影响我国园林建设发展进程。
参考文献
1 张红艳,胡凡刚.基于课程的教育虚拟社区实践与反思[J].现代远程教 育研究,2006(6)
2 朱旭东.多媒体及网络技术与教学模式的改革[J].黑河学刊,2004(4)
3 H ・巴凯斯,路紫.从地理空间到地理网络空间的变化趋势――兼论 西方学者关于电信对地区影响的研究[J].地理学报,2000(1)
4 熊拥军,冯国龙.浅谈信息社会背景下的建筑设计[J].工业建筑,2003(1)
1虚拟实验室概述
虚拟实验室是虚拟现实技术在教学上的一项全新应用。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术,它能够创建与现实社会类似的环境,能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求。利用虚拟现实技术开发建设的虚拟实验室允许人们访问和使用自己没有的设备资源,使处于不同地理位置的学习者可以同时对—个实验项目进行实验工作。
2远程开放教育虚拟实验室建设的必要性
远程开放教育的实践性教学是指学习者在远程开放学习过程中,按照教学计划的要求,确定学习目标,在教师的组织和指导下,完成的练习、实验、实习等一系列学习实践活动。其环节主要包括:课程的实践性教学环节,如课程作业、实验、实习(设计)等;集中实践性教学环节,如社会调查、各类实习(见习)以及毕业没计(论文)等。
实践性教学在远程开放教育中占据着特殊重要的位置,然而在具体的远程教学过程中,实践性教学活动却是—个难点,有许多因素制约着实践性教学活动的开展。例如,实验的近距离和集中性要求与远程教学的远距离和分散性教学模式的矛盾,现在使用的在线教学平台不能提供全面具体的实验环境,在职学生不能很好的参加学校组织的相对集中的实验教学等等。因此,怎样解决这些问题、克服这些矛盾,以更好的推进实践性教学活动的开展,自然就成为远程开放教育工作者面临的—个重要课蹶。
利用虚拟现实技术设计开发的虚拟实验室在远程开放教育的实践性教学活动中可以解决以下几方面的问题。
2.1学生可以不受空间和时间的限制来做课程实验。
2.2虚拟实验室可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。
2.3虚拟实验室可以节约教学成本,充分利用教学资源。
3远程开放教育虚拟实验室建设的可行性
3.1技术条件成熟,建设成本不高。在目前的技术条件下,远程开放教育虚拟实验室的系统多使用BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica—tion),即客户端有艮务器数据库应用程序结构,这种系统组成的虚拟实验室—般称为网络虚拟实验室。网络虚拟实验室由客户端、网页服务器端、应用服务器端以及实验仪器设备四部分组成。网页服务器主要作用是提供web接人服务、用户认证管理、开放式交互实验环境以及动态网页的生成;应用服务器主要作用是控制和管理实验仪器、采集和处理实验数据;数据库的主要作用则是配合用户帐户的管理、动态网页的生成以及实验数据的存储和管理。这样的网络虚拟实验室的配套技术已经非常成熟,而且对系统的硬件要求不高,系统组成简单,建设成本低。
3.2使用简便,对学习者的计算机操作水平要求不高。网络虚拟实验室能够向使用者提供—个在线参与、交互性的实验环境。利用3D技术和VR技术可实现虚拟现实对于沉浸性、交互性的要求。在实验内容上,考虑到设计成本与具体实验内容的选取,最终设计为简易型的虚拟现实技术,不需要特殊的头盔、数据手套等传感设备,用户只需用鼠标操作,操作简便。实验室实验的过程清晰明了,实验结束后获得相应的数据,能够进行分析和比皎并填写实验报告,完全满足不同层次学习者的实验要求。
3.3实验内容完备,对学习者的实验环节进行有效管理。网络虚拟包括了实验预习、实验要求、实验步骤、实验内容、实验帮助、实验测试等教学部分,按照模块化设计的原则,网络虚拟实验室系统分为注册与登录漠块、用户管理模块、成绩管理模块、测试模块、公共信息模块和进入实验子模块等,功能划分清晰,但又互相联系影响,保证学习者正确使用虚拟实验室,完成课程实验。
4远程开放教育虚拟实验室建设的一般方法
远程开放教育虚拟实验室是以网络为载体的虚拟实验室,网络技术已相当成熟,所以远程开放教育虚拟实验室建设实际上就是虚拟实验室的建设。虚拟实验建设的关键是采用计算机仿真技术来构建实验模型,设计出用于实验的虚拟仪器设备、实验流程、实验元器件或构件库、实验效果仿真等。
41选择合适的仿真开发工具。从对虚拟实验的要求看,仿真工具必须具有与多媒体相结合的功能,也就是做实验的人员,做实验时是在多媒体下进行实验操作,然后将操作所产生的信息输给后台的仿真系统进行实时仿真,然后再实时地将仿真的结果回放到前台的多媒体,通过多媒体的形式输出。目前的仿真软f牛彳艮多,有EASY-T、VT-INK3.3、SPW、cadance、Mentor、Matrix、Matlab、prote199、labview、labwindows/CVI、OpenGL、MuhiGen等,建立虚拟实验时,应根据具体需隶选用合适的仿真开发工具。比如,开发电子电路技术类虚拟实验,可选用prote199、lab—view、labwindows/CVI等仿真软件;开发自动控制原理类虚拟实验,可选用Maflab等仿真软件;开发电子系统和控制系统类虚拟实验,可选用cadanee、Mentor、Matrix等仿真软件开发含虚拟视境类虚拟实验,可选用OpenGL、MultiGen等仿真建模软件。总乞在选用仿真软件时要把握好仿真软件对虚拟实验开发的针对性和适应性。