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军用虚拟现实系统建模与仿真技术发展与展望
作者：程健庆(中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所)

摘要：阐述了系统建模与仿真技术和在军事领域中的应用，介绍了国外建模与仿真技术及应用的发展动态，分析了我国军用仿真技术的发展现状及与国外的主要差距，提出了船舶行业仿真技术的未来发展方向与思路对策。
1概述
1．1系统建模与仿真技术概念及模型
系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用有关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对系统(已有的或设想的)进行研究、分析、评估、决策或参与系统运行的一门多学科的综合性技术。典型的系统建模与仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真试验和数据分析处理等，涉及多学科多领域的知识与经验。随着现代信息技术的高速发展以及军用和民用领域对仿真技术的迫切需求，仿真技术也得到了飞速的发展。建模与仿真技术的作用主要有以下几个方面：
1)优化系统设计；
2)对系统或系统的某一部分进行性能评价；
3)节省经费；
4)重现系统故障，以便判断故障产生的原因；
5)避免试验的危险性；
6)进行系统抗干扰性能的分析研究；
7)训练系统操作人员；
8)为管理决策和技术决策提供依据。
建模与仿真技术可以有多种分类方法。按系统模型的特性，可分为连续系统仿真、离散系统仿真、连续腐散(事件)混合系统仿真；按仿真的实现方法和手段，可分为物理仿真、计算机仿真、硬件在回路中的仿真(半实物仿真)和人在回路中的仿真；根据人和设备的真实程度，可分为实况仿真、虚拟仿真和构造仿真。建模与仿真的基本流程如图l所示。
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图1建榜与仿真基本流程图
总结2O世纪及近几年系统仿真技术发展的特点，不难给出下述结论：分布交互仿真、虚拟现实仿真、离散事件系统仿真、武器系统半实物仿真、作战仿真、面向对象仿真和建模与仿真的VV&A等现代建模与仿真技术及其应用取得了引人瞩目的进展。建模与仿真技术已成为高科技产品从决策、论证、设计、试验、训练到更新等全生命周期各个阶段不可缺少的技术手段，为研究和解决复杂系统问题提供了有效的工具。它是一种可控制的、无破坏性、耗费小并允许多次重复的试验手段。建模与仿真在武器系统全生命周期各阶段应用如图2所示。
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图2建模与仿真在武器系统全生命周期各阶段应用示意图
现代建模与仿真技术体系已经形成，并日趋完善。在军用仿真技术应用领域，正向服务于系统的全寿命、全系统和管理的全方位方向迅速发展，并正向作战仿真方向发展，是促进武器装备成系统、成建制地形成战斗力和保障能力的强有力手段；在观念上，仿真技术与高性能计算一起，正成为继理论研究和实验研究之后第三种认识、改造客观世界的方法，是解决复杂系统的重要技术途径之一。
1．2系统建模与仿真技术在军事领域的应用
在军用领域，仿真技术已经成为武器装备研制与试验中的先导技术、校验技术和分析技术。采用仿真技术使武器系统靶场实验次数减少了30％一60％，研制费用节省了10％～40％，研制周期缩短了30％～40％。建模与仿真技术在军事领域的应用范围如图3所示。
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图3建模与仿真技术在军事领域的应用范围示意图
当前，现代建模与仿真，在技术上正向以‘‘数字化、虚拟化、网络化、智能化、集成化、协同化”为特征的方向发展；在军事领域，军用建模与仿真技术是服务于武器装备发展论证和决策、型号研制、鉴定定型、训练使用、维护保障、作战应用和武器装备采办等领域。
在军用领域的发展有两个主要特点，即武器系统仿真应用正分别朝着纵向(全生命周期、全系统和管理的全方位方向)和横向(多武器平台、体系)扩展。建模与仿真技术中的体系仿真技术、武器装备研制仿真技术、基于仿真的虚拟采办及虚拟样机技术、虚拟战场技术、智能化建模仿真技术和仿真网络等的综合运用，已成功地在深度和广度上扩展了仿真技术的应用域，仿真技术和仿真系统在各应用领域都发挥了巨大的作用。
2国外建模与仿真技术及应用发展动态
以美国为代表的发达国家，仿真系统已嵌入到作战系统，成为战斗力的重要组成部分；支持了