战场仿真研究的意义
战场仿真研究的意义、现状及应用前景？
悬赏分：0 | 解决时间：2009-5-25 17:38 | 提问者：不同寻常路
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基于虚拟现实技术的战场环境仿真
摘要：战场环境是一切军事行动的空间基础，战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容，重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。
关键词：战场环境，战场环境仿真，虚拟现实
战争具有很强的实践性特点，指战员的指挥艺术和作战能力，都需要在一定的战争环境中得到锻炼和提高。战争年代，这种能力可以通过真正的战争实践得以积累，但这种实践是不可重演、不可试验的，其代价也十分高昂。因此，即使在战争年代，非战时的训练也成为决胜的关键，指导训练的标准就是战争实践本身。和平时期，军事演习是一种普遍的训练方法，驾驭战争实践的能力是通过各种作战样式的试验来积累和提高。由于缺少实际战争的检验，各训练样式也就规定着未来作战的样式。
自人类历史上出现战争以来，人们对军事训练的研究都是以对战争规律的学习和探讨为目的，并在训练领域逐渐形成了“作战模拟”这一特殊的研究主题。作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟[1]，其首要的一点就是要创造一个贴近实战的训练环境，使得各类受训人员能够在此环境中得到恰如其分的训练[2]。
战场环境是敌对双方作战活动的空间，在现代作战模拟中，要营造一个贴近实战的训练环境，首先就要根据仿真原理来建立一个符合特定的作战训练科目需要的数字化的战场环境，这就是战场环境仿真（Battlefield Environment Simulation）。战场环境仿真在内容上包括战场感知虚拟现实是二十世纪90年代末出现的一种十分有效的仿真技术，本文将重点讨论如何运用虚拟现实技术来实现战场环境仿真。
1．战场环境仿真概述
1．1 战场环境的构成
战场环境是指作战空间中除人员与武器装备以外的客观环境。从战争所涉及的客观因素来分析，战场环境应该包含战场地理环境、气象环境、电磁环境和核化环境。也许，随着网络信息战的形成，战场网络环境也将成为战场环境的一个重要的组成部分。
战场环境具有多维性、互动性的特点。多维性的含义是：①战场环境是由多个具有自身变化规律的客观环境构成的，上述的四个环境分属于不同的学科领域；②这些客观环境的空间形态是随作战过程而演变的。互动性的含义是：上述环境之间互有影响，其中，地形环境是其他环境的物理依托，是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。如图1所示，战场环境中，气象环境与地理环境互有影响，气象环境具有地缘特点，如不同的地理位置具有热带、亚热带等气象特征，而气象环境会影响地理环境，如流水侵蚀地貌、冰川地貌的形成，雨天和晴天对地面土质有影响，进而影响行军速度；地理环境和气象环境都对电磁环境的形成有重大影响，不仅规定了电子设施的分布，还决定着电磁波的传递范围和受气象干扰的程度；战场核化环境的形成，与核设施的地理位置及其周围的环境有关，核污染的区域的形成和发展与地理环境和气象环境密切相关。
1．2 战场环境仿真及其描述方式
战场环境仿真是指运用仿真技术来描述战场环境。仿真（Simulation）是通过系统模型的实
验来研究一个存在的或设计中的系统。计算机仿真（也称数学仿真）是指借助计算机，用系统的模型对真实系统或设计中的系统进行试验，以达到分析、研究与设计该系统的目的[3]。在这里，系统是指为了达到某种目的的一组具有特定功能、彼此相互联系的若干要素的有机整体。对一个系统的仿真涉及三个要素：系统、系统模型、计算机，而联系这三个要素的基本活动是：模型建立、仿真模型建立和仿真实验[4]（如图2所示）。
如果把战场环境作为一个战场空间系统来看待，其特定功能就是构成战场的空间载体和物理条件，战场环境中各类环境的相互关系则构成这个空间载体的有机整体。运用计算机实现战场环境仿真，首先需要把战场环境数字化，即建立战场环境模型，数字地图就是一种典型的战场环境模型。这种模型具备通用性，但往往不能满足一些特殊的需求，例如现代作战模拟由于仍沿袭兵棋的推演方式，需要把地形环境数据按一定分辨率处理成按格网存储的数据，而且这些数据还随着作战过程的展开而动态变化。这种把战场环境模型处理成符合作战模拟使用的模型的过程，就是战场环境的二次建模（仿真建模）。经过二次建模处理的战场环境模型，就可以用于计算机作战模拟。为了保证作战模拟结果的准确、可靠，要求战场环境模型具有一定的精确性，这就需要通过仿真实验对模型进行检验（验模）。
根据战场环境仿真在作战模拟中的用途，可以将其区分为数据仿真和感知仿真两种描述方式。数据仿真主要用于仿真对抗和作战评估，此时，战场环境数据是提供给电脑“认识”战场使用，不妨把由基本的战场环境数据转化成计算机能够识别的战场环境模型的过程称为“战场模型化”。感知仿真主要是针对指挥作业和训练模拟，即通过战场视景、声效等要素来展现战场环境，指挥员通过一定的操作界面来感知战场环境，达到辅助现地勘察、掌握态势和辅助决策等目的，这种“战场感知化”的结果，是供人脑认识战场使用的。战场环境的数据仿真和感知仿真都是以数字化战场环境为基础，在实际应用中，这两种仿真描述方式互为作用，根据模型驱动而改变的数据仿真通过感知化展现给参训人员，而参训人员通过人机交互可以改变数据仿真的结果。图3表述了战场环境仿真两种描述方式之间的关系。由于篇幅所限，本文只对战场环境的感知仿真的内容与关键技术加以讨论。
1．3 战场环境感知仿真的主要内容
感知仿真的目的是通过直观地展现战场环境来充分训练参训人员的指挥决策能力。其内容包括对战场环境的视觉、听觉、触觉等多种感觉通道的仿真。视觉仿真通常也称“战场可视化”，是感知仿真中的一种主要形式，就是将战场环境中可见的（如地形、地物）和不可见的（如电磁场、潮汐流场）要素以立体的、三维的或二维的图形图像表达出来。听觉仿真是指通过对战场中各作战单元的声音（音效、音量和音位）的模拟来营造战场气氛。触觉仿真是指通过对人机交互设备的操作来实现人与环境的交流，这是使参训人员产生临场感的重要手段。这种通过多感觉通道的模拟来实现临场感觉的技术就是虚拟现实技术。与传统的通过地图、实物沙盘或影像资料等来了解战场的认知方式相比，在这样的系统中，参训人员就由旁观者转变为参与者，可以主动地在逼真的环境中进行探索，从而大大地提高战场认知的效率。2.虚拟现实与战场环境感知仿真
2．1 虚拟战场环境在感知仿真中的应用
虚拟现实（VR）这一术语诞生于上世纪80年代末，是指由计算机生成的具有临场感觉的环境[5][6]，实现这种环境的技术称为虚拟现实技术。军事部门是这项技术的资助者和的最先用户，而且主要用于军事训练。1988年，NASA与美国国防部共同支持研制了一个虚拟界面环境工作站VIEW(Virtual Interface Environment Workstation)，该工作站由一台HP-9000计算机、一副数据手套、一个液晶头盔显示器和一套语音识别系统构成，用户可以从中看到立体图像、听到三维声、可发出口头命令、可伸手捉取由计算机生成的虚拟物体，这是世界上第一套虚拟现实系统[7]。此后虚拟现实技术及其产品得到飞速发展，并形成了产业，据简氏
信息集团（Jane’s Information Group）的一份特别报告统计[8]，到了2000年，从事与训练模拟相关的虚拟现实产品制作的公司已多达800多家，其市场将由2000年的400亿美元发展到2010年的650亿美元。
虚拟现实产品在作战模拟领域得到广泛的应用，且多数涉及战场环境仿真。运用虚拟现实技术实现战场环境仿真，其目的就是构成多维的、可感知的、可度量的、逼真的虚拟战场环境，借此提高参训人员对战场环境的认知效率。主要用于仿真对抗、导调监控、装备操作、参谋作业训练等。虚拟战场环境可以为计算机作战推演、半实兵演习、实兵演习提供与实际演习区域的仿真环境，也可以为特定的训练科目拟构出典型的训练环境（在现实中并不存在）。借助于虚拟战场环境，可以训练指挥员的指挥决策能力、参谋人员的业务能力、装备操作人员的操作能力。例如，美军从1984年开始研制的基于网络的分布式坦克训练模拟系统SIMNET，就将美国本土及欧州的10个地区作战环境置于系统之内。到了90年，已使200辆装甲车辆可异地参加统一指挥的可交互的模拟演练。每个模拟器以美国的M1主战坦克为单位，提供作战区域内精确的地形起伏、植被、道路、建筑物、桥梁等信息。坦克手可以在模拟器中看到由计算机实时生成的战场环境以及其他战车图像。1991年，美国为海湾战役“东经73”计划的实施提供了一套供M1A1主战坦克使用的战场环境仿真系统，将伊拉克的沙漠环境用三幅大屏幕展现在参战者面前，进行身临其境的战场研究，为最终取胜打下了关键的基础。荷兰1992年完成的毒刺导弹训练器（VST）是虚拟现实技术用于单兵武器模拟设备的代表作，它在头盔内形成一个空间动态立体场景；随操作者的头部动作而相应改变场景，以训练操作者对付敌方飞行器的机动能力和瞄准能力，予先制备的VCD盘提供各种作战环境相应的音响效果[9]。1997年，洛克希德?马丁Vought公司为美国海军航空兵训练系统项目办公室开发了一套实战演习系统TOPSCENE（战术操作实况）。这是一个综合运用军事测绘成果和虚拟现实技术的装备，被广泛应用于海军、海军陆战队、陆军和空军，已配备100多套。该系统运用SGI图形工作站（最高配置为ONYX2、4个R1000CPU）来处理图像数据，在高配置下，每秒能产生30帧详细、逼真的高分辨率战场图像。系统可以模拟各种地形要素、不同的气象条件，还可仿真带有夜视仪、红外显示器或合成孔径雷达显示效果的夜间战斗过程。
2．2虚拟战场环境系统的基本构成
虚拟战场环境系统由软件系统、数据库系统和硬件系统三部分构成。其软件系统主要包括战场环境建模软件、场景纹理生成与处理软件、立体图像生成软件、观察与操作控制软件、分析应用GIS软件等；数据库系统主要包括战场地图数据库、三维环境模型数据库、武器装备数据库、环境纹理影像数据库、应用专题数据库等；硬件系统主要包括计算机、声像处理系统、感知系统（显示设备、立体观察装置、人机操纵装置）等。根据虚拟战场环境的应用需求，以上三个部分就有不同的组合方式，进而构成不同的应用系统。
就军事应用而言，虚拟战场环境主要有多人共享式和单兵沉浸式两种应用模式，相应地，虚拟战场环境系统就有多人共享式和单兵沉浸式两种构成，其主要区别在于立体图像的显示与观察方式以及对场景的控制方式上。
（1）多人共享式。在作战指挥以及大多数作战模拟与训练中，指挥和参谋人员往往需要围绕同一个战场环境来研讨作战方案、评估作战效果。为了满足多人共享的需求，目前大多数的虚拟战场环境系统都是以大屏幕投影显示、通过立体眼镜（液晶式或偏振光式）观察来实现视觉共享，通过操纵杆或鼠标和键盘等输入设备来控制视点。其优点是处于同一空间中的用户（几人到几十人）可以同时观察到同一场景，且系统硬件价格低廉。其不足是对场景的操作只能由一人完成，且当大屏投影的图像无法占满观察者的视野时，会削弱临境感。（2）单兵沉浸式。在单兵对技术、战术武器装备的操作训练的应用中，需要强调的是受训者个人与武器装备及其所处环境的关系。为此，多采用头盔显示器（HMD）来作为立体显
示、立体观察和头部定位跟踪装置，运用数据手套或体位跟踪器来完成定位、选择等操作。运用这些装置可以使受训者产生强烈的临境感，进而达到良好的训练效果。但其设备十分昂贵，难以推广使用，并且由于传感装置还不十分精确、计算机对大数据量的场景计算能力有限，常常会造成感觉的病态反应。
3. 建构虚拟战场环境的若干关键技术
作为虚拟现实系统，一般认为需要具备三个基本特征—交互（Interaction）、沉浸（Immersion）和想象（Imagination）[10]，但根据实际用途，对这“3I”特征的体现也有所侧重。就共享式虚拟战场环境系统而言，体现可交互性是重点；而对于沉浸式虚拟战场环境系统，所强调的是其沉浸特征（可进入性）；无论哪种应用，想象力都是不可缺少的。
3．1 实现“交互”的关键技术
交互特征是指系统具有对人机交互作出响应的能力，衡量这种能力的标准是系统处理和显示环境图像的刷新率（帧/秒），刷新率越高，说明系统可以对交互作出越快的响应，当交互响应达到实时，在视觉上就表现为场景随交互过程而连续平滑地变化。当交互响应有明显延时，在视觉上就表现为场景的停滞和抖动变化。显然，影响交互能力的因素除了系统硬件对于场景数据处理和显示的性能外，还与场景的数据量以及交互控制的软件有关。因此，在建构虚拟战场环境系统时，要充分考虑设备的性能以及用户的实际装备能力，软件系统开发的关键则在于场景数据的组织和管理。
在战场环境仿真应用中，参与可视化处理的场景数据包括三维地形模型、三维地物模型和地形地物的表面纹理（如果考虑到综合战场环境的构成，还应该包括武器装备模型及其纹理以及烟火特效、声效等数据），其数据量十分庞大。为了实现大数据量地景的实时交互显示，就必须解决场景数据的组织与管理问题，其思路就是在保证场景显示细节的前提下，使参与实时处理的场景数据降低到最少，以保证交互响应的效率。我们的实践表明，按人类视觉认知的规律来组织和调度场景数据是一种行之有效的方法。该规律是：从固定视点注视客观物体时，离视觉中心越近的部分在视网膜上的呈像越清晰，越远其呈像越模糊；从不同视距观察客观物体时，离物体越近，看到的物体的细节就越丰富。遵循上述规律，场景数据的组织和调度实际上就归结为场景细节层次的组织以及与视点相关的各层次数据的调度[11]。（1）场景细节层次的组织：场景的细节包括场景模型的细节和场景纹理的细节。场景模型的细节是指场景体形态所表达的细节，场景纹理的细节是指场景表面影像所表达的细节。场景模型的最高细节取决于模型建立的数据源，对于以矢量地图数据为主要数据源的战场环境仿真应用来说，数字地图的原始比例尺决定着场景模型所描述的最高细节，即比例尺越大，细节越丰富。场景纹理的最高细节取决于纹理影像的数据源，当以数据地图作为仿真地面纹理的数据源时，其纹理的最高细节同样与数字地图的比例尺有关，即比例尺越大，地物要素的分类分级越详细，则仿真影像所能描述的地表的细节越丰富；当以遥感影像作为地表纹理时，影像分辨率则决定着地表要素所能展现的细节。
为了达到视点越近细节越丰富的场景表达效果，需要把场景模型和纹理数据区分为多种细节层次，并按细节序列加以组织。
（2）与视点相关的层次数据的调度：在同一个视景中，按视觉中心详细周边概略的原则来调度不同细节的模型和纹理数据，也是为保持交互与视觉效果而降低参与计算的地景数据量的有效方法。
需要说明的是，纹理细节可以在视觉上弥补模型细节的不足，即在较为概略的模型骨架上叠加细节较多的纹理，这是提高交互效率而不降低显示效果的一个有效策略。
3．2 实现“沉浸”的关键技术
沉浸特征是指系统的声像效果能够使受训者产生置身于虚拟环境中的感觉。对于大多数应用而言，营造立体视觉效果是实现“沉浸”的关键，即根据人类的双目立体视觉原理，借助于
一定的设备，使观察者在生理水平上对被观察的场景产生强烈的立体感。由于在虚拟现实系统中，场景是由计算机生成的（非实地拍摄），为了达到立体效果，就需要对图像的生成、显示与观察各环节进行适人化的处理，因此该技术也被成为“人造立体视觉技术”[5][12]。（1）立体图像的生成。就是根据生理立体视觉的水平视差，对同一场景生成以左右眼为视点的场景图像，即构成一个像对。像对的视差是引起生理立体感的唯一因素，决定着场景的纵深效果。关于视差的类型及其相应的视觉效果，可参阅参考文献[12]。
（2）立体图像的显示与观察。显示方式与观察方式密切相关，选择何种方式取决于实际应用的需求，在上述内容中描述了战场环境仿真应用中的两种显示与观察方式。这两种方式也是目前市场上的主流，但由于这两种方式都要把部分观察装置加戴在观察者的头上，而且观察效果也不够理想（如液晶眼镜会增加闪烁、降低场景亮度，LCD头盔显示分辨率偏低，CRT 头盔偏重等），因此使许多用户宁可选择三维观察方式，即直接在显示器或投影幕上观看由计算机生成的单目场景视像，以场景中的光影和形态为线索，通过观察者的心理加工，产生三维感觉（实际上是一种错觉）。最近，德国Dresden 3D有限公司推出了一种立体液晶显示器，观察者无须佩带任何观察装置就可以看出立体图像。在该显示器中装配有眼动跟踪摄像机，可捕获观察者双眼的位置，由此来控制安装在液晶屏前的一个光学蒙片分别向左右眼方向偏移左右眼图像。显然，该显示器不适合于多人共享。
在战场环境仿真应用中，环境声音主要是武器装备在作战过程中所发出的诸如发动机轰鸣、枪炮开火、弹药爆炸等声响。这些声响的特点是都具有确切的空间位置和声音效果，通过可描述空间声响的软件（如Direct 3D）就可以把声音的定位信息通过音响系统传递给用户。喧嚣的战场音响可以营造出生动逼真的战场氛围。
3．3 体现“想象”的几个方面
把“想象”作为虚拟现实系统的一个基本特征，表明了创造性形象思维能力对于构建虚拟现实系统的重要性。高超的创意不仅可以引发观看者心灵上的震撼，还可以引导他们达到探索的目的。对于虚拟战场环境的创建，这种想象力体现在人机界面的构想、场景表达的构想以及是否提供对战场环境的再创建手段等方面。
（1）人机界面的构想。“VR最困难的地方就是让用户的感觉对信息确信无疑”，这是比尔?盖茨对虚拟环境应该达到的最高境界的理解[13]。要使用户“进入到”系统所产生的场景中并对其确信无疑，就需要有良好的人机界面。传统的人机界面是让用户隔着“窗口”来观察和操作应用软件，在虚拟环境中，这样的窗口会把用户阻隔在旁观者的位置上，无法作为参与者“进入到”环境中。因此，如何设计符合虚拟环境特点的人机交互界面就成为想象的焦点。
（2）场景描述的构想。实际上就是指虚拟场景的设计。虚拟战场环境的外观是否逼真，主要取决于场景的外观设计。当运用矢量地图数据来生成场景的表面纹理时，场景描述的构想就涉及到每一个要素的表示方法的设计（运用几何符号还是仿真图像）、地表及各要素表面噪音效果的设计、不同地貌类型的色层表的设计、武器装备等作战单元在战场环境中的表示方法的设计、作战意图与态势的表示方法设计等方面。
（3）提供实现构想的工具。在不同的军事应用中，用户对虚拟战场环境的表示方法有不同的要求，比如，对于飞行模拟训练，受训者希望能够以航空影像作为表面纹理，以便使场景在视觉上更接近于实际的地形环境。但对于作战指挥训练而言，受训者更希望场景中能够表达出地图上的分类分级信息（符号化的表示方法），以便分析和决策，这就需要在系统中为用户提供多种表达手段。此外，对于战法研究而言，用户有时需要拟构一个典型的战场环境，这也需要给用户提供实现构想的工具。
4．应用举例
从1995年以来，解放军信息工程大学测绘学院战场环境仿真工程实验室以虚拟战场环境为
主题，做了大量的研究工作，取得了以“地形环境仿真系统”为代表的成果。该系统是运用虚拟现实技术，在军事测绘数据库的支持下，实现战场环境仿真的一个实用系统。主要模拟作战区域的地形环境，可以为作战模拟的各层次（战术、战役、战略）、各阶段（预案拟订、对抗模拟、结果评估）提供各种地幅的二维电子地图、三维地景和地理信息。
本系统已经初步具备了虚拟现实的基本特征（“可进入”、“可交互”），在研制过程中解决了以下几个关键技术问题：
1．解决了在微机环境下，对地形环境的快速三维建模、模型简化以及实时交互等问题。2．研制出与液晶立体眼镜的接口硬件，使得在微机和工作站环境下，可以用较底价位的立体眼镜实现具有“进入感”的立体效果。
3．解决了地形模型与其它商业化三维软件的接口问题，以及技术、战术武器在三维地形环境中的置入问题（如图5）。
目前，本系统已在全军得到广泛的应用，也在国民经济建设中得到应用，如运用本系统，为三峡移民局进行了三峡库区水淹没过程的模拟（如图6）。
5．结语
战场环境仿真是应数字化战场建设的需要而产生的高新技术，其应用领域十分广泛。本文仅从作战模拟这一应用领域来论述虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用，实际上，该技术在军事上还被应用于作战指挥、武器试验、外交谈判、灾害预测等多方面。随着虚拟现实技术日趋成熟、实用，我们相信在不远的将来，它将成为提高军队战斗力的重要的技术手段。
基于数字地球的虚拟海战场环境仿真
—269— 基于数字地球的虚拟海战场环境仿真 曾 鹏1，陈长征1，李苏军2 (1. 北京市947信箱10分箱，北京 100083；2. 国防科技大学多媒体研发中心，长沙 410073) 摘 要：分析传统海战场仿真方法的不足，提出以数字地球平台为基础来实现大规模虚拟海战场环境仿真的思路，从基于数字地球的大规模海洋表面生成、三维战场实体嵌入以及利用想定驱动虚拟海战场环境仿真3个方面展开虚拟海战场环境仿真技术的研究，通过实验给出实际的仿真效果。 关键词：仿真；数字海图；数字地球；虚拟海战场；想定驱动 Simulation of Virtual Sea Battlefield Environment Based on Digital Earth ZENG Peng 1, CHEN Chang-zheng 1, LI Su-jun 2 (1. The 10th Sub-box of 947 Letter Box in Beijing City, Beijing 100083; 2. Multimedia R&D Center, National University of Defense Technology, Changsha 410073) 【Abstract 】This paper analyzes the deficiency of traditional simulation methods in virtual sea battlefield, and proposes the idea of realizing the simulation of large-scale virtual sea battlefield based on the digital earth. It extends the research on simulation technology of the virtual sea battlefield from three facets of large-scale ocean surface rendering based on digital earth, embedment of the three-dimensional combat entity and scenario-driven simulation of the virtual sea battlefield environment. The effect of simulation is given. 【Key words 】simulation; digital chart; digital earth; virtual sea battlefield; scenario-driven 计 算 机 工 程Computer Engineering 第35卷 第8期 Vol.35 No.8 2009年4月 April 2009 ·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2009)08—0269—02 文献标识码：A 中图分类号：TP391.41 1 概述 随着海洋战略思想的深入人心，世界各国军事研究人员 一直对虚拟海战场环境的建设极为关注。从早期的SIMNET 计划到面向21世纪建立的下一代战争演练系统WARSIM ，美军已初步建成数字陆战场；并计划到2030年实现陆战场的全面数字化，同时建立虚拟海战场和空战场；拟在2050年前后建成陆海空天一体化的虚拟战场。目前，美军已经具备满足陆、海、空、特种部队等多军兵种军事训练的能力，并能实现虚拟与实际武备的对接，部分成果已用于一定规模的联合军事演习中。从目前国内发展情况来看，虚拟海战场的建设还停留在训练模拟器材等面向小区域的海上场景，而在面向大规模海战场态势的分析和理解时，指挥员仍普遍采用传统的基于数字海图的态势标绘和二维作业推演。造成这种现状的主要原因有：(1)海平面广阔，时空粒度与尺度跨度较大。 (2)海浪受力复杂，其波动受到重力、摩擦力、科氏力等各种力的综合影响。(3)时空互动。海浪是一个流体，海洋现象不但空间和时间上是动态的，更多的是时空互动，因此，很难用一个通用的方程来表示。(4)战场实体的嵌入以及实体与海战场环境间的交互较为复杂。然而，随着海战场感知手段的不断增强，海战场环境保障方式开始向数字化、可视化、多比例尺三维海图方向发展，以纸质海图、二维电子海图和沙盘为主的海战场环境保障手段已无法满足信息战的迫切需求。随着数字地球和数字海洋的提出以及虚拟现实技术、计算机技术和数据仓库技术的快速发展，展开基于数字地球的虚拟海战场环境仿真技术的研究能够为我军海上作战、训练和海上抢险救灾以及多军兵种联合作战提供良好的信息保障和技术支持。 2 基于数字地球的海洋表面生成 数字地球与数字海洋的提出为虚拟海战场与数字地球的结合提供了契机，也为虚拟海战场环境建设提供了良好的基础平台[1]。在该平台实现了三维虚拟海战场环境的生成，主要体现在海洋球面生成、LOD 球面高度网格生成和海面光照效果模拟等方面[2]。 2.1 海洋球面生成 由于地球的球体特性，要构建基于数字地球的海洋表面模型必须在三维球面上进行。这需要求解海洋表面各点(x , y , z )的值， 同时考虑时间因素t ，生成动态海洋表面 h (x , y , z , t )，转换为经纬度坐标即h (a , β, t )，该点的实际高度值为 surface surface (, )(,)(cos ,)h h f αβαβαββ=+??N 其中，cos β为修正值；surface N 为(a ,β)切平面的法向量。得到某时刻t 海洋表面各点的高度值就可以实现某时间点t i 海洋表面的生成，如图1所示。 图1 海洋表面点的高度值与对应的效果图 作者简介：曾 鹏(1978－)，男，博士，主研方向：虚拟现实，计算机仿真；陈长征，高级工程师；李苏军，博士研究生 收稿日期：2008-09-20 E-mail ：zengpeng_chsh@https://www.wendangku.net/doc/fc14035055.html,
基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究 (1).
基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战 场地形研究 (1) 论文首先讨论了GIS的概念及相关技术，重点讨论了基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形的关键技术和实现过程。包括：基于GIS实现的原理，虚拟战场地形的建模，可视化的操作和分析。并结合实例进行了说明。实验结果表明用该方法开发的虚拟战场三维地形环境仿真系统具有良好的用户界面和形象逼真地动态地形显示效果。 关键词 GIS技术三维可视化数字模型虚拟战场地形 0 引言 近年来，随着GIS和虚拟现实（VR）技术的发展，军事演习和指挥决策在概念上有了新的飞跃，通过建立虚拟作战实验室来进行军事训练和研究。利用基于GIS三维动态可视化仿真技术，场景建模技术和图形图象处理技术，开发出关于某一特定的战场地形区域的真实全面的虚拟战场地形环境系统，使指挥人员有身临其境的体验。 1 GIS及其可视化原理 1．1 GIS简介 地理信息系统（GIS）是一门地学空间数据与计算机技术相结合的新型空间信息技术。它以空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间数据进行采集，管理，操作，分析和显示，并采用地理模型分析法，适时提供多种空间和动态地理信息的计算机系统。近几年来把GIS技术用到军事上的战场地形的研究已经取得了不少的进步。 1．2 基于GIS的图形表达 GIS中的图形以矢量表示和存储的。图形的实质就是空间点在三维平面的投影，可以分解为：点，线，面，体等几种不同的图形元素。因为矢量化图形的各个部分可以用数学的方法加以描述，可以对其进行任意的变换，放大，缩小，旋转，变形，移位，叠加等，并保持图形的空间拓扑关系不变。而且矢量图形的基本组成是点，线，面，体，可以进行单独定义，控制，操作，分析，查询图形对象的空间信息及其相关的属性信息。 1．3 基于GIS的战场地形信息的组织 GIS将空间实体对象用空间数据和属性来共同描述并分别存储。前者描述实体的数据和拓扑关系等，后者描述实体的属性和两者的关联标识，空间数据和属性数据通过内部代码和用户标识码作为公共数据项连接起来，使得空间对象的每个图元与描述图元的属性一一对应起来（如图1）。利用GIS特有的混合空间数据组织形式为反映战争中复杂的地形环境提供了条件。战场数字建模是把客观存在的战场地形环境实体在计算机中用真实的空间位置来表示，实现了地形空间实体与属性数据一一对应（如图2）。
仿真器的作用
仿真器的作用 问1.用虚拟软件仿真与这个有什么区别吗？我没有看到过仿真器也没有用过仿真器 答：虚拟软件仿真，不能看到驱动硬件的实际效果。 问2.仿真器接电脑，仿真器再通过仿真头接目标板，然后程序就能在线仿真？ 答：是的，连接好了以后，打开51开发软件平台KEIL，通过在KEIL中修改你的程序中不满意的部分，仿真器会在软件平台KEIL的控制下时时联 动。然后通过单步运行程序或者让程序运行到指定的程序行停止，等等调试方法调试你的程序，直到你满意为止，全部过程硬件都会和程序同步运行，所见即所得。 可以极大地提高效率，不用再反复的用编程器向51芯片中烧录程序。 问3.仿真器的本质是什么？
答：仿真器就是通过仿真头用软件来代替了在目标板上的51芯片，关键是不用反复的烧写,不满意随时可以改,可以单步运行,指定端点停止等等，调试方面极为方便。 问4.操作仿真器的软件KEIL都支持那些编程语言？ 答：同时支持汇编语言和C语言。 问5.如果我不会使用KEIL怎么办？ KEIL是德国开发的一个51单片机开发软件平台，最开始只是一个支持C语言和汇编语言的编译器软件。后来随着开发人员的不断努力以及版本的不断升 级，使它已经成为了一个重要的单片机开发平台，不过KEIL 的界面并不是非常复杂，操作也不是非常困难，很多工程师的开发的优秀程序都是在KEIL的平台 上编写出来的。可以说它是一个比较重要的软件，熟悉他的人很多很多，用户群极为庞大，要远远超过伟福等厂家软件用户群，操作有不懂的地方只要找相关的书看 看，到相关的单片机技术论坛问问，很快就可以掌握它的基本使用了。
问6.仿真器是不是适合初学者使用？ 答：仿真器适合初学者使用,这是肯定的，使用它学习单片机自然事半功倍，但是首先必须有一定理论基础。个人认为它不适合没有任何51单片机基础的初 学者，比较适合有一定理论基础和实践经验的用户，也适合渴望开发复杂程序的有经验用户。可以说如果没有单步运行调试等手段来仿真，很难开发出复杂的程序， 在早些年因为51芯片的存储器是EPROM的，反复烧写的寿命非常有限，开发程序只能靠专业的昂贵的专业仿真器来完成，排除了所有错误之后才能写入单片机 芯片中。有了内部含有闪存的单片机之后，才使反复烧写试验成为可能，但是也还是无法实现象仿真器那样的时时调试。在公司进行单片机程序开发的工程师都是使 用仿真器，对于想真真掌握单片机开发的人，最终也一定会熟练的使用仿真器。 问7.仿真器的原理是什么？ 答：仿真器内部的P口等硬件资源和51系列单片机基本是完全兼容的。仿真主控程序被存储在仿真器芯片特殊的指定
对系统优化与仿真的认识
对系统优化与仿真的认识 随着网络技术的日益提高，带动着物流业的迅猛发展。物流管理也变得越来越繁琐。由此诞生了物流系统。物流系统是一个大跨度的系统：一是地域跨度大，二是时间跨度大；并且稳定性较差而动态性较强；它属于中间层次系统范围，本身具有可分性，可以分解成若干个子系统；同时，物流系统的复杂性使系统结构要素间有非常强的"背反"现象，常称之为"交替损益"或"效益背反"现象，处理时稍有不慎就会出现系统总体恶化的结果。在物流系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强的背景下，建模与仿真的方法在物流系统的完善和决策中变得日益重要。 由于物流系统要求在一定条件下达到物流总费用最省、顾客服务水平最好、全社会经济效益最高的综合目标，同时，由于物流系统包含多个约束条件和多重因素的影响，难以达到最有状态，物流系统的优化问题由此被提出并受到广泛关注。物流系统优化是指确定物流系统发展目标，能实现服务性和快捷性，能有效的利用面积和空间，使规模适当化，达到存储控制的目的，并设计达到该目标的策略以及行动的过程，它依据一定的方法、程度和原则，对与物流系统相关的因素，进行优化组合，从而更好实现物流系统发展的目标。最常用的方法主要有三种：运筹学方法、智能优化方法和模拟仿真法。 仿真是利用计算机来运行仿真模型，模拟时间系统的运行状态及其随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特性，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。计算机仿真的类型有离散事件(系统)仿真、连续系统仿真、混合系统仿真，还有蒙特卡罗仿真等。物流系统是复杂的离散事件系统，在系统设计与控制过程中存在许多优化问题，用系统仿真为解决复杂物流系统的问题提供了有效的手段，它不仅可提供用于决策的定量信息而且可以提高决策者对物流系统工作原理的理解水平，仿真技术为复杂物流系统设计提供了技术性和经济性的最佳结合点和直观有效的分析方法。 下面，我主要介绍一下供应链的优化。 提到供应链优化，首先想到的是供应链管理。现在，物流管理的观念被大多
战场环境分析
联合作战战场环境分析 --地形地貌
地形 摘要:将军的优劣常体现于他的战术，而地形是战术中必须考虑的因素，所以地形对于战争有着不可估量的影响，但归根结底是将军如何运用地形的问题. 地形不仅是作战布阵的考虑因素，也是扎营、行军、进攻方式和时机的考虑因素。 关键词：战场环境、地形、作用影响、特点特征 众所周知，在二十一世纪的今天，科学技术已经发展到一个相当高的水平，我们可以不受舟车劳顿之苦而与大洋彼岸的人说话，不必亲临现场也能看一场NBA 比赛，甚至我们已经有能力飞上天去观察我们美丽的星球，所以，某些人就认为现代战争中，有了先进的科学技术，地形地貌就不重要了！当然，这不能说没有一点道理，但我认为，地形地貌在现代战争中依然有不可动摇的地位。
1.地形地貌对作战防守的重要影响 首先，地形地貌对防守有重要意义。如果战争一方拥有山地，丘陵等有利地形，即使对方能用先进的仪器设备探知敌人的位置，也难以摧毁敌军，现代战争无外乎卫星与导弹的较量，但山区地形复杂，容易挖洞穴藏身，故导弹虽威力无穷，却也要做无用功，即使有最先进的飞机，坦克，也不能完全摧毁敌军。本.拉登的恐怖组织之所以 迟迟未被拥有先进的卫星导弹的美国所击败，很大程度上是因为他们占据了有利的山区地形地貌，因此，有利的地形地貌易守难功。美国虽然击败了萨达姆政权，但在伊拉克仍然陆续有很多美军死亡，就是因为其不熟悉伊拉克的地形，被恐怖分子依托有利地形地貌牵着鼻子打。所以有利的地形地貌能够发起有效的反击，从而击退敌人。依托有利的地形地貌，防守一方肯定不会轻易出击，而进攻一方则想尽办法尽快干掉对手，于是几番狂轰烂炸过后，便萌生了大举进攻，近距离作战的念头，此时正是防守一方奋起反击的时候，从而有效的打击敌人。当年中国共产党之所以能让日本人望而生畏，靠的就是山区的有利地形，采取游击战，虽然武器不如对手，但还是给对手以有力打击，从而捍卫了中华民族的尊严！当然，有些人可能会说现代战争武器威力之大足可以将大山夷为平地，真实展现中国古代的愚公移山！
浅谈物流仿真在物流管理中的意义
试论物流系统仿真在物流管理中的发展与对策 【摘要】物流系统仿真是对真实系统的一种仿真活动,它作为一门新兴的技术，但已成为战略研究、系统分析、运筹统计、预测决策、宏观及微观管理等领域的有效工具。它对于物流管理的成功,具有十分重要的意义。而我国的物流系统仿真与国外存在很大差距,主要表现在体制、机制和规则等方面。因此，分析物流系统仿真在物流管理中具有很强的现实意义。本文概述了物流系统仿真在物流管理中的意义以及其发展的现状，重点探讨了物流系统在发展期间存在的问题，并提出了相应的对策，以使得我国的物流系统仿真和物流管理决策能力提高到新的水平。因此，分析物流系统仿真在物流管理中的现状以及解决其存在的问题是至关重要的。 【关键词】物流系统仿真，物流管理，决策 前言 近年来，物流系统仿真在物流管理的整体发展中作用凸显，但与国际水平相比仍有很多的差距。物流系统仿真在物流项目管理中高效、快速、稳定发展，有利于物流管理整体水平的提高，同时有利于我国各个领域全面发展。因此，分析物流系统仿真在物流管理中的现状以及解决其存在的问题是至关重要的。 一、问题的提出 （一）物流系统仿真在物流管理中的重要意义 物流系统仿真是借助计算机仿真技术，对现实物流系统建模并进行实验，得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统性能的方法。通过遵循问题描述与定义、建立仿真模型、数据采集、模型确认、模型的编程实现与验证、仿真实验设计、模型的仿真运行、仿真结果的输出与分析等步骤，为物流管理决策分析服务，如：交通运输网络的布局规划、自动化物流系统的策略运用、物流园区规划等方面进行仿真研究和比较分析，并对物流管理以后可能的工作方向。取得的财务收益、经济效益及社环境影响进行预测，从而提出物流系统仿真在物流管理中如何进行建设的咨询意见。 物流系统仿真的主要目的是模拟物流系统的动态行为，辅助决策者对系统的优化和控制做出科学决策，提高物流系统的效率和服务水平，降低物流系统的运行成本。因此，物流系统仿真在物流管理中具有重要的意义: 1、物流系统仿真可极大降低运营成本，增加物流管理的灵活性 物流系统仿真在各类应用需求的牵引及相关学科技术的推动下，得到了快速
基于虚拟现实技术的战场环境仿真
基于虚拟现实技术的战场环境仿真 摘要：战场环境是一切军事行动的空间基础，战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容，重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。 关键词：战场环境，战场环境仿真，虚拟现实 战争具有很强的实践性特点，指战员的指挥艺术和作战能力，都需要在一定的战争环境中得到锻炼和提高。战争年代，这种能力可以通过真正的战争实践得以积累，但这种实践是不可重演、不可试验的，其代价也十分高昂。因此，即使在战争年代，非战时的训练也成为决胜的关键，指导训练的标准就是战争实践本身。和平时期，军事演习是一种普遍的训练方法，驾驭战争实践的能力是通过各种作战样式的试验来积累和提高。由于缺少实际战争的检验，各训练样式也就规定着未来作战的样式。 自人类历史上出现战争以来，人们对军事训练的研究都是以对战争规律的学习和探讨为目的，并在训练领域逐渐形成了“作战模拟”这一特殊的研究主题。作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟[1]，其首要的一点就是要创造一个贴近实战的训练环境，使得各类受训人员能够在此环境中得到恰如其分的训练[2]。 战场环境是敌对双方作战活动的空间，在现代作战模拟中，要营造一个贴近实战的训练环境，首先就要根据仿真原理来建立一个符合特定的作战训练科目需要的数字化的战场环境，这就是战场环境仿真（Battlefield Environment Simulation）。战场环境仿真在内容上包括战场感知虚拟现实是二十世纪90年代末出现的一种十分有效的仿真技术，本文将重点讨论如何运用虚拟现实技术来实现战场环境仿真。 1．战场环境仿真概述 1．1 战场环境的构成 战场环境是指作战空间中除人员与武器装备以外的客观环境。从战争所涉及的客观因素来分析，战场环境应该包含战场地理环境、气象环境、电磁环境和核化环境。也许，随着网络信息战的形成，战场网络环境也将成为战场环境的一个重要的组成部分。 战场环境具有多维性、互动性的特点。多维性的含义是：①战场环境是由多个具有自身变化规律的客观环境构成的，上述的四个环境分属于不同的学科领域；②这些客观环境的空间形态是随作战过程而演变的。互动性的含义是：上述环境之间互有影响，其中，地形环境是其他环境的物理依托，是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。如图1所示，战场环境中，气象环境与地理环境互有影响，气象环境具有地缘特点，如不同的地理位置具有热带、亚热带等气象特征，而气象环境会影响地理环境，如流水侵蚀地貌、冰川地貌的形成，雨天和晴天对地面土质有影响，进而影响行军速度；地理环境和气象环境都对电磁环境的形成有重大影响，不仅规定了电子设施的分布，还决定着电磁波的传递范围和受气象
数控仿真的作用
1.采用数控仿真，知识掌握牢固 斯沃数控仿真软件独有的刀具轨迹显示技术与刀路调试技术，是在数控机床上实训难以做到的，这些技术非常适合于教学，可使学习者扎实掌握各种指令的加工效果，知识掌握牢固。 如图1所示，只要程序一编好，刀具轨迹就显示在工件上，马上可以发现编程有无错误，对刀及工件坐标系设置有无问题。而且仿真加工时，刀具可以精确地沿着轨迹运动。 图1 如图2所示，斯沃数控仿真软件独有的刀路调试技术，你点到程序的哪一行就可对应突显刀具轨迹，这可使学习者牢固掌握各种指令，而且便于检查错误。 图2 2.采用数控仿真，学习效率高 斯沃数控仿真软件独有的快速对刀与设置工件坐标系技术，避免了在数控机床上长达数十分钟的对刀操作，可将更多时间放在验证数控程序上，学习效率高。 斯沃数控仿真软件拥有完善的对刀操作，如铣床拥有基准芯棒及塞尺对刀、偏心寻边器对刀和光电寻边器对刀。但如果每仿真一个程序，都进行对刀操作将很耽误时间，而且显示不出数控仿真软件效率高的优势。 如图3所示，斯沃数控仿真软件在车床仿真时采用快速定位，将刀具快速定位在毛坯
的外形轮廓端点上，然后在刀具表中输入毛坯直径和长度实现快速对刀。 图3 图4 如图4所示，斯沃数控仿真软件在铣床仿真时，通过“设置毛坯”对话框，可将毛坯上已选好的工件原点直接存入G54寄存器中，避免了繁琐的而费时的对刀操作，实现了快速设置工件坐标系，提高了学习效率。 随着数控仿真技术的发展，数控仿真软件与数控机床的差距越来越小，特别是斯沃数控仿真软件支持极坐标、螺旋插补及各种循环指令编程，支持各系统子程序及宏程序编程，支持镜像、缩放及旋转等简化编程指令编程，特别是近来加入变量刀具补偿指令及直线和圆弧后倒直角、倒圆角指令的仿真，使得在斯沃数控仿真软件里仿真加工可以达到与真实机床完全一样的效果。
海洋水下战场态势仿真系统的设计与实现-
第３８卷第４期２０１６年８月 指挥控制与仿真 ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１６ 文章编号：１６７３-３８１９（２０１６）０４-００７９-０５ 海洋水下战场态势仿真系统的设计与实现? 李 卓１，２，王庆裕２，高大远１ （１．海军潜艇学院，山东青岛 ２６６１９９；２．海军９２９９５部队训练部，山东青岛 ２６６１００） 摘 要：在作战仿真领域，由于水下战场环境的特殊性以及水下作战对抗的复杂性，构建具有水下战场实景态势展现以及水下作战对抗演示分析等功能的仿真系统始终是一个难点问题三基于现代海战条件下水下对抗的应用背景，设计实现了海洋水下战场态势仿真系统，给出系统的功能结构二功能流程以及数据处理流程和方案，并对系统的开发部署进行了具体实现，应用情况表明系统能够实现对水下战场实景态势的高精度仿真，可作为海洋水下战场实景态势的演示分析研究平台和水下作战对抗的论证评估工具三关键词：水下战场；实景态势；仿真系统；开发部署；设计实现 中图分类号：ＴＰ３９１．９；Ｅ９４３ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３-３８１９．２０１６．０４．０１７ ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｉｔｕａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭａｒｉｎｅＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＢａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ ＬＩＺｈｕｏ１，２，ＷＡＮＧＱｉｎｇ-ｙｕ２，ＧＡＯＤａ-ｙｕａｎ１ （１．ＮａｖｙＳｕｂｍａｒｉｎｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１９９；２．ＵｎｉｔＮｏ．９２９９５，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｉｓａｌｗａｙｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｓｈｏｗｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｗａｒｆａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｗａｒｆａｒｅｉｎｔｈｅｍｏｄｅｒｎｓｅａｆｉｇｈｔｃｏｎ-ｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｅｔｃａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ，ａｎｄｉｔｓｅｒｖｅａｓａｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄａｎｄａａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｏｏｌｓｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ；ｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ；ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎ-ｔａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１６-０２-２８ 修回日期：２０１６-０３-３０ ?基金项目：国家８６３基金（ＡＡ８０９４０２７Ｂ） 作者简介：李 卓（１９７５-），男，辽宁兴城人，博士后，工程 师，研究方向为模拟仿真二导航系统二水下作战理论等三 王庆裕（１９７１-），男，高级讲师三高大远（１９７８-），男，博士，讲师三 近年来，水下作战在信息化海战中的地位逐渐凸显，海洋水下战场空间特殊的军事价值和战略意义已经被广泛认可，各海洋军事强国纷纷推动和实施与海洋水下作战相关的战略和计划，不断加强对水下战场空间的控制，并基于不同的使命任务体系论证了多种水下作战模式，发展了大量的水下武器装备［１-２］三其中美国相继通过 ＳｅａＷｅｂ 二 ＰｌｕｓＮｅｔ 等计划和项目，针对水下远距离探测和预警二水下通信和组网等水下信息技术进行研究和验证三另外，早在冷战时期，美俄就在大洋海底建立了防范对方潜艇的海底反潜网络，近年来更是进一步发展了多种样式的海洋水下对抗系统和对抗节点，包括美国的先进可布放系统（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔａｌＳｙｓｔｅｍ，ＡＤＳ）二水下持续监视网（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＬｉｔｔｏｒａｌＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＳｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅＮｅｔｗｏｒｋ，ＰＬＵＳｎｅｔ）二可部 署自主分布式系统（ＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｙｓｔｅｍ，ＤＡＤＳ）等，俄罗斯最新研制了固定式被动水声 观测系统 德涅斯特尔 系统，并将其部署海军，这些海底观测网都可直接用于军事对抗三在水下节点的研究方面，相关研究进展也非常快，包括美国的先进无人搜索系统ＡＵＳＳ和Ｒｅｍｕｓ-６０００型水下航行器，英国的海洋调查与监视水下航行器ＡｕｔｏＳｕｂ，德国的无人水 下侦察航行器ＤｅｅｐＣ等，这些节点均可作为水下各类活动的手段和载体三鉴于水下战场具有迥异于其它战场空间的复杂性和特殊性，同时还涉及来自不同战场空间的多种作战平台以及多种技术手段的综合应用，因而水下作战活动异常复杂，对水下战场态势的分析验证以及对水下作战活动的演示呈现等都面临很多困难三信息化海战场上作战环境复杂多变，战场态势转换迅速，作战对抗异常激烈，采用抽象单一二静态描述的战场态势图等表达方式很难实现对水下战场态势进行准确直观的描述，对水下战场的实景态势仿真历来
战场仿真研究的意义
战场仿真研究的意义、现状及应用前景？ 悬赏分：0 | 解决时间：2009-5-25 17:38 | 提问者：不同寻常路 最佳答案 基于虚拟现实技术的战场环境仿真 摘要：战场环境是一切军事行动的空间基础，战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。本文讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容，重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。 关键词：战场环境，战场环境仿真，虚拟现实 战争具有很强的实践性特点，指战员的指挥艺术和作战能力，都需要在一定的战争环境中得到锻炼和提高。战争年代，这种能力可以通过真正的战争实践得以积累，但这种实践是不可重演、不可试验的，其代价也十分高昂。因此，即使在战争年代，非战时的训练也成为决胜的关键，指导训练的标准就是战争实践本身。和平时期，军事演习是一种普遍的训练方法，驾驭战争实践的能力是通过各种作战样式的试验来积累和提高。由于缺少实际战争的检验，各训练样式也就规定着未来作战的样式。 自人类历史上出现战争以来，人们对军事训练的研究都是以对战争规律的学习和探讨为目的，并在训练领域逐渐形成了“作战模拟”这一特殊的研究主题。作战模拟是对包括战争规律和战争指导规律两个方面在内的战争本质规律的模拟[1]，其首要的一点就是要创造一个贴近实战的训练环境，使得各类受训人员能够在此环境中得到恰如其分的训练[2]。 战场环境是敌对双方作战活动的空间，在现代作战模拟中，要营造一个贴近实战的训练环境，首先就要根据仿真原理来建立一个符合特定的作战训练科目需要的数字化的战场环境，这就是战场环境仿真（Battlefield Environment Simulation）。战场环境仿真在内容上包括战场感知虚拟现实是二十世纪90年代末出现的一种十分有效的仿真技术，本文将重点讨论如何运用虚拟现实技术来实现战场环境仿真。 1．战场环境仿真概述 1．1 战场环境的构成 战场环境是指作战空间中除人员与武器装备以外的客观环境。从战争所涉及的客观因素来分析，战场环境应该包含战场地理环境、气象环境、电磁环境和核化环境。也许，随着网络信息战的形成，战场网络环境也将成为战场环境的一个重要的组成部分。 战场环境具有多维性、互动性的特点。多维性的含义是：①战场环境是由多个具有自身变化规律的客观环境构成的，上述的四个环境分属于不同的学科领域；②这些客观环境的空间形态是随作战过程而演变的。互动性的含义是：上述环境之间互有影响，其中，地形环境是其他环境的物理依托，是可以进行空间定位和加载各种作战信息的基础。如图1所示，战场环境中，气象环境与地理环境互有影响，气象环境具有地缘特点，如不同的地理位置具有热带、亚热带等气象特征，而气象环境会影响地理环境，如流水侵蚀地貌、冰川地貌的形成，雨天和晴天对地面土质有影响，进而影响行军速度；地理环境和气象环境都对电磁环境的形成有重大影响，不仅规定了电子设施的分布，还决定着电磁波的传递范围和受气象干扰的程度；战场核化环境的形成，与核设施的地理位置及其周围的环境有关，核污染的区域的形成和发展与地理环境和气象环境密切相关。 1．2 战场环境仿真及其描述方式 战场环境仿真是指运用仿真技术来描述战场环境。仿真（Simulation）是通过系统模型的实
三维战场态势综合显示系统 简介
三维战场态势综合显示系统 一、需求分析 生理学和心理学的研究表明，50%的脑神经细胞与视觉相联，空间视觉信息是人类最易处理的信息来源，人接受外界信息的70%以上来自视觉，所以，美军认为，当信息被放在能直接感知的、现实的环境中时，人们的观察力和想象力会得到提高，信息会更加有用和有效。 现代战争是基于信息系统的体系对抗，战争双方的作战行动，需要迅速、全面、准确地掌握战场态势信息。战场态势的三维显示，有利于作战人员认识、分析、理解战场信息，现已成为军事信息系统的重要组成部分，是作战回路的重要一环，对取得信息优势具有重大作用。 从满足显示信息分类需求角度来说，战场由自然环境（包括地理环境和大气环境）、电磁环境（射频和用频）和目标环境（包括目标实体、运动和电磁特性）复合交叠组成。在时域上，包含“态”和“势”两层含义：态，强调当前状态，是对自然环境（包括地理环境和大气环境）、电磁环境（包括频域、能域、空域、时域和信号特征）和目标环境（包括目标实体外观、电磁/红外特性、平台运动状态）的统计；势，强调事物发展的趋势，是对目标隐含的作战意图、作战能力、相互关系以及对我构成的威胁等的估计。所以，战场态势综合显示系统不仅要对表征战场当前状态的静态信息进行可视化输出，还需要对描述战况发展的动态信息进行符号化、可视化输出处理。 从满足不同用户需求角度来说，不同用户对战场态势的关注重点不同，以战场电磁态势信息为例，装备研究人员希望看到信号在时域、空域、频域和编码调制中的技术细节；装备操作人员希望看到的是所处电磁环境的信号来源和特征；指挥人员希望看到的是战场电磁环境将对作战实体产生的可能影响。所以，战场态势综合显示系统不仅要显示直接存在与战场中的实体，还要对不同人员关注的参数进行可视化建模和输出。 综合来讲，战场态势显示系统不仅要显示战场中人眼裸眼可见的信息，包括地理环境、目标外观和运动等，还必须具备显示裸眼不可见信息的能力，如电磁
第一章 系统建模与仿真概述
第一章系统建模与仿真概述 系统：系统是由两个以上相互区别或相互作用的单元有机的结合在起来，完成某一功能的综合体。 系统的特征：1.系统的整体性 2.系统的层次性 3.系统的相关系 4.系统的目的性 5.系统对环境的适应性系统： 模型：模型是对系统的特征要素，有关信息和变化规律的一种抽象表述、它反映 了系统某些本质属性，描述了系统各要素间的相互关系，系统与环境之间的相互 作用。 模型的意义：1.客观实体系统很难做试验，或者根本不能做实验。 2.对象问题虽然可以做试验，但是利用模型更便于理解。 3.模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规 律更加经济方便。 系统模型的种类：抽象模型和形象模型 抽象模型：数学模型图形模型计算机模型概念模型 形象模型：模拟模型实体模型 建立模型的步骤： 1.弄清问题，掌握实际情况 2.搜集资料 3.确定因素之间的关系 4.构造建模 5.求解模型 6.检验模型的正确性 系统建模预防针的一般方法和步骤（P17） 仿真的发展趋势：建模方法面对对象仿真分布交互仿真人工智能与 计算机仿真虚拟现实仿真 Internet网上仿真 第二章商贸物流系统建模与仿真 商贸流通在社会经济中的地位与作用：1，商贸流通是连接生产和消费的纽带； 2，商贸流通对生产具有反作用； 3，商贸流通是国民经济现代化的支柱。 商贸活动的内容： 1，商流，对象物所有权转移的活动称为商流。 2，物流，是指事物从供给方向需求方的转移。
3，资金流，主要是指资金流的转移过程，包括付款，转账等过程，是 整个商贸活动的目的。 4，信息流，指商品信息的提供，商品促销信息，技术支持，售后服务 等内容，也包括诸如询单价，报单价，付款通知单，转账通知单等商业贸易单证以及交易 方的支付能力和支付信誉。 预测：所谓预测就是人们对某一不确定的或未知事件的表述。 预测的作用：从变化的事物中找出使事物发生变化的变化的固有规律，寻找和研究各种变化现象的背景及其演变的逻辑关系，从而去揭示事物未来的面貌。 判断预测方法：一，部门负责人评判预测法；二，销售人员估计法；三，德尔菲法；四， 历时类比法。 德尔菲法：依靠技术专家小组背靠背景来判断，来代替面对面的会议，是不同专家将分歧的幅度和理由都能够表达出来，经过客观分析以求达到客观规律的一致意见。 时间序列预测技术：一，移动平均预测法（计算题p30例2）； 二，指数平均预测法。 DRP：是分销需求计划的简称，它是MRP原理和技术在流通领域中的应用。该技术主要解决分销物资的应用和调度问题，其基本目标是合理进行分销物资和资源配置，以达到既有效 地满足市场需求优势的配置费用最省的目的。 *DRP的基本概念 1.库存：指仓库或物流中心实际存在的物资数量。 2.安全库存：为便于生产经营活动正常进行，防止因需求货供应的波动 引起缺货或停工待料，经常在仓库各项目保持一定数量的计划库存量， 成为安全库存。 3.期初和期末库存：指在论述的时间段开始和结束时本单位的实际库存。 4.进货提前期：指从发出订货到所定货物运回并入库所需要的时间长度。 5.送货提前期：指从接收订单到货物送到用户手中并接收入库的时间长度。 6.在途物资：指供应商已经接受订单备货，但尚未来到本单位入库的物资。 7.订货批量：指一次订货所订的物资数量。 8.时间周期：就是根据实际需要划分的时间段信息，如一日，周，月划分。 9.计划期：是指DRP尽心运算的整个时间段，可能是一个月，一个季度 或一年，他可划分为几个计划周期。 10.物流中心：从事物流活动的具有完善的信息网络的场所或组织。 BOD简介：B OD是MRP中物料清单BOM的概念和结构在分销领域的运用，它同BOM在产品结构树中连接各零件和成品一样，在供应方和各个需求方之间架起了一座沟通的桥梁。 DRP在分销网络中的运作原理（p43DRP原理图）
系统仿真应用与发展方向
过程仿真的应用与发展方向 机博111班张英杰 一、系统仿真的基本概念 系统仿真可以理解为运用物理模型或数学模型代替实际系统进行实验和研究。系统仿真是一门面向实际的具有很强应用特征的学科，也是一门综合性新技术学科。系统仿真应用领域很广，涉及航空、航天系统、石油化工过程系统、火力发电系统、冶金与钢铁工业系统、水泥工业过程系统、食品加工系统、造纸工业系统、交通管理系统、环境及环境保护系统、社会经济系统和医学生物系统等等。 过程系统仿真技术随着电子计算机软、硬件发展而发展。近年来数字电子计算机已成为系统仿真的主要工具。过程系统仿真下定义可描述为：以仿真机为工具，用数学模型代替过程系统进行实验和研究。此定义指明了过程系统仿真所关心的三个主要组成部分，即过程系统、数学模型和仿真机。三个部分由两个关系沟通。其一，过程系统与数学模型之间的关系，称建模；其二，数学模型和仿真机之间的关系，称仿真。 数学模型是依据过程系统数据源由人工建立的数学描述。这种数学描述能够产生与过程系统相似的行为数据。数学描述常用代数方程法，微分方程法或状态方程法等。仿真机是以现代高速电子计算机、网络设备、多媒体设备为基础，由人工建造的模拟实际操作控制或现场装置环境的机器，同时也是数学模型软件实时运行的硬件环境。一般科学计算问题有通用数字计算机或微型计算机就可以满足计算要求。但过程系统仿真必须具备特殊的仿真机、实时操作系统及专用仿真软件环境，才能逼真地模拟动态过程现象。近十年中，我国科技人员已研制成功多种型号的仿真机产品。目前主要有通用型模拟仪表盘式和DCS式两大类。二、仿真技术的特殊作用 所谓特殊作用，就是其他技术很难达到或者无法取代的作用。主要有以下几个方面： 第一，过程系统通常属于大型工业系统，其流程复杂、投资巨大、生产连续性强。从经济利益和安全性出发，一般不允许在真实系统上进行试验研究，即必须借助于仿真手段； 第二，计划中或设计中的过程系统，现实世界中尚不存在，只有通过仿真手段进行试验研究； 第三，高质量的仿真模型具有预测性。应用现代高速大容量仿真计算机，人们可以在短时间内预测实际过程系统数月甚至数年时间中所发生的现象和事件，这是仿真技术“超时空”的优点； 第四，实际过程系统根本不允许作的试验。如超极限运行、破坏性试验、事故分析等等，利用仿真技术不会造成任何损失，是最安全的试验研究方法； 第五，仿真试验研究主要在仿真机上进行。与真实系统试验相比，除了安全以外还能大大节省原材料、能源消耗和人力资源等； 第六，动态仿真数学模型可以产生被仿真系统受到各种外部扰动或操作变化的动态响应，这种特点即模型的预测性。也就是说，一个高质量的数学模型不是主观认为赋给模型哪些功能，模型则只能产生那些功能或现象。例如一个设计合理的流体流动管路与阀门组成的网络模型，可以产生各阀门不同开关状态的所有
仿真软件的重要性论文
专业导论报告 3 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 优秀□良好□ 成绩： 中等□及格□不及格□ 2011年11月01日
仿真软件的重要性 摘要：在实验室中进行各种试验是大学学习过程中不可缺少的一个环节，对我们深刻理解课堂理论、理论联系实际、强化动手能力、训练创新思维都有着不可替代的作用。因此，对一所大学的评估，实验室的硬件条件是一重要指标。由于各种条件的限制，如投资、时间、空间等，实验室又给我们带来一些限制。如：我们不可能在实验室配备所有的元器件；不可能将各种仪器、设备装配到人手一套；不可能在你任意想做试验的时间提供试验条件；不可能提供你所需要的所有设备；不可能提供你所想象出来的所有试验环境；实验室也不可能承担过大的损耗——元器件的损耗，仪器、设备的损耗。因此，实验室有诸多对我们的限制——只能在规定的时间内完成使用规定的元器件、仪器、设备完成规定的试验，这就体现了电路仿真软件对我们的重要。 关键词：电路、仿真、实验、multisim、cad 随着计算机技术的发展，可否构建出一种虚拟实验室来克服这些传统意义上的实验室的不足呢？答案是肯定的，仿真过程是正确实现设计的关键环节，用来验证设计者的设计思想是否正确。方便了我们修改也节省了大量的实验材料，更适合未来的发展趋势。 下面我将以对multisim和cad软件的使用感受来描述一下电路仿真软件对我们的重要性。 一、我们先学的cad，主要是画电路图，我们再画一张电路图时，也就是在设计它时，我们会有许多更改，如果是图纸的话那就造成不少的资源浪费，又浪费不少时间，有了cad你就可以随时修改你想改的地方。 我们在设计中通常要用cad对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用cad可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。这样比我们画图纸有很大方便，况且立体图型是我们在平面图上所无法表现的。Cad的产生更有利于学生去学习、练习。 二、电子电路仿真软件Multisim是这样一个电子电路实验室：首先它不受时间、空间的限制——只要你拥有计算机和Multisim软件就可以进行各种电子电路的仿真试验。其次它的使用近乎零损耗——不必担心会烧毁仪器、设备、元器件。而且节省大量实验时间——由于它具有足够多的虚拟元器件、虚拟仪器仪表和虚拟工具，对于实验中的需求可以做到召之即来、挥之即去。再次就是为试验者提
浅谈物流仿真在物流管理中的意义备课讲稿
浅谈物流仿真在物流管理中的意义
试论物流系统仿真在物流管理中的发展与对策【摘要】物流系统仿真是对真实系统的一种仿真活动,它作为一门新兴的技术，但已成为战略研究、系统分析、运筹统计、预测决策、宏观及微观管理等领域的有效工具。它对于物流管理的成功,具有十分重要的意义。而我国的物流系统仿真与国外存在很大差距,主要表现在体制、机制和规则等方面。因此，分析物流系统仿真在物流管理中具有很强的现实意义。本文概述了物流系统仿真在物流管理中的意义以及其发展的现状，重点探讨了物流系统在发展期间存在的问题，并提出了相应的对策，以使得我国的物流系统仿真和物流管理决策能力提高到新的水平。因此，分析物流系统仿真在物流管理中的现状以及解决其存在的问题是至关重要的。 【关键词】物流系统仿真，物流管理，决策 前言 近年来，物流系统仿真在物流管理的整体发展中作用凸显，但与国际水平相比仍有很多的差距。物流系统仿真在物流项目管理中高效、快速、稳定发展，有利于物流管理整体水平的提高，同时有利于我国各个领域全面发展。因此，分析物流系统仿真在物流管理中的现状以及解决其存在的问题是至关重要的。 一、问题的提出 （一）物流系统仿真在物流管理中的重要意义 物流系统仿真是借助计算机仿真技术，对现实物流系统建模并进行实验，得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统性能的方法。
通过遵循问题描述与定义、建立仿真模型、数据采集、模型确认、模型的编程实现与验证、仿真实验设计、模型的仿真运行、仿真结果的输出与分析等步骤，为物流管理决策分析服务，如：交通运输网络的布局规划、自动化物流系统的策略运用、物流园区规划等方面进行仿真研究和比较分析，并对物流管理以后可能的工作方向。取得的财务收益、经济效益及社环境影响进行预测，从而提出物流系统仿真在物流管理中如何进行建设的咨询意见。 物流系统仿真的主要目的是模拟物流系统的动态行为，辅助决策者对系统的优化和控制做出科学决策，提高物流系统的效率和服务水平，降低物流系统的运行成本。因此，物流系统仿真在物流管理中具有重要的意义: 1、物流系统仿真可极大降低运营成本，增加物流管理的灵活性 物流系统仿真在各类应用需求的牵引及相关学科技术的推动下，得到了快速的发展。随着科技的发展与经济竞争的升级，物流系统仿真已经逐渐成为在物流管理中解决复杂问题的有效手段之一，同时也证明了其研究物流管理的一种十分有效的手段，通过对物流管理进行系统仿真，有效降低物流管理过程中的运营成本，提高物流管理的灵活性。 2、物流系统仿真可减少投资，提高物流管理的工作效率 物流系统仿真，可以不受时空的限制，观察和研究已发生或尚未发生的现象，揭示和描述物流管理中作业的变动趋势，进行决策与计划。如果不通过物流系统仿真对物流管理需求变化趋势进行科学的分析，就难以做出调整生产(或服务)结构和投资重点的决策。在物流管理中引入物流系统仿真技术可以大大地减少物流管理的投资、提高物流管理过程中的工作效率。