ini计算机仿真技术介绍

ini计算机仿真技术介绍内容摘要：

模拟对抗训练后，生存的概率可以提高到 90%。 1995 年北约部队对波黑塞军进行大规模空中打击前，美国就利用计算机技术将高分辨率卫星图像与波黑战场数字地图结合生成逼真的战场模拟环境，让飞行 员在这个模拟环境中实时演练，大大提高了空袭的成功率。 早在 20 世纪 80年代初，美军就开始将计算机模拟技术引入训练领域。 进入 90年代后，为了全面推广计算机模拟训练，美军成立了专门负责研制、开发、管理模拟训练系统 (器材 )以及支持美军模拟训练的执行部门 ——— 美军国家模拟中心，从而推动了计算机模拟训练的广泛开展，引发了美军训练观念、训练理论、训练手段、训练方式以及训练内容等一系列深刻变革。 美军于 20 世纪 80年代提出了 “ 分布式模拟 ” 的模拟化训练新概念，其实质就是将分散于不同地点、相互独立的模拟系统或模拟器用计算机网络 联接起来，组成高度一体化的模拟网络系统。 在这个模拟网络系统中，所有网内受训单位或个人既可单独进行模拟训练，又可与其他单位或个人配合进行一体化的协同模拟训练。 2020 年 7月美军举行的 “ 千年挑战 2020” 演习中，美军就启用了这两套网络模拟系统，分散在全美26个指挥中心和训练基地的各军兵种指挥人员，在同一战争背景、同一战场态势、同一作战想定下同时同步进行了组织指挥大规模联合作战的模拟演练。 2020 年 1 月 18 日，在伊拉克战争前，日本陆上自卫队北部方面队和驻日美国陆军在日本北海道东千岁驻地开始举行日美陆军联合指挥演 习。 这是日美陆军使用电脑进行的一次模拟演习，日本自卫队约４５００人和美国陆军约１５００人参加演习。 演习持续到２月１日。 这次演习是在假想日本北海道周边发生事态的情况下举行的，综合演习应用卫星地图和电脑进行仿真模拟作战，目的是检查日美两军在实施联合作战时指挥系统和情报传送等效果，从而提高作战指挥能力。 从１９８１年以来，日美两国每年交互举行两次这种演习。 道尔导弹野战防空训练器 ,模拟打击某国四代战机 10 虚拟现实（ VR） VR是 20 世纪末发展起来的一种涉及众多学科的高新实用技术，又称 “ 灵境 ” “ 幻境 ”。 它是一种全新的人机交互系统，集成了先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体，利用计算机生成虚拟环境，它能对介入者产生各种感官刺激，如视觉、听觉、触觉、嗅觉等，给人以身临其境的感觉，并且人还可以以自然的方式与环境进行交互，强调了人在虚拟环境的主导作用。 VR的定义：虚拟现实是利用计算机生成一种模拟环境（如飞机驾驶舱、操作现场等），通过各种传感设备使用户 “ 沉浸 ” 到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。 模拟环境 ―― 是计算机生成的具有表面色彩的立体图形，它可以是现实世界的真实体现也可以是纯粹构想的世界。 传感设备 ―― 包括立体头盔、数据手套、数据衣、等装置和设置于现实环境中的传感装置。 自然交互 ―― 指用日常使用方式对环境内物体进行操作。 VR的基本特征： 沉浸感（ Immersion）：不和传统计算机接口技术，使用者使用自然的方式交互，完全沉浸于计算机所营 造的虚拟环境中。 交互性 (Interaction)：与传统三维动画特征的区别，是使用者不在是被动地接受信息或者是旁观，而是使用交互输入设备操纵虚拟物体，改变虚拟世界。 构想（ Imagination）：使用者利用 VR 得到感性和理性的认识，从而深化概念和萌发新意。 11 虚拟现实与计算机仿真、视景仿真的关系 VR虽是多学科的综合体，但它是以仿真技术为核心的，所以也可以把它看作一种类型的仿真系统，在仿真中 VR 可以看作三维仿真模型的高级界面。 仿真的目的是决策问题，决策分为宏观决策和微观决策，目前的 VR系统的应用属于 微观决策一类，虽然有些 VR 系统规模很大，但涉及的却都是局部决策。 （ 1） 视景仿真是计算机仿真的重要分支，它着重于达到非常逼真的三维仿真效果； （ 2） 视景仿真是 VR 的重要表现形式，使用了很多的 VR技术， VR在某种意义上是视景仿真的延伸，是三维视景的高级阶段； （ 3） 视景仿真目前更侧重于视觉和听觉的身临其境， VR向全方位的身临其境发展，有触觉、嗅觉等其它感官。 VR 是更先进的计算机接口技术。 根据应用范围看计算机仿真、视景仿真与 VR的关系如图： 在仿真与 VR之间的关系需要进一步研究，尽管同行之间看法不完全一致，这是各学科综合交叉的结果，但经过深入科学研究之后就会逐步统一起来，目前首要的任务是把先进技术利用到实际中去。 二、三维视景实时成像理论 三维视景实时成像技术又称真实感图像实时生成技术是视景仿真和 VR的基础，它不仅决定了仿真系统对人的视觉感受，而且决定了客观世界中的对象本质及其 联系在计算机上的体现。 1 三维视景的生成原理 （ 1） 视景生成过程 一个视景仿真系统由三部分组成：视景数据库、图像生成器和显示系统。 视景的显示是由计算机提供的。 视景数据库由 2部分组成，一是直接或间接存储的图像数据，二是以向量或参数方式存储的图形数据。 由于视景是随时间变化的三维世界的再现，因此，除了三维投影和立体视觉等与光学有关的问题外，还有三维物体运动的实时计算问题。 （ 2） 视景的内部表示 图形学表示：图形的最基本表示单位点、线，图形的最常用单位是多边形，其它概念还有曲线、曲面。 如 点：用直角坐标系 P(x,y,z) 直线：用 2 个顶点坐标 P1P2表示 N 边形：用有序的 N 个顶点坐标 P1P2„PNP1 表示 图像表示：二维图像表示（二维数据矩阵，即位图表达）；三维图像表示：包括三维曲线表示（如三维 B 样条表示），三维曲面表示（如 Coons 孔斯曲面、 Bezier 曲面、 B 样条有 理曲面等） 视景的高层内部表示：如如何表示三维物体（结构信息和物体间相互联。