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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇三维仿真论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
1评定对象
国内高校在校全日制研究生（包括硕士研究生和博士研究生），奖学金面向国内高校的全部对口专业，平等对待.
2奖学金额度
在全国高校评选出使用LMS Imagine.Lab AMESim一维仿真平台和LMS Virtual.Lab三维仿真平台进行课题研究的优秀在读研究生各5名，给予每人5 000元的奖学金资助.
3评定条件
（1）必须是国内高校在校全日制研究生（包括硕士研究生和博士研究生），在读期间的学年平均成绩优秀，无不及格科目.
（2）使用LMS Imagine.Lab AMESim一维仿真平台或LMS Virtual.Lab三维仿真平台进行研究生毕业论文相关的课题研究，且课题内容具有实际工程背景支持，最好结合实际横向项目的合作课题.
（3）论文命题能推动行业核心技术进步或具有明显创新研究价值.
（4）应用领域包含但不限于汽车、航空航天、船舶、兵器、交通、能源、通信、电子、化工、工程机械、家用电器、轻工业、医药和IT等.
（5）论文完成后应署名LMS高校奖学金资助支持，并共享论文电子版.
（6）优先考虑LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab软件的高校正式用户.
4申请流程
（1）对符合评审条件的申请人，根据申报项目填写“LMS仿真解决方案高校奖学金申请表”，并必须经负责导师签字确认和学校认可.
（2）LMS会尽快与申请人确认，并根据书面资料组织评审.
（3）按照评审程序的规定公布评审结果并发放奖学金.
5评审程序
（1）具体评定工作由LMS负责，组织LMS公司专业技术人员和行业专家组成动态评定小组，进行综合评审.
（2）评审结果将在LMS官方网站公布，并于每年的LMS用户大会统一发放该奖学金.2013年LMS用户大会将于6月24-25日在青岛举行.
（3）针对硕士研究生和博士研究生的论文差异进行适度把握，原则上硕士5篇、博士5篇，但暂不做硬性区分，即名额之间可适度调剂.
（4）对所有入选的在读学生，LMS将采用租或借等形式给予最新版本LMS Imagine.Lab AMESim或LMS Virtual.Lab软件的友情赞助支持，并欢迎获奖者毕业后加入LMS公司.
6申请截止时间
本年度申请截止时间为2013年5月31日.
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1007-9416（2012）04-0000-00
1、论文研究背景及意义
近多年来，由于计算机及网络相关技术的迅猛发展，世界经济发展的必然趋势就是数字化，数字城市也逐渐引起了人们的注意。那么怎样应用计算机技术来构建数字城市，近而实现城市的数字化已经引起城市规划及管理人员和城市居民的共同关注。城市仿真技术在构造数字城市过程中发挥着非常重要的作用，因此成为当前一个新的研究热点。仿真(Simulation)技术是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，以模拟的方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图形界面，使之在感知行为的逼真体验中获得直接参与和探索仿真技术对象在所处环境中的作用和变化。城市仿真(Urban Simulation)技术就是仿真技术在城市规划、建筑设计等领域中的应用，表现为人机交互、真实建筑空间感与大面积三维地形仿真，即交互式实时三维(Interactive Realtime 3D)。采用虚拟现实技术构造出来的城市视景仿真系统是数字地球的重要组成部分和支撑手段，已经被广泛应用在城市的规划、建设以及管理当中，对于城市发展规划的各个方面都具有相当重要的意义。
2、国内、外的视景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三维建模软件是世界上流行的实时三维数据库生成系统的软件环境，在仿真系统中得到广泛的应用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的世界领先的软件环境。Urbansim是基于城市交通需求模拟分析和城市土地综合分析的新型城市发展仿真软件。MagicCity属于WinTel架构基础上的虚拟现实和视景仿真系统。我国在视景仿真系统开发的同时，也在进行仿真系统软件平台的开发。TrueSim v2.0 三维实时仿真软件平台是深圳市创想科技发展有限公司在综合了国内外多项最新三维仿真技术的研究成果以及多年来从事三维仿真研究所积累的多种经验的基础之上推出的具有自主知识产权的仿真平台。神州视景信息技术有限公司自主研发了“基于普通PC和Internet的大规模场景实时漫游引擎系统――SCVR”。 Virtools是一个实时三维虚拟现实编辑软件，可将多种常用文件格式（三维模型、二维图表、声音等）整合到一起，并具备交互功能，能够开发出电脑游戏、建筑仿真、交互娱乐等多种3D产品。
3、本文的研究目的及重要内容
本文通过研究虚拟现实视景仿真技术的相关知识，实现以我们学院校园为虚拟环境的视景漫游系统。通过对虚拟场景的构建，能够实现视景漫游中的自动漫游和交互漫游等效果。本系统应用建筑草图大师Sketchup和MultiGen Creator软件工具来构建虚拟场景中地形及建筑物的三维模型，并建立道路、树木、路灯等虚拟景物，借助Vega Prime软件平台和工具集对校园虚拟场景进行仿真，在VC++开发平台下实现三维景观及模型的交互式（以鼠标、键盘等交互方式）控制，实现了虚拟校园景观的视景仿真漫游系统。
本文主要研究内容和所做工作总结如下：
(1)了解视景漫游技术以及虚拟现实的发展，对国内外虚拟现实技术应用现状进行调研。
(2)对黑龙江农垦科技职业学院的视景环境数据进行搜集和整理，包括地形数据的获取、建筑物数据的获取、纹理数据的获取等等。
(3)研究用虚拟现实建模软件Sketchup、Creator以及三维建模技术、模型真实感技术以及模型优化技术等对地形、道路、教学楼和图书馆等建筑以及校园之中的花草树木等进行建模，构建出虚拟场景模型库，然后用视景漫游软件Vega Prime和VC++对虚拟场景进行漫游和交互控制。
(4)研究模型数据库建模和优化技术问题，模型数据库的建构、调整和优化对提高实时仿真系统中运行的速度和流畅性起着至关重要的作用，成为目前重要的研究课题。
(5)碰撞检测技术。开发虚拟现实仿真系统有一个主要目标就是能够让用户以尽可能接近自然的方式与构建的虚拟场景中的物体直接进行交互。要实现自然的、精确的人机交互功能首先要解决的是碰撞检测的问题。碰撞检测是虚拟场景中动态物体与静态物体之间或动态物体与动态物体之间进行交互的基础。在碰撞检测中有两个问题需要解决，一是检测到碰撞的发生和碰撞的位置，二是计算碰撞后的反应。而碰撞检测是计算碰撞反应的先决条件，因此，碰撞检测是虚拟环境中一个必不可少的部分。
(6)为保证虚拟场景的真实性、生动性及其对用户的感染力，对基于粒子系统的虚拟场景环境特效技术进行研究。
校园视景仿真就是在计算机环境中对真实校园的景观进行虚拟再现，采用虚拟现实相关技术，生成一个实时的、能给用户各种真实感受的三维虚拟环境。利用计算机软硬件及其相关输入输出设备，使用户可以在虚拟的校园场景中进行浏览和交互漫游，感受校园中的风景。利用这种方法可以让更多的人来了解我们的学校，对本校园的环境及交通现状等方面有更深刻的认识。
参考文献
关键词：建模，装配仿真，干涉检查
1 引言虚拟制造是实际制造工程在计算机上的映射，船舶建造仿真要求采用三维的模型来代替实际的制造工程，将在车间、船台（坞）的工作在虚拟的环境下先运行一遍，从分段装配、舾装配合、动力学性能、流体力学性能等多方面进行系统的分析，从而得出船舶建造的逻辑顺序与合理性，并为建造过程的优化准备好数据基础。
2 船舶建造数字建模及装配仿真要求船舶的建造是一个复杂的系统工程，现代造船技术以中间产品为导向，采用成组技术和计算机集成制造技术，有层次的对整个建造工程实施分解，在不同的阶段，对三维建模有不同的要求。在以进行船舶建造作业计划编制为目的，同时满足生产设计需要的情况下，对船舶数字化建模和装配仿真技术的要求是[1,2]：（1）提供编制计划所需要的产品特征信息，包括产品的几何特征、物理特征、工程结构特征等。在实际建造前根据数学基础与图形学映射关系确定各个零件的配合情况；（2）对产品进行干涉检查，确定整个装配方案的可行性，在虚拟环境下消除产品的设计缺陷；（3）通过装配仿真，给出产品的装配信息与约束信息，确定生产计划所需要的装配逻辑顺序；（4）以虚拟制造技术为基础，通过仿真，构建装配工艺路线，实现可行的装配工艺规划；（5）进行装配工艺仿真后处理，给出适合生产实际的三维模型与工艺文件。
3 数字化三维模型的建立这里使用的是CATIA V5 软件进行建模装配仿真与干涉检查。CATIA V5 是IBM 和达索系统公司共同推出的CAD/CAE/CAM 软件，该软件能够在windows和Unix 等平台上运行，具有较强的三维造型功能，还有较强的运动仿真功能模块。
3.1 造船工程分解与任务包的确定
进行三维数字化建模，不能单纯的为了建模而建模，如果只是将船舶按其二维图纸做成三维物体，则失去了建模的意义。以生产计划编制为目标的数字化建模通过船舶工程分解，来分清整个工艺过程，确立任务包，在此基础之上，为后面的装配仿真打下信息基础。
船舶生产的过程实际上是制造零部件，即所谓的“中间产品”。免费论文。这些中间产品经过几个制造级的逐渐变大变复杂，终而形成一艘船，即最终产品。免费论文。因此从中间产品的角度来分解船舶的建造任务是理想的方案，这就是产品导向型分解。产品导向型工程分解的原理是：任何系统结构都是层次分明有序可循的，通过层层分解可以通过图表的形式揭示其有序结构。
产品导向型工程分解用于造船时，首先按照任务本质的不同将造船全过程分为船体建造、舾装和涂装三大类，每一大类又分为加工和装配两种作业。例如，将船体建造分为零件加工、零件装配、部件装配、小分段装配、分段装配、大分段装配和船体合拢7 个制造级。
3.2 分段模拟建模
（1）船体外板的建模
本文是在具有船壳曲面型值表的基础上进行船壳曲面的三维建模。由于型值表中的数据有间隔，在生成型线后，还进一步对其进行了光顺。在具体建模过程中环境的设置如下：以X 正方向为船艏方向，Y 正方向为船右舷方向，Z 正方向为船高方向。只需XZ 平面一边建立一半船壳曲面，另一边映射即可。在生成所有曲面之后，如果还有局部的地方出现棱角，还可以充分利用CATIA 中的曲面修改功能，对于有棱角的地方可以把带有棱角线两边的曲面连接（Join）成一大块，然后在棱角线两边分别用两个参考面把这块大面截断（Split）成两块面，去掉中间有棱角线的曲面。再由这两块Split面通过Blent（or Fill）命令连接起来，Blend（or Fill）命令中有保证曲面光顺连接的选项，可以保证曲面的光顺连接。对于凹凸不平的小块曲面也可以用这种方法来修改。
（2）零件的建模
零件的建模，其目的是为了在以后的装配仿真和生产计划编制中提供必要的信息。其应具备下列基本策略：
（a）特征设计与特征提取的综合利用。特征是产品建模的强有力支持。建模时应将特征设计与特征提取结合起来，充分利用现有的CAD 系统所提供的特征造型功能，尽量从有关内部数据库直接提取，同时要充分的利用人机交互共功能，通过交互输入定义。
（b）面向对象的建模方式。面向对象的建模方式，具有先粗后精，由抽象到具体的特点，符合产品设计时的自然思维习惯，应在建模中得到充分应用。
（c）模型的层次化组织。免费论文。在建模过程中，应该具有大局观，不能只盯着一个构件，而是应该考虑整体的层次性，在经过详细科学的分解以后，分层有计划的建模。
模型不仅要处理设计系统的输入信息，还应能处理设计工程中的中间信息和结果信息，因此模型的信息应随着设计过程的推进而逐步丰富和完善。
4 装配仿真与干涉检查船舶装配仿真与干涉检查是在虚拟的环境下确定船舶的作业逻辑顺序，提供生产工艺数据资料，检验工艺与设计的可行性。它是船舶虚拟制造和生产作业计划的至关重要的一环，是进行生产规划的基础。装配仿真包括了零件装配、部件装配和分段装配三个制造级的任务包。在进行装配仿真的过程中，应该按照工艺顺序依次进行虚拟，其作用如下：(1) 拟定装配方案，优化装配结构。从设计和制造工艺出发，在各种约束中寻求装配的合理性与最优性；(2) 改进装配性能，降低装配成本。船舶装配所涉及的零件种类繁多，数量巨大，装配仿真的任务首先要确保产品的装配到位，然后要求装配能够比较容易实现，尽量降低成本；(3) 产品可制造性的基础。由于目前详细设计一般还是二维的，必须在虚拟三维环境下检查产品的可行性；(4) 为计划提供必要的信息数据。
4.1 装配仿真
装配仿真的覆盖范围很广泛，这里具体来说包括装配顺序、装配路径和装配工艺三个方面的内容，其中装配顺序与装配路径是最为核心内容。
4.2 干涉检查
船体分段有很多组件构成，肉眼很难发现可能的干涉情况，利用CATIA 所提供的干涉检查函数，可以自动的检查所有的干涉情况。下面通过实例来说明。
在构件中有一工字梁与角钢交叉，要进行干涉检查，看两者是否有接触而不能装配，应用Compute Clash 命令，将两个零件同时选中，即可分析这两个零件的干涉情况。当对话框Result 出现Clash 表示两个组件发生了干涉，出现Contact 则表示选定的两个组件相接触，如果No interference 则表示没有干涉。
5 结语本文以编制生产计划为目的，研究了基于虚拟制造下的三维数字化建模的方法。在CATIA 环境下，研究了怎样通过对工艺合理性分析结合装配分析，虚拟干涉检查、产品装配、生产工艺仿真，最后得到适合生产计划编制的数字化模型。
关键词：三维建模，分形理论，山体，仿真
0.引言
随着信息技术的逐步发展和社会要求的逐步提高，虚拟现实的研究领域开始转向山体、水域等不规则形态的实体。而由于计算机处理能力有限，地形数据获取困难，可视化处理复杂，三维显示效果缺乏真实感等问题逐渐显现。本文以山体为例就不规则形体的可视化过程进行研究，探讨一种不需要实体数据，计算机可视化技术与数学分形理论相结合的三维地形可视化的处理方法。
虚拟地形的可视化具有随机性和复杂性，在对山体的三维建模过程中，首先对山体的实际形态进行研究，针对虚拟地形数据的特点进行参数设置和纹理映射，利用计算机可视化技术，创造性的融入分形技术，实现对山体的建模。同时利用分形理论实现山体表面树木的覆盖，达到仿真的效果。
本文探讨的山体的三维建模方式，是基于笔者题为《连云港地区虚拟现实研究》的基础上的，在对其虚拟现实的研究过程中对山体的建模采用的是3Ds MAX与VRML相结合的方式进行的。
1.分形理论概述
随着社会科技的进步，分形理论从最初的研究自然界和非线性系统中的不光滑和不规则的几何形体逐渐发展为研究人类社会经济活动中存在大量的现象。分形理论着重研究自然界和社会活动中普遍存在的无规则而具有自相似性或统计自相似性的系统或现象，如弯弯曲曲的海岸线，起伏不平的山脉，粗糙不堪的断面等。这类客体不具备特征尺度，用不同倍数的放大镜去观察它们，其相貌是相似的，并且这个性质不随观察位置的变化而变化。自相似性普遍存在物质系统的多个层次上，物体或几何图形的维数的变化可以是连续的，即其维数可以不是整数[2]。
而以山体、河流等不规则几何形体为主要内容的地球系统，其时空展布具有分形的特点。普通的数理理论中的均匀、连续及光滑边界条件下的问题求解方法远不能满足地学问题的研究需要，分形理论的出现为研究类似地球系统这样的复杂系统提供了一种新的研究方法。
2.虚拟现实三维山体建模方法初探
在对山体进行三维建模时可以使用强大的三维建模工具3Ds MAX或是虚拟现实建模语言（VRML）进行。对于地形数据，还可以借助VRMAP进行拉伸从而实现三维实体的可视化仿真。
笔者在进行《连云港地区虚拟现实研究》时考虑采用强大的三维建模工具和虚拟现实建模语言相结合的方式进行，所收结果不尽如人意（如图1所示）。为此，探索更加符合地形数据特征的三维建模方式有助于更加清晰地对地理实体进行分析研究，从而真正实现地形数据的三维可视化。在可视化的基础上借助虚拟现实建模语言VRML强大的扩展性能，结合JavaScript脚本实现三维实体的放大、缩小、漫游、查询等人机交互功能。
考虑到地形数据的复杂性及其获取的难度，在进行山体的三维建模时还可以采用三维建模软件SketchUp对场景进行三维建模，使用遥感图作为底图，在底图的基础上对相应的山体进行拔高，利用等高线形成基于现实的虚拟场景图（如图2所示），在SketchUp软件中可同样对所选场景进行放大缩小漫游等操作，但是实现场景仅能对山体底部的轮廓相对应，与山体实际自相似的“层次”结构不相吻合。科技论文。
【关键词】三维仿真;地理信息系统;环境决策
1、引言
随着数字环保概念和虚拟现实技术的发展，三维仿真系统在环境业务领域的应用日益成为人们关注的焦点。三维仿真系统全方位、多角度、高效率的管理方法和技术特性奠定了其在环境业务领域的多方面应用优势。三维仿真系统以直观、形象的可视化表达方式[1]，真实展现三维环境要素，为环境监控、环境执法监察、环境影响评价（战略环评、规划环评、项目环评）、行政审批、环境应急、环境日常业务管理及环境生态领域提供很好的“所见即所得”的平台。
2、三维仿真系统在环境领域中的应用分析
2.1基于三维仿真系统在环境领域中的应用优势分析
目前环境业务多是基于二维地理信息系统，对环境现场的分析多是使用现场平面图和现场图片等相关资料进行分析，缺乏直观性。难以对环境地域进行三维综合研究和空间分析，无法使领导部门及时得到对空间清晰、直观的认识[2]。同时环境领域涉及地形地貌，如地形起伏较大、管网密集、排口众多等，用二维的表示方法很难准确描述和进行信息精确管理。
三维仿真系统通过对大范围海量环境数据进行一体化管理，实现无缝三维实时漫游、空间多媒体信息查询、表示、分析和辅助决策，为环境管理部门进行更加清晰、直观、准确的管理环境信息提供技术支持，如：灵活漫游全面巡视重点污染源；真实的还原事故现场用于应急决策[3]；真实的模拟重要治污设施的日常运作状态。
三维仿真系统在环境业务领域的应用优势：
（1）重点风险源工艺管线跟踪分析，为企业环境安全提供可视化监控支持
三维仿真系统可对环境重点风险源如石油石化企业工艺管线进行模拟，动态显示管线内物质流向，便于管理者实时查看管线运行情况，为查堵泄漏点提供可视化技术支持。
（2）全方位展示重要治污设施运行状态，为环境安全提供基础保障
通过三维仿真系统，可实现全厂区漫游，全面展示重要治污设施分布情况及其运行状态。当某一设施出现异常，系统会进行异常报警，使管理者不必亲临现场即可了解治污设施运行状态，为环境安全提供保障。
（3）快速还原环境事故现场，为环境应急提供科学决策支持
环境突发事故现场具有不可再现性。为了对事故进行更准确的分析，可通过三维仿真系统对事故现场进行模拟还原，再现事故发生过程，为领导提供更详尽的现场信息，为环境应急提供科学决策支持。
（4）更真实表现地形地貌，辅以模型分析，为指挥调度、优化路径提供辅助支持
三维仿真系统既有地理信息系统的图形展示功能，又有真实模拟地貌的优势。在环境应急中可以通过三维仿真系统展现事故现场及周边敏感区分布情况，真实展现地势起伏及路况信息，通过模型分析为应急指挥调度及路径优化提供辅助支持。
2.2三维仿真系统在环境监控领域中的应用分析
目前环境监控领域中采用视频、红外、数采仪等形式将监控数据传至监控中心，无法对整个监控场所进行全面、多角度的监控。三维仿真系统可通过对监控场所的真实模拟实现对环境的日常监控，包括：重大风险源企业厂区漫游仿真；围绕风险单元多角度查看周边地貌信息；真实模拟工况运行状态；真实模拟设备运行状态；全面立体展现三维空间污染源分布；对环境空间及风险单元等进行属性查询等。
三维仿真系统可为环保系统领导提供了多角度、可视化的监控平台，不用亲临现场，即可掌控所有环境监控区域的风险源及工况等多种信息，提高工作效率，为决策的质量和效率提供保障。
2.3三维仿真系统在环境应急领域中的应用分析
目前的二维信息平台由于立体表现不完整，无法整体直观反映环境事故现场情况，容易导致宏观分析、决策的偏差[4]。三维仿真系统能够全面分析事故现场及周边情况，进行三维扩散模型分析，包括气象应急模型、地质应急模型、水应急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化学/核污染应急模型，通过模型分析直观立体展现污染扩散趋势及周边敏感源，为应急监测、指挥调度及现场处置提供重要依据；可依据地势，通过路径优化分析，为应急疏散提供直观、可视化指导，为领导决策提供全方面、直观、真实的决策支持。领导不必深入事故现场就能掌握现场真实情况，并组织专家讨论并制定正确的应急措施，发出正确的调度指令，保证应急指挥和应急调度的科学性和正确性。
同时，通过三维仿真系统可进行事故应急演练及事故回放[5]，真实模拟事故应急演练，直观展示应急流程，为完善应急预案体系、强化应急指挥体系提供参考依据；事故回放是针对事故现场不可保存性，进行事故现场还原，通过仿真事故发生过程，为领导提供应急决策支持，并为事故后评估提供有力依据。
2.4三维仿真系统在环境日常业务领域中的应用分析
三维仿真系统在环境日常业务领域的应用包括：与12369结合，快速定位事故现场，直观查看事故现场地势地形三维景观，为准确预警提供更为详尽的可视化三维信息；建设项目审批，通过三维仿真系统进行区域地形地貌查看，将设计方案导入三维场景中进行审查，在真实再现规划现状的前提下，用户可以从任意路径，以任意视点、任意视角考察设计方案，对方案进行从全局到细部的推敲和修改；环境监察、移动执法，通过三维仿真系统可真实模拟环境监察、移动执法车辆的出勤路径，为执法监督提供可视化督查功能。
2.5三维仿真系统在环境生态领域中的应用分析
环境生态日益受到人们重视，如何有效保护生态，形成良好生态人文环境已成为人们关注的热点。三维仿真系统为生态保护、生态规划提供三维仿真技术支持，领导无需到达现场即可通过三维仿真系统漫游重要生态区域并进行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤坝、库区防洪堤拆除后对周边生态的影响分析等。对环境生态区域的规划也可通过三维仿真系统进行模拟展示，将规划前及规划后的场景进行真实模拟对比，为领导进行正确、科学的生态规划提供直观可视化的科学依据。
3、结语
随着数字环保的推进、物联网技术及三维仿真技术的发展，三维仿真系统在环境业务领域的应用越来越显现出无法替代的优势。通过三维仿真系统可真实展现环境业务领域现时情景，并可漫游于场景之中，为环境业务领域提供立体化、全方位展示，为领导进行科学的环境决策提供支持。因此，应加强三维仿真技术的研究，使其在环境业务领域的应用更为深入，为环境管理部门更加清晰、直观、准确的管理环境信息提供技术支持。
参考文献
[1]李云花.虚拟现实技术综述[J].重型机械科技,2004年04期
[2]谢义林,汪云甲.利用虚拟场景实现3DGIS的研究与应用[J].测绘工程,2006年06期
[3]邹志文.环境污染应急系统中虚拟场景的研究与实现[D].江苏大学硕士学位论文,2006
关键词：虚拟现实技术，网络会展，发展，展望
一、虚拟现实技术的概述
虚拟现实（VirtualReality，简称VR技术），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和感知性为基本特征的计算机高级人机界面[1]。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机，即通过计算机图形构成的三维数字模型，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(HMD)、数据手套等辅助传感设备，给用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用者可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，使人和计算机很好地“融为一体”，给人一种“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。
作为尖端科技，虚拟现实综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和传感技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术的应用前景十分广阔，已广泛应用于工业、模拟军事演习、工程、教育、医学、字化酒店、商品展示、娱乐等领域，也同样适用于网络会展。
二、虚拟现实技术在会展业中的应用现状
随着迅速发展的虚拟现实技术与计算机多媒体展示技术的结合，在展览方面也不断涌现出一些结合虚拟现实技术的网络会展。如今国外的虚拟会展业已经十分成熟，如著名的德国汉诺威展，在网络上运用虚拟现实技术建立三维立体的展示系统；国外一些城市宣传也开始采用虚拟现实技术，如网上新加坡、虚拟庞贝古城、虚拟巴黎圣母院等，运用三维虚拟现实技术展示一些有价值的文物、展品和三维场景，使用户能够通过Internet远程连接去体验。
国内的虚拟会展目前还基本属于界面包装，主要通过二维平面静态地网页展示，如中国茶叶博览会，采用虚拟现实技术对茶具和茶文化进行网上浏览，还有虚拟现实环球网站（www．vwww．com）利用虚拟现实技术进行网上展销；再如武汉国际机电博览会，采用网上虚拟武博会和武博会同期开幕，未到展会现场的客户通过点击该网站，就可像亲赴现场一样，可在场馆内每一个展位前流连，任意观看各种产品，了解它们的性能和用途，甚至突破实际参观过程中的限制，深入了解展品的内部结构，浏览武博会的即时信息。
虚拟展览系统按其表现形式可分为三类：①运用图文声像以及环视图展示物品和场景。这类系统因表现形式的局限，不能更生动、更全面的展示。②单纯的三维场景展示，用户可以随意漫游，但只提供展览会的表面形式，不提供展览内容与展览场景的关联。③既提供三维场景，也提供实际展览内容，并与三维场景结合在一起[3]。
三、基于虚拟现实技术的网络会展发展的展望
在综合考虑现有技术条件及未来虚拟现实技术发展前景的情况下，网络会展的发展将会呈现出两种模式，即现阶段的实物会展+网络会展+电子商务模式和未来的实物会展+网络会展模式，具体理念如下：
（一）实物会展+网络会展+电子商务模式
网络会展作为会展业一种新的发展形势，有着广阔的发展前景。但目前网络会展还只是实物会展的补充和配角，网络会展只有作为实体展览的辅助，才能逐渐地被人们认识而发展起来。免费论文，虚拟现实技术。就目前情况而言，线上展会和线下展会二者可相互补充，二者有机融合会相得益彰的。当然双方会有部分重叠，但不可轻言取代，否则就是昏了头了，若干年后或许会的，但至少目前不会。因此，我们不能夸大网络技术的作用，基于传统会展的传统优势，传统会展仍然起着主导作用。免费论文，虚拟现实技术。同时，随着会展业的蓬勃发展，促进了电子商务技术向会展业的渗透，在某种程度上弥补了网络会展技术的不足，促进着网络会展的发展。
总之，在目前甚至今后相当长的一段时间内，我国会展将遵循实物会展+网络会展+电子商务模式，即充分利用电子商务技术大力发展网络会展，实物会展和网络会展并举，实物会展结束后，网络会展作为实物会展的延伸和补充，继续实行“永不落幕的会展”，并不断更新、丰富和完善，使实物会展和网络会展相互促进，共同发展壮大。
（二）实物会展+网络会展模式
由于网络展会的模式模糊和传统展会的主导地位，中国会展业进入网络时代还有很长的一段路要走。但从长远来看，网上会展前景不可限量，随着虚拟现实技术的进一步发展，必将成为现代展览业的重要组成部分，必将代替部分实物会展，从而实现实物会展和网络会展并存的局面，这是一种必然的趋势。免费论文，虚拟现实技术。免费论文，虚拟现实技术。因为网上会展有不受时空限制、节省展览交易成本等优势，很多商品和服务都适合在网上进行展览和销售。如网络图书展就有绝对优势，因为图书没有过多的质地的要求、尺寸的要求，在网上看到的这本书和书店买到的书几乎没有差别。另外，从目前网络交易的商品清单看，网络交易的对象正从数码产品迅速扩展到服装、电器、日用品、玩具、个人护理品等众多产品，而这些产品正是我国制造的优势所在，也是目前办展频率最高的产品。免费论文，虚拟现实技术。这些产品将来都可以作为网络会展展示的对象，市场前景好。免费论文，虚拟现实技术。
此外，会展业的发展与土地资源供给瓶颈的矛盾已见端倪。政府不可能无止境的耗费大量土地进行场馆建设，同时场馆建设投入大、周期长、风险大，而在互联网上建立虚拟展馆，举办网络展览却可以节省大量时间和金钱，大大提高展会的效益。可见，我们既要看到目前实物会展的优势，也要前瞻性的看到网络会展的优势，尤其是网络会展的后发优势和趋势，为大力发展网络会展，共创低碳会展经济做好一切准备。
参考文献
[1]刘伟.基于虚拟现实技术的企业展项的设计[J].现代电子技术，2009（24）：49.
[2]许亚丹，王野.网络会展的传播与经济比较[J].当代传播，2006（5）：66.
[3]顾林，刘连芳，高伟峰，苏继坡.基于虚拟实现的展览平台的研究与实现[J].计算机应用研究,2005(10)：202.
关键词：电磁场；波导；有限元；HFSS
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）35-0043-02
1 引言
电磁场的教学向来是高校电子类专业教学改革的重点和难点。在电磁场理论中，波导的特性和模式分布是重要的教学内容，学生们普遍认为学习难度较大。特别是很多高校不具备实验条件，学习波导理论就显得非常抽象。这严重影响了教学质量和学生的学习积极性。为了解决这些矛盾，笔者使用有限元分析软件HFSS进行形象化教学，取得了较好的教学成果。
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是原美国Ansoft公司开发并推出的三维电磁仿真软件，2008年7月被ANSYS公司收购，是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件[1]。HFSS提供了简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器，并拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场[2]。HFSS软件采用的是有限元法（Finite Element Method，FEM），计算结果准确可靠，是业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。
2 基本教学问题描述
2.1 基本波导理论
2.1.1 矩形波导简介
通常将由金属材料制成的、矩形截面的、内充空气介质的规则金属波导称为矩形波导，它在电磁兼容测试[3]和微波技术[4]中最常用的传输系统之一。
由于矩形波导不仅具有结构简单、机械强度大的优点，而且由于它是封闭结构，可以避免外界干扰和辐射损耗；因为它无内导体，所以导体损耗低，而功率容量大。在目前大中功率的微波系统中常采用矩形波导作为传输线和构成微波元器件。利用麦克斯韦方程和矢量恒等式，可得到波导中电场和磁场的波动方程如下所示：
方程式中E和H不仅有横向分量，还有纵向（z方向）分量，而且E和H不仅是z的函数（e-rz），还是x和y的函数。Kc为矩形波导TM波的截止波数，显然它与波导尺寸、传输波型有关，其表达式如下：
m是电、磁场量沿x轴[0，a]出现的半周期（半个纯驻波）的数目，n是电、磁场量沿y轴[0，b]出现的半周期的数目。对于TE波，m和n中任意一个可以为0，但是不可以同时为0；而对于TM波中任一个都不可以为0，否则全为0。在波导内壁处电力线垂直于边壁，且波导壁的内表面上只能存在磁场的切向分量，法向分量为零，电力线与磁力线相互正交[5]。
2.1.2 矩形波导的传输特性
（1）截止波数、截止波长、截止频率。
如前所述，矩形波导TEmn和TMmn模的截止波数均为：
对应的截至波长和截至频率为：
在导行波中截止波长λc最长的导行模称为该导波系统的主模，波导能够进行主模的单模传输。
（2）波导波长和相移常数。
矩形波导TEmn和TMmn模的波导波长和相移常数表达式相同，式中？姿是工作波长：
（3）相速和群速。
矩形波导TEmn和TMmn模的相速和群速表达式相同：
（4）波形阻抗。
矩形波导TEmn和TMmn模的波形阻抗表达式分别为：
2.2 HFSS数值求解
在HFSS中建立如下图1所示矩形波导，其在x、y和z轴尺寸分别为4in、0.8in和0.5in。结构图如图2所示。
按照已知参数，带入（6）式可计算出此波导模型的截止频率fc约为7.3GHz。下面利用HFSS仿真计算此矩形波导的截止频率，仿真结果如图2所示。可以看出，矩形波导的S21参数在7.35GHz，与理论计算误差不到1%，说明HFSS在仿真矩形波导的教学中具有很高的可靠性。
在日常教学中电磁波是怎么样在矩形波导中传输的，理论知识不易理解，这里我们可以结合HFSS软件来仿真电磁波在矩形波导中的传输，尤其是在HFSS中我们还可以看到动态的电磁波传输过程[6]，并且HFSS中的仿真数据还可以和Matlab兼容，互相可以导入。
由矩形波导的截至频率fc定义可知：当入射波的频率小于矩形波导的截止频率时，电磁波是不能够通过矩形波导来传输的；当入射波的频率大于矩形波导的截止频率时，电磁波是完全能够通过矩形波导传输的。
下面我们就通过HFSS仿真演示入射波频率分别小于和大于矩形波导截至频率时，电磁波在矩形波导中的传输过程。在HFSS中，上述所建模型截至频率为fc=7.35GHz，这里我们分别设定入射波频率为7GHz和9GHz，仿真结果如图3和图4所示。
由图3和图4可知，当入射波的频率为7GHz（7.35GHz）时，电磁波是完全能够以其特有的传输方式不断向前传输到波导的另一端。
3 结论
本文利用HFSS的有限元求解法，以矩形波导为例，对矩形波导三维矢量静电场问题进行了求解，并使用三维图形进行可视化，仿真矩形波导的参数。通过本文的工作，可以更加直观地理解电磁波在矩形波导中的传输过程以及波导的各参数，相对于传统解析学习方法而言，计算量大大减少且更直观形象。本文对矩形波导三维矢量静电场利用HFSS仿真求解的计算方法可以推广应用在天线仿真设计、大学电磁教学和低频电磁干扰分析等领域。
参考文献：
[1]李明洋，等.HFSS电磁仿真设计从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[2]王扬智，等.基于HFSS新型宽频带微带天线仿真设计[J].系统仿真学报，2007，19（11）：2603-2606.
[3]郭丹丹，程健，魏学峰.HFSS天线仿真在电磁兼容预测中的应用[J].仪表技术，2011，（8）：50-53.
[4]刘国强.Ansoft工程电磁场有限元分析[M].北京：电子工业出版社，2003.
[5]常宏宇.典型电磁现象的可视化实现[J].数学的实践与认识，2007，37（13）：52-56.
论文摘要：工程图学课程是理论性和实践性都较强的课程，在理论教学中由于缺乏真实感受，学生听课时常会感到枯燥乏味、内容很难理解，因此，在教学中进行虚拟仿真实验教学，不但在一定程度上可以弥补实验资源的匮乏，而且可以提高学生观察问题、分析问题和解决问题 的能力。因此，在《工程图学》教学中应用“虚拟仿真实验教学”进行教学改革的探索。
0 引言
工程图学课程教学理论与实践相结合是非常重要的特别是学生的动手及创新能力的培养，是理论性和实践性都较强的课程，因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节，才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。
工程图学课程的教学是很具体形象的，它注重机构的运动及动作 ，在理论教学中由于缺乏真实感受，学生听课时常会感到枯燥乏味、内容很难理解；机械类课程 中的实验设备大多很昂贵，有些情况下，不能完全满足相应的实验要求，尤其是对每个学生而言，学生实验通常是分组 ，对有些实验，实验设备很少时，分组的人数会很多，这样学生在做实验时会没有很多机会熟练掌握 ；因此，如果能在教学中进行虚拟仿真实验教学，不但在一定程度上可以弥补实验资源的匮乏 ，而且可以提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力，以求达到掌握一门专业技术技能。
1 虚拟仿真实验应用于教学中的现实意义
目前国内大多数高校的实验还是采用传统方式，即老师讲解、演示，再由学生自己动手。而国外已经从传统实验转为实物实验与虚拟实验相结合，充分利用先进的计算机设备进行虚拟仿真实验教学，取得了较好的效果。
传统的教学模式以教师为中心，知识的传递主要靠教师对学生的灌输，作为认知主体的学生在教学过程中自始至终处于被动状态，其主动性和积极性难以发挥，不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维，也不利于创造性人才的培养。虚拟仿真实验突破了传统教学手段上的局限。学生自己动手操作，亲身参与整个实验过程的操作，通过将实际生产的工艺过程以影像、动画等生动的形式表示，从而增强学生的感性认识和学习兴趣，提高教学效果，使其实践能力、观察能力及归纳能力等都得到很好的锻炼。虚拟实验技术创设了一个人性化的学习环境 ，使学生能够在自然、互动的气氛中进行学习。基于以上思考 ，尝试在《工程图学》教学中应用“虚拟仿真实验教学”进行教学改革的探索。
2 虚拟仿真实验设计目标
虚拟实验的开发工具主要是网络虚拟现实建模语言(VRML)和三维建模软件。VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构三维世界的场景建模语言。VRML的基本目标是建立因特网上的交互式虚拟对象、场景、三维模型，基本特征包括分布式、三维、交互性 、多媒体集成、境界逼真性等，是 目前 Intenet上基于“www”的三维互动网站制作的主流语言。
虚拟现实系统的设计要达到以下目标 ：
a)要使参与者有“真实”的体验。这种体验就是“沉浸”或“投入”，即全心地进入，简单地说就是产生在虚拟世界中的幻觉。理想的虚拟环境应达到用户难以分辩真假的程度，甚至比真的还“真”。这种沉浸感的意义在于可以使用户集中注意力。为了达到这个 目标，就必须具有多感知的能力，理想的虚拟现实系统应具备人类所具有的一切感知能力，包括视觉 、听觉、触觉 ，甚至味觉和嗅觉。
b)系统要能提供方便的、丰富的、主要是基于自然技能的人机交互手段。这些手段使得参与者能够对虚拟环境进行实时的操纵，能从虚拟环境中得到反馈信息 ，也能便系统了解参与者的关键部位的位置、状态、变形等各种系统需要知道的数据。实时性是非常重要的，如果在交互时存在较大的延迟，与人的心理经验不一致 ，就谈不上以自然技能的交互，也很难获得沉浸感。
3 零、部件测绘实践虚拟辅助教学
《工程图学》课程为机械类专业一门主要技术基础课，是一门理论性和实践性都较强的课程，因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节，才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。本项目的实施内容主要是采用 inventor 2008，3D max，AutoCAD及 vrml软件系统设计虚拟实验系统，使之能够对齿轮油泵(图1)、减速器(图2)、虎钳 (图 3)的装配进行动态模拟 ，通过影像、动画等生动的形式对装配过程进行动态模拟 ，可以充分发挥学生的主观能动性，有利于学生获得丰富的感性认识，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣 ，有助于拓宽学生的知识面，有效地支持理论学习。
零部件测绘实践虚拟辅助教学技术的做法是，以实物模型为基本要素、以实物模型测绘为主线，用计算机虚拟现实的方法，制作图画和动画形式为主的直观形象，去解析零部件的形状结构和测绘过程。
将虚拟辅助教学融于测绘实践教学的过程是：布置测绘任务；观测分析实物模型；教师依据实物模型通过虚拟辅助教学课件集中指导；学生依据实物模型，参照虚拟辅助教学课件自主测绘；教师集中讲评。
虚拟辅助教学主要构件是以虚拟图象为主，配有少量文字说明的电子文档。分别是：以动画为主去表达零部件形状结构的图画集，以对零部件形状结构分析和视图分析为主的图画集，以对零部件测绘方法和过程指导为主的图画集，以对尺寸、技术要求、图样、作业要求指导为主的图画集。
4 零、部件测绘实践虚拟辅助教学技术的特点
a)基于实体的虚拟。计算机虚拟现实、虚拟三维图与构形思维和视觉及视觉心理密切相关。实践表明：没有实体模型做基准没有构形思维和视觉及视觉心理的支持，计算机虚拟现实、虚拟三维图就会成为没有意义的作品；另一方面，没有构形思维和视觉及视觉心理知识去指导计算机虚拟现实、虚拟三维图的创作，也不能获得效果良好的作品。
b)基于图学素质对测绘对象 (零、部件)的选择。选择好测绘对象是保障零、部件测绘实践教学效果的首要条件。简单化和过度复杂化都不可取，都可能给大学总体教学带来损害。选择测绘对象 (零、部件)的第一因素是考虑对学生图学素质培养的要求，其次是考虑后续课的需求。阀类、泵类、夹具类(虎钳)、减速器类是常选测绘对象，其主要原因是便于教学。按图学素质培养的要求考虑，所选零、部件的测绘内容应当尽量多的涵盖图学主要的核心内容。例如，表达方法典型、全面，结构具有代表性。按后续课的需求考虑，所选零、部件的测绘内容要含有后续课的主要要素。
5 结语
开发零、部件虚拟测绘装配实验是为了拓宽实验教学平台，改进测绘方法，提高测绘效率和品质，减轻教学负担。这一教学技术的核心涉及到传统测绘的方方面面，也涉及到现代教育技术的深层理论和技术问题。当然虚拟仿真实验不能完全替代实物实验，但可以探索将其作为实物实验及课堂理论教学的补充。
参考文献
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