發(fā)布時(shí)間：2023-03-16 15:56:43
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的計(jì)算機(jī)仿真論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
1.1計(jì)算機(jī)仿真軟件
制造業(yè)是我國當(dāng)前的主力發(fā)展領(lǐng)域，是我國經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，這其中就涵蓋著機(jī)械制造以及各種型材的制造等。制造業(yè)在當(dāng)前所面臨的是產(chǎn)品的競爭，所以要在具體的指標(biāo)上要能夠得到滿足，要求產(chǎn)品的價(jià)格是最低的，以及以短時(shí)間完成從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品上市這一過程，要能夠?qū)蛻舻男枨蟮牡綕M足，對(duì)產(chǎn)品所提供的服務(wù)要是最好的。為此我國在計(jì)算機(jī)仿真軟件的使用上就顯得非常必要，這幾個(gè)軟件主要是一體化制造系統(tǒng)仿真軟件，這一軟件主要是在車間設(shè)計(jì)和分析的建模以及仿真軟件，在具體的功能上主要有自動(dòng)生成離散事件仿真模型，并能夠?qū)@一模型進(jìn)行仿真。另外就是在制造車間的生產(chǎn)計(jì)劃和工藝路徑可以通過表格的形式進(jìn)行輸入，既能夠通過手工進(jìn)行輸入同時(shí)也能夠通過工藝規(guī)劃的模塊進(jìn)行讀入。再者就是加工過程仿真器，為能夠有效的價(jià)格產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)周期得到有效縮短，在CIMS當(dāng)中尤其是強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造的集成，也就是要求從CAD輸出產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息可以直接通過網(wǎng)絡(luò)傳送到計(jì)算機(jī)輔助加工工藝規(guī)劃系統(tǒng)，并使其產(chǎn)生刀位軌跡文件。為能夠有效確保加工工藝的合理性及NC代碼正確，要對(duì)真實(shí)零件切削加工前進(jìn)行一次試切削。在這一過程中主要就是通過木模進(jìn)行替代真實(shí)的零件，這顯然會(huì)對(duì)開發(fā)的周期有著延長，并在成本上也會(huì)比較高。針對(duì)加工過程仿真器可以為CAM/CAD集成，尤其是檢驗(yàn)NC代碼正確性和減少加工過程的碰撞干涉提供支持，所以在這一軟件的應(yīng)用下能夠起到部分的代替試切的作用。
1.2計(jì)算機(jī)仿真在軋鋼工藝中的實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)場生產(chǎn)中，小規(guī)格的圓鋼在冷床上的運(yùn)動(dòng)方式和一般圓鋼有著很大區(qū)別，故此要對(duì)冷床的基本結(jié)構(gòu)及原理等進(jìn)行研究，在計(jì)算機(jī)上根據(jù)建立運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行仿真試驗(yàn)后，結(jié)果表明當(dāng)前生產(chǎn)的最小規(guī)格圓鋼能夠利用現(xiàn)有冷床進(jìn)行生產(chǎn)。研究當(dāng)中涉及到的冷床是步進(jìn)回轉(zhuǎn)式冷床，具有兩種齒板，分別是V型齒板及U型齒板，借助它們相互錯(cuò)動(dòng)使得圓鋼一方面做步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，而另一方面繞其自身軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。針對(duì)這一結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行仿真機(jī)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，要能夠從理論的角度進(jìn)行分析，在半徑小的圓鋼方面可能在翻過V形的齒輪的第二個(gè)齒峰的過程中，不能和第二個(gè)V形齒的左壁相接觸，這也是其中的一個(gè)重要問題，屬于冷床翻鋼的極限。主要就是造成翻鋼的過程中會(huì)有不穩(wěn)定的情況發(fā)生，這樣就造成了冷卻不均。根據(jù)這一圖示就能看出，在V形齒的第二齒峰和小圓鋼那樣相交或是相切的過程中，U形齒會(huì)向下向前，而V形齒則是向上向后，這樣就會(huì)出現(xiàn)翻鋼的情況，這只是必要的條件。然后根據(jù)磨損的情況和具體的規(guī)格進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，針對(duì)不同型號(hào)的圓鋼進(jìn)行建模和仿真，正常情況下對(duì)90號(hào)鋼進(jìn)行分析，從實(shí)際的仿真計(jì)算以及表現(xiàn)情況能夠看出小圓鋼在冷床上運(yùn)動(dòng)的比較穩(wěn)定冷卻效果較好。而75號(hào)鋼的仿真系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)字模擬仿真，冷床上運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定冷卻效果佳，但在穩(wěn)定性方面相對(duì)較差。
2結(jié)語
懸架系統(tǒng)是影響汽車駕駛及乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性的主要部件，是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動(dòng)，以保證汽車能平順地行駛。汽車懸掛系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的彈簧和避震器構(gòu)成的整個(gè)支撐系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)應(yīng)有支撐車身的功能，改善乘坐的顛簸感覺，不同的懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)使駕駛者有不同的乘坐感受。外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力，決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性，是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。常見的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成，個(gè)別系統(tǒng)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的電控單元控制懸掛系統(tǒng)可根據(jù)車載重量、路況條件、行駛速度等來調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)的剛度、減振器阻尼力以及車身高度。從而使車輛在各種行駛條件下均可獲得最佳的行駛平穩(wěn)性和操縱協(xié)調(diào)性。有多種不同類型的電子控制懸掛系統(tǒng)，以大眾汽車的電子控制空氣彈簧懸掛系統(tǒng)為例，電子控制懸掛系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、干燥器、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸掛控制執(zhí)行器、懸掛控制選擇開關(guān)、懸掛用電控單元等組成。在汽車行駛過程中，電控單元不停地接收車身高度傳感器、加速度傳感器(即油門動(dòng)作傳感器)、制動(dòng)傳感器、轉(zhuǎn)向傳感器以及車速傳感器輸出的信號(hào)并進(jìn)行運(yùn)算、分析和判斷，最終向執(zhí)行器輸出控制信號(hào)，控制車身高度和懸掛剛度。
2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)
電控單元中計(jì)算機(jī)仿真控制懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：為提高汽車正常行駛時(shí)乘坐的舒適性，可以將彈簧剛度設(shè)計(jì)得較小，以使車身的自然振動(dòng)頻率盡可能的低。為提高汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車的行駛安全性明顯提高，可以將汽車懸掛抗側(cè)傾，抗縱擺的剛度設(shè)計(jì)得比較大。將車輪快速提起，避開障礙物，可以在車輪碰到障礙物(如磚、石等)時(shí)，提高汽車的通過性。電控單元可以在汽車載荷變化，在不平路面上行駛時(shí)自動(dòng)保持車身高度不變。仿真技術(shù)可以防止汽車制動(dòng)時(shí)車頭的下沖。提高汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱穩(wěn)定性，可以避免汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身向外傾斜。為提高車輪與地面間的附著力，可以減小輪跳離地面的傾向。
3總結(jié)
關(guān)鍵詞：項(xiàng)目教學(xué)法；計(jì)算機(jī)仿真；創(chuàng)新；實(shí)踐
一、前言
研究生教學(xué)有其突出的特點(diǎn)，他們中多數(shù)人理論基礎(chǔ)扎實(shí)，獲取書本知識(shí)能力強(qiáng)。但同時(shí)也存在創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足、工程應(yīng)用背景不夠的缺點(diǎn)。本人通過十多年研究生教學(xué)的實(shí)踐，結(jié)合本學(xué)院研究生專業(yè)方向、課程內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)如何在研究生教學(xué)改革中突出培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與工程應(yīng)用能力等問題進(jìn)行了一些改革創(chuàng)新。
二、課程定位及課程特點(diǎn)
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，科學(xué)研究的深入與計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為分析、綜合各類系統(tǒng)，特別是大系統(tǒng)的一種有效研究方法和有力的研究工具，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、各學(xué)科內(nèi)容和各工程部門。仿真技術(shù)已經(jīng)在國防軍事、國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生活的眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，國內(nèi)外眾多學(xué)者認(rèn)為，仿真技術(shù)“正在成為與理論、實(shí)驗(yàn)并列的第三種認(rèn)識(shí)和改造客觀世界以及科學(xué)研究的手段”，因此仿真技術(shù)被認(rèn)為是“使能”技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是仿真科學(xué)與技術(shù)涉及到的有關(guān)具體仿真技術(shù)中最為基礎(chǔ)的部分，具有綜合性、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)。為了拓寬機(jī)械工程專業(yè)基礎(chǔ)，提高培養(yǎng)對(duì)象的整體素質(zhì)，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)機(jī)械工程專業(yè)人才的需求，高校工科專業(yè)的研究生應(yīng)掌握一定的計(jì)算機(jī)仿真知識(shí)與技能。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程是我校機(jī)械工程學(xué)院面向所有研究生各專業(yè)方向的研究生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，考慮專業(yè)應(yīng)用需求并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐情況，課程目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)方面的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為今后分析、綜合各類工程系統(tǒng)或非工程系統(tǒng)提供一種有力的工具，以便能靈活應(yīng)用所學(xué)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為本專業(yè)工作服務(wù)。一方面，基于仿真技術(shù)課程的內(nèi)容方法較多，實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)；另一方面，授課對(duì)象專業(yè)方向較多、授課學(xué)時(shí)有限等特點(diǎn)，如何解決在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)講授內(nèi)容繁多的仿真內(nèi)容、對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革探索和實(shí)踐，以達(dá)到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)目標(biāo)。
三、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)方法的選擇
課程開設(shè)初期，由于只是機(jī)械電子工程專業(yè)方向的同學(xué)選修，所以所講內(nèi)容基本針對(duì)該專業(yè)方向進(jìn)行設(shè)置。隨著選修人數(shù)的不斷增加，以及選修學(xué)生所屬專業(yè)方向的擴(kuò)大，專業(yè)方向包括：機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、機(jī)械工程（專業(yè)學(xué)位）等，基本涵蓋了機(jī)械工程學(xué)院的所有專業(yè)方向。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程涉及多個(gè)交叉學(xué)科，緊密相關(guān)的課程包括數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)編程、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高等數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)等課程。如何講出本課程的特點(diǎn)，并充分結(jié)合相關(guān)課程內(nèi)容，必須在教學(xué)內(nèi)容的選排上下功夫。項(xiàng)目教學(xué)法是一種以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、以項(xiàng)目為基本教學(xué)單元，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合在一起，強(qiáng)調(diào)綜合能力的培養(yǎng)在研究生教育中的重要性，突出學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中的主體地位。因此，為了滿足各個(gè)專業(yè)方向?qū)W生的要求，使他們能夠掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的學(xué)術(shù)論文和碩士學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段，本人在講授該門課程的過程中，逐年對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)考核方法等不斷進(jìn)行調(diào)整和完善。1.采取項(xiàng)目專題方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的講授，調(diào)整授課內(nèi)容，采用專題教學(xué)方法使課程主題內(nèi)容分明，有利于將仿真方法講深、講透。2.擴(kuò)展所授課程內(nèi)容涵蓋的范圍，包括數(shù)值計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)、圖形可視化、控制系統(tǒng)特性仿真、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及與外部軟件的接口等內(nèi)容，以滿足各專業(yè)方向?qū)W生的需求。3.增加與課程相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)本來是實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，仿真技術(shù)本身是在對(duì)控制系統(tǒng)分析的過程中不斷完善和發(fā)展起來的。因此并結(jié)合各個(gè)專業(yè)研究生的不同研究方向，靈活設(shè)計(jì)若干個(gè)專題實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生將該門課程應(yīng)用于實(shí)際工程的能力。4.采用多個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，從系統(tǒng)應(yīng)用、數(shù)學(xué)建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使學(xué)生從生產(chǎn)實(shí)際認(rèn)知的研究對(duì)象，提升到理論高度的學(xué)習(xí)，應(yīng)用所學(xué)的各科理論知識(shí)和技術(shù)手段，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、仿真建模的建立，并對(duì)模型求解以及特性進(jìn)行分析，獲得直觀結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，最終解決實(shí)際工程問題，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)例問題的能力。5.結(jié)合學(xué)科前沿，進(jìn)行課堂討論。研究生在初步掌握了對(duì)系統(tǒng)的模型、仿真算法設(shè)計(jì)、仿真及結(jié)果分析這一流程后，為強(qiáng)化計(jì)算機(jī)仿真在實(shí)際工程的應(yīng)用概念，在此基礎(chǔ)上，以項(xiàng)目形式，開展課程學(xué)科前沿以及將該門課程與現(xiàn)代技術(shù)融合等專題討論。6.增加實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。利用各種平臺(tái)，擴(kuò)充計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)資料，提供最新的仿真案例，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研課題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)研究生工程實(shí)際應(yīng)用能力。
四、項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)效果
基于項(xiàng)目教學(xué)法計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)課程的教學(xué)方法改革與實(shí)踐，滿足機(jī)械工程學(xué)院各個(gè)專業(yè)方向研究生的需求，教學(xué)方法和手段的完善，使研究生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力等得到了進(jìn)一步的提高。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為工科研究生的必備研究手段和技術(shù)，使學(xué)生掌握一門工程分析技術(shù)，為后續(xù)的課題研究、學(xué)術(shù)論文和學(xué)位論文的撰寫提供計(jì)算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生選課，工程碩士每年20人左右選課，課程得到了各專業(yè)方向研究生的普遍認(rèn)同。本人指導(dǎo)的研究生，發(fā)表與該課程相關(guān)的學(xué)術(shù)論文近20篇，撰寫的碩士論文均用到計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。
五、結(jié)束語
論文摘要： 在分析專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出半實(shí)物仿真對(duì)仿真計(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的需求，并且介紹相關(guān)技術(shù)的新進(jìn)展。實(shí)踐證明仿真工作站和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)方案是完全可以滿足仿真發(fā)展需求的。
作為信息技術(shù)核心的計(jì)算機(jī)技術(shù)自其誕生之日起經(jīng)歷了50多年的發(fā)展，以廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中。而作為計(jì)算機(jī)技術(shù)重要組成部分的計(jì)算機(jī)三維視景仿真技術(shù)，因其有效性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、直觀性等特點(diǎn)而受到廣泛的應(yīng)用。它是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種仿真應(yīng)用技術(shù)。
據(jù)最新統(tǒng)計(jì)資料表明，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的實(shí)用技術(shù)之一，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR，Virtual Reality）是計(jì)算機(jī)世界最熱門的一個(gè)詞匯。視景仿真技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的重要分支，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像處理與生成技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息合成技術(shù)、顯示技術(shù)等諸多高新技術(shù)的綜合運(yùn)用。
1 專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)
1.1 仿真計(jì)算機(jī)的用途和發(fā)展
圍繞著對(duì)仿真計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、內(nèi)存容量、接口等基本特性要求，在半實(shí)物仿真系統(tǒng)中先后采用了模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)?；旌嫌?jì)算機(jī)、專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)等類型的仿真計(jì)算機(jī)。尤其是以AD100及國產(chǎn)YF-2為代表的專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)在國內(nèi)、外的一些制導(dǎo)武器半實(shí)物仿真系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.2 專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
以AD100及國產(chǎn)YF-2為代表的專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)有：
① 采用異構(gòu)同步并行多處理機(jī)、廣播式數(shù)據(jù)總線方案解決了計(jì)算速度和存儲(chǔ)容量問題；② 設(shè)計(jì)專用仿真語言，該語言簡潔、編程方便，而且還集成了常用的數(shù)值積分算法模塊，方便使用，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)精確仿真計(jì)算幀時(shí)的定時(shí)；③ 提供高速A/D、D/A接口，開關(guān)量輸入輸出接口及數(shù)字量（DPM）等接口形式，實(shí)現(xiàn)仿真計(jì)算機(jī)同仿真系統(tǒng)的連接。
1.3 專用仿真計(jì)算機(jī)存在的不足
① 數(shù)字接口能力不足：該型仿真計(jì)算機(jī)雖然提供了較全面的接口形式，但主要還是以模擬量接口為主，數(shù)字接口僅能適用幾種非主流總線形式（Q-bus等），而且在傳輸距離、傳輸速度等方面性能不佳，數(shù)字接口能力不足；② 維護(hù)性不方便：這類專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)采用專用設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，與通用計(jì)算機(jī)有著較大的差別，硬件維護(hù)和軟件管理需要配置專人，而且出現(xiàn)故障不象通用計(jì)算機(jī)那樣容易替換，易影響試驗(yàn)進(jìn)度。從人力資源配置和快速維護(hù)性上看有不足之處。
1.4 仿真計(jì)算機(jī)的新要求
隨著仿真系統(tǒng)間的信息交換已開始轉(zhuǎn)入以數(shù)字信號(hào)為主，專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)在數(shù)字接口方面能力的不足就顯示出來了。仿真設(shè)備控制、管理使用的計(jì)算機(jī)都是通用型的微機(jī)（含工控機(jī)），應(yīng)用廣泛且有著豐富的應(yīng)用軟件和接口形式，各種高速數(shù)字接口各具特色。因此系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵是迫切需要找到一個(gè)仿真計(jì)算機(jī)的新方案，既能保持專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)又能滿足高速實(shí)時(shí)數(shù)字接口的需求。這個(gè)需求就是對(duì)航空制導(dǎo)武器半實(shí)物仿真系統(tǒng)中仿真計(jì)算機(jī)的新要求。
2 仿真計(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新發(fā)展
2.1 實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
高速數(shù)字接口的形式雖然很多，但在仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用還要考慮到系統(tǒng)中信息的共用性，即多個(gè)設(shè)備共用某些信息。如對(duì)目標(biāo)信息來說，目標(biāo)特征信號(hào)生成裝置、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)仿真器、數(shù)據(jù)鏈傳輸仿真設(shè)備都要用。這是因?yàn)橄到y(tǒng)本身復(fù)雜，信息交換多和相應(yīng)仿真系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模大，耦合多。
考慮到仿真系統(tǒng)信息共用性特點(diǎn)，那些點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接口形式不易采用，而網(wǎng)絡(luò)式、廣播式的接口形式更容易滿足要求。同時(shí)半實(shí)物仿真系統(tǒng)信息交換還要求各信息節(jié)點(diǎn)的信息要同步更新，換句話說，就是信息傳輸延遲要小。
經(jīng)過綜合比較分析，光纖反射內(nèi)存影射式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)（RT-net）比較符合半實(shí)物仿真系統(tǒng)的技術(shù)要求。它們的共同特點(diǎn)是利用映射式的信息傳送方法，某一節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容自動(dòng)映射到所有節(jié)點(diǎn)， 這種映射是由硬件完成的，系統(tǒng)延遲小。高速、延遲小和信息更新同步的特點(diǎn)適合仿真的需要。這種網(wǎng)絡(luò)一般有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一種是環(huán)行網(wǎng)，另一種是通過實(shí)時(shí)HUB連接的星型網(wǎng)。
理論上，HUB結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)到達(dá)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間沒有延遲，能做到信息同步更新。而且一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障只影響本節(jié)點(diǎn)，不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這一特性對(duì)進(jìn)行系統(tǒng)局部聯(lián)試時(shí)非常有用，不必所有設(shè)備均開機(jī)。
RTnet的運(yùn)行機(jī)制很簡單，分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，每臺(tái)結(jié)點(diǎn)機(jī)上插一塊 RTnet卡，卡上有雙端口讀寫內(nèi)存，通過驅(qū)動(dòng)軟件可以讀寫這些內(nèi)存，當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入一臺(tái)機(jī)器的內(nèi)存中后，RTnet卡自動(dòng)地通過光纖傳輸?shù)狡渌B在網(wǎng)絡(luò)上的 RTnet卡的內(nèi)存里，通常只需幾百納秒的時(shí)間延遲，所有RTnet卡上的內(nèi)存將寫入同樣的內(nèi)容。各成員在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，只要訪問本地的RTnet卡內(nèi)存即可。
RTnet適應(yīng)的計(jì)算機(jī)總線形式一般都有PCI、MultiBus、VME等，在常用的操作系統(tǒng)，如DOS、WindowsXP、Windows2000環(huán)境下都可正常工作。
2.2 綜合應(yīng)用
仿真工作站替代專用數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)本身難度不大，二者的軟件內(nèi)核基本一致，經(jīng)過軟件移植，幾乎所有先前做過的工作都可以繼承下來。仿真系統(tǒng)集成的關(guān)鍵是實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中的配置和二次應(yīng)用開發(fā)。有這樣幾方面的工作要做：
① 仿真工作站同實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的接口檢查：雖然仿真工作站是基于通用工作站基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，但這種通用工作站與通用微機(jī)之間還會(huì)有些微小的差別。② 各仿真設(shè)備控制計(jì)算機(jī)的適應(yīng)性修改：仿真設(shè)備功能各異，研制情況不同，其控制計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)不統(tǒng)一，有DOS、WindowsXP、Windows2000等版本，因此相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)板卡等不相同。為了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，簡化應(yīng)用開發(fā)工作，有必要對(duì)能夠升級(jí)的設(shè)備控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一配置，還要對(duì)相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)卡、驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行更改。③ 共享內(nèi)存分配表的建立：由于是共享內(nèi)存機(jī)制，所以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址的統(tǒng)一分配，明確各個(gè)信息的讀寫地址。對(duì)系統(tǒng)中注冊(cè)信息、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)志、同步時(shí)鐘等信息使用的地址也要進(jìn)行規(guī)定。
總之，隨著分布式計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)、虛擬樣機(jī)分布仿真系統(tǒng)的廣泛開發(fā)和應(yīng)用，實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做為一種快速的信息交換手段會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
摘要：本文多方面系統(tǒng)論述了學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的必要性，分析了該課程的學(xué)習(xí)沒有受到人們重視的原因，指出系統(tǒng)學(xué)習(xí)該課程是讀者掌握數(shù)據(jù)計(jì)算類型的程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法與計(jì)算機(jī)仿真入門的有效途徑，使讀者對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的學(xué)習(xí)有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)；計(jì)算機(jī)仿真；科學(xué)計(jì)算；程序設(shè)計(jì)基本方法；可視化
中圖分類號(hào)：G642
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1 “計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的學(xué)科特性
所謂“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”是計(jì)算機(jī)仿真(即按模型計(jì)算以生成圖像)與科學(xué)計(jì)算(即通過在計(jì)算機(jī)上建立模型并模擬物理過程來進(jìn)行科學(xué)調(diào)查和研究)的一種基本形式，是研究圖形數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的產(chǎn)生、設(shè)計(jì)與構(gòu)造過程，它是顯示圖形不可分割的前提(這相當(dāng)于畫家作畫之前，對(duì)繪畫作品的設(shè)計(jì)思想、表達(dá)方式、繪畫構(gòu)思、作品內(nèi)容與結(jié)構(gòu)等的創(chuàng)作與思考過程；只有當(dāng)這個(gè)繪畫作品設(shè)計(jì)方案成熟之后，畫家才動(dòng)筆繪畫)；而圖形顯示是用點(diǎn)、線、面、色彩、紋理等可視化的數(shù)學(xué)方式表達(dá)這種數(shù)據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果的數(shù)學(xué)含義、或表達(dá)仿真過程中各種實(shí)體仿真模型與場景效果的物理含義的一種直觀表達(dá)方式。參考文獻(xiàn)[1，2]已向讀者證明這一結(jié)論，只有這樣，才能較好的理順“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的授課關(guān)系，使讀者建立用計(jì)算機(jī)生成圖形的完整概念。
我們用這一指導(dǎo)思想主導(dǎo)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育20多年，并用“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的授課內(nèi)容解決了多年來國內(nèi)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程沒有解決好的計(jì)算可行性(可計(jì)算性的實(shí)現(xiàn)前提)這一教學(xué)難題，使該課程成為初學(xué)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基本方法、認(rèn)識(shí)圖形數(shù)據(jù)模型構(gòu)造與顯示的一般規(guī)律、進(jìn)行可視化應(yīng)用程序開發(fā)三位一體教學(xué)目的的最佳選擇，并有效地彌補(bǔ)了從算法語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到軟件工程之間關(guān)于應(yīng)用程序編程系統(tǒng)訓(xùn)練與計(jì)算機(jī)仿真等教學(xué)環(huán)節(jié)的缺失。這種教學(xué)方法使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容完全納入了計(jì)算機(jī)科學(xué)的教育體系，同時(shí)使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”與“數(shù)據(jù)庫”、“網(wǎng)絡(luò)通信”這三門課程成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的三個(gè)基本特征(數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索、數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)通信)的典型代表，由此轉(zhuǎn)變了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的教育觀念與教育思想。在教學(xué)過程中，作者曾遇到學(xué)生們提出的多種學(xué)習(xí)問題，今整理成文，以饗讀者。
2學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的原因與重要性
為什么要學(xué)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”，這是計(jì)算機(jī)專業(yè)選修“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的讀者關(guān)心的首要問題。眾所周知，計(jì)算機(jī)科學(xué)是處理信息技術(shù)(IT)的一門學(xué)科，通信科學(xué)是傳輸信息技術(shù)的一門學(xué)科。對(duì)于信息技術(shù)而言，常用于表達(dá)信息數(shù)據(jù)含義的4種方式分別是①數(shù)字與字符方式表述；②圖形方式顯示；③播放聲音表述；④用機(jī)械力表達(dá)(即把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng))。這4種表達(dá)信息數(shù)據(jù)含義的方式又稱信息數(shù)據(jù)的多媒體表達(dá)方式(即多媒體技術(shù))。其中，用圖形顯示這種方式表達(dá)信息數(shù)據(jù)的含義符合人們觀察了解事物運(yùn)動(dòng)規(guī)律的習(xí)慣，而且信息容量大，直觀方便，同時(shí)是人們獲得外部世界信息來源的主要依據(jù)；也就是說信息數(shù)據(jù)的可視化是信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的一種潮流與必然趨勢。隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，實(shí)際應(yīng)用課題與現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)對(duì)信息數(shù)據(jù)的可視化處理要求已經(jīng)越來越高，這就要求人們深入研究并掌握?qǐng)D形顯示的一般規(guī)律，才能更好的為計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)的可視化服務(wù)。
按現(xiàn)代教科書對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的新定義，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”代表了計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的一個(gè)重要發(fā)展方向――科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、信息數(shù)據(jù)的可視化、動(dòng)畫與游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字娛樂，其編程應(yīng)用還涉及程序設(shè)計(jì)方法。它們代表了當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展潮流與應(yīng)用水平，是解決計(jì)算機(jī)專業(yè)人才出路的有效途徑之一；而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”是該方向的公共基礎(chǔ)課程，是目前國內(nèi)計(jì)算機(jī)本科教育應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)的內(nèi)容。顯然，僅僅靠學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、形式語言與自動(dòng)機(jī)理論等課程還不能完全使學(xué)生的能力直接達(dá)到開發(fā)這些應(yīng)用軟件的目的，因?yàn)樵瓌t上這些課程是為用戶使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能而系統(tǒng)量身打造的軟件使用工具(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程除外)，它們的教學(xué)目的是為用戶掌握并研制這些軟件工具服
務(wù)、而不是為用戶使用這些軟件工具系統(tǒng)地開發(fā)應(yīng)用程序而開設(shè)的課程。計(jì)算機(jī)專業(yè)主要沿這條主線向前發(fā)展：研究、設(shè)計(jì)、制造計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，為用戶使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算等功能提供一切便利的手段、方法與軟件輔助工具，這包括總結(jié)用戶使用計(jì)算機(jī)的基本類型與模式，而對(duì)于復(fù)雜且很難全面概括使用計(jì)算機(jī)的方法等、則留給一般用戶自己解決，這或許是計(jì)算機(jī)專業(yè)本科課堂教學(xué)沒有介紹對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)算類型的應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)要遵循的基本規(guī)律與發(fā)展模式的原因之一，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)正好可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。
由于計(jì)算機(jī)教育本身并不能直接提供認(rèn)識(shí)世界、改造世界的能力，加之我國沒有掌握具有國際競爭能力的計(jì)算機(jī)硬件與系統(tǒng)軟件的核心開發(fā)技術(shù)，這使中國大量的優(yōu)秀人才在計(jì)算機(jī)專業(yè)上的最后發(fā)展受到了嚴(yán)重制約。而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的仿真方法為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的發(fā)展提供了這樣一種新的學(xué)習(xí)方法與重新選擇的機(jī)遇，它能為計(jì)算機(jī)專業(yè)人員學(xué)習(xí)其他行業(yè)的專業(yè)知識(shí)(即學(xué)習(xí)新專業(yè)的物理、數(shù)學(xué)方法)、成為其他行業(yè)的專家助手，進(jìn)行新行業(yè)系統(tǒng)仿真與系統(tǒng)設(shè)計(jì)以獲得新生；由于各行業(yè)都有各自的研究領(lǐng)域與待解決的研究問題、研究方法與理論研究模型等，當(dāng)用計(jì)算機(jī)仿真的方法對(duì)這些研究課題進(jìn)行輔助研究，并用圖形等可視化的方法表達(dá)計(jì)算機(jī)仿真研究的中間結(jié)果與最終成果時(shí)，這將使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用走向深入。
科學(xué)研究的目的就是探索未知世界、認(rèn)識(shí)世界、改造世界、造福于人類自己，而“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教育正是遵循這樣一條主線：通過物理實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)待解決問題的本質(zhì)，并用數(shù)學(xué)模型的方法來描述這種物理現(xiàn)象的變化過程，從而達(dá)到用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的方法來仿真光線在自然界中的傳播，以及光線在照相機(jī)中傳播而生成圖像效果，這類物理仿真過程是科學(xué)研究方法中的一種基本形式，這種科學(xué)研究方法的教育思想(包括人文精神)是國內(nèi)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科課堂教育所欠缺的(計(jì)算機(jī)專業(yè)往往專注于數(shù)理邏輯思想的基礎(chǔ)訓(xùn)練)――即“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教育，不僅拓展了計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的知識(shí)領(lǐng)域，也為其畢業(yè)增加了就業(yè)渠道，同時(shí)能培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的基本科學(xué)研究素養(yǎng)，這正是目前國內(nèi)計(jì)算機(jī)教育改革所追求的目標(biāo)之一。
需要說明，全日制普通本科教育是普適教育，它需要建立各專業(yè)自己的知識(shí)框架，學(xué)習(xí)基本的概念，了解基本的范疇，明確其發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)專業(yè)也是如此。本科教育重在基礎(chǔ)，提高本科教育質(zhì)量與水平并非拔高與創(chuàng)新，而是要做到全面、均衡的發(fā)展，除要求學(xué)生掌握本學(xué)科專業(yè)已成熟的系統(tǒng)理論知識(shí)外，還需培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)科的基本思想與方法獨(dú)立自主分析問題、解決問題的能力，這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育方法，能確保學(xué)生今后得到穩(wěn)步的發(fā)展。“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”就是培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的系統(tǒng)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問題能力的一種有效方法，這樣培養(yǎng)的學(xué)生才能適應(yīng)社會(huì)競爭與選擇的需求；只有在研究生階段，通過再次系統(tǒng)學(xué)習(xí)、閱讀原著與相關(guān)論文并參與項(xiàng)目開發(fā)等活動(dòng)，達(dá)到全面提升對(duì)學(xué)科的認(rèn)識(shí)能力，并向某一個(gè)研究方向發(fā)展、去探索未知世界的變化規(guī)律、解決前人沒有解決好的難題、逐步走入學(xué)術(shù)研究的殿堂(即創(chuàng)新教育)；當(dāng)然人們也能在日后的工作中慢慢積累這種工作能力。
文獻(xiàn)[2，3]系統(tǒng)論述了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程在計(jì)算機(jī)科學(xué)教育中的作用與地位。目前很難找出一門具有像“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”類似重要性與多樣性的其它計(jì)算機(jī)本科專業(yè)基礎(chǔ)課程，能使讀者正確掌握數(shù)據(jù)計(jì)算類型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本方法，并使計(jì)算機(jī)這一工具直接服務(wù)于社會(huì)，這是我們應(yīng)該重視“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育的根本原因。
3學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的方法
由于“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的范疇，因此，數(shù)據(jù)計(jì)算類型的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法就是學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”應(yīng)該遵循的原則。就“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的學(xué)習(xí)而言，它要求：
(1) 全面掌握程序設(shè)計(jì)語言的特性與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”編程的基礎(chǔ)。
(2) 掌握建立解決實(shí)際應(yīng)用問題的數(shù)學(xué)模型與軟件系統(tǒng)的概念，是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。軟件系統(tǒng)是一個(gè)能自動(dòng)運(yùn)行的綜合執(zhí)行程序，它能從輸入、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理、輸出等方面全面處理用戶在某個(gè)領(lǐng)域中提出的諸多數(shù)學(xué)模型并完成其模型描述數(shù)據(jù)的加工任務(wù)，使用戶很容易明確這種軟件的組成、功能與使用范圍。一般利用二維圖形的簡單性，可以較完整的介紹二維圖形軟件系統(tǒng)這一概念。軟件系統(tǒng)的概念是目前程序設(shè)計(jì)語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中所欠缺的關(guān)鍵內(nèi)容。
(3) 正確的認(rèn)識(shí)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”與計(jì)算機(jī)仿真的相互關(guān)系?！坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”的重點(diǎn)與難點(diǎn)在三維圖形的數(shù)學(xué)模型研制(包括照相機(jī)模型，燈光模型，顏色模型，照明模型，物體的幾何模型，物體表面的材質(zhì)與紋理模型等)與模型描述數(shù)據(jù)的構(gòu)造上；由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)追求像照相機(jī)拍照一樣的三維真實(shí)感圖形顯示效果，這決定了要在計(jì)算機(jī)中使用物理學(xué)仿真的方法(仿真光線在自然界中的傳播所產(chǎn)生的顯示效果或把這種傳播效果映射至物體的表面上)才能達(dá)到這一目的，這自然需要讀者對(duì)相應(yīng)的物理知識(shí)有個(gè)基本的了解才能進(jìn)行。
(4) 需要了解一些計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)知識(shí)，以確?！坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”的物理仿真教學(xué)過程不會(huì)出現(xiàn)偏差。
計(jì)算機(jī)仿真的主要過程分系統(tǒng)、模型、編程實(shí)現(xiàn)(仿真算法)、評(píng)估四個(gè)步驟。這里①系統(tǒng)是指相互關(guān)聯(lián)又相互作用著的研究對(duì)象的有機(jī)組合，它決定了被研究考察對(duì)象的組成與邊界范圍。②計(jì)算機(jī)仿真一般可以用數(shù)學(xué)模型(簡稱模型)的方法代替實(shí)物研究對(duì)象，事實(shí)上模型也可以是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事務(wù)、現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)的簡化描述，但它反映了實(shí)際問題最本質(zhì)的特征和量的關(guān)系。目前“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”所述的模型多限于對(duì)所研究對(duì)象的物理性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律等特性的一種數(shù)學(xué)描述，它使人們能解釋那些難以直接觀察到的事物的內(nèi)部構(gòu)造、事物的變化以及事物之間的關(guān)系――即模型描述了現(xiàn)實(shí)世界中有顯著影響的因素和相互關(guān)系。但這種描述有一定的使用條件與限制范圍，研究的目的不同，對(duì)該研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的描述方法以及模型的種類會(huì)不一樣。③仿真(編程實(shí)現(xiàn))就是在模型上做實(shí)驗(yàn)，從理論上測試構(gòu)建的理想系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為特性，以評(píng)估系統(tǒng)的效能。④系統(tǒng)的用途不一樣，評(píng)估的方法也不同，人們往往用事先約定的一組指標(biāo)來評(píng)估仿真系統(tǒng)的結(jié)果；當(dāng)所得仿真結(jié)果沒有達(dá)到預(yù)期的理想效果時(shí)，人們往往不斷改進(jìn)仿真模型與仿真算法。例如計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，用途可以是顯示三維圖形，查看它的真實(shí)感逼真顯示效果就是人們主要關(guān)心的問題；模型的運(yùn)動(dòng)與操作(如游戲)，看它的操作性與故事情節(jié)等如何表達(dá)用戶的情感與智能(簡稱好玩)就是人們關(guān)心的主要問題；機(jī)械設(shè)備的綜合運(yùn)動(dòng)與仿真，考察所設(shè)計(jì)的復(fù)雜設(shè)備的工作性能就是人們關(guān)心的主要問題；電氣系統(tǒng)的系統(tǒng)仿真，能考察系統(tǒng)工作參數(shù)如何設(shè)計(jì)以滿足用戶的不同需求；作戰(zhàn)系統(tǒng)的仿真模擬，能考察作戰(zhàn)人員的訓(xùn)練水平、武器性能、指揮作戰(zhàn)方式對(duì)作戰(zhàn)進(jìn)程的不同影響與作戰(zhàn)效能，等等。
(5) 努力把圖形學(xué)所介紹的各種模型與算法(算法是對(duì)模型描述數(shù)據(jù)的加工與變換處理的步驟與方法，“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”中的主要算法有各種線段圖形的生成與實(shí)面積多邊形的填充算法、著色算法、消隱算法、紋理映射算法、陰影算法，光線跟蹤算法與輻射度算法)都編寫成程序代碼，這使讀者能直接體驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)效果，也是其它課程不容易做到的。編程時(shí)要考慮算法的復(fù)雜度，特別是按照軟件系統(tǒng)的方法把編寫的程序代碼組成一個(gè)系統(tǒng)整體，這是形成成熟商品軟件很重要的前提。顯然，此時(shí)軟件系統(tǒng)中的各種數(shù)學(xué)模型反映了仿真系統(tǒng)中研究對(duì)象之間的相互關(guān)系。
(6) 掌握“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”打造的繪圖工具，是可視化應(yīng)用軟件編程的重要基礎(chǔ)。用“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”知識(shí)研制的工具常用的有OpenGL與Direct3D等三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言VRML。而三維動(dòng)畫與CAD等軟件可以看成是“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”為影視制作、游戲建模與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)部門打造的專業(yè)計(jì)算工具。僅把圖形標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)繪圖等應(yīng)用當(dāng)作“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”很不完備，因?yàn)樗荒茉谡n堂教學(xué)中向讀者正確、完整、系統(tǒng)地展示計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科發(fā)展的基本規(guī)律，并人為地割裂了計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)模型的構(gòu)造與顯示這兩個(gè)過程。
(7) 學(xué)會(huì)看中英文專業(yè)雜志等參考資料，這些參考資料記錄了學(xué)科的發(fā)展歷程與學(xué)科當(dāng)前的研究熱點(diǎn)(一本教科書不可能全部包含這些內(nèi)容)，且是一種更重要、復(fù)雜、深入的學(xué)習(xí)研究方法，也是目前國內(nèi)本科教育的弱項(xiàng)(因?yàn)閲H上最新的研究成果多用英文發(fā)表)。只有這樣，才能跟蹤計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的最新發(fā)展并站在學(xué)科發(fā)展的前沿、才能開闊人們的視野并有所鑒別，便于讀者日后針對(duì)用戶的多種需求展開開創(chuàng)性創(chuàng)新或針對(duì)已有成果的不足、提出修補(bǔ)與改進(jìn)等漸進(jìn)性創(chuàng)新等學(xué)術(shù)研究活動(dòng)。
(8) 勇于參與課程實(shí)踐與項(xiàng)目開發(fā)，是鞏固、檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)、提高實(shí)際動(dòng)手能力的好方法。實(shí)際軟件開發(fā)工作往往是多種知識(shí)的綜合應(yīng)用，它需要對(duì)實(shí)際處理事務(wù)有一個(gè)比較透徹的了解(用戶需求報(bào)告)、并建立這些待解決問題的數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)流程后才能有效進(jìn)行(按照軟件工程的方法組織實(shí)施)。
只有把自己開發(fā)的軟件做成有效商品、服務(wù)于社會(huì)，才能使所學(xué)的知識(shí)轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)力，才能使自己得到升華；同時(shí)也應(yīng)注意把自己的心得與研究成果總結(jié)發(fā)表，與人共享；還應(yīng)參加學(xué)術(shù)活動(dòng)，注意留意不同學(xué)術(shù)流派之間的觀點(diǎn)、思想、方法與學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，取長補(bǔ)短，形成自己的風(fēng)格，廣結(jié)人緣，相互交流，為學(xué)科建設(shè)添磚加瓦。
(9) 一本計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書的容量使其只能介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展歷程中產(chǎn)生的最基本、最經(jīng)典的模型與算法，這些內(nèi)容是人們耳熟能詳?shù)奈锢碓砼c相對(duì)簡單的數(shù)學(xué)知識(shí)在計(jì)算機(jī)中的綜合應(yīng)用，太復(fù)雜的計(jì)算關(guān)系因會(huì)影響圖形的顯示速度而一般不采用；目前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書的理論體系已成熟且“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)構(gòu)成了一個(gè)大系統(tǒng)，這使“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的教學(xué)過程變得簡單、容易。
4目前國內(nèi)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育未受到重視的原因分析
既然如此，為什么目前人們感覺“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”教育的受重視的程度不如數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)通信等計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件呢？筆者認(rèn)為其原因之一在于：這是因?yàn)椤坝?jì)算機(jī)圖形學(xué)”造就的工具即圖形標(biāo)準(zhǔn)的特殊應(yīng)用環(huán)境要求限制了它在很大一部分應(yīng)用程序中的具體應(yīng)用；三維圖形標(biāo)準(zhǔn)目前僅僅在游戲領(lǐng)域獲得了商業(yè)上的成功，一些應(yīng)用軟件不調(diào)用圖形標(biāo)準(zhǔn)也能自己繪圖；國內(nèi)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序可視化的開發(fā)要求暫時(shí)還較低；關(guān)鍵是作為學(xué)科領(lǐng)頭羊的美國人目前還沒有把“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程作為計(jì)算機(jī)本科專業(yè)的核心課程，這是因?yàn)樗麄儗?duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的本質(zhì)與其在計(jì)算機(jī)學(xué)科中的作用與地位認(rèn)識(shí)不到位所致，美國人圖形學(xué)這種教育現(xiàn)狀(目前多以圖形標(biāo)準(zhǔn)的原理講授為主)和局限性與美國人在3D游戲、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等應(yīng)用軟件的開發(fā)上執(zhí)世界牛耳之地位不相稱。
當(dāng)然，早期計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教科書編寫內(nèi)容、體系的不夠成熟，也影響了人們對(duì)“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)的積極性。例如僅停留在數(shù)學(xué)公式與算法的層面上介紹二維、三維圖形的生成而不注重其建模思想與方法的介紹，且人為的把物體幾何模型的構(gòu)建與其圖形顯示分解成“計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)”與“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”這兩門課程，這直接導(dǎo)致圖形學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容缺少被處理的圖形顯示對(duì)象，加之計(jì)算機(jī)課程與圖形學(xué)的教育又沒有軟件系統(tǒng)的概念，這樣安排雖然能滿足圖形標(biāo)準(zhǔn)等商業(yè)軟件的發(fā)展需求，但卻很難讓初學(xué)者全面掌握“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”學(xué)科系統(tǒng)性的概念、思想和方法與學(xué)科發(fā)展的基本規(guī)律――用數(shù)學(xué)模型的方法指導(dǎo)編程實(shí)踐，在計(jì)算復(fù)雜性可接受的條件下，針對(duì)已有成果中存在的不足，不斷用新的數(shù)學(xué)模型與仿真算法等方法對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使圖形學(xué)的數(shù)學(xué)仿真過程不斷的逼近現(xiàn)實(shí)物體模型(包括剛體、軟體、流體、氣體)的構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)、變形、切割和拼接與反光效果的顯示這一真實(shí)的物理變化過程。即初學(xué)者沒有用計(jì)算機(jī)生成圖形的完整概念，這也是以往人們認(rèn)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程難教、難學(xué)的主要原因。
由于“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”的繪圖原理不像數(shù)據(jù)庫軟件那樣，數(shù)據(jù)庫的功能可以被所有的應(yīng)用程序所調(diào)用；也不像通信軟件那樣，所有要聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都離不開通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而計(jì)算機(jī)顯卡工業(yè)、3D游戲、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等產(chǎn)業(yè)的市場份額小于數(shù)據(jù)庫與計(jì)算機(jī)通信等產(chǎn)業(yè)的市場份額，即應(yīng)用軟件的商業(yè)價(jià)值決定了它們?cè)谌藗児ぷ髋c學(xué)習(xí)中的地位。
參考文獻(xiàn)：
[1] 魏海濤. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(第2版)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2007.
[2] 魏海濤. 科學(xué)的構(gòu)建‘計(jì)算機(jī)圖形學(xué)’的教學(xué)內(nèi)容,促進(jìn)計(jì)算學(xué)科的全面發(fā)展[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008,(10).
關(guān)鍵詞：盲源分離，自然梯度算法，自適應(yīng)步長
引言
在科學(xué)研究和工程中，很多觀測信號(hào)可以看成是不可見的源信號(hào)的混合，這意味著源信號(hào)和傳輸信道都是未知的，僅僅由觀測信號(hào)對(duì)未知的傳輸信道和源信號(hào)進(jìn)行估計(jì)的問題稱為盲源分離（Blind Signal Separation,BSS），所謂“盲”是指（1）源信號(hào)不可觀測；（2）混合方式未知。碩士論文，自然梯度算法。BSS技術(shù)是當(dāng)前信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究問題，在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、軍事雷達(dá)技術(shù)、通信信號(hào)處理中有著廣泛的應(yīng)用[1-3]。碩士論文，自然梯度算法。
在Amari[4]的自然梯度算法中，步長的選擇對(duì)算法的穩(wěn)定性和收斂速度有著非常重要的影響。步長越大，算法的收斂速度就越快，但同時(shí)會(huì)引起算法的穩(wěn)態(tài)失調(diào)；步長越小，算法的穩(wěn)態(tài)誤差就越小，但同時(shí)收斂速度變慢。本文算法在迭代過程中，適時(shí)對(duì)步長進(jìn)行優(yōu)化，使得算法在保證穩(wěn)態(tài)誤差的情況下收斂速度大幅提高。
1 線性混疊盲源分離模型
假設(shè)有n個(gè)相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的未知源信號(hào)，經(jīng)過未知的傳輸信道后獲得m個(gè)觀測信號(hào),寫成矩陣形式為：
（1）
即，該模型稱為盲源分離的線性混疊模型，稱為混疊矩陣或者傳輸信道，t為時(shí)間指標(biāo)。碩士論文，自然梯度算法。盲源分離的任務(wù)就是在源信號(hào)和傳輸矩陣A均為未知的情況下，僅僅由對(duì)源信號(hào)作出估計(jì)，通過學(xué)習(xí)，尋找一個(gè)滿秩的分離矩陣W使得各分量之間盡可能的獨(dú)立，依此作為對(duì)源信號(hào)的一個(gè)估計(jì)。若全局矩陣[5]的各行各列只有一個(gè)元素接近于1，其余的元素皆接近于0，此時(shí)估計(jì)信號(hào)是源信號(hào)的一個(gè)拷貝。碩士論文，自然梯度算法。
2、Iformax[6]（information maximization）盲源分離算法
Informax算法采用信息傳輸極大準(zhǔn)則，通過調(diào)整分離矩陣使得非線性輸出與網(wǎng)絡(luò)輸入之間的互信息最大：
圖1 Informax 算法原理圖
由信息論知識(shí)：
（2）
邊緣熵： （3）
微分熵： （4）
得到代價(jià)函數(shù)：（5）
與分離矩陣無關(guān)，優(yōu)化代價(jià)函數(shù)為：
（6）
即算法通過調(diào)整通過調(diào)整分離矩陣，使得(5)式極大。
采用自然梯度算法搜索代價(jià)函數(shù)（5）的極值點(diǎn)：
（7）其中： （8）
第個(gè)分量：（9）
稱為激活函數(shù)，是對(duì)源信號(hào)的概率密度函數(shù)的近似估計(jì)。碩士論文，自然梯度算法。
3、改進(jìn)的自適應(yīng)步長算法
在信號(hào)分離的初始階段，由于信號(hào)之間的強(qiáng)相關(guān)性，算法需要使用較大學(xué)習(xí)速率，以加速信號(hào)的分離，到了算法的后期，需要跟蹤分離出來的信號(hào)，同時(shí)還需要捕捉未分離出來的信號(hào)，此時(shí)較小的步長可以滿足需求，以分離出剩余的信號(hào)。碩士論文，自然梯度算法。算法收斂時(shí)滿足：
（10）
計(jì)算過程的迭代式為[4]：
（11）
當(dāng)（9）式成立時(shí)，算法的迭代式滿足：
（12）
由（11）式可以看出，當(dāng)[7]取值較大時(shí)，則信號(hào)分離情況較差，需要較大的步長，算法趨于收斂時(shí)，取值趨于0。所以可以依據(jù)取值大小調(diào)整步長?，F(xiàn)有定義如下：
（13） （為源信號(hào)個(gè)數(shù)）（14）
（15）
綜合（10）(11)（12）（13）（15），本文的自適應(yīng)步長算法可以描述為：
（16）
令，設(shè)置小的正數(shù)，當(dāng)時(shí)算法收斂。
4、計(jì)算機(jī)仿真
隨機(jī)選取混合矩陣，兩個(gè)語音信號(hào)為：
圖2：源聲音信號(hào)圖
Fig2:Sourcespeech signal
混合后的信號(hào)圖像為：
圖3：混合聲音信號(hào)
Fig3:Mixture speech signal
還原后的信號(hào)圖像為：
圖4: 還原聲音信號(hào)
Fig4: Recovery speech signal
串音誤差曲線圖[8]為：
圖5：串音誤差曲線圖
Fig5: Crosstalk error
5總結(jié)：
本文在對(duì)自然梯度算法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了算法迭代過程中步長適時(shí)調(diào)整的依據(jù)，在加快算法收斂速度的同時(shí)兼顧穩(wěn)態(tài)誤差，通過計(jì)算機(jī)仿真，本文算法的收斂速度明顯優(yōu)于原算法，且穩(wěn)態(tài)誤差較小。
參考文獻(xiàn)：
[1]張賢達(dá)，保錚.盲信號(hào)分離.[J]電子學(xué)報(bào)，2001，29(12):1766一77.
[2]CardosoJF.Blindsignalseparation:statisticalprinciples.ProceedingofIEEE.[J],86(10):2009-2025,1998.
[3]E.OjaThenonlinearpcalearningruleinindependentcomponentanalysis.[J].NeuroComputing,17(1):25-46,1997.
[4]SAmari.NaturalGradientWorksEfficientlyinLearning.[J].NauralComputation,10,251-276,1998.
[5]CardosoJF.Blindsignalseparation:statisticalprinciples.ProceedingofIEEE.[J],86(10):2009-2025,1998.
[6]RLinsker.Self-organizationinaperceptualnetwork.Computer,[J].21:105-117,1988.
[7]一種改進(jìn)的步長自適應(yīng)EASI算法。[J].艦船電子工程，2006，（2），P137
[8]AmariS,CichockiA,YangHH.Anewlearningalgo2rithmsforblindsignalseparateion[J].NeuralInformationProcess2ingSystems,1996,(8):757～763
關(guān)鍵詞：軍事運(yùn)籌學(xué)；裝備效能評(píng)估；DWK
中圖分類號(hào)：TP391.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2010) 15-0000-02
The Application of Operations Research on the Equipment Evaluation
Han Bo,Liu Qiang
(Xinjiang Urumqi 69017 Troops,Urumqi830017,China)
Abstract:This is a new technological revolution in the context of military operations research in the equipment evaluation on the Application of issues were discussed.First,we should make a clear analysis of the performance evaluation system in the equipment operational research on the application,then make sure the battle simulated effectiveness evaluation,to lay a solid foundation for the application of operations research in equipment performance.
Keyword:Smilitary operations research;Equipment effectiveness evaluation;DWK
所謂軍事運(yùn)籌學(xué)就是應(yīng)戰(zhàn)爭中準(zhǔn)確計(jì)算和合理分配戰(zhàn)場資源的，根據(jù)實(shí)際需要而產(chǎn)生的學(xué)科。它誕生于20世紀(jì)30年代,是軍事學(xué)的重要組成部分。軍事運(yùn)籌學(xué)就是用數(shù)學(xué)方法研究各種軍事系統(tǒng)最優(yōu)化問題的學(xué)科，應(yīng)用于軍事運(yùn)籌學(xué)，以便解決實(shí)際問題。它為指揮員提供科學(xué)決策的依據(jù)。
基于仿真的武裝裝備效能的評(píng)估就是一個(gè)很大的成就。效能評(píng)估是軍事運(yùn)籌學(xué)里面的一個(gè)非?；A(chǔ)卻又非常重要的分支，也是現(xiàn)在戰(zhàn)爭戰(zhàn)法的依據(jù)所在。在美國，這方面的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它國家(從最近的幾次戰(zhàn)爭的效果來看)，所以我們現(xiàn)在要以美國的發(fā)展趨勢為目標(biāo)，就實(shí)際情況而論，我們和他們之間的差距還很大，但是，美國這方面的成就很值得我們?nèi)ソ梃b。
一、運(yùn)籌學(xué)在裝備系統(tǒng)效能評(píng)估上的應(yīng)用
高新技術(shù)快速發(fā)展到今天，往往在一個(gè)武器裝備系統(tǒng)中綜合運(yùn)用了多種高新技術(shù)，如：紅外、雷達(dá)、激光、電子等探測技術(shù)、雷達(dá)、紅外、GPS、激光、圖形匹配等精確制導(dǎo)技術(shù)，電子對(duì)抗技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等。如果想要準(zhǔn)確評(píng)估一個(gè)武器裝備系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能是非常困難的，因?yàn)檫@不僅涉及到多種高新技術(shù)，而且還要涉及到它們之間的相互關(guān)聯(lián)和相互影響，并且還涉及到這些技術(shù)的綜合運(yùn)用后對(duì)作戰(zhàn)效果的影響。
DWK是為了適應(yīng)復(fù)雜仿真系統(tǒng)的需求仿真模型的重用和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展所開發(fā)的對(duì)抗仿真應(yīng)用軟件的高層開發(fā)平臺(tái)。DWK采用了HLA技術(shù)，它可以方便地實(shí)現(xiàn)分布運(yùn)行集中控制、模型重用等仿真工作。DWK主要由建模模塊、配置模塊、態(tài)勢生成、效能評(píng)估模塊、視景顯示模塊和管理工具幾部分組成。DWK還包括幾個(gè)聯(lián)邦成員，包括相應(yīng)的HLA框架和其數(shù)學(xué)模型。
DWK不僅可以用于武器效能評(píng)估系統(tǒng)的開發(fā)，還可以用于戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)開發(fā)，是對(duì)抗仿真應(yīng)用系統(tǒng)的高層開發(fā)平臺(tái)。DWK主要由開發(fā)工具、通用仿真模塊和專業(yè)聯(lián)邦成員組成，其中專業(yè)聯(lián)邦成員包括相應(yīng)的HLA框架和其數(shù)學(xué)模型。為了適應(yīng)復(fù)雜仿真系統(tǒng)的需求、仿真模型的重用和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，DWK采用了HLA技術(shù)，它可以方便地實(shí)現(xiàn)分布運(yùn)行集中控制、模型重用等仿真工作。
使用DWK，用戶可以不了解HLA技術(shù)，只要將自己的仿真模型添加到DWK中就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)抗系統(tǒng)的建模與仿真。用戶就可以將主要的精力放在專業(yè)數(shù)學(xué)模型的開發(fā)和改進(jìn)之上，仿真的控制和協(xié)同由DWK來完成。DWK提供效能分析和戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練兩種仿真模式組成。利用效能評(píng)估工具可對(duì)仿真對(duì)象的效能做出科學(xué)的判斷；戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練通過GL Studio開發(fā)的模擬真實(shí)設(shè)備的操作界面和豐富的指揮參考信息，對(duì)指揮人員和武器操作員進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)使用訓(xùn)練。
DWK適用于對(duì)作戰(zhàn)場景中的裝備、裝備部件進(jìn)行仿真，軍方裝備部門、地方工業(yè)部門都可以利用DWK測試武器裝備在對(duì)抗條件下的效能和進(jìn)行裝備的使用訓(xùn)練。
二、運(yùn)籌學(xué)在裝備作戰(zhàn)模擬效能評(píng)估上的應(yīng)用
運(yùn)籌學(xué)在作戰(zhàn)模擬效能上的應(yīng)用是20年來研究最為活躍的領(lǐng)域之一，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，必須先建立作戰(zhàn)模擬模型，這是研究運(yùn)籌學(xué)在其應(yīng)用中的先決條件。在運(yùn)籌問題中，運(yùn)籌學(xué)在作戰(zhàn)模擬效能的應(yīng)用表現(xiàn)為：武器裝備的對(duì)抗問題；高技術(shù)下采用何種作戰(zhàn)方法；使用何種方案對(duì)作戰(zhàn)效能進(jìn)行評(píng)估；作戰(zhàn)的兵力需求和兵力結(jié)構(gòu)研究等。
眾所周知，構(gòu)建作戰(zhàn)模擬模型工作量大、周期長、技術(shù)難度高，因此，如何解決模擬的可重用性、模型的有效性，是運(yùn)籌學(xué)發(fā)展的重要目標(biāo)。為了提高建模的質(zhì)量和效率，我們應(yīng)注意以下兩個(gè)方面。
（一）為了能充分發(fā)揮武器裝備的作戰(zhàn)效能，要深入研究新的作戰(zhàn)樣式的特點(diǎn)和規(guī)律，和發(fā)展相應(yīng)的軍事運(yùn)籌的理論和方法。針對(duì)作戰(zhàn)模擬中聯(lián)合作戰(zhàn)能力量化和效能評(píng)估所提出的難點(diǎn)問題中，不僅提出利用“聯(lián)合指數(shù)”法按打擊力、機(jī)動(dòng)力、防護(hù)力、信息力和保障力對(duì)武器裝備的作戰(zhàn)能力進(jìn)行量化，而且并利用矢量求模的方式，求取武器裝備整體合力。它不但克服了傳統(tǒng)指數(shù)法無法對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)中各軍兵種作戰(zhàn)能力按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)量化的缺點(diǎn)。還論文嘗試?yán)谩皡f(xié)同系數(shù)”方法對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)編組整體作戰(zhàn)能力進(jìn)行量化和分析，彌補(bǔ)傳統(tǒng)指數(shù)計(jì)算中單純利用線性聚合方法所造成的無法反映協(xié)同作戰(zhàn)效果的問題。最后，根據(jù)指數(shù)―蘭徹斯特方程對(duì)想定背景條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)進(jìn)行了效能評(píng)估。高技術(shù)戰(zhàn)爭呼喚新的軍事運(yùn)籌方法，是軍事運(yùn)籌學(xué)在新的軍事革命形勢下面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為運(yùn)籌學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。
（二）軍事運(yùn)籌學(xué)效能的評(píng)估應(yīng)用在技術(shù)方面需要我們共同的提高和進(jìn)步,這點(diǎn)是我們共同的目標(biāo)。但是我們還要在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題，譬如說效能的評(píng)估結(jié)果的呈現(xiàn),現(xiàn)在的文獻(xiàn)與應(yīng)用結(jié)果都把結(jié)果的呈現(xiàn)簡單化了。這樣種種的問題會(huì)使其應(yīng)用非常困難，因?yàn)楝F(xiàn)有的體制使得我國在效能評(píng)估方面的應(yīng)用本來就是非常有難度的。如果我們還不適應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)們的口味，那么效能評(píng)估都只能是紙上談兵了。
目前，我國現(xiàn)在軍隊(duì)的裝備效能技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國等發(fā)達(dá)國家。作為一個(gè)具有優(yōu)秀軍事思想的國家，在技術(shù)發(fā)展的今天我們已經(jīng)落后了,這不僅表現(xiàn)在技術(shù)上，而且表現(xiàn)在思想上。作為新時(shí)期的工作者任重而道遠(yuǎn)。我們應(yīng)在分析落后原因的基礎(chǔ)上，提出解決問題的方案，迎頭趕上，為我們國家的軍事運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用做更大的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[論文摘要]在教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不但能有效的提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還能提升教學(xué)過程中的科技含量。闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的重要作用，重點(diǎn)探討在各基礎(chǔ)學(xué)科中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用。
一、引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)從前沿的航天、軍事領(lǐng)域開始進(jìn)入教育領(lǐng)域，并涉及高等教育的各個(gè)學(xué)科。計(jì)算機(jī)變成實(shí)驗(yàn)臺(tái)，軟件變成儀器，網(wǎng)絡(luò)變成實(shí)驗(yàn)室的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能形象生動(dòng)地表現(xiàn)各個(gè)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容， 有效地營造隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)質(zhì)量。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及顯示技術(shù)，生成三維的虛擬環(huán)境，介入者利用鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，或者帶上頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)入虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，并且能夠感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象，獲得身臨其境的感受和體驗(yàn)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感、交互性和想象力三個(gè)基本特征。在具體的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以作為主角存在于虛擬環(huán)境中，對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)的物體進(jìn)行操作并從環(huán)境中得到自然的反饋，而且當(dāng)學(xué)生沉浸在多維信息空間中時(shí)，能夠主動(dòng)地獲取知識(shí)，尋求解答，形成新的概念。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其諸多的優(yōu)點(diǎn)決定了它在教育領(lǐng)域中的重要作用。一是避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)并降低真實(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用品損耗；二是在虛擬實(shí)驗(yàn)中可以獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的學(xué)習(xí)效果，還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展需求“引入”新設(shè)備，不斷對(duì)新設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。三是徹底打破空間與時(shí)間的限制?？傊摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能提高實(shí)驗(yàn)效果與效率，充分發(fā)揮教學(xué)優(yōu)勢。
三、虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)建立的三維的模擬實(shí)驗(yàn)場景中從不同的視角觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過鼠標(biāo)的選擇或者拖曳操作便可完成與虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間的交互。
（一）仿真實(shí)驗(yàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上就是數(shù)字化的仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，一個(gè)真正的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的前臺(tái)是多媒體或是虛擬化的環(huán)境，后臺(tái)是實(shí)時(shí)仿真的過程。
目前的仿真軟件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體需求，選擇合適的開發(fā)工具。如何將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬化的儀器或多媒體環(huán)境有機(jī)的結(jié)合起來是虛擬實(shí)驗(yàn)室建立的關(guān)鍵和核心技術(shù)。
（二）支持技術(shù)
目前國內(nèi)外對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)大致采用以下幾種方法 ：
1．使用JAVA+VRML進(jìn)行開發(fā)。Java目前已經(jīng)成為跨平臺(tái)應(yīng)用軟件開發(fā)的一種規(guī)范，主要討論對(duì)象行為。VRML 是一種虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言，著重于虛擬場景中對(duì)象的特征。采用JAVA+VRML混合編程是實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜動(dòng)態(tài)場景控制等高級(jí)交互功能的有效方法。但基于VRML虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬實(shí)驗(yàn)在制作上較復(fù)雜，客戶端需要有大量的專業(yè)的設(shè)備（如頭盔、觸覺手套等），附加成本較高，并且運(yùn)行VRML對(duì)客戶端計(jì)算機(jī)的性能要求也很高。
2．使用ActiveX控件進(jìn)行開發(fā)。ActiveX技術(shù)是Microsoft為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要而將OLE技術(shù)在Internet上的重定義。在虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)過程中，代碼復(fù)用性對(duì)于持續(xù)開發(fā)過程尤為重要?？梢岳肰B、VC++、Delphi、Builder等任何一種支持COM規(guī)范的開發(fā)工具來進(jìn)行ActiveX控件的開發(fā)。由于ActiveX控件只能運(yùn)行在基于Microsoft Windows的操作系統(tǒng)，因而移植性和通用性較差。
3．使用QuickTime VR進(jìn)行開發(fā)。QuickTime VR（簡稱QTVR）是新一代的、基于靜態(tài)圖像處理的實(shí)景建模的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。QTVR可以應(yīng)用照片、錄像或數(shù)字圖像等離散數(shù)據(jù)來創(chuàng)建虛擬環(huán)境，完成三維空間及三維物體的造型，并實(shí)現(xiàn)全方位觀察。具有更高的真實(shí)感、更豐富的圖像和更鮮明的細(xì)節(jié)特征。QTVR制作簡單、周期較短、可控性也很強(qiáng)，對(duì)開發(fā)一些簡單的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的難度不大。
4．使用FLASH進(jìn)行開發(fā)。FLASH是一種基于矢量的圖形系統(tǒng)，具有短小精悍、任意縮放、兼容性良好、嵌入ActionScript腳本功能等特點(diǎn)。而且Flash中的工作組功能極為強(qiáng)大，包含一套新的工作流程，可自動(dòng)更新Flash網(wǎng)站的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，從而大大節(jié)約了開發(fā)者的時(shí)間。因此，F(xiàn)lashActionScript是網(wǎng)上教學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的最佳平臺(tái)。
（三）功能模塊設(shè)計(jì)
無論建設(shè)哪個(gè)學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從功能模塊上均可劃分為三個(gè)部分。
1．網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶可通過網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)個(gè)人信息并經(jīng)過驗(yàn)證后登錄虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。登錄該系統(tǒng)后學(xué)生可自主選擇將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際需要獲得相關(guān)的指導(dǎo)。
2．仿真實(shí)驗(yàn)。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停O(shè)計(jì)出用于測試的虛擬儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)線路或回路、實(shí)驗(yàn)元器件或構(gòu)件庫、判別實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。用戶選擇相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)以后，根據(jù)提示進(jìn)行相關(guān)的操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
3．?dāng)?shù)據(jù)庫。為虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)服務(wù)。維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息及用戶的相關(guān)權(quán)限，為仿真實(shí)驗(yàn)提供支持。
四、結(jié)束語
如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地運(yùn)用于教學(xué)中是目前教育領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。虛擬實(shí)驗(yàn)的普及能更好的提高教學(xué)效率，優(yōu)化教學(xué)過程，達(dá)到更好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]孫宏彬等，VRML－Java遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2003（2）.
[2]許又泉、譚敏生、鄧軼華，網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室及其實(shí)現(xiàn)方法研究[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（03）.
