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仿真引擎的关键技术范文1
关键词：云计算；信息系统仿真；关键技术
随着云计算的不断发展，已在很多领域取得卓越的成效。将云计算的理念和技术引入信息系统仿真领域，可以为信息系统仿真提供更加强大的基础设施、仿真平台及仿真软件等的支持，更能进一步提高仿真的效率和降低成本。
1 云计算概述
1.1 什么是云计算
云计算仍处在发展阶段，关于云计算（Cloud Computing）的定义可谓众说纷纭，据ISO组织的调查，云计算的定义多达20多种。可以看下面几种定义。从谷歌的角度来看，云计算是以用户为中心的，是以任务为中心的，是强大的，是易于访问的，是智能的，是可编程的。百度百科中的定义是这样的，云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。美国国家标准与技术研究院（NIST）给出的定义，云计算是一种模式，能以泛在的、便利的、按需的方式通过网络访问可配置的计算资源（例如网络、服务器、存储器、应用和服务），这些资源可实现快速部署与，并且只需要极少的管理成本或服务提供商的干预。
云计算的三种服务模式：
⑴基础设施即服务（IaaS）：为用户提供按需的基础设施服务。
⑵平台即服务（PaaS）：提供用户应用程序运行的软件平台，并作为一项服务提供给用户，包括软件开发测试、部署、运行环境以及应用程序托管服务。
⑶软件及服务（SaaS）：“将软件作为服务”是将某些特定应用软件功能封装成服务。该软件的单个实例运行于云上，并为多个最终用户或客户机构提供服务。
1.2 云计算的特点
⑴超大规模：云中具有成千上万台服务器，云能赋予用户前所未有的计算能力。
⑵虚拟化：云支持用户在任意位置，使用各种终端获取应用服务，所请求的资源来自云而不是固定的有形的实体。应用在云中某处运行，实际上用户无需了解，也不用担心应用运行的具置，只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需一切，甚至包括超级计算这样的任务。
⑶高可靠性：云使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更加可靠。
⑷通用性：云计算不针对特定的应用，在云的支撑下可以构造出千变万化的应用。
⑸高可扩展性：云的规模可以动态伸缩 ，满足应用和用户规模增长的需要。
⑹按需服务：云是一个庞大的资源池，你按需购买，云可以象自来水、电、煤气那样计费。
⑺极其廉价：云的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，云的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受云的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。《纽约时报》使用亚马逊的云计算服务在不到24个小时的时间处理了1100万篇文章，累计花费240美元，如使用自己的服务器，需要数月和多得多的费用。
1.3 云计算的发展现状
目前Google、亚马逊、雅虎、微软、Oracle、IBM、Dell、SUN等国际上知名的IT公司都在积极地研究和部署云计算，并已经开始提供云计算商业服务。Google正在运营云计算商用平台---在线应用服务托管平台Google应用引擎（GAE），软件开发者可以在此之上编写应用程序，企业客户可以使用定制化的网络服务。典型的应用方式有Gmail、Google Picasa Web以及可收费的Google应用软件套件Google Apps。云计算在军事领域也已得到了高度的重视。美国国防信息系统局（DISA）从2008年开始着手云计算应用，为美国军方和国防部开发一系列的云计算方案，并在2012年9月4日，了《2013-2018年战略规划》，将云计算列入了“战略技术清单”。
国内，云计算发展得也很快。中国电信在上海构建了一个拥有2PB存储空间的云存储平台e云；中国移动研究院已经建立起1000台机器的云计算试验中心；瑞星、金山、360安全卫士等均推出了云安全解决方案；华为、中兴公司都做出了云计算战略部署；2008年，IBM就在无锡和北京建立了两个云计算中心。中国电子学会云计算专家委员会于2008年11月25日成立，目前已举办了四届中国云计算大会。
2 云计算在信息系统仿真中的应用
2.1 应用模式
根据云计算的三种服务模式，其在信息系统仿真中的应用也可有三种模式：
⑴基础设施即服务（IaaS）：服务机构（运营商）提供基础设施资源，如虚拟主机/存储/网络/数据库管理等，用户无需购买服务器、网络设备和存储设备，只需通过网络（如军网或民用互联网）申请、审批、付费（或租赁），即可搭建自己的应用系统。服务机构提供海量数据存储、数据计算、信息处理和查询消息传递等可靠、低成本的服务。
对于信息系统仿真来说，该服务类型可以有效避免硬件建设的重复投资，降低资源使用成本和推广应用门槛，从而促进信息系统仿真的普及。
⑵平台即服务（PaaS）：提供用户应用程序运行的软件平台，并作为一项服务提供给用户，包括软件开发测试、部署、运行环境以及应用程序托管服务。
对于信息系统仿真来说，该服务类型适宜搭建全军参与的仿真系统。试想，如果上级机构或技术实力很强的研究机构能够提供信息系统仿真系统平台的数据服务引擎、模型构建引擎、模型运行引擎、平台管理服务引擎、系统集成架构与接口等标准化、规范化，甚至一体化的解决方案和服务，那不仅会提高信息系统仿真系统的建设质量和应用水平，而且会显著提高全军上下参与信息系统仿真建设的积极性，发挥更多人的聪明才智，且能从大大减少的重复研发中有效降低信息系统仿真成本。
⑶软件及服务（SaaS）：“将软件作为服务”是将某些特定应用软件功能封装成服务。该软件的单个实例运行于云上，并为多个最终用户或客户机构提供服务。
对于信息系统仿真来说，该服务类型是统一技术体制，提高信息共享程度的极佳途径； 也是减少“烟囱”、“孤岛”的有效手段。
2.2 关键技术
⑴虚拟化技术：云计算的虚拟化技术不同于传统的单一虚拟化，它是涵盖整个IT架构的，包括资源、网络、应用和桌面在内的全系统虚拟化，它的优势在于能够把所有硬件设备、软件应用和数据隔离开来，打破硬件配置、软件部署和数据分布的界限，实现IT架构的动态化，实现资源集中管理，使应用能够动态地使用虚拟资源和物理资源，提高系统适应需求和环境的能力。
对于信息系统仿真，云计算虚拟化技术的应用意义并不仅仅在于提高资源利用率并降低 成本，更大的意义是提供强大的计算能力。众所周知，信息系统仿真系统是一种具有超大计算量的复杂系统，计算能力对于系统运行效率、精度和可靠性影响很大，而虚拟化技术可以将大量分散的、没有得到充分利用的计算能力，整合到计算高负荷的计算机或服务器上，实现全网资源统一调度使用，从而在存储、传输、运算等多个计算方面达到高效。
⑵分布式资源管理技术：信息系统仿真系统在大多数情况下会处在多节点并发执行环境中，要保证系统状态的正确性，必须保证分布数据的一致性。为了分布的一致性问题，计算机界的很多公司和研究人员提出了各种各样的协议，这些协议即是一些需要遵循的规则，也就是说，在云计算出现之前，解决分布的一致性问题是靠众多协议的。但对于大规模，甚至超大规模的分布式系统来说，无法保证各个分系统、子系统都使用同样的协议，也就无法保证分布的一致性问题得到解决。云计算中的分布式资源管理技术圆满解决了这一问题。
Google公司的Chubby是最著名的分布式资源管理系统，该系统实现了Chubby服务锁机制，使得解决分布一致性问题的不再仅仅依赖一个协议或者是一个算法，而是有了一个统一的服务（service）。
⑶并行编程技术：云计算采用并行编程模式。在并行编程模式下，并发处理、容错、数据分布、负载均衡等细节都被抽象到一个函数库中，通过统一接口，用户大尺度的计算任务被自动并发和分布执行，即将一个任务自动分成多个子任务，并行地处理海量数据。
对于信息系统仿真这种复杂系统的编程来说，并行编程模式是一种颠覆性的革命，它是在网络计算等一系列优秀成果上发展而来的，所以更加淋漓尽致地体现了面向服务的体系架构（ SOA）技术。可以预见，如果将这一并行编程模式引入信息系统仿真领域，定会带来信息系统仿真软件建设的跨越式进步。
仿真引擎的关键技术范文2
一、研究目标、内容与期限
（一）软件技术领域
1、基于高可用自适应控制技术的分布式软件系统的研发与应用
研究目标：解决大规模分布式软件系统环境下的高可用自适应和高准度控制关键问题，并在民航空中交通管制领域进行应用，从而提高管制运行效率、提高流量控制水平、提高空域资源利用率，推动国产民航空中交通管制系统的技术水平，填补国内空白。
研究内容：研究高可用技术、自适应升降级技术、智能系统管控技术、实时控制流接管技术等，建立多源数据的高实时与高精度采集、融合，动态目标的三维立体空间监控、调度、仿真，并对系统状况（性能、故障）进行智能自适应升降级运行的高可用服务运行支撑平台。
2、基于海量异构数据的动态挖掘与智能预测技术的研究与应用
研究目标：依托行业知识库，通过技术的研究与集成，建立动态挖掘与智能预测软件平台，在具备海量动态异构数据的医保基金风险防控领域应用，保障该领域决策的科学化、精细化、透明化，从而实现医保基金风险防控的目标。
研究内容：研究多准则决策分析技术、模糊挖掘技术、规则模拟预测技术、多维规则库实现技术、异构数据集分析技术、SOA服务计算技术等，针对海量数据，实现基于领域模型的挖掘、监控、预测（报）预警、分析等功能。
3、智能引擎技术研究与示范
研究目标：开展以智能服务为特征的引擎技术研究，实现具备可发育型能力的服务，并基于在已有的海量信息和对公众的服务系统得到应用。
研究内容：研究多协作技术，内容的语义化组织技术，基于自学习的智能发育技术，人机交互的智能信息提取和个性化推荐技术等。
以上项目研究期限：*年6月30日前完成
（二）通信与网络领域
1、无线通信关键技术研究和终端系统研制
研究目标：探索构建可重构的、具有认知能力的无线网络；研发一套能够感知并充分利用UHF频段中频谱空隙功能的泛在路由通信网络仿真系统；研究实现TD-SCDMAMBMS终端解决方案
研究内容：（1）个域网与广域网环境下网间及网内认知技术，业务环境、网络环境、无线环境感知技术；智能终端的个域网络协同工作机理、无线资源管理机制及用户管理机制，认知无线网络与智能终端子系统的重构技术。（2）研究认知泛在路由通信网络关键技术，包括分布式频谱感知、分布式频谱共享、高效路由、多信道分配技术等。（3）研制TD-SCDMAMBMS系统软件和测试工具，方便终端厂商进行二次开发，完成至少一款可成熟商用的终端样机。
2、基于IEEE802.3ah同轴电缆点对多点级联关键技术研究
研究目标：研究有线电视无源同轴电缆数字化双向改造体系架构和技术，为传统电视数字双向整体平移提供低成本可推广的系统，实现1万户规模的应用
研发内容：开发基于IEEE802.3ah协议的无源同轴电缆点对多点级联构造的用户宽带接入技术，研究相关的专用MAC层、MPCP协议技术，在5－65MHz工作带宽中实现100Mbps以上的多用户接入。
以上项目研究期限：*年6月30日前完成
（三）数字媒体技术领域
1、虚拟环境高效建模与表现技术研发与应用
研究目标：开展构建三维场景的关键技术攻关，模拟真实环境中自然规律和视觉体验，实现虚拟现实技术与海量数据管理相融合的服务系统，构建基于互联网的商务、培训、资讯等服务平台。
研究内容：研究通用、低成本三维场景图像采集技术，大规模复杂三维场景的快速建模和实时绘制技术；研究面向专业的领域知识建模和仿真技术；研究基于图像的轻量化模型重构技术，海量三维图像快速处理、传输、管理与压缩技术等。
2、多媒体内容的特征抽取与标引技术研发与应用
研究目标：开展图像或视频内容分析和识别关键技术攻关，实现内容特征的组织管理和深度利用，面向娱乐和医疗等领域构建信息服务系统。
研究内容：研究图像、视频的特征提取,对象识别技术；特征对象的分析和重构技术；面向语义的标引组织管理技术；建立视频或图像的内容特征信息库。
以上项目研究期限：*年6月30日前完成
（四）信息获取与处理领域
1、新型智能导航与监控管理系统关键技术研究
研究目标：开展新型智能导航与监控管理系统关键技术攻关，研究具有位置监控、内部状态远程动态监测与后台专业分析等综合功能的终端、监控系统平台及技术规范。
研究内容：（1）沿海无线电指向标-差分全球定位系统差分信标接收机关键技术研究；基于WinCE平台的电子航海图引擎及低成本用户终端技术研究。（2）基于CAN通讯协议的智能识别技术研究；基于应用层协议的远程动态数据挖掘技术研究；内部状态实时采集和数据分析系统研究。
2、工业无线网络监控系统关键技术研究与应用
研究目标：建立适合于工业环境监控系统的无线传感网技术体系，形成具有自主知识产权的系列监控产品，构建具有多性能综合优化的工业无线网络监控系统。
研究内容：工业现场复杂干扰环境下的可靠传输协议；工业无线传感器网络的介质访问技术和跨层优化协议设计技术；建立适用于工业现场环境的传感器网络性能评估平台。
3、基于脑-计算机接口的智能感知系统关键技术研究
研究目标：研究大脑特定思维的脑电信号模式以及动态变化特征，形成从复杂脑电信号中读取不同肢体想象运动脑电信号的时间-空间-频率模式，实现在复杂环境下对外部装置的运动控制，建立新型智能感知系统。
研究内容：多任务动态脑计算机交互机理；想象运动意图脑电表现形式与特征提取方法；高噪音、多干扰条件下的想象运动意向脑电信号增强技术；运动意向脑电信号可视化系统设计。
以上项目研究期限：*年3月31日前完成
（五）信息安全领域
1、多媒体内容保护及监管技术研究与应用
研究目标：针对平面媒体远程传版中的安全隐患问题，形成内容保护的远程传版系统；针对移动环境下不良信息的传播，通过对多媒体内容的理解、提取以及分类，形成移动多媒体内容监管系统。
研究内容：（1）、研究数字信息隐藏的版权保护与防篡改数据保护技术；综合硬件识别和软件授权的自动识别认证技术；基于PostScript3标准的PS文件版面内容分析的完整性和安全保护技术。（2）、研究移动环境下离散短文本、低分辨小图像、手机视音频等对象的特征分析、主题提取以及内容分类等技术
2、信息安全应急防范与处理相关技术研究与应用
研究目标：针对广域网络安全事件，形成一套广域网智能监测与态势分析处理系统；研发自主知识产权的海量数据的安全异地在线容灾产品，提升基础网络和重要信息系统安全应急防范的技术支撑能力。
研究内容：（1）、研究广域网网络安全指标体系，广域网多测度事件关联分析技术，研究广域网监测预警技术，并完成应用示范与技术验证。（2）、研究不同操作系统、不同数据库、不同硬件配置、不同通信网络等环境下的趋近于“0窗口备份、0恢复时间、0数据丢失的”异地在线式容灾产品。
以上项目研究期限：*年3月31日前完成
3、基于国家密码算法的电子标签安全应用技术研究与应用
研究目标：研究基于国家密码算法的电子标签读写模块、密钥管理系统，开发采用国家密码算法、具有自主知识产权的电子标签的产品与应用系统，提高电子标签应用的安全性。
研究内容：开发基于国家密码算法的电子标签读写模块；开发基于国家密码算法的电子标签应用密钥管理系统，规范密钥的产生、分发、存储和使用；基于国家密码算法的流加密、对称加密和非对称加密的电子标签应用安全技术研究；采用上述研究成果建立两项电子标签安全应用示范。
研究期限：*年9月30日前完成
二、申请方式
1、本指南公开。凡符合课题制要求、有意承担研究任务的在*注册的法人、自然人均可以从“*科技”网站上进入“在线受理科研计划项目可行性方案”，并下载相关表格《*市科学技术委员会科研计划项目课题可行性方案（*版）》，按照要求认真填写。
2、申报单位应具备较强技术实力和基础，具备实施项目研究必备条件及匹配资金；鼓励产学研联合申请，多家单位联合申请时，应在申请材料中明确各自承担的工作和职责，并附上合作协议或合同。
3、课题责任人年龄不限，鼓励通过课题培养优秀的中青年学术骨干。课题责任人和主要科研人员，同期参与承担国家和地方科研项目数不得超过三项。
4、已申报今年市科委其它类别项目者应主动予以申明，未申明者按重复申报不予受理。
5、每一课题的申请人可以提出不超过2名的建议回避自己课题评审的同行专家名单（名单需随课题可行性方案一并提交）。
6、本指南课题申请起始日期为*年6月6日，截止日期为*年6月27日。课题申报时需提交书面可行性方案一式4份，并通过“*科技”网站在线递交电子文本1份。书面可行性方案集中受理时间为*年6月23日至27日，每个工作日上午9：00～下午4：30。所有书面文件请采用A4纸双面印刷，普通纸质材料作为封面，不采用胶圈、文件夹等带有突出棱边的装订方式。
7、网上填报备注：
（1）登陆“*科技”网，进入网上办事专栏；
（2）点击《科研计划项目课题可行性方案》受理并进入申报页面：
-【初次填写】转入申报指南页面，点击“专题名称”中相应的指南专题后开始申报项目（需要设置“项目名称”、“依托单位”、“登录密码”）；
-【继续填写】输入已申报的项目名称、依托单位、密码后继续该项目的填报。
仿真引擎的关键技术范文3
在航天器的飞行试验中，遥测数据是靶场重要的数据资源。目前，遥测数据可视化表示一般只包括弹道以及姿态角数据的曲线与图表显示，对于其它类型数据，如姿控系统作动器压差、陀螺仪姿态角等数据缺乏直观、形象的虚拟现实表现方法。这就导致了遥测数据分析结果主要是平面的、静态的形式，缺乏立体的、动态的形式，缺乏对系统的整体分析和多参数的耦合仿真，如果把遥测数据按其自身物理背景进行有机结合，利用虚拟现实技术仿真导弹飞行全过程，从导弹飞行的整体概貌到主要部件的微观动作予以三维动态展示，则对于遥测数据进行深层挖掘和使用，进行系统预研与故障仿真等都具有重要的现实意义。
2仿真系统物理背景
姿态姿控系统作用是克服各种干扰，使导弹的姿态角相对预定姿态角的偏差控制在允许的范围内，并按制导系统发出的指令，控制弹体的姿态角，从而改变推力方向，实现要求的运动状态。姿控系统比较复杂，涉及的参数比较多，参数之间的关联性紧密，多级导弹的每一级都有姿控系统的一部分部件，一般包括平台、弹上计算机、速率陀螺、执行机构、姿控喷管等，执行机构包括燃气舵机、空气舵机、伺服系统、滚控装置等。
2．1伺服系统伺服系统全称为推力矢量控制伺服系统，是导弹控制系统中的执行机构，它的作用是根据控制系统指令，控制喷管摆角或控制二次喷射阀门的开堵，改变发动机喷焰的排除方向，产生侧向控制力矩，改变导弹在飞行中的姿态，使之按预定轨道稳定飞行。
2．2舵机舵机是一种进行能量转换的执行机构，电动液压式舵机是将电能转换成机械能的执行机构。
2．3滚控燃气装置滚控燃气装置一般采用脉冲调制或继电状态的工作方式。滚控燃气装置分析不同滚控燃气活门压力之间的相位极性。
3关联性仿真系统设计
3．1OSG三维渲染引擎简介OSG是一个高性能开源三维图形引擎，基于修改的LG-PL协议(OSGPL)免费，广泛的应用于虚拟仿真、虚拟现实、科学和工程可视化等领域。它以OpenGL为底层平台，使用C++编写而成，可运行于Windows、UNIX/Linux、MacOSX、IRIX、Solaris、HP－UX、AIX和FreeBSD等操作系统。它诞生于1998年，系统架构思想起源于OpenGLPerformer;发展至今，其功能特性涵盖了大规模场景的分页支持，多线程，多显示的渲染，粒子系统与阴影，各种文件格式的支持，以及对于Java、Perl、Python等语言的封装等。OSG采用包围体层次(BoundingVolumeHierachy，BVH)来实现场景图形的管理。采用包围体层次的场景图形通常采用树状结构来保存信息。这种场景BVH树不仅可以正确地表达场景图形的信息组成，还可以加速场景对象的裁剪、相交性测试、碰撞检测等一系列操作，是应用最广泛的空间数据组织结构之一［3］。
3．2系统架构设计
3．2．1系统组成导弹姿控系统关联性仿真系统由参数配置、导弹姿控系统部件仿真两部分组成。其中导弹部件模拟包括导弹伺服系统仿真、陀螺仪平台仿真、导弹飞行仿真等。参数配置由场景参数配置，图形显示配置，数据采集等组成。结构图如图1。
3．2．2面向对象设计仿真系统在设计时使用了设计模式中的工厂方法模式，这样系统就可以方便的扩展为导弹的、动力系统、外安系统等的仿真，甚至可以方便地扩展为整个导弹各分系统的部件仿真。
3．2．2．1导弹姿控部件仿真类的抽象与定义导弹姿控部件包括伺服系统、舵机、滚控燃气装置、陀螺仪平台等，从程序设计的角度看接口是相似的，因此可以将导弹姿控部件仿真抽象出来，定义为CMissileAssemblySim，一级伺服系统、陀螺仪平台与导弹飞行仿真从基类CMissileAs-semblySim派生。基类CMissileAssemblySim可以提供子类中成员变量与公共方法的定义和默认实现。类图如图3。抽象是面向对象设计中十分重要的元素之一，有了抽象使多态成为可能，从而可以产生多种多样的变化，描述现实世界的种种现象。
3．2．2．2工厂方法(FactoryMethod)模式使用工厂方法模式的意图是“定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化那个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类”［1］。在导弹姿控系统部件仿真软件中，工厂方法通过定义的抽象接口CreateMissileAssemblySim()，具体工厂实现这个抽象接口来创建不同的具体产品。如果需要增加舵机、滚控燃气装置等其它部件仿真，不需要修改工厂类，只需要增加这些部件仿真类和相应的工厂类就可以了。这样整个工厂和产品体系其实没有修改的变化，而只是扩展的变化，完全符合了开放－封闭原则［2］。为软件功能的下一步扩展打下了良好的基础。解决方案如图4。
4关键技术分析
4．1关联性仿真遥测参数选取在航天器的试验飞行中，航天器的被测参数有时多达上千个，参数种类也很多，不可能利用所有数据重现飞行过程采取的策略是寻找参数之间的关联性，再在高度相关的参数之间选择典型参数来表现飞行器的动作。对于航天器，关联性可划分为同源关联、作用关联、结构关联、时间关联、时序关联、环境关联、以及非相关关联等，同源关联分析是对若干可以追溯到同一个源泉的参数进行关联性分析，重点分析从同一个电源、同一个器件得到的参数把同源参数分为测量同源分析、系统同源等进行分析;作用关联是因果关系或相互作用方面的关联性研究;结构关联从结构方面研究关联性;时间关联和时序关联从时间角度、动作产生先后时序方面进行关联性研究;环境关联是温度、气压等总体方面的关联;非相关关联则是从另一个角度，本来不应有关联实际上有了关联从而研究故障异常等。参数间关联性分析主要针对姿控系统各参数的关联性指令参数之间的关联性、指令参数与其它参数间的关联性总体参数间的关联性、动力系统各参数的关联性、遥测系统与外测系统之间的关联性、外安系统的特征变化、其它参数相关性分析等8个方面进行分析［5］。基于关联性，选取典型参数数据，建立数据与模型之间的动作关系模型，用实时数据进行模型驱动。
4．2姿控系统部件建模三维建模是构建一个视景系统的基础工作，良好的建模方法可提供模型的真实感，极大程度减少建模的工作量。细腻的模型和真实效果的纹理贴图会使场景的真实感与沉浸感更强。底层的图形引擎提供图元方式的视景模型建模，这种方式建模的灵活性比较大，可以创建几乎任何形状的视景物体，但其缺点也显而易见，对于复杂的模型建模要花费巨大的工作量。目前己经有许多比较成熟的三维建模工具可进行常规三维对象的建模。这些建模工具已经形成了产品化和商业化，如AutoCAD，3DSMax和MultiGenCreator等，这些软件具有友好的图形用户界面，可方便地开发所需的三维立体模型。而且，这些建模工具生成的模型数据格式，OSG都提供了很好的支持。这里推荐使用3DSMax，使用它构建的模型比较细腻，还可以通过osgExp插件将3DSmax场景导出为OSG的自定义文件格式(OSG或者IVE格式)。通过该插件可以实现纹理文件的压缩与集成，场景优化等操作。这样3DSmax中制作的复杂场景可以直接导入到OSG的场景浏览器中。
4．3姿控系统部件驱动姿控系统驱动包括模型加载、关节控制器安装、数据驱动等三部分。模型加载到场景后将以BVH树结构存储，模型BVH树的根节点为读入的模型节点，通过该根节点可以查找模型中的子部件节点，如果该子部件需要驱动，就需要为该子部件安装关节控制器。所谓关节控制器是包含模型变换节点及相关参数的数据结构。关节控制器中包含有模型变换节点，osg::Matrix-Transform，该节点通过四元数与矩阵计算实现模型部件的旋转变换。四元数是由3个复数和一个实数组成的复杂数学系统。假设有以下的复数定义:珒i2=珒j2=k珒2=珒i•珒j•k珒=－1，则四元数可表示为如下公式: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个实数参数。四元数的优势在于:它可以表达物体绕任意向量轴的旋转，并且和欧拉角度旋转与旋转矩阵的方法相比，其效率较高，操作也更加灵活［3］。图5展示了欧拉角度旋转(沿直角坐标系坐标轴的旋转分量之和)和四元数旋转的区别:欧拉旋转(如图5(a)所示)需要计算3个旋转分量的作用之和，即沿Z轴的航向(Head-ing)角度、沿X轴的俯仰(Pitch)角度以及沿Y轴的横滚(Roll)角度;而四元数旋转(如图5(b)所示)只需要对旋转轴V和旋转角度进行设置。在OSG中使用Quat类表达四元数，设置一个四元数的方法很多，例如沿X轴逆时针旋转90度的示例代码如下:osg::Quatquat(osg::PI_2，osg::Vec3(1．0，0．0，0．0));其中osg::PI_2是OSG中预定义宏，表示数学上的π/2。此外，还可以直接使用角度值来表示旋转角度，方法是使用当定义好关节需要旋转的角度的四元数后，通过定义矩阵OSG中矩阵类osg::Matrixd来实施旋转变换。OSG中使用行主序(Row－major)的概念来保存矩阵的16个数据元素，即矩阵的每一行都被连续地保存在内存中。如果元素在内存中的连续位置是a00～a15，那么它所表达的行主序矩阵如下:通过以上分析，关节控制器对导弹部件模型的旋转变换可以总结为以下3步:1)定义矩阵对osg::Matrixdmatrix;2)调用osg::Matrixd类函数preMultRotate()函数对矩阵对象matrix实施旋转变换;3)通过调用变换节点osg::MatrixTransform类函数set-Matrix(matrix)对导弹部件模型进行旋转变换。这里有一点需要强调的是，进行旋转变换时，需要将旋转轴平移到模型的关节中心线位置，这样才能获得正确的模型旋转变换效果。
5仿真结果分析
结合遥测数据处理结果对飞行过程伺服系统与飞行过程陀螺仪系统测量数据进行了仿真，仿真结果如下图。如图6，图中采用作动器压差参数的实测数据，利用作动器压差变化控制喷管的摆动方向，从而仿真飞行过程中伺服机构的工作情况。为了便于观察，上图中关闭了发动机尾焰粒子系统。飞行过程陀螺仪系统截图如图7。在图中，从上到下，由左至右分别为飞行3秒、21秒、41秒与60秒时的陀螺仪状态。从图中可以看出，随着时间的增加，陀螺仪平台的三个姿态角(俯仰角、偏航角与滚动角)都发生了变化。
仿真引擎的关键技术范文4
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目 录
第1章 绪论
1.1 云计算的概念
1.2 云计算发展现状
1.3 云计算实现机制
1.4 网格计算与云计算
1.5 云计算的发展环境
1.5.1 云计算与3G
1.5.2 云计算与物联网
1.5.3 云计算与移动互联网
1.5.4 云计算与三网融合
1.6 云计算压倒性的成本优势
习题
参考文献
第2章 Google云计算原理与应用
2.1 Google文件系统GFS
2.1.1 系统架构
2.1.2 容错机制
2.1.3 系统管理技术
2.2 分布式数据处理MapReduce
2.2.1 产生背景
2.2.2 编程模型
2.2.3 实现机制
2.2.4 案例分析
2.3 分布式锁服务Chubby
2.3.1 Paxos算法
2.3.2 Chubby系统设计
2.3.3 Chubby中的Paxos
2.3.4 Chubby文件系统
2.3.5 通信协议
2.3.6 正确性与性能
2.4 分布式结构化数据表Bigtable
2.4.1 设计动机与目标
2.4.2 数据模型
2.4.3 系统架构
2.4.4 主服务器
2.4.5 子表服务器
2.4.6 性能优化
2.5 分布式存储系统Megastore
2.5.1 设计目标及方案选择
2.5.2 Megastore数据模型
2.5.3 Megastore中的事务及并发控制
2.5.4 Megastore基本架构
2.5.5 核心技术——复制
2.5.6 产品性能及控制措施
2.6 大规模分布式系统的监控基础架构Dapper
2.6.1 基本设计目标
2.6.2 Dapper监控系统简介
2.6.3 关键性技术
2.6.4 常用Dapper工具
2.6.5 Dapper使用经验
2.7 Google应用程序引擎
2.7.1 Google App Engine简介
2.7.2 应用程序环境
2.7.3 Google App Engine服务
2.7.4 Google App Engine编程实践
习题
参考文献
第3章 Amazon云计算AWS
3.1 Amazon平台基础存储架构：Dynamo
3.1.1 Dynamo在Amazon服务平台的地位
3.1.2 Dynamo架构的主要技术
3.2 弹性计算云EC2
3.2.1 EC2的主要特性
3.2.2 EC2基本架构及主要概念
3.2.3 EC2的关键技术
3.3.4 EC2安全及容错机制
3.3 简单存储服务S3
3.3.1 基本概念和操作
3.3.2 数据一致性模型
3.3.3 S3安全措施
3.4 简单队列服务SQS
3.4.1 SQS基本模型
3.4.2 两个重要概念
3.4.3 消息
3.4.4 身份认证
3.5 简单数据库服务Simple DB
3.5.1 重要概念
3.5.2 存在的问题及解决办法
3.5.3 Simple DB和其他AWS的结合使用
3.6 关系数据库服务RDS
3.6.1 SQL和NoSQL数据库的对比
3.6.2 RDS数据库原理
3.6.3 RDS的使用
3.7 内容推送服务CloudFront
3.7.1 内容推送网络CDN
3.7.2 云内容推送CloudFront
3.8 其他Amazon云计算服务
3.8.1 快速应用部署Elastic Beanstalk和服务模板CloudFormation
3.8.2 云中的DNS服务 Router
3.8.3 虚拟私有云VPC
3.8.4 简单通知服务SNS和简单邮件服务SES
3.8.5 弹性MapReduce服务
3.8.6 电子商务服务DevPay、FPS和Simple Pay
3.8.7 Amazon执行网络服务
3.8.8 土耳其机器人
3.8.9 Alexa Web服务
3.9 AWS应用实例
3.9.1 在线照片存储共享网站SmugMug
3.9.2 在线视频制作网站Animoto
3.10 小结
习题
参考文献
第4章 微软云计算Windows Azure
4.1 微软云计算平台
4.2 微软云操作系统Windows Azure
4.2.1 Windows Azure概述
4.2.2 Windows Azure计算服务
4.2.3 Windows Azure存储服务
4.2.4 Windows Azure Connect
4.2.5 Windows Azure CDN
4.2.6 Fabric控制器
4.2.7 Windows Azure应用场景
4.3 微软云关系数据库SQL Azure
4.3.1 SQL Azure概述
4.3.2 SQL Azure关键技术
4.3.3 SQL Azure应用场景
4.3.4 SQL Azure和SQL Server对比
4.4 Windows Azure AppFabric
4.4.1 AppFabric概述
4.4.2 AppFabric关键技术
4.5 Windows Azure Marketplace
4.6 微软云计算编程实践
4.6.1 利用Visual Studio2010开发简单的云应用程序
4.6.2 向Windows Azure平台应用程序
习题
参考文献
第5章 VMware云计算
5.1 VMware云产品简介
5.1.1 VMware云战略三层架构
5.1.2 VMware vSphere架构
5.1.3 云操作系统vSphere
5.1.4 底层架构服务vCloud Service Director
5.1.5 虚拟桌面产品VMware View
5.2 云管理平台 vCenter
5.2.1 虚拟机迁移工具
5.2.2 虚拟机数据备份恢复工具
5.2.3 虚拟机安全工具
5.2.4 可靠性组件FT和HA
5.3 云架构服务提供平台vCloud Service Director
5.3.1 创建虚拟数据中心和组织
5.3.2 网络的设计
5.3.3 目录管理
5.3.4 计费功能
5.4 VMware的网络和存储虚拟化
5.4.1 网络虚拟化
5.4.2 存储虚拟化
习题
参考文献
第6章 Hadoop：Google云计算的开源实现
6.1 Hadoop简介
6.2 Hadoop分布式文件系统HDFS
6.2.1 设计前提与目标
6.2.2 体系结构
6.2.3 保障可靠性的措施
6.2.4 提升性能的措施
6.2.5 访问接口
6.3 分布式数据处理MapReduce
6.3.1 逻辑模型
6.3.2 实现机制
6.4 分布式结构化数据表HBase
6.4.1 逻辑模型
6.4.2 物理模型
6.4.3 子表服务器
6.4.4 主服务器
6.4.5 元数据表
6.5 Hadoop安装
6.5.1 在Linux系统中安装Hadoop
6.5.2 在Windows系统中安装Hadoop
6.6 HDFS使用
6.6.1 HDFS 常用命令
6.6.2 HDFS 基准测试
6.7 HBase安装使用
6.7.1 HBase的安装配置
6.7.2 HBase的执行
6.7.3 Hbase编程实例
6.8 MapReduce编程
6.8.1 矩阵相乘算法设计
6.8.2 编程实现
习题
参考文献
第7章 Eucalyptus：Amazon云计算的开源实现
7.1 Eucalyptus简介
7.2 Eucalyptus技术实现
7.2.1 体系结构
7.2.2 主要构件
7.2.3 访问接口
7.2.4 服务等级协议
7.2.5 虚拟组网
7.3 Eucalyptus安装与使用
7.3.1 在Linux系统中安装Eucalyptus
7.3.2 Eucalyptus配置和管理
7.3.3 Eucalyptus常用命令的示例和说明
习题
参考文献
第8章 其他开源云计算系统
8.1 简介
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 体系结构
8.2.2 数据模型
8.2.3 存储机制
8.2.4 读/写删过程
8.3 Hive
8.3.1 整体构架
8.3.2 数据模型
8.3.3 HQL语言
8.3.4 环境搭建
8.4 VoltDB
8.4.1 整体架构
8.4.2 自动数据分片技术
习题
参考文献
第9章 云计算仿真器CloudSim
9.1 CloudSim简介
9.2 CloudSim体系结构
9.2.1 CloudSim核心模拟引擎
9.2.2 CloudSim层
9.2.3 用户代码层
9.3 CloudSim技术实现
9.4 CloudSim的使用方法
9.4.1 环境配置
9.4.2 运行样例程序
9.5 CloudSim的扩展
9.5.1 调度策略的扩展
9.5.2 仿真核心代码
9.5.3 平台重编译
习题
参考文献
第10章 云计算研究热点
10.1 云计算体系结构研究
10.1.1 Youseff划分方法
10.1.2 Lenk划分方法
10.2 云计算关键技术研究
10.2.1 虚拟化技术
10.2.2 数据存储技术
10.2.3 资源管理技术
10.2.4 能耗管理技术
10.2.5 云监测技术
10.3 编程模型研究
10.3.1 All-Pairs编程模型
10.3.2 GridBatch编程模型
10.3.3 其他编程模型
10.4 支撑平台研究
10.4.1 Cumulus：数据中心科学云
10.4.2 CARMEN：e-Science云计算
10.4.3 RESERVOIR：云服务融合平台
10.4.4 TPlatform：Hadoop的变种
10.4.5 P2P环境的MapReduce
10.4.6 Yahoo云计算平台
10.4.7 微软的Dryad框架
10.4.8 Neptune框架
10.5 应用研究
10.5.1 语义分析应用
10.5.2 生物学应用
10.5.3 数据库应用
10.5.4 地理信息应用
10.5.5 商业应用
10.5.6 医学应用
10.5.7 社会智能应用
10.6 云安全研究
10.6.1 Anti-Spam Grid：反垃圾邮件网格
10.6.2 CloudAV：终端恶意软件检测
10.6.3 AMSDS：恶意软件签名自动检测
10.6.4 CloudSEC：协作安全服务体系结构
习题
参考文献
第11章 总结与展望
11.1 主流商业云计算解决方案比较
11.1.1 应用场景
11.1.2 使用流程
11.1.3 体系结构
11.1.4 实现技术
11.1.5 核心业务
11.2 主流开源云计算系统比较
11.2.1 开发目的
11.2.2 体系结构
11.2.3 实现技术
11.2.4 核心服务
11.3 国内代表性云计算平台比较
11.3.1 中国移动“大云”
11.3.2 阿里巴巴“阿里云”
11.3.3 “大云”与“阿里云”的比较
11.4 云计算的历史坐标与发展方向
11.4.1 互联网发展的阶段划分
11.4.2 云格（Gloud）——云计算的未来
仿真引擎的关键技术范文5
（1.装甲兵工程学院科研部，北京100072；2.装甲兵工程学院技术保障工程系，北京100072）
摘要：为了解决部队当前武器装备训练中出现的一些问题，提出一种基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统设计方案，通过引入可共享内容对象模型、交互式三维渲染引擎、基于插件的功能模块集成、基于物元分析的训练效果评估等技术，将IETM、虚拟维修和知识管理融为一体用于武器装备训练。实践结果表明，该方案对于促进IETM在装备维修训练领域的应用，提升我军装备的综合保障能力具有积极的参考价值。
关键词 ：交互式电子技术手册；武器装备；虚拟训练；装备维修
中图分类号：TN702?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）16?0138?03
收稿日期：2015?03?08
基金项目：军内科研项目：IETM编辑系统立项综合论证
当前，我军大型复杂高技术装备研制与部署进程加快，装备保障任务加重、难度增大，传统纸介质技术资料体积与重量大、交付与更新及时性差、使用效率低下等弊端日益凸显，已远远不能满足部队装备保障和人员训练的需要，成为制约装备保障能力和作战能力生成的瓶颈。在这种背景下，交互式电子技术手册[1?2]（IETM）应运而生。IETM 是以数字形式存储，采用文字、图形、表格、音频和视频等形式，以人机交互方式提供装备基本原理、使用操作和维修等内容的电子技术文件，是一项重要的装备保障信息化技术手段。作为一项重要的装备保障信息化技术，IETM具有数据格式标准、功能应用多样、用户界面友好、使用效益显著等特点，在辅助维修、辅助训练和辅助技术资料管理方面表现出了巨大的优越性。国外对此进行了大量研究，并在开发的维修训练系统中进行了应用，为训练者提供了多种训练模式。根据美国国防部20世纪90年代中期的统计数据，对于大型武器系统的技术培训，IETM 能够减少33%的必修课程和28%的训练时间，降低参训者知识遗忘率能够达到75%。考虑到虚拟环维修[3]训练是一种有效途径，本文研究了虚拟维修技术在IETM中的应用，维修训练人员可以在逼真的环境中模拟执行复杂的维修训练任务，从而有效提高训练效果，降低训练成本，缩短训练周期。另外，装备维修训练知识多属于业务人员在实践中积累的经验性知识，虽然有些业务知识经过显性化形成各种法规制度、条令条例、文件、手册等，但是更多的业务知识是隐形知识，存在于业务人员、相关专家的头脑中，存在于具体的业务过程中。同时，军队人员的流动性强，大量的个人经验、体会等知识没能有效传递，造成众多宝贵的知识资源流失。因此，有必要对装备维修训练业务知识进行有效的管理，在适当的时候，提供给需要的人，实现业务知识的交流与共享。基于以上考虑，本文将IETM技术结合虚拟维修和知识管理[4?5]技术，提出一种基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统框架。
1 系统架构
该系统能够实现以下辅助维修训练功能：
（1）能按照装备层次结构描述装备的结构及技术原理；
（2）按照维修规程指导维修训练作业过程；
（3）能按照装备维修训练大纲与要求，制定课程培训计划；
（4）实施交互式维修训练或远程维修训练；
（5）跟踪学员的学习情况进行在线交流；
（6）实时地进行维修训练总结与考核评估等；
（7）与支持SCORM 标准的外部装备训练系统互联、互操作。
该系统的框架结构如图1所示。
具体而言，包括以下模块：
1.1 维修训练模块
可采用多种模式开展维修训练，比如系统示范观摩、自主体验练习、交互式训练等；还可提供维修对象展示、进行典型故障设置、训练内容和策略调整，帮助不同水平的参训者更好地学习。
1.2 考核评估模块
该模块根据知识管理模块中保存的系列典型故障维修操作流程链表，实现对整个维修训练过程的操作轨迹记录、识别、匹配、计时、记录回放等，给出考核成绩和指导建议。
1.3 虚拟仿真模块
在确定装备总体后，通过3D 创作工具（如Cult3D，Virtools，X3D，VRML等）建立装备3D数字模型，并根据分级式树状图层结构方式进行装配约束。本系统采用三维渲染引擎OGRE 作为图形渲染引擎。OGRE 是以C++语言开发的面相场景的、功能强大、使用灵活的三维图形引擎，对底层Direct3D和OpenG系统库的渲染函数进行了封装，提供了更高层的基于现实世界对象的接口类。在S1000D中，3D模型与音频、视频、动画一起作为多媒体元素对象，可以像插图和表格一样插入数据模块，使得3D仿真与IETM进行无缝集成。多媒体元素的定义如表1所示。
1.4 远程支援模块
当在维修训练现场遇到无法解决的难题或在执行实际维修任务时遇到现场技术人员能力范围之外的故障时，可以通过本系统的远程支援模块，以在线讨论、远程视频会议等方式向远处的业内专家请求技术支援，专家可以根据传输过来的现场故障视频或图像及时给出建议，指导参训者完成维修或训练任务，大大节省训练费用。
1.5 系统管理模块
系统管理作为虚拟维修训练系统的管理者，可进行系统初始数据准备、环境设置、角色编辑、设置控制方式、接口管理、交互信息管理、系统安全管理等操作。
1.6 知识管理模块
知识管理模块具有对知识库的规则进行增删改、编辑、推理、解释、检索浏览等功能，比如对维修过程中产生的维修级别、维修类型、故障特征、故障现象、维修策略等各种数据进行存储。通过对装备维修训练业务知识资源进行系统、有组织的管理，实现知识的共享、创新和增值，促进装备维修训练业务知识的获取、共享、创新与应用。
2 关键技术及实现
2.1 可共享内容对象模型
可共享内容对象模型[6]（SCORM）是当前数字化培训的国际标准，其目的是建立一套教材重复使用与共享机制，使学习者无论在何时何地，均可及时获取所需的高品质学习资源，从而使训练费用大大降低。S1000D[6]和SCORM 的整合是技术发展的必然趋势，ASD 和ADL（高级分布式学习组织）曾签署一份备忘录，承诺在S1000D 的后续版本中，充分考虑SCORM 的需求，是S1000D 4.0 版本中就新增了SCORM 内容包模块等内容。
2.2 交互式三维渲染引擎
虚拟仿真模块采用交互式3D 仿真技术，不但直观逼真、而且使用户能够通过鼠标和键盘操作与模型进行交互，提供任意视角交互观察装备的能力，充分利用热区、提示等信息为用户提供岗位维修训练的能力，在传达物体的基本结构和空间信息方面具有优越性。根据S1000D 标准规定，3D 模型可以与音频、视频等一起作为多媒体对象，如技术插图一样插入数据模块中，生成S1000D 规范图形，从而与IETM 进行标准化集成，显著增强了IETM 的维修支持和培训功能，有利于技术人员快速获取和理解技术信息。
2.3 基于插件的功能模块集成
本系统功能模块基于插件技术进行集成。所谓插件是指遵循一定规范的应用程序接口设计且定义良好的软件模块，只能运行在程序规定的系统平台下，而不能脱离指定的平台单独运行，在系统中协同完成复杂任务，具有良好的开放性、可定制性、可重用性以及扩展性。通过与存储在知识管理模块中的维修训练案例、机理分析、数据调用等进行信息流的传递，完成相关训练任务。
2.4 基于物元分析的训练效果评估
本系统采用物元分析法[7?8]进行训练效果的评估，其基本原理是将评估对象视为一个物元，根据各个特征（指标）的特性确立每个特征的理想状态，从而生成理想方案。通过比较各方案与理想方案之间的关联系数，得出各方案与理想方案之间的关联度，利用关联度排序即可对各个方案进行排序。
3 结语
本文对基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统的各功能模块组成和关键技术进行了阐述，能够为部队装备训练提供借鉴。将IETM 技术结合虚拟维修、知识管理等技术用于装备训练，具有训练环境逼真、成本低、可扩展性强、交互性和互操作性好、标准统一等优势。实践结果表明，该方案具有较好的推广应用价值。
参考文献
[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，谢振东，胡梁勇，等.创作平台技术在装备维修信息化中的应用及建议[J].制造业自动化，2008，30（12）：9?13.
[3] 何嘉武，赖煜坤.武器装备虚拟维修训练系统设计与实现[J].科技导报，2010，28（24）：71?74.
[4] 崔振磊，王中静.基于工作流的水资源知识管理框架[J].清华大学学报：自然科学版，2007，47（6）：797?800.
[5] 陶善新，李莉敏，唐文献.基于UG/KDA 的广义知识库系统的研究与实现[J].计算机工程，2008，29（4）：124?126.
[6] 朱兴动，黄葵，王正.交互式电子技术手册标准化研究[J].航空维修与工程，2007（l）：44?46.
[7] 方圆，刘永强，戴玮，等.基于物元分析法的HSE管理绩效评价[J].安全与环境学报，2013，13（6）：222?224.
仿真引擎的关键技术范文6
【关键词】低压配电房;低压配网
一、配电房交互系统存在的问题
配电房的建设与管理，一直是配电工作中的重点。目前，低压配电房的建设缺少可操作性强的、实用的典型设计，施工缺少技术图纸，建设标准不统一，配电房尺寸大小不规范，房屋结构不牢固，渗漏严重，门窗安全性差，进出线混乱，电气设备安装接线不美观，安全经济性不高等，不利于打造坚强的低压配网，也增加了运行维护的难度。电气化建设对低压电力设施，尤其是对配电房的建设提出了更高的要求：一方面要保证安全、合理、经济、可靠供电，另一方面要与环境协调且美观。结合电气化工作，进行配电房典型设计，达到安全、经济、可靠、美观的要求。
二、基于unity3D的标准化配电房交互系统的设计
1.系统介绍
由于该系统是一套完整的3D人机交互培训系统，第一步工作是要把整个配电房场景模拟出来。这一步可以分成2部分，一部分，是做出一个完整的配电房模型，这部分工作主要靠美工来做;另一部分，是选取并使用合适的工具把美工做的模型表现出来。这最后，采用3dmax软件作为制作3d模型的工具，采用unity3D引擎作为显示这些模型的工具。
第二步的工作主要是实现在虚拟的场景里进行模拟现实的操作。这一步也分为2个部分来做，1）实现对配电房机柜及设备的拆装功能;2）系统可使实现自动组装和手动零件更换操作，更好的实现人机交互，把配电房标准化。具体实施过程如图1所示。
图1 具体实施过程
2.系统结构
如图2所示，由Unity3D引擎开发的系统可以同时运行在多个异构系统上，如Windows、Linux、Unix等，为了满足平台无关性的要求，采用unity3D导出web格式实现网络浏览功能。采用3DS MAX、Maya等专业三维建模软件来进行设备和场景的建模。由于电力仿真中需要模拟设备的状态和缺陷，并且要完成场景切换、设备操作等功能，因此实现的三维交互系统提供了设备编辑器来辅助设备建模。
3.三维引擎
本系统使用Unity3D三维引擎，满足三维仿真的基本要求。主要内容包括：
1）基本对象表现：包括立方体、球、圆柱、圆锥等基本的几何体。
2）模型导入：目前支持3DS、OBJ、MD2等格式的模型导入。
3）图片导入：在Qt支持的图片格式基础上增加了TGA格式图片的导入。
4）碰撞检测：实现了线、立方体、球、椭球体之间的碰撞检测，可以方便的实现设备操作、角色行走、上下楼梯、沿墙滑行等功能。
5）灯光：可以方便的创建点光源、平行光源、聚光灯等。
7）粒子系统：提供火、烟、蒸汽、爆炸、雨、雪现象的模拟。
8）公告牌（Billboard）：提供以平面方式廉价模拟大量三维对象的功能，如树等。
9）天空体、天空盒。
10）BSP、视景体裁剪，提高渲染效率。
11）动态图像序列，可以实现闪电、流水等效果。
图2 系统结构
4.人机交互
人机交互是三维模拟培训系统最重要的一个部分。通过将场景文件导入unity3D实现场景的显示，用户可以自由的浏览场景，实现人机的交互。在unity3D中，操作人员可以查看场景中的各种设备，从各个角度对设备进行观察场景中的设备都具有标准规格，配电站建设人员可以根据场景进行标准化的改造。
系统关键技术：
（1）三维建模
3D建模通俗来讲就是通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。3D建模大概可分为：NURBS和多边形网格。NURBS对要求精细、弹性与复杂的模型有较好的应用，适合量化生产用途 。多边形网格建模是靠拉面方式，适合做效果图与复杂场景动画。通过maya，3Dmax等软件。根据真实的配电站场景，进行标准的三维建模，实现配电站的标准化改造和虚拟的场景漫游。
（2）碰撞检测
需要检测到碰撞现象，即碰撞检测。首先，在unity3d中，能检测碰撞发生的方式有两种，一种是利用碰撞器，另一种则是利用触发器。碰撞器是一群组件，它包含了很多种类，比如：Box Collider，Capsule Collider等，这些碰撞器应用的场合不同，但都必须加到GameObjecet身上。所谓触发器，只需要在检视面板中的碰撞器组件中勾选IsTrigger属性选择框。在Unity3d中，主要有以下接口函数来处理这两种碰撞检测：
触发信息检测：
1）MonoBehaviour.OnTriggerEnter（Collider other）当进入触发器
2）MonoBehaviour.OnTriggerExit（Collider other）当退出触发器
3）MonoBehaviour.OnTriggerStay（Collider other）当逗留触发器
碰撞信息检测：
1）MonoBehaviour.OnCollisionEnter（Collision collisionInfo） 当进入碰撞器
2）MonoBehaviour.OnCollisionExit（Collision collisionInfo） 当退出碰撞器
3）MonoBehaviour.OnCollisionStay（Collision collisionInfo） 当逗留碰撞器
（3）鼠标操作
通过鼠标选择场景中的设备是人机交互系统必不可少的功能，在unity3d中实现了选择与反馈机制来满足用户使用鼠标实时操作三维图形的需要，在本系统中采用拣选射线的方法进行三维场景中的对象选取。鼠标选取是用了U3D中一个比较方便的API来实现的。
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）鼠标滚轮实现拉近和远离功能
在Windows系统下，人们习惯性使用鼠标中间滚轮实现上下翻页和前进和后退的功能，在U-nity3d里可以借助鼠标的这个部件实现拉近和远离物体的功能。在Unity3d软件中，鼠标的滚轮定义方式Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）是否为真识别滚轮的启用，并通过比较其滚动的方向实现拉近和远离的功能。拉近的极限距离可以设定值为5的变量DistanceMin。并设置滚轮的最小变化变量MouseSense初值为5。
//下面检测是否已经按住滑轮
if（Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）！=0）
{
//如果在可观察范围之内
if（normalDistance？>=DistanceMin）{
//计算按下滚轮时产生差值。delta=Mouse.Event.wheelDelta/120;//产生拉近和远离的功能//向上滚动产生拉近功能if（delta>0）
normalDistance-=Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）*MouseSense;
}else{
//实现远离目标的功能
normalDistance+=Input.GetAxis（“MouseScrollWheel”）*MouseSense;
}
//以下检测在可观察范围之外进行有限距///离的限定。
if（normalDistance
normalDistance=DistanceMin;}}
三、结论
通过3D虚拟技术模拟真实场景使电力培训更加生动形象，提高了电力培训的效率，降低了培训的成本，减少了安全事故的发生。使配电房的设计改造更加规范可靠，有据可依，保证安全、合理、经济、可靠供电、与环境协调且美观。以及一些不规范的操作，从而确保电网安全、可靠、经济运行。
参考文献
[1]曾林森.基于Unity3D的跨平台虚拟驾驶视景仿真研究[D].中南大学，2013.
