基金项目:国家“863”计划资助项目(2002AA712028)收稿日期:2006-07-21 修回日期:2006-09-03
第24卷 第9期
计 算 机 仿 真
2007年9月
文章编号:1006-9348(2007)09-0176-04
基于CTS 和Vega Pr i m e 的视景仿真研究及应用
高岩,杨华民,狄超,周志成
(长春理工大学,吉林长春130022)
摘要:视景仿真技术做为一种前沿的科学技术,现已广泛地应用在各种领域中。文中介绍了目前流行的视景仿真软件及开发流程。在实际应用中,传统的方法在产生和管理地形数据方面效率不高。为解决该问题,文中重点阐述了Creat or Terrain
Studi o (CTS )在管理海量地形数据方面的优势。研究了一种使用OpenFlight AP I 进行地形调度的方法,该方法既利用了CTS
在产生地形数据方面的优点同时提高了算法的可读性。最后使用CTS 和Vega Pri m e 等开发工具结合具体实例成功地建立了视景仿真环境,画面运行流畅,达到了很好的可视化效果。关键词:视景仿真;地形调度;可视化中图分类号:TP317.4 文献标识码:B
Research and Appli ca ti on of Scene S i m ul a ti on
Ba sed on CTS and Vega Pr i m e
G AO Yan,Y ANG Hua -m in,D I Chao,ZHOU Zhi -cheng
(Changchun University of Science and Technol ogy,Changchun J ilin 130022,China )
ABSTRACT:V isi on -scene e mulati on is an outlying technol ogy,It is widely used in many fields recently .This pa 2per intr oduces the popular s oft w are of V isi on -scene e mulati on and the devel opment fl ow .
I n p ractice,traditi onal
methods ’efficiency is l ower in p r oducing and managing terrain data.Theref ore,this paper stresses on expatiating the p redom inance of Creat or Terrain Studi o (CTS )in managing large nu mbers of terrain data .It researches a method f or attempering terrain by using OpenFlight AP I .This method makes use of the excellence of CTS in p r oducing terrain data,mean while,it i m p r oves the readability of algorith m ic .I n conclusi on,the paper successfully establishes the en 2vir on ment of visi on -scene emulati on using CTS and Vega Pri m e combining with concrete instance .It runs s moothly and achieves excellent effect of visualizati on .
KE YWO RD S:Scene e mulati on;Method f or atte mpering terrain;V isualizati on
1 引言
视景仿真属于空间信息可视化仿真,其目标是使用户能够与真实三维世界的可视化模型进行实时的可控制的交互,即在虚拟环境中体验真实世界。视景仿真作为虚拟现实技术的应用,涉及计算机图形学、图像处理、模式识别、网络技术、传感器技术、动力学、并行处理技术和高性能计算机技术等多项关键技术
[1]
。现在视景仿真已经广泛应用于城市仿
真、模拟培训、军事仿真、工程漫游、娱乐仿真等各个领域中。在视景仿真中用到的三维地形由于数据量大、不易管理,所以怎样优化管理这些海量数据现已成为视景仿真领域研究的热点。
传统的视景仿真技术在产生复杂地形时对海量地形数
据的生成与管理能力较弱。早期的技术是利用Creat or 自带的Terrain Pr o 工具读取DE D 高程数据文件。该方法虽简单宜用,但缺点很多,例如对系统要求极高,运行速度慢,尤其当DE D 文件非常大时,该方法是“不可行”的。为了提高效率,M P I 公司后来又推出了Creat or Terrain Studi o (CTS ),并重新开发了视景渲染工具Vega Pri m e 。其方法是通过CTS 产生地形数据,然后发布M etaFlight 文件被Vega Pri m e 的大地理管理模块(LADB M )调用。虽然这种方法可以大幅提高地形产生与管理的效率,但在地形的调度方面对开发者来说是“不可见”的。
因此为了提高地形数据产生与调度方法的可读性,本文阐述了使用CTS 来生成大规模地形的方法,分析其在产生大规模地形数据方面的优势。同时本文最大的创新点在于利用OpenFlight AP I 研究了一种新的地形调度方法并使用Ve 2
ga Pri m e 和VC ++6.0结合具体实例进行视景仿真研究,取
得了很好的效果。
2 软件平台
2.1 Crea tor———三维实时建模工具
M ultigen Creat or是一个强大的3D建模软件,其对场景的描述几乎成为该领域的工业标准。M ultiGen定义了一种数据库的格式Open Flight。数据库采用树状层次结构进行组织,它支持很多场景仿真中的概念,如光源、纹理映射,层次细节模型、声音、自由度、动画序列以及模型的实例化等。
2.2 Crea tor Terra i n Stud i o(CTS)———新一代地形开发工具
Creat or Terrain Studi o(以下简称CTS)是Multigen-Para2 dig m公司发布的下一代地形开发工具。CTS是一个工具集,用于创建和管理在可视化仿真程序中使用的地形、纹理及为大规模数据库使用的Culture文件。你可以创建地形或虚拟的纹理、浏览你完成的地形数据库并保存你的数据库为MetaFlight文件。该文件可以被一个实时应用程序调用,比如Vega Pri m e。
2.3 Vega Pr i m e———视景渲染工具
Vega Pri m e是专门应用于实时视景仿真、虚拟现实等领域的渲染软件环境。它构建在VSG(Vega SceneGraph)框架之上,是VSG的扩展AP I,包括了一个图形用户界面Lynx Pri m e和一系列可调用的、用C++实现的库文件、头文件。Vega Pri m e在不同层次上进行了抽象,并根据功能不同开发了不同的模块,每个应用程序由多个模块组合而成。Vega Pri m e的大地理管理模块(LADB M)支持分块索引技术(场景分割),可以有效提高大场景的漫游效果。另外支持多分辨率纹理贴图(m i pmap纹理)技术。
2.4 O penFli ght AP I———O penFli ght数据库接口
OpenFlight AP I是一组C语言头文件和库。它提供了读写OpenFlight数据库的函数。使用该AP I可以通过编程创建新的OpenFlight模型并对现有模型进行平移和旋转等操作。
3 仿真系统设计
3.1 系统设计框架图
使用CTS和Vega Pri m e进行视景仿真的主要步骤如图1所示。
3.2 关键技术
3.2.1 建立仿真模型
使用M ultigen Creat or,依照真实对象的比例进行建模,在满足一定精度的条件下尽量减少多边形数目,在纹理、光照等方面与真实对象尽量接近。这样,仿真系统运行时需要载入的模型量就会大大减少,从而保持了较好的场景效果。利用Creat or绘制的运八飞机和机载光端机模型示意图分别见图2和图3。
3.2.2
纹理映射
图1 系统设计框架图
图2
飞机模型图
图3 机载光端机模型图
纹理映射本质上是一个二维纹理平面到三维景物表面的一个映射。二维纹理定义的平面区的每一点(x,y,z)处,均定义有一灰度值或颜色值。我们称该平面区域为纹理空间。对应三维景物表面的点(u,v)确定的区域,定义为物体空间。地形纹理的处理,可将遥感图像、航空相片处理成
数字正射影像地图,或者由地形图经扫描、图形定向、几何纠正及色彩校正后,形成数字栅格地图。
3.2.3 地形数据的产生与管理
地形数据是整个场景的基础。地形数据主要是建立数字高程模型(D igital Elevati on Model,简称DE M)用到的高程数据。可以是等高线、离散的高程点数据及其他具有高程的陡坎线、湖泊平面多边形等。这些数据的来源可以是地形图上的等高线、离散高程数据。可以直接处理航摄影像、机载激光扫描仪扫描的数据或者S AR/I N S AR图像来生成DE M
。地理纹理来源于航空摄影相片、卫星遥感像片。
在产生地形方面,本仿真系统采用CTS来生成地形高程文件。和传统方法相比,CTS在地形的产生和管理方面主要有以下几个优点:
1)CTS可以直接读取使用DE M数据,而不必先转换成DE D文件。
2)CTS使用原形迭代处理技术设计了一个用户接口,可以使用户部分地定义数据对象。当需要调入未定义数据时,将回滚并提示添入所需的或丢失的数据。CTS提供了智能的默认方法处理缺失的数据项,同时提示用户丢失了哪些重要数据,从而提高了交互性。
3)CTS将与地形相关的数据按类型划分数据集。例如,文件名样式对应于一个地形数据集;图像高度和宽度对应于一个图像数据集。这样极大地方便了管理大量不同类型的数据。
4)CTS使用流水线来管理用于产生地形的各子任务。例如,有的任务用于生成地形纹理,有的用于产生地形高程网格模型。前面任务的输出数据集作为后面任务的输入数据集。这样使得开发人员对生成地形的流程一目了然,要修改某一方面时只要对相应子任务进行修改即可。从而提高了内聚性。
3.2.4 地形调度
一个地形场景可以从几平方公里到几十甚至几百、几万平方公里,其多边形数可达几十、几百万个。若把整个模型数据一次性读入内存显示,那几乎是不可能的,因此需要对在CTS中生成的地形小块进行合理的调度。当今比较流行的方法是在CTS流水线中建立发布MetaFlight数据结构文件的子任务,然后将其调入Vega Pri m e的大地理管理模块(LADBM)。为了研究地形调度的目的,下面本文将提出一种新的调度方法。
整体思路是,新建一个空的OpenFlight文件,然后按照CTS生成地形小块的命名样式检索,提取相关信息,例如:地形小块文件“ds4-v0-c03-r00.flt”表示该地形数据块在数据集4(dataset)的第0层、00行、03列。如果该小块在视点坐标的八邻域范围内,则将其作为扩展结点加入到新建的OpenFlight文件中然后调入Vega Pri m e。如图4所示。
图4中圆形代表视点移动,上面阴影部分表示新调入的地形小块,下面阴影部分表示将调出的内存小块。
图4 地形调度示意图利用OpenFlight
AP I对地形小块进行调
入的伪码如下:
//初始化Open2
Flight AP I环境
mgI nit(&argc,
argv);
//打开地形小块文
件,将文件头指针传给
db
db=mg Open Db
(openFilena me)
//新建或打开terrain.flt文件
db2=mg Open Db("terrain.flt")
//定义记录指针变量xRef操作类型为flt Xref
mgrec3xRef=mg NewRec(flt Xref);//将xRef指向该地形小块
mgSet A tt L ist(xRef,flt XrefFilena me,
openFilena me,MG_NULL);
//新建群结点指针grec,并指向db2的最下方群结点,例如:g2
mgrec3grec=mgGet Child(mgGet Child(db2));
//将xRef所指的地形小块文件连到grec所指群结点下作为扩展结点
mg A ttach(grec,xRef);
//提交更新terrain.flt文件
mg W rite Db(db2);
//关闭terrain.flt文件,释放db2
mgCl ose Db(db2);
//退出OpenFlight AP I环境
mgExit();
最终terrain.flt文件的结构如图5所示。
图5 terrain.flt文件结构图
3.2.4 生成应用程序
先导入terrain.flt文件,然后按照Vega Pri m e的工作流程:①初始化vp模块,②定义配置文件,③配置所要用到的
资源,④帧循环,⑤关闭vp 模块。初始化和关闭方法是定义在vp::na mes pace 中的,定义、配置、帧循环以及其他的运行时控制方法都是定义在vpKernel 类中的。
除了直接用vpKernel 构建一个应用流程,还可以用
vpApp 类来完成。VpApp 封装了上述5个方法,它们都是内
联虚函数。我们很容易地从vpApp 派生出自己的应用类型,并且加入扩展功能。一个基本的Vega Pri m e 应用的框架如下:
int main (int argc,char 3argv[]){
//初始化vega p ri m e vp::initialize (argc,argv );//创建一个vpApp 实例vpApp 3app =ne w vpApp;//加载acf 文件if (argc <=1)
app ->define ("si m p le .acf");else
app ->define (argv[1]);//配置应用程序app ->configure ();//帧循环app ->run ();app ->unref ();//关闭vega p ri m e vp::shutdown ();return 0;}
4 应用实例
本实例目标是建立在某地进行光通信仿真的实时视景仿真程序,达到良好的漫游效果(参见图3)。硬件设备为
DE LL 380图形工作站,具体配置:Pentiu m (R )4双核CP U 主
频3.20GHz,2G B 内存,NV I D I A Quadr o FX 1400显卡,显存
128MB 。
具体实例效果如图6所示。
图6是某地进行光通信实验的视景仿真演示画面,该系统运行流畅,画面更新速度保持在每秒30帧。
5 结论
图6 某地光通信仿真截图
视景仿真技术是一种前沿的科学技术,现已广泛地应用
在各种领域中。
本文介绍了视景仿真的一些主要技术和开发流程,同时提出了一种新的地形调度方法。该方法既利用CTS 在产生和管理海量地形数据方面的优势,又提高了可读性。最后结合实例进行视景仿真研究并取得了很好的漫游效果。参考文献:
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[5] 黄心渊.虚拟现实技术与应用[M ].北京,科学出版社,1999.[6] 高文,王行仁,汪成为.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及
应用[M ].北京:清华大学出版社;南宁:广西科学技术出版社,
1996.
[作者简介]
高 岩(1982.4-),男(汉族),北京人,在读硕士,
研究方向为视景仿真和人工智能;
杨华民(1963.11-),男(汉族),长春人,博士,教
授,博士生导师主要研究方向为计算机仿真;
狄 超(1982.11-),男(汉族),河南人,在读硕
士,研究方向为可视化仿真;
周志成(1980.8-),男(汉族),长春人,在读硕士,研究方向为计算
机仿真与图象处理。
本栏目责任编辑：李桂瑾人工智能及识别技术 １引言 随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机仿真技术和虚拟现实仿真在各行各业得到了广泛应用，使用计算机进行仿真的研究和应用也是如火如荼。计算机仿真［１］（ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ）又称计算机模拟［２］（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｎａｌｏｇｙ），它是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法，是系统仿真［３］的一个重要分支。系统仿真就是建立系统的模型，并在模型上进行实验的过程。系统仿真技术实质上就是建立仿真模型并进行仿真实验的技术。因此，通俗的说，计算机仿真就是指在实体尚不存在、或者不易在实体上进行实验的情况下，对考察对象进行建模，然后通过计算机编程考察对象在系统参数以及内外环境条件改变的情况，达到全面了解和掌握考察对象特性的目的。 本文主要在介绍计算机仿真技术的基础上，谈谈计算机仿真技术的应用。 ２计算机仿真技术 计算机仿真技术是一门利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术。它具有经济、可靠、实用、安全、灵活、可多次重复使用的优点，已经成为对许多复杂系统（工程的、非工程的）进行分析、设计、试验、评估的必不可少的手段。它是以数学理论为基础，以计算机和各种物理设施为设备工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验仿真研究的一门综合技术。 ２．１计算机仿真的发展 计算机仿真技术主要是随着计算机技术、计算技术、图形图像技术、复杂系统建模技术和专业建模技术的发展而发展的。从历史上看，计算机仿真大致经历了四个发展阶段： （１）模型试验。最原始的仿真思想，其模型试验是基于物理模型进行的，缺乏柔性和精度。 （２）数字化仿真。采用计算机进行分析计算，但是计算结果表达局限于记录文件和图表上，缺乏直观形象。 （３）图像化仿真。大量采用丰富的图形图像技术来表达仿真结果，如三维图形。 （４）虚拟现实技术。不光采用三维图形技术表达计算结果，而 且采用特殊装置，如戴上三维数据头盔，触摸仪器等，使人有身临其境的效果。 ２．２计算机仿真的步骤及技术核心一般计算机仿真的步骤为： （１）建立数据模型。建立数据模型主要是通过演绎法、 归纳法、综合集成法等分析方法，建立一个特定对象的有限边界的数学模型。要建立好数学模型，通常要考虑到特定对象仿真研究的预定目标和边界、先验知识（包括已被验证的定理、定律、理论和模型）、观测数据、特定领域专家的经验等因素。 （２）数学模型的实现，也称的数据模型的程序化。数学模型的实现包括两个方面的内容，即设计仿真算法及编制仿真程序。传统的模型程序化活动是一个十分繁琐和复杂的工作。由于大量算法的研究成果及软件技术的进步，目前对于某些特定领域，已能提供面向对象、可交互操作、具有自动编程能力和算法库的商品化产品，如：ＣＳＳＬ、ＣＳＭＰ、ＡＣＳＬ、ＳＬＭＣＲＩＰＴ、ＧＰＳＳ、ＳＩＭＵＬＡ、ＳＬＡＭ、ＧＡＳＰ、ＤＹＮＡＭＯ等。 （３）仿真实验。仿真实验（包括分析）是系统仿真另一个十分重要的活动，它主要是按照预先设置的实验方案来运行仿真模型，得到一系列的仿真结果。 目前，计算机仿真计算的关键技术主要包括： （１）面向对象的仿真［４］（ｏｂｊｅｃｔ－ＯｒｉｅｎｔｅｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ－ＯＯＳ）。 其主要是将整个系统的功能设计和实现归属为对对象的操作及对象信息的彼此综合利用来实现，对象间信息的传送引起了系统的活动。 （２）分布交互仿真（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ－ＤＩＳ）。主要是通过计算机网络将分散在各地的仿真设备互连，构成时间与空间互相耦合的虚拟仿真环境。 （３）智能仿真（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ－ＩＳ）。主要是以知识为核心和人类思维行为作背景的智能技术，引入整个建模与仿真过程，构造各处基本知识的开发途径。是人工智能（如专家系统、知识工程、模式识别、神经网络等）与仿真技术（如仿真模型、仿真算法、仿真语言、仿真软件等）的集成化。（下转第２３８页） 收稿日期：２００７－０９－１０ 作者简介：张峰（１９６８－），男，甘肃省庆阳市人，上海铁道学院，工程师，研究方向：计算机应用。 计算机仿真技术及其应用 张锋 （烟台市芝罘区经济信息中心，山东烟台２６４０００） 摘要：近年来，随着控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展，系统科学研究的深入，计算机仿真技术已经发展成为一门新的学 科。信息处理技术的突飞猛进，更使得仿真技术得到了迅速发展。 计算机仿真技术是分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法。本文主要在介绍计算机仿真技术的发展、计算机仿真的仿真步骤以及仿真的核心技术的基础上谈谈计算机仿真技术的应用。 关键词：计算机仿真技术；仿真步骤；仿真应用中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００７）１９－４０２３３－０１ ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＺＨＡＮＧＦｅｎｇ （ＹａｎｔａｉＺｈｉｆｕＥｃｏｎｏｍｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｙａｎｔａｉ２６４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎ－ｄｅｐｔｈｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ，ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｅｗｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ．Ｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｔａｌｓｏｍａｋｅｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｆａｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍ＇ｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｅｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｃａ－ｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｅｐｓ；ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ２３３
学校如何进行课题研究 前言 什么是课题？很多理论书籍中都有阐述，但中小学教师所从事的研究课题和专家的研究有很大的区别。 首先，“课题”就是一个问题，是自己在一段时间内需要关注、澄清和解决的一个真实存在的教育教学问题，研究的目的就是在解决问题的过程中，分析问题的本质和存在的根源，寻求问题解决的路径，总结有益的经验，记录自己在问题解决过程中的些须感悟和心得。 其次，“课题”就是一个愿景，是自己在先进教育理念、教育价值观、教育理想的驱使下对所向往的“未来”教育教学的憧憬和勾画，是自己在一段时间内需要努力去构建或打造的一个工程，如某一种特色教育、理想课堂、教学模式的构建等。 第三，“课题”就是一个主题。每个教师每天总在反思，经常会用教育叙事、教育案例、教育日记、教学扎记、教育论文、教育随笔等林林总总的形式记录自己在教育实践中的点滴思考，但往往比较凌乱、零散、随意，而课题就为这些研究提供了一段时间内相对集中的主题，有了贯穿的线索，使我们的这些研究主题集中，方向明确，目标清晰。 总之一线教师课题研究活动，要求在更高的水平层次上展开教学活动，即强化从日常教学中蕴涵的科研成分着手，以科研的思路去重新审视教学过程，发现问题、思考问题，形成解决问题的策略，并通
过教学实践使其得到验证与完善，从而使教学工作逐步向最优化方向发展，同时也使自身的素质水平得到提升与飞跃。 一、为什么要做课题 这个问题可以从学校与个人两方面的发展来考虑。 学校发展的需要 当前学校的发展面临着许许多多新情况、新问题、新矛盾，这些都制约着学校的发展，影响着教育教学的变革，如果不及时加以处理和解决，就难以使教育适应社会和学生个体发展的需求，难以达到预期的教育目标。由于这些问题或矛盾是伴随着教育的快速发展和社会转型而出现的，原有的经验不能奏效，已有的老办法不能破解，教育科研自然就成了解决这些问题或矛盾的最佳切入点。 同时，当一个学校正常的教育教学秩序逐渐建立和完善之后，自身的发展也正越来越处于一个新的“高原期”，此时要凸显学校的特色，破解学校所面临的“瓶颈”问题，将学校的潜在资源提升到显在的层面上加以整合，使学校呈现出新的发展态势，只有科研才能实现。 个人成长的需要 1、教师专业成长的需要。时代发展很快，教育改革的步伐也很快。在信息化的社会里，要立足就必须有不断学习的意识和能力；要有勇于实践、创新的能力。为了适应素质教育对我们老师提出的新要求，教育、教学工作的模式应从“经验型”转向“科研型”。实践表明一线教师在教育教学上能积极参与教科研的实践，学习理论，更新观念，以科研带教研，教研促教改，对提高教师自身的素质大有裨益。
VTD交通视景仿真_轨道方面仿真应用案例解析 概述 随着公路和轨道交通（以下简称轨交）的发展，视景仿真技术和轨交领域的结合也越来越紧密。越来越多的部门已开始研究三维视景技术在轨交仿真中的应用。研究领域包括驾驶模拟训练器，道路路况对驾驶的影响、汽车的主动安全仿真、以及列车控制系统和动力系统的运行仿真等方面。 传统的轨交仿真验证往往存在以下问题： ?显示结果不直观 传统的模型解算和分析结果往往是由一系列复杂的数据或图表，不能直观的表现出视景效果的影响。三维视景仿真可以直观展示仿真实验的可视化效果。 ?单纯视景仿真无法真实表现运动状态 单纯的视景可以较好的展现三维场景，但是仿真缺少有效的真实数据驱动，而且视景的精确度较低，无法通过视景完成精度要求高的安全辅助、舒适性体验、道路状况模拟等功能。动力学等方面的仿真数据也无法体现在视景展示中。所以单纯视景仿真的应用十分有限。?视景开发工作量大，运行不够流畅 为了保证精确度和便于仿真研究，道路/轨道的建立要遵循一定的标准。当列车或火车在路上高速行驶时，对视景的渲染效率要求很高，过于复杂的模型需要集群提供计算和数据渲染，造价高昂且意义不大。 解决方案：基于VTD的交通三维视景仿真应用 VTD—复杂交通环境视景建模、仿真软件。由德国的VIRES公司开发，主要针对复杂的实时交通环境实现视景仿真应用。除了传统的公路交通视景仿真，VTD还能很好的应用在轨交三维视景仿真中，目前VIRES已经在欧洲完成了大量公路、轨道方面的视景仿真项目，采用VTD作为三维视景开发及显示工具，以Concurrent或HiGale作为实时仿真平台。可实现驾驶模拟视景的专业开发，也可以应用在SIL、VIL、DIL、HIL等测试中，取得了很好的应用效果。本文主要介绍VTD在轨交三维视景仿真中的应用。
东华理工大学信息工程学院 课程论文 课程：计算机仿真技术基础 题目：仿真技术的应用与发展 学生姓名： 学号： 班级：10204102 专业：计算机科学与技术 指导教师：谢小林 二零一三年六月四日
摘要 作为信息技术核心的计算机技术自其诞生之日起经历了60多年的发展，已广泛应用于国民经济和社会生活中。并与仿真技术相结合，形成了计算机仿真技术这一新的研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、控制理论、计算技术、计算机科学与技术的发展而形成的一门新兴学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。 本文系统全面地介绍了计算机仿真技术，阐述了计算机仿真技术的概念、原理、优点，简要介绍了计算机仿真技术的发展历程，文章最后重点探讨了现代仿真技术的研究热点，即计算机仿真技术在社会各个领域中的应用：面向对象仿真、定性仿真、智能仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、虚拟现实仿真等。 关键词：计算机仿真、发展、应用、模拟
目录 摘要 (2) 第一章前言 (4) 第二章计算机仿真技术概述 (4) 2.1计算机仿真技术简介 (4) 2.2计算机仿真技术原理 (5) 2.2.1模型的建立 (6) 2.2.2模型的转换 (6) 2.2.3模型的仿真实验 (6) 第三章计算机仿真技术发展 (6) 3.1发展趋势 (7) 3.2 现代仿真技术 (8) 3.3计算机仿真技术发展方向 (10) 3.3.1．网络化仿真 (10) 3.3.2．虚拟制造技术 (10) 第四章计算机仿真技术的应用 (11) 4.1.交通领域 (11) 4.2.制造领域 (11) 4.3.教育领域 (12) 结语 (13) 参考文献 (14)
教育科研课题选题参考 小学语文 小学语文教学中培养语文信息能力的研究 关于学困生阅读能力低下原因分析及对策思考 小组合作学习在小学语文课堂教学中的实践研究 改革作文评价方式，提升学生写作素养 小学语文课堂师生互动存在的问题及对策 小学语文课堂教学中学生问题意识的培养研究 语文课堂学习中培育学生创新性学习品质的研究 小学语文阅读教学中的对话策略研究 小学语文教学过程中体验教育的探索 农村小学语文阅读教学开发与利用课程资源的研究 小语教学与网络资源整合的研究 低年级口语交际教学策略的研究 小学语文对话教学的探索与研究 小组合作探究学习评价的角度的研究 小组合作探究学习评价的方式的研究 在小组合作探究学习中培养学生对别人的发言进行辨别、评价的能力小组合作探究学习中的教学评价的研究 语文学科中小组合作学习与“以读为主“的教学方式的融合研究 语文学科预习案的设计和使用研究 小学语文教学中转变师生关系的研究 现代化教学手段在教学中应用的研究 小学数学 小学数学教学中动手实践有效性的研究
小学数学教学中有效情境的创设与利用研究 小学数学中若干数学背景知识的梳理研究 数学学科中小组探究学习与培养学生团队意识的研究新课程理念下优化小学数学课堂教学方式的实验与研究新课程理念下小学数学教学内容的分析与研究 新课程理念下小学数学问题解决的研究 现代化教学手段在小学数学教学中应用的研究 数学学科预习案的设计和使用研究 小现代信息技术提高数学课堂教学有效性的策略的研究小学生推理能力培养研究 小学数学小组合作学习的有效性研究 小学数学教学中学生创新精神和实践能力培养的研究小学数学教学评价方式研究 小学数学课程资源的开发与利用的实验研究 小学数学教师专业成长研究 小学数学校本教研的研究 小学数学实践性作业开发与利用的研究 小学英语 小学英语课堂教学艺术研究 小学英语教学过程及考查方式的分析研究 小学英语教学资源的开发与应用研究 小学英语教师专业化提升的理论与实践研究 小学英语课堂有效教学研究 英语学科预习案的设计和使用研究 英语学习策略的训练与运用研究
面向飞行模拟器的视景仿真系统 飞行模拟器训练是通过模拟真实飞行环境，满足初级飞行员飞行入门或者飞行员飞行恢复的必要功能训练，也是飞行特情处置演练的必备训练科目。高档的飞行模拟器中的某些功能模块，欧美等西方发达国家仍然对我国实行技术封锁和产品禁运。 在当前大力培养飞行员的过程中，存在飞行模拟器真实度不高，使得飞行模拟训练效果不佳等问题，在硬件技术逐渐被我国国产设备取代的情形下，能够模拟各种自然现象和各种飞行环境的视景仿真系统，由于开发难度大，技术门槛高等难点，迄今为止国内科研院所和企业都未能研制出来，一直依赖从国外进口，造成飞行模拟器价格奇高，二次开发系统限制多，而且也面临飞行员飞行数据泄露等问题，使得我国飞行模拟器的发展一直处于卡脖子状态，严重影响了我国飞行员的培训进程。 另一方面，由于当前的飞行模拟器存在单一的功能训练任务，而且飞行环境的逼真度不高，造成飞行员对飞行模拟器科目存在应付了事的状态，影响了飞行训练任务的落实。因此对飞行模拟器的升级改造甚至让飞行模拟器脱胎换骨，使得飞行模拟器不仅仅是飞行员对飞机座舱仪表操作的功能训练器，成为飞行员作战任务的想定推演的利器，进一步通过与真实飞机实现联网，达到与真实飞机同时进行虚实飞行对抗演练的工具，从而使得飞行模拟器真正成为飞行员的强大辅助工具。 北京大学与天津微视威信息技术有限公司联合开发的面向飞行模拟器的视景仿真系统，具有以下几个特点： 1.复杂环境实时渲染，具有模拟各种气象条件和自然环境的大于60fps高保真 场景渲染能力； 2.影像匹配实景化，具有高精度三维重建场景的快速重建与部署能力； 3.联网实时协同，具有全球场景数据库，适合联网发布，实现联网对抗和编队 飞行等作战训练； 4.复杂城市场景自动重建，具有大规模城市级三维真实感场景的自动重建； 5.完全自主知识产权的系统平台研发，可以满足各种模拟器的视景仿真系统的 二次开发需要。 本系统的创新性和先进性： 1.提出了一种影像匹配实景化技术，通过对地面三维复杂场景的快速高精度重
例2-1 已知一个系统的微分方程为： ???????-==1221 5x u dt dx x dt dx 其中，状态变量初始条件0)0()0(21==x x ，输入u 为阶跃函数，要求利用SIMULINK 对系统建立仿真模型，并绘制时域响应曲线。 在利用SIMULINK 创建模型之前，先把微分方程进行拉普拉斯变换，得到每个微分方程的传递函数，即用传递函数的形式表示系统。 x1 x2 Step Scope 1s Integrator1 1 s Integrator 5Gain 连接信号之后的系统模型图 exam2_1 系统时域响应曲线
例7-9 一个控制系统由5个子系统组成，组成结构如下图 G 1(s) G 2(s) G 3(s)G 4(s) H(s) R(s) Y(s) 各子系统的传递函数分别为： 6 15215)(2 21++++=s s s s s G ，)20)(2() 6(4)(2+++=s s s s G ，1010)(3+=s s G ，631)(24+++=s s s s G ，1.0)(=s H 试在MATLAB 中分别用仿真模块建模和仿真命令编程两种方法进行仿真，并绘制系统的阶跃响应曲线图。 首先在Simulink 环境下将所需要的仿真模块连接起来，并将各模块的参数设置好。 s+1 s +3s+62Transfer Fcn3 4s+24s +22s+402Transfer Fcn2 10s+10Transfer Fcn1 s+52s +15s+62Transfer Fcn Step Scope 0.1Add 系统的仿真模型图 exam7_9
仿真技术及其应用 第一章仿真技术概述 仿真技术的泛化定义：是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验。 电力系统仿真是通过建立适当的数学模型来模拟实际系统的一种研究方法。为了保证电力系统安全、优质、经济的运行，在规划、分析和研究电力系统时必须确切完整地考察实际电力系统的特性。由于电力系统仿真不受原有系统规模和结构复杂性的限制，现已成为分析、研究电力系统必不可少的工具。为了对电力系统仿真工具有一个系统的了解，下面以电力系统应用比较广泛的几个仿真工具为例，介绍其历史、主要功能以及各自特点。 1.1仿真工具介绍 1.1.1离线仿真软件 电力系统离线仿真是指在数字计算机上为电力系统的物理过程建立数学模型，用数学方法求解，以进行仿真过程研究，其仿真速度与实际系统的动态过程不同。电力系统的离线仿真分析，主要有电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真，中长期动态过程仿真及发电机组的轴系扭振等。 当今比较流行的电力系统仿真软件¨。有：加拿大H．W．Dommel教授创立的电力系统电磁暂态计算程序(EMTP)、德国西门子公司开发的NETOMAC软件、美国电力技术公司(PTI)开发的由西门子公司收购了的PSS／E、Mathworks公司开发的MATLAB中所包含的(PSB)工具箱、中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序(PSASP)等。 2，1 EM rP／ATP EMTP(Electromagnetic Transients Program)是加拿大H．W．Dommel教授首创的电磁暂态分析软件，具有分析功能多、元件模型全等优点。对于电网的稳态和暂态都可作仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动(如开关投切或故障)之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。EMTP是世界范围内通用的电力系统仿真软件，其计算速度快、结果准确度高、功能强大，几乎可以为任意复杂电力网络进行模拟，ATP(The AhemativeTransients Program)是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本，它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP 程序正式诞生于1984年，主要由Drs．W．ScottMeyer和Tsu—huei Liu完成的。ATP还配备有灵活、功能强的通用描述语言MODELS及图形输入程序ATP．Draw。获得ATP，表面上不要费用，但必须买他们的使用手册及相关资料并要写保证书(不做商业目的)，才能给你口令，从网上下载。 主要功能：雷电过电压研究；操作过电压和故障；系统过电压研究；接地等现象的快速暂态分析；设备建模；电机启动过程动态仿真；轴系扭振分析；铁磁共振现象的研究；电力电子设备的研究；STATCOM、SVC、UPFC、TCSC模型谐波分析等。 2．2 PSAPAC PSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。 主要功能：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点；模拟静态负荷模型和动态负荷模型；快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限；直接法稳定分析提供了计算稳定裕度的方法；时域仿真用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程；评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理；分析大型电力系统暂态和中期稳定性时域仿真；局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析等。2．3 EMTDC／PSCAD Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。 主要功能：研究系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压；研究包含复杂非线性元件的大型电力系统进行三相的精确模拟；进行电力系统时域或频域计算仿真；电力系统谐波分
教学研究课题 1.培养小学生善于“倾听”的有效策略 2.“学会倾听”课堂学习习惯的研究 3.汉语拼音、识字与语言训练整合的研究； 4.识字教学中认写分开、采取多种方法巩固认字的研究； 5.农村小学班级特色文化建设的研究 6.班级文化建设实施策略的探究 7.班级文化建设对养成学生良好行为的实践研究 8.小学生养成教育研究 9.小学德育课程校本化实施研究 10.关注学生生活、开发和利用德育资源的研究 11.心理健康教育与校园文化建设研究 12.学校心理健康教育在课堂教学中的渗透研究 13.学生心理健康素质培养的有效途径研究 14.综合实践活动课程实施策略研究 15.运用主题班会形成良好班风的策略研究 16.在经典阅读中提高学生语文素养的研究 17.新课程课堂教学的预设与生成实践研究 18.新课程标准下有效的字词教学实践研究 19.对班级“中间层”学生教学学习的研究 20.重塑学生诚信的策略和实践效果的研究 21.在学科教学中渗透荣辱观教育的实践研究 22.在班集体中开展传统礼仪文化教育的探索 23.在班级中开展诚信教育的实践性研究 24.在班级中构筑诚信道德平台的实践性研究 25.学生诚信缺失的表现与策略 26.关于非常态家庭子女的教育问题研究。 27.不同类型学生自我教育的个案研究。 28.课堂有效练习设计策略研究 29.学生自信心下降的成因与对策 30.构建优良班级文化氛围的研究 31.培养学生读题审题的能力的研究 32.培养学生良好学习习惯的养成研究 33.对小学生错题的价值和利用研究 34.农村小学开展课外阅读转化“学困生”的研究初探 35.挖掘文本资源开辟练笔天地的实践与研究 36.农村小学中年级课外阅读指导的探究和实践 37.小学低年级数学运用学具教学的实践与研究 38.分层教学策略在教学中的运用研究 39.两极分化现象的成因与对策研究
基于MFC 和Vega Prime 的无人机三维视景仿真实现 丁梦雨 ， 芦利斌 ， 金国栋 （第二炮兵工程大学907教研室，西安710025) 关键词：无人机；Creator 建模；Vega Prime ；MFC ；视景仿真 收稿日期：2013-06-14 修稿日期：2013-07-15 作者简介：丁梦雨（1989-），女，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生，研究方向为无人机地面控制站 利用Multigen Creator 建立无人机和地形场景模型，通过Vega Prime 来驱动视景系统，实现 一个基于MFC 的可视化无人机三维视景仿真实验平台，对无人机的飞行过程进行实时描绘，良好地再现无人机自主飞行时的飞行姿态。通过无人机试飞实验证明，该视景仿真系统取得比传统视景系统更好的效果。 摘 要：文章编号：1007-1423（2013）23-0085-05DOI ：10.3969/j.issn.1007-1423.2013.23.023 0引言 近年来，无人机在民用和军事领域都发挥着越来 越重要的作用。随着无人机飞行功能的日益完善，使得其飞控系统日趋复杂化，这就需要采集大量的数据。通常无人机地面站的数据回显功能主要由参数来直接显示，这样不够直观，对于非专业操作人员来说，无法快速直观地读取无人机的飞行状态。同时，无人机飞行实验具有高风险、高成本的特点，因此，开发一个能够满足无人机试飞实验的三维视景仿真系统，具有其特殊意义和重要性。无人机三维视景仿真是利用三维图像来实现无人机的飞行过程，实时地再现其飞行状态。操作人员通过观察三维仿真视景中无人机的飞行姿态，可以直接判断出无人机的飞行状态，这样就大大减少操作人员的工作量。三维视景仿真是在虚拟现实技术的基础上，综合计算机、图像、计算机交互及数据传输等技术进行可视化显示的一个重要技术，它能够实时动态地再现无人机飞行全过程，为今后研究无人机整个运动过程提供直观易懂的事实依据。 1三维视景仿真环境简介 1.1Creator 建模环境 Creator 是Multigen 公司创建的一个实时仿真建模软件，它拥有独创的用于描述三维虚拟场景的层次化数据结———OpenFlight 数据结构。这是一种树形的层次化结构，采用这种结构主要基于两点考虑[1]：一是这种结构可以方便地将模型按照几何特性进行有效地组织，并将其转化为能够方便地进行编辑和移动的节点的形式；二是这种树形结构非常适合实时系统进行各种遍历操作。其中，所谓的节点（node ）就是建构层次化模型数据库最基本的元素或模块。利用Creator 构造出的模型能与实时仿真软件紧密结合[2]。 Creator 主要包括两个窗口：应用程序窗口和数据库窗口。Creator 的大部分工作都是在应用程序主窗口内的模型数据库窗口中进行的，用户可以使用Creator 的工具条、建模工具或者菜单命令，在数据库窗口内完成创建模型、调整视图、编辑模型等多种操作[1]。 1.2Vega Prime 视景仿真环境 Vega Prime 是Multigen 公司推出的最新虚拟现实开发工具，具有面向对象、功能强大、界面友好、平台兼容性好等特点。它是一个进行实时仿真和虚拟现实开发的高性能软件环境和良好工具[3]，能高效地创建和配置视景仿真、基于仿真的训练、通用可视化等应用程
小型微型计算机系统Journa l o f Ch i nese C om puter Sy ste m s 2010年11月第11期V o l 31N o .112010 收稿日期:2009 08 28 基金项目:国家"八六三"高技术研究发展计划项目资助. 作者简介:郭栋梁,男,1983年生,博士研究生,研究方向为计算机图形学、虚拟现实;聂俊岚,女,1964年生,博士,教授,研究方向为虚拟现实;王艳芬,女,1982年生,硕士,助理实验师,研究方向为虚拟现实、计算机图形学;孔令富,男,1957年生,博士生导师,教授,研究方向为计算机智能控制、机器视觉. 空天一体化视景仿真关键技术研究 郭栋梁,聂俊岚,王艳芬,孔令富 (燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛066004)E m ai:l dong li an g1005@https://www.doczj.com/doc/966621186.html, 摘 要:针对空天场景中仿真实体坐标系难以组织,通过研究空天场景坐标系的一般关系树,提出基于V ega Pr i m e 的坐标系关系树组织结构;通过设计观察目标到视点距离和视域远近裁减面的函数对应关系,解决了空天场景中由于实体尺寸差别悬殊带来的展现失真问题;对气象环境加入区域约束,根据视点位置确定当前气象环境效果,实现空天场景多环境的展现.设计K T SG 系统,实现了空天一体化场景的逼真显示. 关键词:空天一体化;视景仿真;多坐标系管理;多气象环境 中图分类号:T P391 文献标识码:A 文章编号:1000 1220(2010)11 2255 05 Research on K ey T echnologies of Scene Si m ulation AboutA erospace Integration GU O D ong liang,N IE Jun lan ,W ANG Y an fen ,KONG L ing fu (In f orma tion Science and En gi n eeri ng In stit u te,Yanshan Un iversity,Q i nhuangdao 066004,Ch i n a ) Abstrac t :A no ve l organizati o na l structure o f coo rd i nate s h i e rarch ical tree t ha t base on V ega P ri m e w as propo s ed ,ai m i ng a t o rg an i z i ng the si m ulation entities i n aero s pace .A nov e l functi o n w as desi gned ,w h i ch is com po sed o f t he d istance bet w een targ et and o b serv er ,t he near c li ppi ng p l ane ,and t he far cli pp i ng plane .Succe ssfull y preven t the prob le m o f d is p l ay d isto rti on .The m ulti env iro n m ents w ere disp l ayed i n aero space scene ,buil ding on addi ng reg ion re str i c t to m eteo ro log i ca l env i ron m en.t Currentm eteo ro log i ca l en v i ron m ent w as cho se acco rd i ng t o t he po siti on o f v ie w er .K T S G syste m w as designed ,ex ac tl y d isplay i ng t he s pace scene .K ey word s :aero s pace i nteg ra tion ;scene si m ulati on ;m u lti coo rdi na t e sm anagem en ;t m ulti m eteo ro l og i ca l env iron m ent 1 引 言 空天场景是包含航天平台、临近空间平台、航空平台和地面环境一体化结合的三维场景,具有范围广、气象环境多样、实体描述复杂等特点.有效地组织三维空天场景,实现不同空间平台实时逼真地展现,在空间探测、空天虚拟战场仿真、三维游戏等方面都有着极其重要的研究意义. 作为M u lti g en Parad i gm 公司推出的支持面向对象技术的实时视景驱动软件,V eg a P ri m e 具有展现效果逼真、配置灵活、扩展模块丰富等特点,在航空航天、虚拟战场、工业仿真等诸多领域得以广泛地应用.对于空间局部区域的视景仿真,使用其自带的场景配置工具L ynx P r i m e 就能很容易地实现.然而,由于空天场景的特点,V ega Pr i m e 实现空天视景仿真会遇到如下问题: 1)描述仿真实体的坐标系各式各样.例如卫星等航空飞行器一般使用地心惯性坐标系,飞机等近地飞行器一般使用大地坐标系,而车辆、房屋等地面物体使用的却是当地坐标系.多种坐标系难以管理. 2)实体尺寸比例相差很大,如卫星、飞机尺寸等只有米数量级,而地球半径、卫星轨道半径都在数千公里甚至更高数量级,不考虑尺寸因素会产生定位精度问题和Z fighting 现象; 3)场景范围广,气象环境复杂,同一场景下不同区域不同环境的展现效果难以很好地展现,难以实现多角度、全方位观察整个空天场景. 目前对于近地平台,只对局部区域进行视景仿真[1 3];对于航天、临近空间等单一平台,通常采用非真实比例,即缩小地球和卫星半径尺寸比例进行视景仿真[4 5].无法满足既包含航空平台、临近空间平台、航天平台、又包含局部精细地形区域的空天一体化真实场景的视景仿真要求.本文从多坐标系管理、视域远近裁剪面控制和多气象环境管理等方面入手,研究如何在V ega Pr i m e 中实现真实比例、高逼真度的空天场景展示. 2 空天场景下多坐标系管理 三维场景通常采用对笛卡尔坐标系进行平移、旋转、缩放等操作来组织场景图[1],而对于空天三维场景,一部分仿真实体的位置和姿态使用笛卡尔坐标系进行描述,而其他许多仿真实体是在大地等地理坐标系中进行描述的[6,7].通过对空天仿真实体定位方式的研究,总结空天场景坐标系之间的关系,如图1所示,图中椭圆表示各种不同的坐标系,大写字母表示不同坐标系下的转换矩阵.实体本体坐标系是真正绘
基于模式的视景仿真系统的构建与实现 随着计算机软、硬件技术的发展与成熟,仿真模拟技术在各大领域均得到了广泛的应用和发展,视景仿真便是其中的一种。某军用电台虚拟仿真系统正是基于这一背景而提出的,包括视景仿真系统、电路仿真系统和故障库三部分。其中,视景仿真系统是整个系统最重要的部分,它通过对电路仿真结果和故障库的功能调用来实现电台整机和板卡器件及其电路波形的展示。本文以某新型军用电台为研究对象,围绕“无缝视景展示”和软件板卡级扩展的核心功能及要求,在借鉴软件设计模式的基础上,结合数据库技术、视景渲染引擎技术、MFC 面向对象设计方法设计了虚拟电台视景仿真系统的总体结构并对其 实现方法进行了描述。首先,本文阐述了软件设计模式和软件体系结构的相关概念,并重点分析比较了两种常用的交互式系统体系结构模式--MVC模式和PAC模式。通过对比研究,本文选择了MVC体系结构模式作为本视景仿真系统体系结构设计的依据。其次,总结了交互式视景仿真软件和传统的交互式软件的异同点。根据前者独有的特点,对传统的MVC模式进行改造,并裁剪掉OGRE图形渲染引擎在本仿真系统中不必要的功能,之后将其封装成为OGRE视景渲染中间件。据此提出并设计了基于MVC设计模式和视景渲染中间件的视景仿真系统软 件体系结构。第三,根据该军用电台视景仿真系统的功能需求,完成了对本视景仿真系统的组件划分(模型组件、视图组件、控制器组件和视景渲染中间件),给出了各个组件的功能、职责及各组件之间的协作关系。之后,结合设计模式的理念,设计并实现了各功能组件。最后,
给出了虚拟电台视景仿真系统的仿真流程,完成了视景仿真系统的设计实现,并展示了虚拟电台视景仿真系统的运行实例。此后,依据软件开发流程对本电台视景仿真系统进行了系统功能测试。测试结果表明该系统各项功能指标满足软件需求中所要求的功能项。如今,在该体系结构下完成的虚拟电台视景仿真系统已应用于合作方的日常教学和训练中。截至目前,合作方对此系统反应良好。
个人教育教学研究课题研究报告
个人教育教学研究课题研究报告 ( -14-175) 标签：杂谈 课题名称：《班级学生主观能动性地发挥与自主管理培养的研究》 课题主持人：谢军德 引言 一、课题研究背景分析 近些年来，随着社会的发展，人们的物质和生活水平大大提高，各个家庭大力响应党的少生快富政策的号召，随之而来的是独生子女越来越多，在她们当中大部分由于受社会及家庭环境的影响，绝大部分孩子养成饭来张口、衣来伸手，遇事不愿多想多做的坏思想、坏毛病，成了家里的小皇帝、小公主，任何事情不愿去多想，不愿去多做，很难发挥自己的主观能动性，难以实行自我管理。这些孩子走进学校融入集体，她们的诸多毛病都表现出来，特别是她（她）们的主观能动性与自主管理能力特别缺乏。因此针对学生的实际，结合本人的教育实际进行了发挥学生主观能动性与自主管理的研究。 二、研究的目的 1、让学生在集体中愿意自我表现，充分展示自己的才能，发挥自己的主观能动性，养成积极进取的精神。 2、让学生个个都参与班级管理，充分发挥自己的管理能力，形成一个和谐、文明、团结、进取的集体。
三、课题的界定及理论依据 在课题的研究中班级学生是指乡(镇）中心小学高年级以45人左右组成的集体为研究载体；主观能动性是指发挥学生的主体作用，积极、主动的参与；自主管理是指以班委会为主体实行学生自我管理的行为。 依据社会的发展，为适应新世纪对人才的需求，培养德智体美劳全面发展的人才，以及《品德与社会》课程标准提出的学校对人才培养的目标作为理论依据。 研究情况 一、研究内容 1、研究学生在家庭及班级内的自我表现。 2、研究学生在班集体中的想法。 3、研究如何发挥学生的主观能动性。 4、研究如何实行学生的自主管理。 二、研究方法 1、调查访谈法：深入学生家庭与家长以及部分学生所在的班级的班主任及科任教师交谈，了解学生在家庭、班级中的表现。 2、问卷法：把要调查的内容设计成问卷形式让学生根据自己平时的表现如实选择相应答案。 3、观察法：选取相应的目标，有目的、有针对性地观察学生的表现。 4、比较法：选取两个班级，即五（1）班为实验班，五(2)班为对
最新视景仿真工作站应用配置方案2014 XASUN 视景仿真工作站简介 XASUN拥有完美和领先的工作站硬件架构，具有强大数据计算与图形处理加速技术能力，满足大型影像级三维场景实时处理对工作站硬件配置需求，当你需要一台处理复杂3D 视景仿真工作站，我们量身定制出具有高效、精准的图形工作站，让你感受到无与伦比的专业性和高性能、高可靠，完美打造大型3D视景仿真计算应用最佳工作站硬件平台。 视景仿真工作站三大系列 （1）XASUN V330视景仿真工作站 配备4核处理器，支持超频(最高4.2Ghz)，支持双图卡加速技术（SLI或交火）、延迟低高读写硬盘，满足对极限计算、大型三维模型实时生成、闪电读写要求实时处理极强应用，具备极限处理性能的强大图形工作站 （2）XASUN V460视景仿真工作站 配备6/8/10核处理器，支持超频能力，支持最高三块图卡加速技术（SLI或交火）、超低延迟高读写硬盘，满足对极限计算、闪电读写要求、实时处理应用，大型三维模型实时生成等，提供极限处理性能强大的图形工作站 （3）XASUN V570视景仿真工作站
配备16核处理器，支持超频能力，支持最高到四块图卡加速（SLI或Crossfire）、超低延迟低高读写硬盘和网卡，满足多路并发的极限计算、闪电读写要求实时处理极强的应用，提供极限处理性能强大的图形工作站 主要应用领域
●虚拟战场空间模拟训练，例如：VBS2 ●复杂三维模型设计、虚拟装配等应用，例如：ProE、UG NX、Solidworks ●大型视景仿真、虚拟现实等，例如：Vega Prime、Virtools等 ●金融行业的高频交易HFT，实时金融计算 视景仿真经典应用与配置方案 经典应用1 虚拟战场空间模拟应用方案 应用特点分析 基于交互、三维空间的综合军用单兵模拟训练系统应用，对不同未来可能的战场（其场景通常为50x50公里大小），显示包括成千上万个建筑、植被，以及相关场景的GIS和气象数据等. 要求计算机具有提供数据实时读取、处理、和场景实时生成能力，通常每秒24~100帧，其关键指标：CPU频率、基于DirectX下的GPU像素填充率、硬盘iops和读写带宽 典型配置方案参考：
仿真技术的应用 仿真技术作为一门新兴的应用技术在许多重要领域中发挥了作用。灭火作战指挥仿真培训和用仿真技术研究、分析、制定灭火作战预案，对于培训具有现代化灭火作战素质的指战员，提高灭火效率具有极为重要的意义。目前，适合消防领域的仿真系统在世界范围内还是空白，我国应结合国情集中相应的人力、物力和财力，开展此类研究。 超薄型消火栓箱与旋转型室内消火栓 随着建筑物结构墙体越做越薄，安装在墙体上的消火栓箱也应随之减薄，而目前市场上的消火栓箱箱体普遍较厚，已不能满足设计、安装需要，也与现代室内装饰不协调，有碍观瞻。《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)GB50045中7.4.6.4条规定：“消火栓栓口离地面高度宜为1.1m，栓口出水方向宜向下或与设置消火栓的墙面相垂直。”按照这一规定，消火栓一般有两种安装方式：侧进口安装和底进口安装。在侧进口与底进口两种安装方式中，消火栓在箱体内安装高度不一样，侧进口安装消火栓中心距箱体底板距离不能小于350mm(见国家建筑标准设计图集99S202《室内消火栓安装》部分)，否则水带易产生死褶，影响水流正常通过。若要符合《高规》“消火栓栓口离地面高度宜为1.1m，”这个要求，只有改变箱体的安装高度。在同一建筑物内，消火栓箱高低参差不齐，比较凌乱。由于栓口出水方向向下，连接水带不方便，水带易脱落。《高规》GB50045的条文说明7.4.6条规定：“消火栓的出水方向应便于操作，并创造较好的水力条件，故规定消火栓出水方向宜与设置消火栓的墙面成90度角。”从操作方便，减小水流阻力这两方面看，《高规》还是希望消火栓安装采用底进口方式。 消火栓箱的厚度主要决定于消火栓的安装，消火栓与管路连接，一般采用螺纹连接，管路与箱体后背板之间要留有足够的间隙，便于消火栓回转安装，从进水管中心到箱体背板距离，一般要100mm左右。如果采用侧进口安装，进水管中心到箱门的距离，与消火栓手轮半径相等就可以了，如果采用底进口安装，因消火栓出水口凸出栓体，比消火栓手轮半径尺寸要大，所以箱体还要厚些。 由以上分析可知，如果实现消火栓箱厚度减薄，又要保证消火栓便于安装使用，只有使消火栓具有旋转功能。 旋转型消火栓，是消火栓的连接底座可以相对栓体转动，也就是说消火栓底座相当于一个活接头，在安装消火栓时，只需旋转底座，而不必使消火栓体在箱内旋转，减少了消火栓与箱背面之间的距离。不用时可将消火栓出水口转向侧面，使用时消火栓出水口向外转动，方便水带连接，或随水带牵引方向转动，避免水带产生死褶，水流顺畅通过。这样消火栓箱体可以减薄至140～160mm，大大减小了箱体厚度。由于消火栓出水口可以在水平360°任意转动，箱体可以做成前后开门，在墙面的任意一侧都能方便地连接水带，消火栓辐射面积扩大，减少栓箱的设置数量。 对于旋转型消火栓，旋转部位的密封性和转动部位防锈处理是产品可靠性的关键，北京海淀普惠机电技术开发公司已将这些问题圆满解决。根据消火栓常年处于关闭待用状态，只有在灭火或做周期性例行检查时才打开的特点，把旋转部位设计在阀座外侧，并设有可靠的密封装置。平时消火栓关闭时，与普通消火栓一样，阀瓣与阀座闭合将水流阻断，旋转部位与水流不接触，避免旋转部位的密封装置受到高压水挤迫，产生变形而引起泄漏，延长了消火栓使用寿命。在消火栓打开，栓体内充满水的时候，其旋转部位的密封装置将水隔离，保证旋转部位不会有水渗入。因此无论消火栓打开与关闭，其旋转部位都是与水隔绝的。为了使栓体转动灵活，减小转动力矩，在旋转部位增加了滑动机构，该机构安装在密封装置后端，不会接触到水，在较高的水压作用下，也能轻松转动。旋转消火栓的旋转部位全部采用不锈钢材料，有效保证该产品常年不用情况下不会产生锈蚀。 北京海淀普惠机电技术开发公司已研制出旋转型室内减压稳压消火栓和旋转型室内消火