计算机仿真技术.docx

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1、计算机仿真技术ThecomputersimulationtechnologyAbstract:Withthedevelopmentofinformationprocessingtechnologyandnetworktechnology,simulationtechnologyhasnotonlylimitedtotheperformancetestproductorsystemintegrationafterproduction,butalsocanbeappliedtothewholeprocessofproductmodelsdeveloped,includingdemonstratio

2、nprogram,tacticalandtechnicalindicatorsfeasibilitystudies,designanalysis,manufacturing,testing,maintenance,trainingandsoonvariousstages.Systemsimulationtechnologyisalsoknownedassystemsimulationtechnology,computersimulationofso-calledelectroniccommunicationssystem,itisusedofcomputersystemsforrealelec

3、troniccommunicationsordigitalmodelsofphysicalmodeltests.Toanalyzeandstudytheperformanceofsuchamodelexperimentandworkingconditionsofarealsystem.Whentestedintheactualstudyofelectroniccommunicationsystemsisdifficultorimpossibletoachieve,simulationtechnologyhasbecomeaninevitablechoice。Keyword：message，ne

4、twork，simulation，communication，research计算机仿真技术摘要：随着信息处理技术和网络技术的发展，仿真技术的应用已不仅仅限于产品或系统生产集成后的性能测试试验，更可应用于产品型号研制的全经过，包括方案论证、战术技术指标论证、设计分析、生产制造、试验、维护、训练等各个阶段。系统仿真技术也称为系统模拟技术,所谓电子通信系统的计算机仿真,就是利用计算机对实际电子通信系统物理模型或数字模型进行试验,通过这样模型实验来对一个实际系统的性能和工作状态进行分析和研究.当在实际电子通信系统中进行试验研究比拟困难或者根本无法实现时,仿真技术就成为必然选择。关键字：信息，网络，仿

5、真，通信，研究1、什么是计算机仿真技术：仿真技术是伴随着计算机技术的发展而发展的。是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、类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,其能够再现系统的状态动态行为及性能特征，用于分析系统配置能否合理性能能否知足要求，预测系统可能存在的缺陷，为系统设计提供决策支持和科学根据。1它具有经济、可靠、实用、安全、灵敏、可屡次重复使用的优点,已经成为对很多复杂系统(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

6、进行试验仿真研究的一门综合技术。在计算机问世以前，基于物理模型的实验一般称为“模拟，它一般附属于其他相关学科。自从计算机十分是数字计算机出现以后，其高速计算能力和宏大的存储能力使得复杂的数值计算成为可能，计算机仿真技术得到了蓬勃的发展，进而使计算机仿真成为一门重要的学科。随着仿真应用的日益扩展，计算机仿真的外延也在延伸。如当代的各种仿真训练器：飞行器，船舶、轮机仿真训练器等，尽管在景观、声响、操纵和监控系统等方面大量地采用物理仿真，但其核心部分仍然是对系统及其各组成元件的实时计算机数学仿真。广义地这些仿真也纳入了计算机仿真的范围。2、当代仿真技术当代仿真技术的重要进展主要体如今:2.1系统建模

7、方面:传统上,多通过实验辩识来建立系统模型。近十几年来,系统辩识技术得到飞速发展。在辩识方法上有时域法、频域法、相关分析法、最小二乘法等;在技术手段上有系统辩识设计、系统模型构造辩识、系统模型参数辩识、系统模型检验等2。除此之外,近年来还提出了用仿真方法确定实际系统模型的方法;基于模型库的构造化建模方法:面向对象建模方法等。十分是对象建模,可在类库基础上实现模型的拼合与重用。2.2仿真建模方面:除了适应计算机软、硬件环境的发展而不断研究新算法和开发新软件外,当代仿真技术采用模型与实验分离技术,即模型数据驱动。将模型分为参数模型和参数值,以便提高仿真的灵敏性和运行效率。2.3仿真实验方面:当代仿

8、真技术将实验框架与仿真运行控制区分开。其中,实验架用来定义条件,包括模型参数、输入变量、观测变量、初始条件、输出讲明。这样,当需要不同形式的输出时,不必重新修改仿真模型,甚至不必重新仿真运行。正是由于当代仿真方法学的建立,十分是模拟可重用性、面向对象方法和应用集成等新技术的应用,使得仿真、建模与实验统一到一个集成环境这中,构成一个和谐的人机交互界面。3、国外及国内仿真技术的竞争格局及市场化程度计算机仿真行业是一个全球竞争的行业。目前以美国为首的欧美发达国家厂商凭借先发优势和成熟仿真产品，在全球范围内的计算机仿真主要市场占据领先地位。3.1在机电仿真测试领域由于工业环境便于将经历成果快速复制推广

9、，容易获得本公司的较好的商业利益，相关企业较多，竞争也比拟剧烈，有代表性的公司包括美国国家仪器公司NI、德国dSPACE公司3。其中：NI公司是计算机化虚拟仪器的主要倡导者和推动者，是目前全球最大的虚拟仪器供给商。德国dSPACE公司传统又是领域集中在汽车/车辆控制仿真领域，全球七大汽车集团有五大集团是其主要用户，是汽车控制仿真市场的龙头企业3.2在射频仿真测试领域部分成熟领域的产业规模较大，已构成模糊化、标准化的仿真测试产品竞争较为剧烈，而利润较丰厚，技术含量较高的高端仿真模本公司拟和仿真测试产品领域垄断程度较高，大部分市场份额被少数规模较大的主页制本公司制造商占领，主要有国际仪器业巨头美国

10、安捷伦科技有限公司Agilent，专业领域厂商有阿法克斯AreoFlex、英国思博伦公司Spirent等。3.3在仿真模拟训练领域具有代表性的公司有CAE公司、RockwellCollins公司、Cubic公司等三大巨头，他们的产品和服务包括民用飞行器、机车、军用的海、陆、空战斗系统以及联合作战模拟系统等，作为系统集成商和核心软硬件综合性本公司制造商，上述三家公司在国际仿真模拟训练市场处于垄断地位。另外VTSystemMAK，METAVR，PRESAGIS作为软件生成商占据虚拟仿真工具软件主要份额；视本公司和巴克Christie、Barco公司作为硬件生产商占据虚拟现实子系统的主要市场国内对计

11、算机仿真技术的研究较有代表性的主要有：著名计算机仿真专家-李伯虎以为：“近年来，以高性能计算为基础的并行仿真技术已经越来越为人们所重视，怎样设计一种全新的建模拟真软件，它能够结合分布式仿真、并行仿真和单机集中式仿真的优点，适应各种类型的仿真成为我们孜孜以求的目的。4王炜以为：“计算机仿真技术在人们不断深化认识自然界客观规律的历程中一直扮演着非常重要的角色。如今，已在军事与民用领域的装备研制、系统论证、训练与维护等方面成为不可缺少的关键技术，并成为信息科技发展的强大推动力之一。今天，仿真技术不仅仅局限于单个设备或系统的模拟，体系与体系对抗的仿真已成为仿真技术研究的热门之一，并由此产生了一批新的仿

12、真技术，应用这些仿真技术能够解决人类在认识自然界的客观规律经过中碰到的很多难题。5国外学者对计算机仿真技术的研究的主要代表有：Javidi以为：“很多研究表明，计算机仿真程序是实验室可行的替代动手练习，而且其效果远远超乎我们的想象。6JimLedin仿真定义为“仿真就是采用模型来再现真实情况，是加速产品开发周期并在最终系统中提高产品质量的重要手段。7Law以为：“仿真是在不断的人类不断地推导和计算经过中得出的最符合实际要求的解析解。8美国北卡奴利那州立大学计算机仿真专家JamesWilson提出他的观点：仿真在稳定运行需要环境，不同的环境对应不同的仿真系统，所以是一种多层次的前向“神经网络，和

13、其它类型的网络相比,它具有构造简单,全局逼近能力强,训练方法快速易行的优点,在系统辨识及函数逼近等领域有相当强的等效优势。4、计算机仿真技术的应用计算机仿真技术的应用范围涵盖社会的众多方面，并为不同行业的发展均起到了不同程度的推动作用，为不同行业的发展注入了新的动力。9其应用领域主要包括下面几个方面：4.1计算机仿真在教育领域的应用计算机模拟实验又称计算机仿真实验或计算机虚拟实验，是近几年在计算机多媒体教学中开拓的新领域。它通过计算机把实验设备、教学内容、老师指导和学生的操作有机地融合为一体，构成了一部活的、可操作的物理实验教科书和根据需要在霎时建立的模拟实验室。近几年来，学校越来越重视学生的

14、时间操作能力，计算机模拟实验则成为学生学习与考核的重要手段。计算机模拟实验的产生打破了老师与学生、理论与实践的限制，他尤为突出教学经过中的实验设计思想和实验思路，更突出学生学习的主动性。学生利用计算机模拟实验，能够提升学生对学习兴趣，对教学内容、试验方法、教学设备的构造和原理进行深化理解，进而锻炼时间操作技能。4.2计算机仿真技术在交通运输领域的应用交通是由人、车、路和环境构成的一个复杂人机系统，事故的诱发因素是多方面因素的综合。交通安全的评价，应该充分考虑人、车、路和环境诸方面因素的作用和影响。本交通安全仿真是基于虚拟现实技术的方法。该评价体系是通过建立虚拟环境，并在这个虚拟环境中设计各种事

15、故诱发因素，并对某区域和某路段的交通安全水平进行全经过(设计后，施工中，运营后)的跟踪和评价。计算机仿真是交通安全仿真系统的中心组成部分。该仿真系统与一般意义的数据仿真有着很大的不同。对某区域的交通安全评估上，交通安全仿真系统不仅仅使用绝对数法和事故率法来评估，它还蒋该区域人们的交通一世与行为因素也整合其中。10在模拟的交通路段中，能够选择任意交通工具，设计任意的路段环境，以旁观者的视角来进行交通事故实验与分析，进而对交通路段做出相对准确的安全评估，为交通事故评估提供了一种可靠的方法。4.3计算机仿真技术在制造领域的应用计算机仿真技术参与汽车制造业，能够有效缓解很多难度高，投资成本大的相关问题

16、。例如计算机仿真的多缸柴油机发动机，其仿真数据与发动机实际数据高度重合，应用与多功能发动机的模拟。在汽车流场方面，计算机仿真技术能够成功的模拟出气流分离的状态，构建了空气动力学的汽车模型。在汽车碰撞方面，计算机仿真技术可根据实际的汽车碰撞事故状况与人员损伤之间的数据，构建汽车碰撞的。5、计算机仿真技术发展方向随着计算机应用技术和网络技术的发展，计算机仿真技术也在不断的发展之中。如利用网络技术实现异地仿真、应用虚拟现实技术进行的虚拟制造等。5.1网络化仿真如今已经开发出来的仿真系统，多数不能互相兼容，可移植性差，实现分享困难。11较之于开发的高成本和长时间，实在物未尽其用。解决这些问题，第一就是采用兼容性好的计算机语言编写仿真系统，第二就是采用网络化技术实现仿真系统分享。尤其是后者，在将来的仿真系统开发中有着重要地位。实现仿真系统的网络分享，既能够在一定程度上避免重复开发以节约社会资源，又能够通过适当收费以补偿部分开发成本。5.2虚拟制造技术