虚拟仿真技术方案范文第1篇

关键字：虚拟仿真技术；建筑施工；应用

中途分类号：TU7 文献标识码：A

系统仿真是以多种学科理论为基础，以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系。仿真技术顾名思义，是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析，有助于预知关心的物理现象。简单的说，仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段)，在安全性和经济性方面有较大的优越性。

一、虚拟仿真技术的应用现状

目前，虚拟现实技术在国际上是一个热门研究课题，其应用已取得引人注目的成效，在国内也引起了广泛的重视。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境或构造虚拟环境以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术是必不可少的。随着计算机硬件、软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用，虚拟仿真技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。军事领域、航天技术、建筑设计、工业设计、教育培训、医学领域、石油化工等等，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟技术的应用。虚拟仿真技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要有：大型建筑先期演示和论证；建筑设计领域；结构工程领域(工程结构分析、岩土工程分析)；房地产展示领域(全方位的数字化沙盘、数字化投标领域、房地产展示、施工流程的数字化模拟)。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑施工中的应用。

二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用方式

（一）用当前流行的三维动画软件3DS MAX、虚拟现实软件3DVRI、多媒体编排软件NeoBook、编程工具C#来实现模拟施工和虚拟建筑场景漫游。

3DVRI制作出来的虚拟仿真系统主要功能有：全方位互动漫游功能；即时输出功能；数据实时查询及修改功能；语音定位功能；导航图功能。

事先用3DSMAX软件做好建筑场景及主体的3D模型以及各施工模块的3D模型，然后用3DVRI虚拟现实软件对动画场景进行处理转换为3DVRI实时三维系统，最后用NeoBook软件在3DVRI实时三维系统中按照需求写入不同的指令，为实时三维系统添加交互功能，可以利用专业编程工具如C#等软件对实时三维系统中的模型及动画进行精确控制，并可编写更复杂的交互功能程序，最终为可独立运行的3DVRI施工模拟虚拟现实系统。此方案对于多种施工方案的展示、施工工序的编排比较有用，但无法对于施工方案进行预见性的模拟。

（二）用专业的建筑虚拟现实软件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，结合部分编程技术，实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程，以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。

本方案更为专业和智能，能预见性地发现施工方案中的不足，便于指导施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隐患、防止施工事故、减少施工成本与时间。此方案的软件购置费用比较高。

比较著名的是英国Bentley建筑工程系列软件公司提供的系列建筑仿真软件，目前已经在中国建筑、工程以及建造领域得到一些应用，主要在各建筑设计院使用，在施工中企业的应用还属于起步阶段。Bentley工程软件系统公司首席执行官Greg Bentley宣布了两项新的中国计划，以支持中国的大规模基建投资。首先，Bentley亚洲总部将进驻北京，为中国的基建领域提供全面配套的软件产品；其次，即将启动的Bentley Power计划，使中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图／设计(CADD)软件服务。

三、建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义

（一）建筑工程施工方案的选择和优化。

建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。

（二）施工技术革新和新技术引入。

施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路，有助于创造性的充分发挥，同时能真切展示新技术的成效，缩短建筑业新技术的引入期和推广期，降低新技术、新工艺的实验风险。

（三）施工管理

施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。

（四）安全、生产培训

施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工过程的实际情况，有助于操作人员全面了解操作流程，优质安全地完成施工任务。

（五）大型工程设计

施工虚拟仿真技术可以考察建筑设计是否合理，可以方便地对拟改进部位进行修改，从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。

（六）建筑市场管理

施工虚拟技术在招投标过程中能直观对比各方的施工方法和成效，增加评标的透明度和公正性，有利于建筑市场的规范管理。

（七）其它方面

开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面，带动以下几方面的进步：城市和市政规划的优化；投资者的投资意图及市场推销；建筑机械设计；仿真和虚拟现实技术。

四、总结：

总而言之，随着信息技术的高速发展，各种新型技术都已经开始投入实践。建筑业也必须敢于创新，勇于尝试，这是建筑行业发展自身、壮大自身并适应时展的唯一途径。

参考文献：

虚拟仿真技术方案范文第2篇

关键词：虚拟制造技术；仿真建模；飞行器设计；运用

前言

面对新形势下给航空行业、飞行器制造企业自身所带来的诸多新挑战，为了赢得竞争，迎合时展，企业不断尝试研发新的产品，改造生产技术。在这一过程中，不可避免的会遇到各种各样的问题，在一定程度上造成人力、物力和财力等资源的不必要浪费。将虚拟制造技术应用到飞行器设计当中，将能够有效解决上述问题，对提高飞行器设计水准，提高飞行器生产质量具有重要价值。

1 虚拟制造技术

1.1 虚拟制造技术群

随着虚拟技术的高速发展，其开始向更多的领域渗透、延伸拓展，开始得到越来越广泛的应用，并衍生出了许多新型虚拟技术，如虚拟制造技术、虚拟装配技术、虚拟可视化技术等等。其中，虚拟制造技术作为一种新型仿真建模技术，在飞行器设计中有着良好的应用，它的软件设计部分相当复杂，且对虚拟现实技术有着较强的依赖性。虚拟制造技术的技术群主要包括控制技术群、仿真技术群和建模技术群三类，控制技术群主要负责对仿真与建模过程进行组织和管理，提供仿真与建模所需技术方法[1]。同时，其还能够对产品设计成本进行估算，对仿真信息与流程进行监控。仿真技术群以虚拟技术核心部分为基础，对产品的生产规划、制作过程及产品性能进行仿真处理，并为产品生产制造提供相应技术条件。建模技术群按照层级划分可以分为产品级、车间级和企业级三个级别，产品级建模主要是对产品及其生产工艺进行建模；车间级建模主要用于对设备、车间布局、车间监控和调度进行模型建立；企业级建模主要包括成本分析模型、生产决策模型、风险评估模型、市场预测模型和效益评估模型等多个部分。

1.2 虚拟制造技术的主体功能

虚拟制造技术的功能多种多样，它不但可以对产品的性能、可制造性、可装配性进行数字化分析，而且能够将制造信息融入到产品设计与工艺之中，通过计算机的相应处理后，模拟出多种不同产品及制造方案，生成产品制造模型，从而便于生产人员对产品的进一步了解，优化产品设计方案与制造方案。作为一种仿真建模技术，虚拟制造技术的主体功能自然是仿真和建模。它通过对产品生产过程的仿真处理，对产品工艺、风险效益、市场预测、设备、调度等的建模，可以实现对产品加工过程的有效评估，对风险和效益的有效评估，从而改进产品加工方式，提高生产效率[2]。除此之外，这一主体功能还有助于生产人员对产品各个方面的更为详尽全面的了解，如工艺流程、性能、可制造性等，有助行器生产制造方案的优化处理。虚拟制造技术主体功能的实现主要依赖于两个关键技术，即虚拟现实技术和嵌入式仿真技术，这两种技术一个主要负责仿真一个主要负责模拟，共同实现虚拟制造技术功能的正常发挥。

2 基于虚拟制造技术的飞行器设计

2.1 生产加工过程的了解

了解飞行器产品的生产加工过程是实现飞行器有效设计的前提基础，而了解则需要通过细致深入的分析来实现。由行器设计过程中存在的许多问题都需要通过分析、仿真建模处理，而要想取得有效的分析成果，单纯的依靠人脑是不够的，还必须要借助先进的科学技术与设备仪器。利用虚拟制造技术对飞行器设计过程进行仿真分析与模拟，包括使用嵌入式仿真技术以动态的形式将飞行器零部件的加工流程、组装顺序、装配标准、设计参数、连接件等表现出来，使用虚拟现实技术将飞行器的生产工艺、零部件、设备、调度等进行建模[3]。经仿真分析与模型建立，从而找出飞行器在当前工艺、加工方式等条件下存在的各种问题，并加以及时有效的处理，补充其中不足，完善设计缺陷，优化设计制造方案，从整体上提升飞行器生产效率。更重要的是，在虚拟制造技术的使用下，生产人员可以对飞行器设计内容及过程相对容易的了解和掌握，了解飞行器加工的具体流程，这就为飞行器的良好设计与改进创新提供了有利条件。

2.2 部件装配与产品设计布局

飞行器作为一种结构复杂的产品，需要由多种零部件和附件组装而成，而只有所有构件、附件全部安装精确到位，飞行器的质量才能得到可靠保证。但在实际装配中，这是一项精细活，不仅配件、部件数量多且种类复杂，很容易出现安装错误情况，而一旦安装错误便会导致零件报废，造成资源浪费，生产效率的下降。采用虚拟制造技术对飞行器零配件进行装配，可以有效减少错误情况发生，减少资源浪费，节约成本[4]。该技术建模精确度非常高，通过对产品进行三维立体图样建模，可以真实准确掌握产品的性能、质量等特性，为部件的合理正确装配提供有利条件。不仅如此，它还提供有装配模拟软件，能够对部件的装配过程进行模拟，对飞行器设计过程进行监控，找出其中干扰因素并排除。

以往飞行器设计的外形布局都是采用塑料模型，不仅耗时费力，而且难以测评和修改。现采用虚拟制造技术对飞行器产品的设计布局进行优化调整，提高其合理性，克服传统缺陷。通过对飞行器外形进行仿真建模，生成相应数据报告，将其布局以三维立体动态的形式呈现出来，并对布局过程进行相应的简化处理。

2.3 产品性能的调节

产品性能是使用者对产品最为关注的一个方面，而良好的性能可以有效增强企业竞争力，赢得客户青睐。将虚拟制造技术引入到飞行器的设计制造过程中，对飞行器的性能进行了解与改进。鉴于运动协调关系、运动设计范围、产品强度与刚度、动力学特性等是影响飞行器性能的主要因素，通过对这几个因素进行明确与合理控制，从而实现对飞行器性能，尤其是动力学性能的有效调节。使用虚拟制造技术，通过计算机软件对飞行器设计进行仿真模拟，对其强度与刚度进行合理设计，提高运动关系协调性，明确运动设计范围，分析动力学性能[5]。

3 结束语

虚拟制造技术在飞行器设计中的应用是该技术的一个典型应用，相比于其他多种技术而言都具有明显的优越性。它可以加强产品设计过程的了解，提高部件装配与产品设计布局的合理性，有效调节产品性能，可以对飞行器进行有效的仿真分析与建模。总之，虚拟制造技术在飞行器设计中具有十分巨大的应用价值，具有良好的发展前景。

参考文献

[1]吴维江.基于DELMIA的飞行器虚拟装配技术研究与应用[D].南京航空航天大学，2009.

[2]吴玲.面向飞行器总体设计的虚拟装配约束管理研究[D].南京航空航天大学，2010.

[3]甘春闰.面向飞行器设计的虚拟集成平台（IVPAD）关键技术的研究与实现[D].南京航空航天大学，2008.

[4]娄依志，周永平，申亮，等.虚拟装配技术在飞行器结构设计中应用研究[J].机械研究与应用，2014，04：125-127.

虚拟仿真技术方案范文第3篇

关键词：虚拟仿真；eNSP；Cloud桥接

引言

本文主要通过对华为虚拟仿真软件eNSP中Cloud桥接设备的学习研究，实现虚拟仿真软件中的交换机、路由器、防火墙等网络设备与本地多台计算机的互通，使得本地多台计算机可以通过Xshell等客户端软件，登录虚拟仿真软件中网络设备，进行相关的配置练习或工程仿真，就像真实操作相关的网络设备一样，可以进行实验教学或专业技术人员的工程训练[1]。通过这样的虚拟仿真技术，既可在很大程度上节约网络设备投资成本，又可方便地进行操作训练，还可以进行团队协作等方面的配合工作，对于提升网络工程技术人员的专业技能和完成岗位职责效率有很大的帮助。

1虚拟仿真简述

虚拟仿真是一种可以测量网络性能的科学手段，即在计算机等设备上运用虚拟化技术建立模拟软件，通过虚拟仿真运行，在计算机中构建计算机实验平台并能够得到相关数据[2]。目前在计算机网络工程技术中常用的虚拟仿真软件很多，例如PacketTracer、eNSP、GNS等，根据国内网络工程技术的应用状况和发展前景来说，华为系列的网络设备及技术越来越普及，所以对华为网络技术的学习和应用就变得很重要，eNSP这个华为专用的网络虚拟仿真软件也就成了广大工程技术人员应当熟练掌握和应用的工具之一了。网络工程技术专用虚拟仿真软件eNSP功能非常强大，本软件内部集成了常见的交换、路由、安全及无线等网络设备，还有自带的案例库，既能满足初学者学习练习，又适合具备一定网络工程技术基础的专业人员根据具体工作任务设计、模拟工作情境，搭建相关网络模型，提前把客户的需求及设计方案演练成熟，为真实的工作提供了事半功倍的效果。本软件主界面如图1所示。

2虚拟仿真软件eNSP中的Cloud桥接

对于eNSP中的Cloud桥接,功能非常强大，既可以在虚拟仿真软件中把所有的网络设备根据工程设计要求进行连接和通信，更为重要的是可以通过这个Cloud桥接，把本地计算机的网络接口卡进行绑定，通过相关的配置，实现了虚拟设备与本地真实计算机的连接，再配合相关的远程终端软件如Telnet或Xshell等，把本地其他计算机与虚拟仿真软件进行通信，可以用多台计算机对虚拟仿真软件中的网络设备进行配置和操作，可以提升工作的效率，更高效完成网络工程任务。下面就实现上述虚拟仿真技术进行阐述。（1）搭建如图2所示的网络环境，交换机、路由器、防火墙及Cloud各一台。（2）接下来要把Cloud与其他网络设备连接起来，关键是要在Cloud中增加相关的接口，要注意Cloud中接口的类型要选择GE类，这样便于与其他三台网络设备进行连接。可以双击Cloud,打开其属性对话框，增加三个绑定信息为UDP的接口，然后在虚拟仿真主界面中用线缆把三台网络设备具体属性设置及最终结果如图3所示。注意，以上各个设备的IP配置时，交换机的管理IP地址与路由器和防火墙的接口IP地址应该和本地物理主机是在同一网段，建议先获得本地物理主机的IP地址，具体方法在下一步，这样便于后面进行测试和登录配置。（3）接下来的一步很重要，要实现Cloud桥接与本地物理主机的连接，这是整个仿真技术的核心步骤。首先要获得本地物理主机的上网IP地址，可以在“运行”中键入CMD命令，打开CMD的对话框，再键入IPCONFIG/ALL，找到本机上网的IP地址，如图4所示。在上面的图示中找到本地物理主机连接网络时使用的IP地址，假如本机使用无线网适配器上网，通过DHCP获得的IP地址为192.168.0.106，返回到虚拟仿真软件中，在图3中的界面左上角的绑定信息中选择刚才找到网络接口卡，再单击增加按钮，可以看到下面的接口列表中增加了一个属性为PUBLIC的接口，并显示本地无线网络接口卡的信息。如图5所示。（4）完成上面的工作之后，还要把本地物理主机与虚拟仿真软件中的网络设备进行连通，除上面要求的IP地址的配置条件之外，还需要在Cloud桥接属性中进行端口映射设置，把上述步骤中增加的所有接口进行双向通道的连接，本案例中有4个接口，故在端口映射表中有8条记录。最终效果如图6所示。（5）接下来应该是在虚拟仿真软件主界面中启动所有的网络设备，以便于进行本地物理主机与仿真软件中各个设备的连接登录测试。相关设备的启动界面如图7所示。以上所有的过程完成后，用本地物理主机进行网络设备的登录测试，应该可以进行正常登录。由于交换机和路由器及防火墙验证方式不一样，且也不是本文研究重点，故这里不再详细演示各个设备的登录过程。

3远程登录实现简析

在本地其他主机上正常安装远程登录软件，如Xshell,并且这些主机的IP地址应该和运行虚拟仿真软件的物理主机的IP地址处在同一个网络之中。然后运行Xshell软件，进行正确的配置，实现从其他主机上登录虚拟仿真软件中的网络设备进行操作和配置。Xshell的配置主要如图8所示。

虚拟仿真技术方案范文第4篇

由于职业教育是面向职业、岗位活动的一种就业能力教育，突出特征是从事技术、技能、技艺、技巧等实践性教育教学，按照目前学者对VR/AR技术呈现的普遍描述，完全可以确定这项技术在职业教育教学中应用的广泛性、有效性与迫切性。在职业教育教学中，由于大量的教学内容属于实践性内容，而许多实践性教学内容，受环境、场地、设施设备、安全、污染、资金、不可控、不可再现等因素影响，难以实现有效教学，因此，虚拟仿真虚拟现实增强现实，即目前各界热议的VR/AR技术，在职业教育教学中的应用需求应该说是刚性需求。那么，为什么一个时期以来，职业教育教学在VR/AR技术的应用上缺少创新与深入研究，为什么从事一线教学的广大职业院校教师很难结合自己的教学内容进行VR/AR需求性设计，为什么由VR/AR专业制作公司提供的教学产品往往不适用，究其原因多种多样，但笔者认为，处于前置位置的一个重要原因，就是VR/AR技术的专业描述与职业教育教学需求性描述存在差异，导致职业院校广大教师很难将自己的教学内容与之准确对应，无法对号入座，更无法简捷思考如何根据教学内容运用VR/AR技术特征进行有效的教学设计、教学需求设计及教学应用设计，因此，本文试图依据VR/AR技术的基本定义，结合VR/AR技术在职业教育教学中的应用需求进行分析，将理论与应用连接起来。

VR 为Virtual Reality的英文缩写，即虚拟现实的意思，多数人认为它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，为用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感的交互系统。VR的支撑技术，普遍认为是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术。

AR为Augmented Reality 的英文缩写，即增强现实的意思，多数人认为，它是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，使真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间交互系统。也有人提出了MR概念，即 MixReality的英文缩写，即混合现实的意思，一般认为，是指包括增强现实和增强虚拟，合并现实和虚拟世界而产生的新的可视化环境，在新的可视化环境里物理和数字对象共存，并实时互动交互系统。还有人提出了HR概念，即HologramReality 的英文缩写，即全息现实的意思，一般认为，是指利用光学技术，实现完整的、可以从360度球形空间观察的虚拟影像，通常是依托可以多方向观察的多面体设备和多个不同角度的投影来实现，图像可以多人多角度观看，因此，也有人把它叫做面向全体的AR/全息技术。

总之，随着科学技术的发展，许许多多有关计算机虚拟仿真虚拟现实增强现实的创新名词扑面而来，由于专业、技术、应用视角不同，对虚拟仿真虚拟现实增强现实等概念在应用上的理解与解释就有所不同，这对研究具体应用这些技术的实践者们，特别是职业院校广大一线教师，提出了挑战。为了深入研究VR/AR技术在职业教育教学中的应用，必须站在职业教育视角，以融合职业教育教学应用需求，尊重职业教育教学基本特征与规律，并结合大量成功应用案例，重新分类描述、分析、思考VR/AR技术在职业教育教学中的应用方向，当然最好实现对号入座，这对VR/AR技术在职业教育教学中的应用推广、破解职业教育教学实践性教学中的瓶颈难题，具有十分重要的意义。

二、单纯利用计算机屏幕画面虚拟仿真技术

单纯利用计算机屏幕画面虚拟仿真技术，简称屏幕仿真技术，是目前职业教育教学中应用最广泛的一种虚拟仿真技术，由此技术所创作的虚拟仿真课件、软件数量众多，这些课件、软件在职业教育教学实践中发挥了重要作用。这里需要强调，仿真教学课件与仿真教学软件有着根本性区别，鉴于目前职业教育教学中应用仿真课件比例较大，因此本文着重针对虚拟仿真课件进行分析讨论。

(一)技术性特征

屏幕仿真技术可以划归到AR技术范畴，它不需要其它外接设备的支持，仅仅在一台普通PC(或平板电脑、手机)上，利用鼠标、键盘就可以实施操作了。支持这种操作的核心技术，是实现在屏幕上实施虚拟仿真操作的专用工具软件。随着计算机软件技术的发展，屏幕仿真技术所应用的核心工具软件越来越专业化、普及化。一般认为屏幕仿真技术技术性特征有以下5个方面：(1)工具软件研发技术成熟，已经逐步形成专业化、系列化、标准化，如虚拟实景(境)技术等;(2)制作工具软件的种类、系列繁多，基本形成了依据行业、职业、专业、岗位的不同需求定向研究开发制作软件的局面;(3)由于定向开发制作工具软件的方便性，使该类课件的制作成本逐渐减低，制作周期逐渐缩短;(4)在应用需求的拉动下，单纯利用计算机屏幕画面实现的虚拟仿真的教学课件，基本实现了网络版、单机版共存，PC机、平板电脑、手机共用，支持人工更新、自动更新共有的应用水平;(5)虚拟虚景(境)技术得到广泛应用。在虚拟环境下虚拟虚景(境)，使所有设计参数与现实参数关联，虚景相互之间的数据关系与现实比例一致，因此，广泛用于产品(项目)设计领域，是屏幕仿真技术的另一个拓展技术性特征。

(二)应用性特征

通过对大量屏幕仿真技术作品分析可以确定，此类作品在职业院校教育教学中，主要有以下4个应用性特征：(1)对环境、场景、目标物等，进行漫游式虚拟仿真实训;(2)对设施、设备、仪器、仪表、工具等过程性操作，进行交互式虚拟仿真实训;(3)将虚拟操作结果转接至实物实体操作，实现虚实融合式实习实训;(4)实施虚拟虚景(境)设计实训。

(三)类别性特征

根据职业教育教学特征，我们可以将屏幕仿真技术类别性特征归纳成以下5种：

1.单纯漫游式屏幕仿真教学课件

这种课件是利用计算机屏幕来呈现立体、逼真的漫游环境、场景、或目标物画面，操作者通过对鼠标、键盘的规范操作，实现对计算机屏幕画面的操作与控制，并以第一人称视觉进入画面实施漫游。单纯漫游式屏幕仿真教学课件的主要教学功能是：学习者通过对环境、场景、或目标物的漫游，了解、熟悉、记忆画中环境、观测对象、目标物特征，并通过画中环境、场景、观测对象或目标物上的媒体提示，获得具有与实地、亲临、接触相同的现场学习效果。这种课件的典型案例如虚拟导游实训、虚拟现场参观实训、虚拟目标物观测观察实训等。

2.漫游互动式屏幕仿真教学课件

这种课件与单纯漫游式屏幕仿真教学课件的重要区别是，学习者在操作漫游画面时，可以根据教学需要，激活漫游场景中的某一处画面，并与被激活的画面实施互动交流。典型案例如在操作虚拟图书馆参观实训课件时，当操作者想打开一本书观看时，只要用鼠标选择点击这本书，并将其激活，就可以一页一页翻开这本书观看了。在职业教育教学中，特别是在实践性教学中，这种课件照比单纯漫游式屏幕仿真教学课件，更具有教学性。

3.植入某种属性漫游互动式屏幕仿真教学课件根据教学需要，在漫游互动式屏幕仿真教学课件某一个教学点中加入数学、物理、化学、自然、专业以及某种思维、逻辑属性的一种屏幕仿真课件。这种仿真课件的最大特征是将被仿真物体(或被仿真事件)的真实属性平移到仿真物体(事件)中，使操作者具有与实际操作相同的操作感觉与操作效果。典型案例如利用屏幕仿真课件在机械加工车间厂房漫游时，当操作者激活车间厂房中的吊车，并欲操纵吊车吊住物件移动，此时，如果在物件上加入重力、运动惯性力学算法，当运用鼠标、键盘操纵屏幕仿真画面，吊起该物件并进行移动时，该物件在屏幕画面中的运动力学特征就与真实物件移动时的运动力学特征完全一致。这种植入某种属性漫游互动式屏幕仿真教学课件在职业教育教学中具有重要的应用价值，从某种意义上说，加入真实操作端，它将会完全取代真实的实训操作训练。因此，这种课件比漫游互动式屏幕仿真教学课件更具有教学性和应用价值。

4.具有考试考核功能的屏幕仿真教学课件在上述3种屏幕仿真课件中，根据教学需要，加入考试考核功能，即成为具有考试考核功能的屏幕仿真教学课件。这种课件一般设计有检测学习者学习效果功能，是比较成熟、比较完整的屏幕仿真课件。典型案例如利用记录操作者的漫游路线(轨迹)，判断操作者是否记住行走路线;利用操作者互动操作的正确性、规范性，判断操作者的学习效果;利用操作者在有属性课件中操作的准确性，判断操作者是否熟练掌握该项技能等。当然最简单的设计是在屏幕仿真课件中加入专门设计的考试考核窗口。我们通常将具有考试考核功能的屏幕仿真教学课件叫做助学性(或自学性)课件。

5.可以链接多种教学媒体的屏幕仿真教学课件在上述4种屏幕仿真课件中，运用某种技术，在虚拟仿真系统中加入对其它教学媒体的链接功能，即成为可以链接多种教学媒体的屏幕仿真教学课件。有时候我们把这种课件叫做富媒体屏幕仿真课件，这种课件的教学功能比较强大，可视性也很好，而且可以承载更多的教学内容。这种富媒体屏幕仿真课件在职业教育教学中具有十分广泛的应用前景，特别是在实践性教学中的应用价值很高。典型案例如在数字博物馆漫游课件的某一个具体画面中，链接一段视频，当漫游操作者用鼠标点击视频窗口时，该视频窗口开始播放所链接的视频文件，形成画中画效果。可以链接多种教学媒体的屏幕仿真教学课件是职业教育教学中十分实用的一种虚拟仿真教学课件，它不但可以实现与其它屏幕仿真课件相同的教学功效，同时可以拓展成屏幕仿真课堂屏幕仿真教学屏幕仿真实习屏幕仿真实验屏幕仿真实训屏幕仿真工作包屏幕仿真项目包等教学软件。

6.可以实现多人联合或顺序操作的屏幕仿真教学课件

在上述5种屏幕仿真课件中，运用某种技术，在虚拟仿真系统中，加入多终端操作设计，即几个操作者分别以不同角色共同实时操作一个屏幕仿真课件，我们把这种课件叫做可以实现多人联合或顺序操作的屏幕仿真教学课件。这种课件特别适合职业教育实训教学、实习教学、项目教学或生产性教学中的联合作业、流水线作业、程序化作业及协作式操作训练等教学内容。典型案例如在物流实训屏幕仿真课件中，设计了接送货物员、汽车运输司机、装卸工、库房管理员、物流调度几个角色，操作者分别以不同身份、角色进入屏幕仿真课件，并按照所设计的规范、流程实施操作。这种课件不仅再现了工作职场真实的群体作业过程，而且训练了学生们联合协作、团结互助的团队精神。

三、加入可穿戴传感器计算机屏幕虚拟仿真技术

在单纯利用计算机屏幕画面实现虚拟仿真技术基础上，加入可穿戴传感器，形成加入可穿戴传感器计算机屏幕画面虚拟仿真技术，简称加入可穿戴传感器屏幕仿真技术。一些学者认为，可穿戴传感器不应该独立出来，应该与操纵杆、方向盘、开关、脚踏板等传感器合为一体进行讨论，这种思维对直接研究VR/AR技术来讲是可行的，但对进行职业教育教学应用性研究来讲就可能引起混淆，因此必须分开讨论。加入可穿戴传感器屏幕仿真技术又有人把它叫做可进入虚拟画面操作式虚拟仿真技术，这项技术可以划归到VR技术范畴，所加入的可穿戴传感器如数据手套、脚垫、定位头套等，可以按照操作者的需求，设计进入画面，并对画面中的虚拟仿真物体实施操作。

(一)技术性特征

加入可穿戴传感器屏幕仿真技术与屏幕仿真技术的区别在于，前者加入了可穿戴传感器而后者没有。随着虚拟仿真技术在各类工程领域中的不断应用，推动了可穿戴传感技术的快速发展，无论在扑捉运动的精准性、对运动的识别性、穿戴运动的舒适性等方面都有了大幅提升，可以说，从硬件技术方面对加入可穿戴传感器屏幕仿真技术的发展提供了有力支持。分析加入可穿戴传感器屏幕仿真技术的技术性特征，一般认为有以下3个：1.随着数据手套等可穿戴传感器精度的不断提升，越来越多关联操纵、操作、驾驶、调控等岗位作业活动的虚拟仿真课件，会首选此种技术;2.在需求的拉动下，数据手套等可穿戴传感器的生产成本会越来越低，成为职业院校虚拟仿真实训教学中常用的装备之一;3.随着可穿戴传感技术的发展，操作者完全可以对屏幕仿真画面中的设施、设备、装备、仪器、仪表等实行全面操控。__

(二)应用性特征

加入可穿戴传感器屏幕仿真技术与屏幕仿真技术最大应有性区别是，前者甩开了利用计算机鼠标、键盘操作、控制屏幕仿真画面操作模式，取而代之的是利用操作者真实的肢体动作操作、控制屏幕画面，增强了操作、控制屏幕画面的真实感。

(三)类别性特征

对比屏幕仿真技术加入可穿戴传感器屏幕仿真技术类别性特征重点是，在操作者身体上穿戴上接有传感器的物品，利用操作者的模拟操作动作，实现对虚拟仿真画面中的设备、装备、仪器、仪表等实施全面操控或深度交互。典型案例如利用数据手套抓取、安装、拆卸、调整、操纵屏幕仿真画面中的物体，利用传感脚垫进入屏幕仿真环境、场景之中，利用传感帽定位多人进入屏幕仿真画面等。也有人将加入可穿戴传感器屏幕仿真技术称之为沉浸式虚拟仿真技术。按照职业教育实践性教学一般规律，运用数据手套实现操作屏幕画面技术具有较大的应用空间。例如利用数据手套，并在屏幕仿真画面中的目标物体上加入某种属性，据此所创作的屏幕仿真实训教学课件，在职业教育实践性教学中会发挥重要作用。

四、加入专用传感器屏幕仿真技术

加入专用传感器屏幕仿真技术，我们通常又把它叫做有实物介入式屏幕仿真技术，这项技术可以划归到VR技术范畴。加入专用传感器屏幕仿真技术与加入可穿戴传感器屏幕仿真技术的重要区别是：一个加入了可穿戴传感器，一个加入了专用传感器。

(一)技术性特征

加入专用传感器屏幕仿真技术与加入可穿戴传感器屏幕仿真技术的技术性特征基本相同，不作详述。

(二)应用性特征

加入专用传感器屏幕仿真技术应用性特征，可以归纳以下3各方面：(1)引入实际操作对象，操作者通过对实际操作对象的操纵，实现对屏幕画面内仿真物体的操作;(2)实际操作对象可以是真实实物，也可以是模拟实物，当采用模拟实物时，其动作、力度、姿态、速度等要尽可能靠近真实实物操作;(3)在引入实际操作时，同时引入模拟操作环境，以增加操作的真实感。

(三)类别性特征

为简化分析，以专用传感器为题目进行类别性特征分析。

1.单一部件实物支持下的加入专用传感器屏幕仿真系统

所谓单一部件实物是指方向盘、操纵杆、按钮等等。由单一部件实物组成的加入专用传感器屏幕仿真技术系统比较简单，且往往可以适用于运动性质相同的单一部件屏幕仿真课件，起到以一当十的效果，因此，普遍受到应用者欢迎。

2.组合部件实物支持下的加入专用传感器屏幕仿真系统

所谓组合部件实物是指由2个或2个以上单一部件实物，根据真实操作系统的设计要求规范布局形成的一组部件实物，当这组部件实物与真实操作实物数量一致，且一一对应时，这组组合部件实物可称为全部件实物。由组合部件实物支持的加入专用传感器屏幕仿真系统系统相对复杂一些，但因感觉逼真、效果凸显，常常被用于关键能力、核心能力实际操作训练前的虚拟仿真导训中。例如，将汽车的方向盘、脚油门、脚刹车、换挡器部件实物作为专用传感器，形成加入专用传感器屏幕仿真系统即属于全部件实物系统。应该注意，单一部件实物组合部件实物全部件实物均是提取了某种核心操作部件实物，即便是全部件实物，仍然没有将其全部有关操作实物提取出来。当需要全部提取时，必须进行仿真操作必要性、系统设计复杂性论证后方可实施。

3.系统部件实物支持下的加入专用传感器屏幕仿真系统

系统部件实物与组合部件实物全部件实物的最大区别是，前者强调的是加入部件的系统性，后二者强调的是加入部件的作用性、功能性，这在职业教育实训教学中是经常发生的现象。

4.无模拟现实环境支持的加入专用传感器屏幕仿真系统

所谓无模拟现实环境支持，既是不强调或不可能强调现实环境对加入专用传感器屏幕仿真系统的教学效果影响。

5.有模拟现实环境支持的加入专用传感器屏幕仿真系统

所谓有模拟现实环境支持，既是强调现实环境对加入专用传感器屏幕仿真系统的教学效果影响。

五、加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术

(一)技术性特征

加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术与加入专用传感器屏幕仿真技术比较，其技术性特征有以下3个：

1.专用传感器区别

加入专用传感器屏幕仿真技术中所提到的专用传感器其实物载体最小为部件，而加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术中所提到的专用传感器的实物载体一般最大是部件，多数专用传感器的实物载体是小型工具、游戏玩具。

2.阻断操作者视力区别

加入专用传感器屏幕仿真技术是通过计算机屏幕、投影屏幕开放式获得虚拟仿真画面，而加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术却是通过阻断操作者视力，使操作者的视觉完全置于虚拟场景之中。

3.操作者与虚拟仿真场景融入性区别

加入专用传感器屏幕仿真技术，操作者与虚拟仿真场景实现的是控制性融入模式，此时，屏幕仿真场景中的人物、动物及其他内容物的设计，倾向于被操作、被激活状态;而加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术，更注重场景中的人物、动物及其他内容物与操作者展开自然互动状态，操作者以第一人称身份，利用手中工具进入虚拟场景，并与虚拟场景中的人物、动物、景物等产生强烈互动。这一点为职业教育设计虚拟职场体验式教学模式提供了技术支持。

(二)应用性特征

加入专用传感器并阻断操作者视力虚拟现实技术除了与加入专用传感器屏幕仿真技术具有相同应用性特征外，对比分析，还具有以下3个独立应用性特征：

1.形成情节化虚拟仿真实训教学课件

我们知道，职业教育教学的重点内容是实践性教学，而实践性教学最好的教学方法是老师带领学生真正走进工作职场、工作岗位，在全环境下进行学习，或者说在真实的职场中、岗位上获得学习，但在现实中，因为种种原因，这种全环境学习环境是难以提供给学生的，情节化虚拟仿真实训教学课件可以一举破解这一难题。

2.配合数据手套，形成万能实训工作台

许多岗位能力训练是在工作台面上进行的，配合数据手套，加入专用传感器并阻断操作者视力的虚拟现实技术完全可以创建出万能实训台，学生戴上可视眼镜、数据手套，在PC机的支持下，实施多种多样的虚拟实训。

3.实施真实操作前的验证性虚拟操作

几乎所有虚拟仿真课件，都可以设计成实施真实操作前的验证性虚拟操作功能，但验证精度、准确性，虚拟的逼真性却各不相同。加入专用传感器并阻断操作者视力的虚拟现实技术可以设计成与现实状况完全一致的验证精度与操作的准确性，并大幅度提高虚拟场景的逼真性，这项技术为职业教育实操实训前的虚拟仿真导训，提供了技术支持。

(三)类别性特征

加入专用传感器并阻断操作者视力的虚拟现实技术与加入专用传感器屏幕仿真技术，在类别性特征方面主要有3点区别：

1.单人进入式情节化虚拟仿真课件

由于排除了视觉干扰，加入专用传感器并阻断操作者视力的虚拟现实技术完全可以实现单人进入式情节化虚拟仿真课件功能。顾名思义，这种课件首先是情节化，其次是单人进入。单人进入式情节化虚拟仿真课件，破解了职业教育虚拟实习教学难题，是服务职业教育实践性教学最有发展潜力的一种虚拟现实技术。

2.多人进入式情节化虚拟仿真课件

在单人进入式情节化虚拟仿真课件基础上，设计成多人进入通道，既可以实现多人进入式情节化虚拟仿真课件。按照岗位操作需求，将每一个通道设计成不同操作者角色，大家在虚拟场景下，各自按照岗位操作规范，实施联合操作、顺序操作、逻辑化操作。

3.情节化技能测试考核体验包

我们知道，技能测试、技能考核、技能操作体验是职业教育实践性教学不可或缺的三个关键环节，由于加入专用传感器并阻断操作者视力的虚拟现实技术可以创设身临其境的虚拟效果，同时又可轻松加入虚拟操作情节，所以，完全可以设计成情节化技能测试考核体验包。__六、实时加入真实视频画面虚拟现实技术通常我们又把它叫做增强现实技术或现实画面与仿真画面混合式仿真技术，即AR技术。

(一)技术性特征

实时加入真实视频画面虚拟现实技术的技术性特征，有以下4个方面：

1.不阻断操作者视力

这项技术不需要操作者戴头套、戴眼镜，在自然环境下观看现实画面与虚拟画面的融合画面。

2.实施画面融合

以屏幕仿真技术为基础支撑，加入现实视频画面，通过某种软件技术，实现虚拟画面与现实视频画面融合。

3.操作者利用自身视频图像控制虚拟画面

操作者通过操作现实空间中某种具有标记物体，并利用实时视频画面对虚拟画面内的物体实施操作，达到增强现实的效果。

4.实现随机操作

操作者可以随机改变操作路径、方法、手段，已形成即时随机示教操作效果。

(二)应用性特征

实时加入真实视频画面虚拟现实技术的主要应用性特征有以下5个方面：

1.用于教师利用虚拟仿真画面、实时操作视频进行实时、随机、示范性操作，并以合成视频形式实施教学展示;

2.用于实践性教学中适合于学生桌面操作的虚拟操作训练;

3.用于在虚拟目标物支持下的立体化、形象化、虚拟化阅读学习;

4.用于将学习内容在视频拍摄技术支持下，进行可视化、形象化、互动式链接;

5.自助式操作，形成虚拟仿真与现实操作高度融合、完美叠加的教学视频画面。

虚拟仿真技术方案范文第5篇

关键词：高等专科学校，医学虚拟仿真实验教学中心，运行，管理，探究

高等专科学校始终以培养应用型、技能型的人才为目标，更加着重培养学生的实践能力。而虚拟仿真实验教学在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用[1]。与传统实验室相比，医学虚拟仿真实验教学中心在实验类型、成本与实验条件等方面更有优势，在高等专科学校实验教学中的地位越来越重要。而积极开展教育资源的信息化、虚拟化和仿真化的运行与管理，不仅能对虚拟仿真实验进行合理设计，而且在创新人才培养机制方面也能开展深入的研究，更好的推动虚拟实验教学模式的形成和有效运行。

一、运行方法研究

1.完善设备维修规定，依托有制度的管理模式实现内部资源共享。学校需要制定专门的仪器设备维护维修规定，有制度化的经费保障，每年都拔出专门用于仪器设备维护、维修和购买维修配件的相关经费，从而保证了全校教学仪器设备的完好率，保证了各实验中心的正常运转。在规范的管理模式下，實现对人、财、物等资源的充分利用和高效管理。不断加强内部资源共享，并致力于促进教学实验室向科研实验室延伸，培养学生创新能力。

2.实现“分级管理”，各功能实验室实行主任负责制。医学虚拟方正实验教学中心应协同各实验室制定发展规划，由学校教务处和实验实训中心对整个中心的建设、使用和发展进行宏观的调控与管理。各功能实验室教学资源由中心根据各学科实验教学需要统筹灵活调配、共享，使设备的使用效益显著提高。各功能实验室实行主任负责制，各主任负责根据有关学科教学需要，制定本实验室建设和发展计划；制定每学期/学年设备、家具与低值易耗品的预算和方案；完善并落实设备使用、保养与维修等有关制度，指导技术人员进行教学实验辅助有关工作；牵头或组织实施实验教学研究和改革工作，研究制定实验考试考核标准，协调实验教学师资并落实各项教学任务。

3.明确实验技术人员职能定位，对外实现共享服务。实验技术人员的职能定位是为教学和科研服务，做好实验室建设、日常管理与安全保障；仪器设备购置、维护、维修与运行管理；实验耗材的计划、采购与管理；实验教学资料和档案管理；教学标本等实验教学资源建设、管理与保障；实验教学预实验、课前准备、课中技术指导等；完成实验教学任务情况下对外提供技术服务；公共仪器和专用实验设施面向社会提供开放共享服务等。

二、管理方法的研究

1.管理机制

医学虚拟仿真实验教学中心的建设及持续发展离不开科学、合理的管理体制，它是实验室管理的一个重要方面。建立健全科学、合理的管理体制能够有效推进实验室的发展。在建设虚拟仿真实验教学中心的过程中，一定要与当前实际紧密结合，有计划、有步骤的来实施，根据实际情况，不断完善管理体制。一般高等专科学校采用两级管理模式，即校长统一领导，各主管院长及实验室主任具体负责。

2.保障制度

建立医学虚拟仿真实验教学中心激励机制、约束机制和运行保障机制，优先保证实验中心在人员配备、培养培训、系部经费配套等方面的需要，创造良好的实验中心建设环境。

3.实验室教师队伍建设

学校需要制定一系列奖励教学改革以及规范实验教学和实验室管理的相关政策。通过深化学校管理体制和人事分配制度改革，鼓励教师投入实验教学和实验教学改革，建立了具有竞争与激励的实验教师选用、聘任、培训、考评和流动的新机制。此外，积极组织教师参与各类实验教学信息化技术培训与学术交流，提高教师的信息化技术水平和实验技术水平。鼓励校企合作，培养青年骨干，分批选送青年教师赴合作企业或医院进行信息化培训，要求其掌握医学虚拟仿真实验教学的技能和具备一定的研发能力。