计算机仿真技术概述及其在交通仿真领域的应用

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1、计算机仿真技术简介计算机仿真技术是一门综合性信息技术，它通过专用软件，整合图像、声音、动画等，将三维的现实环境、物体模拟成多维表现形式的计算机仿真，再由数字媒介作为载体传播给人们。当人们通过该媒体浏览观赏时就如身临其境一般。并且可以选择任意角度，观看任意范围内的场景或选择观看物体的任意角度。正是由于对身临其境的真实感和对超越现实的虚拟性，以及建立个人能够沉浸其中、超越其上、进出自如、具有交互作用的多维信息系统的追求，推动了计算机仿真技术在各个领域中的应用与发展。并且，因其有效性、经济性、安全性、直观性

2、等特点而受到广泛的应用。它是在计算机图形学基础上发展起来的一种仿真应用技术。计算机仿真己成为系统仿真的一个重要分支，系统仿真很大程度上指的就是计算机仿真。计算机仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机工程的发展有着密切的联系。一方面，控制工程、系统工程的发展，促进了仿真技术的广泛应用；历一方而，计算机的出现以及计算机技术的发展，又为仿真技术的发展提供了强大的支撑。工业方面，计算机仿真一直作为一种必不可少的工具，在减少损失、节约经费开支、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥着重要的作用。综上所述，计算

3、机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研宂的一门综合性技术。它集成了计算机技术、网络技术、图形图象技术、面向对象技术、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识。计算机仿真技术原理对于需要研究的对象，计算机•一般是不能直接认知和处理的，这就要求为之建立一个既能反映所研究对象的实质，乂易于被计算机处理的数学模型。关于研宄对象、数学模型和计算机之间的关系，可以用图1来

4、表示。系统仿真实验模型二次建模阁1计算机数学模型将研究对象的实质抽象出來，计算机再來处理这些经过抽象的数学模型，并通过输出这些模型的相关数据来展现研宄对象的某些特质，当然，这种展现可以是三维立体的。由于三维显示更加清晰直观，已为越来越多的研究者所采用。通过对这些输出量的分析，就可以更加清楚的认识研宄对象。通过这个关系还可以看出，数学建模的精准程度是决定计算机仿真精度的最关键因素。从模型这个角度出发，可以将计算机仿真的实现分为三个大的步骤：模型的建立、模型的转换和模型的仿真实验。模型的建立：对于所研究的

5、对象或问题，首先需要根据仿真所要达到的目的抽象出一个确定的系统，并且要给出这个系统的边界条件和约束条件。在这之后，需要利用各种相关学科的知识，把所抽象出来的系统用数学的表达式描述出来，描述的内容，就是所谓的“数学模型”。这个模型是进行计算机仿真的核心。系统的数学模型根据时间关系可划分为静态模型、连续时间动态模型、离散时间动态模型和混合时间动态模型；根据系统的状态描述和变化方式可划分为连续变量系统模型和离散事件系统模型。模型的转换：所谓模型的转换，即是对上一步抽象出来的数学表达式通过各种适当的算法和计算

6、机语言转换成为计算机能够处理的形式，这种形式所表现的内容，就是所谓的“仿真模型”。这个模型是进行计算机仿真的关键。实现这一过程，既可以自行开发一个新的系统，也可以运用现在市场上已有的仿真软件。模型的仿真实验：将上一步得到的仿真模型载入计算机，按照预先设置的实验方案来运行仿真模型，得到一系列的仿真结果，这就是所谓的“模型的仿真实验”。具备了上而的条件之后，仿真实验是一个很容易的事情。但是，应该如何來评价这个仿真的结果呢？这就需要来分析仿真实验的可靠性。有专家在论文中提出了检验仿真结果可靠性的两种方法：置

7、信通道法和仿真过程的反向验证法。现代仿真技术现代仿真技术的重要进展主要体现在：(1)系统建模方面：传统上，多通过实验辩识来建立系统模型。近十儿年来，在技术手段上有系统辩识设计、系统模型结构辩识、系统模型参数辩识、系统模型检验等。除此之外，近年来还提出丫用仿真方法确定实际系统模型的方法；基于模型库的结构化建模方法：面向对象建模方法等。特别是对象建模，可在类库基础上实现模型的拼合与重用。(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，现代仿真技术采用模型与实验分离技术，

8、即模型数据驱动。将模型分为参数模型和参数值，以便提高仿真的灵活性和运行效率。(3)仿真实验方面：现代仿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，括模型参数、输入变量、观测变量、初始条件、输出说明。这样，当需耍不同形式的输出时，不必重新修改仿真模型，甚至不必重新仿真运行。正是由于现代仿真方法学的建立，特别是模拟可重用性、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。计算机