虚拟仪器及其应用

虚拟仪器及其应用（共8篇）

虚拟仪器及其应用 篇1

电子信息科学与技术刘小辉学号：2010271022

虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。

而LabVIEW使广大的仪器使用者方便、快捷地构造自己的仪器系统成为了可能。LabVIEW是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。它是一门专业编程语言。它的对象是测试、测量工程师或相关的科学研究人员。从测试、测量的角度看还没有比LabVIEW更好的编程语言。LabVIEW可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，户可以根据自己的需要定义和制造各种功能更强的仪器。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！

LabVIEW具有以下显著特点：

一、图形化编程，不需要再用键盘输入程序文本，你只需按菜单或图标，点出所需要的功能框，用线条准确连接出个功能框间的数据流向。

二、人机界面友好。Labview针对测试与控制领域提供了丰富的仪版界面，如表头、旋钮、按键、图表、指示灯等。用户也可很方便的构建自己喜爱的功能图形，从而形成直观形象、图文并茂的仪器面板。

三、程序查错、调试方便。编程中一旦出现语法错误，马上就有图标提示你。

四、超强的分析运算、运算功能。

五、开放性的开发平台。

虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、和工业生产等各种领域。

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。

虚拟仪器技术的三大组成部分，首先是高效的软件，软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。其次是模块化的I/O硬件，面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。最后是用于集成的软硬件平台。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。

同时，虚拟仪器技术具有四大优势：

一、性能高

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC

技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

二、扩展性强

NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。

三、开发时间少

在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

虚拟仪器及其应用 篇2

关键词：虚拟现实技术,系统组成,主要内容,基本特征,分类,应用

1 前言

虚拟现实 (Virtual Reality) 又简称VR, 虚拟现实中的“现实”是泛指在物理意义上或功能意义上存在于世界上的任何事物或环境, 它可以是现实中能够实现的, 也可以是现实中难以实现的或根本无法实现的;而“虚拟”是指用计算机生成的意思。因此, “虚拟现实”是指用计算机生成的一种特殊环境, 人们可以通过使用各种特殊的装置将自己“投射”到这个环境中去, 并通过操作、控制环境, 实现特殊的目的, 人则是这种环境的主宰。概括地说, 虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式, 与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比, 虚拟现实在技术思想上有了质的飞跃。

2 虚拟现实系统

2.1 虚拟现实系统的组成

虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等几个部分组成。虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性, 为了实现人机之间的充分信息交换, 必须设计出特殊的输入工具和演示设备, 以识别人的各种输入命令, 且提供相应反馈信息, 实现真正的仿真效果。不同的项目可以根据实际的应用, 有选择地使用如下工具, 主要包括有:头盔式显示器、传感手套、屏幕式或房式立体显示系统、三维立体声音生成装置等。

虚拟现实技术主要包括三个部分, 即三维计算机图形技术、多种功能传感器的交互式接口技术和高清晰度的显示技术。

2.2 虚拟现实技术

2.2.1 虚拟现实技术的主要内容

概括起来, 虚拟现实系统技术的内容主要表现在如下几方面:

(1) 虚拟现实首先是一种可视化界面技术, 可以有效地建立虚拟环境, 这主要集中在两个方面:一是虚拟环境能够精确表示物体的状态模型, 二是环境的可视化及渲染。

(2) 虚拟现实技术仅仅是计算机系统设置的一个近似客观存在的环境, 为用户提供逼真的三维视感、听感、触感和嗅感的感受, 它是硬件、软件和外围设备的有机组合。

(3) 用户可通过自身的技能, 以6个自由度在这个仿真环境里进行交互操作。

(4) 虚拟现实技术的关键是传感技术。

(5) 虚拟现实离不开视觉和听觉的新型可感知动态数据库技术。可感知动态数据库技术与文字识别、图像理解、语音识别和匹配技术关系密切, 并需结合高速的动态数据库检索技术。

(6) 虚拟现实不仅是计算机图形学或计算机成像生成的一幅画面, 更重要的是人们可以通过计算机和各种人机界面进行交互, 并在精神感觉上进入环境, 它还需要结合人工智能, 模糊逻辑和神经元技术。

2.2.2 虚拟现实技术的分类

虚拟现实技术可以分为四种类型, 即桌面级的虚拟现实、投入的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实和分布式虚拟现实。

(1) 桌面级的虚拟现实

桌面级虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真, 计算机的屏幕用来作为用户观察虚拟境界的一个窗口, 各种外部设备一般用来驾驭虚拟境界, 并且有助于操纵在虚拟情景中的各种物体。这些外部设备包括鼠标, 追踪球, 力矩球等。它要求参与者使用位置跟踪器和另一个手控输入设备, 如鼠标, 追踪球等, 坐在监视器前, 通过计算机屏幕观察360°范围内的虚拟境界, 并操纵其中的物体, 但这时参与者并没有完全投入, 因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面级的虚拟现实最大特点是缺乏完全投入的功能, 但是成本也相对低一些, 因而, 应用面比较广, 常见桌面级虚拟现实技术有基于静态图像的虚拟现实技术、VRML (虚拟现实造型语言) 、桌面CAD系统等。

(2) 投入的虚拟现实

高级虚拟现实系统提供完全投入的功能, 使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器或其它设备, 把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来, 并提供一个新的、虚拟的感觉空间, 并利用位置跟踪器、数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身在虚拟环境中、并能全心投入和沉浸其中的感觉。

(3) 增强现实性的虚拟现实

增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界, 而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受, 也就是增强现实中无法感知或不方便感知的感受。这种类型虚拟现实的典型实例是战机飞行员的平视显示器, 它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上, 它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据, 从而可集中精力盯着敌人的飞机和导航偏差。

(4) 分布式虚拟现实

如果多个用户通过计算机网络连接在一起, 同时参加一个虚拟空间, 共同体验虚拟经历, 那虚拟现实则提升到了一个更高的境界, 这就是分布式虚拟现实系统。

3 虚拟现实技术在广播发射台的应用

Web3D技术是随着互联网与虚拟现实 (Virtual Reality) 技术的发展而产生的, 其目的在于在互联网上建立三维的虚拟世界。目前, Web3D技术在电子商务、远程教育、工程技术、计算机辅助设计等领域已经获得了广泛的应用。

将Web3D技术引入到仿真发射机工作过程中, 将虚拟发射机构建在Web之上, 具有其特殊的意义。虚拟发射机提供了与操作人员的交互和仿真效果, 更能使得全局各个发射台的操作人员在全国范围内通过Internet进行交流和学习。

“虚拟发射机”可以狭义的理解为与发射机真实的存在是相对应的, 是以计算机数据形式存在的虚拟发射机环境。真实的世界是具体而复杂的, 虚拟发射机环境只能是抽取真实世界的个别方面, 比如, 人们关心的外部空间的视觉要素, 发射机的形体构成等。虽然只是现实世界的个别方面, 但虚拟发射机却有重要的意义, 可为虚拟发射机的环境提供仿真效果。

目前, 在互联网上已经出现了不少采用Web3D技术构建的虚拟建筑。通过该技术, 人们可以随时随地的通过互联网访问该建筑。用户可以进入虚拟的建筑中, 在任何地点观察该建筑, 实现实时漫游, 设计人员则可借此更有效地推敲建筑与环境的空间关系, 建筑物、建筑环境、市政设施等都可以以三维数据的形式存储和再现, 从而为设计者提供更直观的设计依据, 更可以在Web环境下共享数据资源;同样, 用虚拟发射机仿真真实的发射机, 用户可以象操作真实的发射机一样对发射机进行操作, 与虚拟发射机进行交互, 达到学习了解和排除发射机故障的目的, 具体可实现如下功能:

(1) 以发射机为基础, 对其设备进行完整的再现, 并仿真出设备相应的功能。

(2) 通过设定不同的等级, 用仿真的形式学习和掌握设备的操作和应用。

(3) 仿真操作者对设备的故障进行判断和处理。

(4) 通过用户的操作, 在额定时间内完成, 可以评判出一定的分数, 并可以提升等级。

3.1 软件基本架构的划分

仿真发射机设计软件基本架构可分为实体图形部分、操作实现部分和基本信息部分。

(1) 实体图形部分

实体图形部分是本系统一个相当重要的部分, 它是仿真系统的基础。这部分的实现方法我们采用了最新的3DMAX建模技术, 最大化的与原形逼近。实体图形文件放在web服务器上, 在APPLET客户端通过URL访问文件。

(2) 操作实现部分

操作实现部分可实现几何体的放大、缩小、平移、旋转、拾取等功能。在java3D中调用显示3DMAX生成的模型文件, 对三维对象进行编程操作。

(3) 基本信息部分

该部分包括基本用户信息、几何体文件的存放路径等。这些基本信息的设计, 通过数据库实现, 基本信息存放在数据库中。

3.2 软件的架构和流程

仿真发射机整个软件系统可以分为四部分, 即培训学习、成长之路、考试、综合管理 (见图1) 。其中, 第一部分为数据输入模块, 可用Java编写, 它完成了初始数据输入、文件导入和将数据存储到数据库等功能, 其它三个部分也是用Java完成, 可以独立运行, 因为它们都是基于数据库的, 数据库就成为了它们之间的桥梁。

3.3 仿真发射机的实例

下面举一个“实习值班员从开始进入界面, 登陆后, 进入仿真发射机系统”的实例, 介绍虚拟技术的实际应用。

根据仿真发射机辅助培训系统第一期的目标, 我们软件方案的主要系统功能可以分为:培训学习、成长之路、考试、综合管理等四个方面 (见图1) 。

(1) 培训学习功能

培训学习的主要内容包括:规章制度的学习、发射机的部件认知讲解、开关机、检修、常用工具的使用以及故障的处理等部分。该功能可以不分等级、不计时间, 提供系统中的所有功能供操作人员学习。

(2) 成长之路功能

使用该功能模块的用户必须首先登陆该系统。如果是初次使用, 用户就需要注册。初次注册的用户积分是500。当用户登录以后, 系统会自动判断用户的级别, 根据该用户的级别显示该级别难度的操作;以后根据综合管理中设置的操作分数, 当一个操作正确完成后, 就给用户加分, 操作不正确不加分;当用户的积分累积增加到系统设定的更高级别的分数后, 用户的级别就自动提升。

(3) 考试功能

当需要进行考试时, 用户登录考试系统模块, 用户根据当前登录用户的级别, 自动生成该级别的试题, 在规定的时间内用户答题, 时间到后, 用户提交, 系统会自动给当前用户计分。

(4) 综合管理功能

(1) 定义发射台信息、发射台人员信息和等级设置等。

(2) 设备操作定义:定义某种型号发射机的操作和操作步骤, 定义操作步骤的分数。

(3) 故障定义:给某种设备操作步骤定义故障和定义解决该故障的分数。

(4) 检修定义:定义检修操作的分数和检修设备的流程。

(5) 常用仪器、仪表的使用:定义常用仪器、仪表的操作步骤和定义操作使用的分数。

4 小结

虚拟现实技术正广泛的应用于现代教育等技术理论与实践的诸多领域中, 为实验类课程的教学改革及现代远程教育提供了技术支持, 而且必将有助于人们的思维和创新, 成为对人们已有概念进行深化和获取新概念的有力工具。

虚拟教研的方式及其应用 篇3

虚拟教研教学质量应用一、前言

（一）研究的背景

随着我国虚拟教研的不断发展与进步，虚拟教研的发展也受到了高度的关注。然而，在全面提高虚拟教研质量方面还存在问题。所以，如何全面提高虚拟教研教学质量，对于虚拟教的发展来说也非常重要。很多虚拟教研工作都是通过优化虚拟教研教师激励机制来促进全面提高虚拟教研教学质量。一个科学的虚拟教研制度，不仅可以培养出优秀的学生，还可以使教师之间更加具有竞争力，从而更好地促进全面提高虚拟教研教学质量。

（二）研究的目的和意义

研究本文的目的，就是希望通过对虚拟教研教学方式和应用研究，进一步找出有利于全面提高虚拟教研教学质量的措施，以此来促进虚拟教研的发展与进步。现在虚拟教研发展的过程中，通过不断加强教师绩效考核制度来进一步提高教师的综合素质，而且也有利于激发教师的工作热情，从而促进提高虚拟教研教学质量。只有虚拟教研教师之间更加具有竞争力，才能让教师在充满压力的情况下提高虚拟教研教学质量。所以，本文的研究对于虚拟教研的发展，具有重要的意义。

二、虚拟教研方式

全面提高虚拟教研教学质量也是现在党的十六届全会精神所关注的焦点，而且党贯彻的十六届六中全会精神也在努力的促进虚拟教研教学质量的提高。如果虚拟教研教学质量没有达到预期标准，那么就会使得虚拟教研的方式发展存在问题，这样也会使得我国的教育事业无法得到更好的突破与发展

（一）资源整合

虚拟教研利用资源整合的方式，将各种知识进行整合，这样也有利于信息化教育的进一步发展。通过虚拟教研，可以将教研机构的教学指挥系统进行结合，从而促进教学体系的完善。当然，这种资源整合的方式也有利于教研模式的进一步发展，使得虚拟社区的教学成果得到进一步的突破，使得教育信息化资源得到公众认可，这样也可以更好地提高教育水平。

（二）结合多媒体

在虚拟教研中，还要利用结合多媒体的方式来提高教研成果以及教学质量。虚拟教研如果能丰富多媒体资源，并且合理地利用多媒体教学资源，那么就可以使得教学成果得到进一步的提高，这样也可以吸引教师参加，从而使得虚拟教研以学科为单位进行组织活动，并且通过多媒体的方式进行资源共享，以此来获得教师以及学生的喜爱，这对于从事教育教学研究事业的老师来说，也是一种非常科学有效的虚拟教研方式。

（三）微课教研

众所周知，兴趣是最好的老师。教师要利用微课教研的有效性以及有趣性来增强学生对学习的兴趣，教师就要站在学生的角度为学生着想，用趣味的网络比赛、幽默问答、奖励回答等各种微课教研方式来激发学生对的热情。这样不仅可以为教师的教学提供方便，还可以让学生用科学有效的方法学习，从而提高课堂的质量。

三、虚拟教研应用

（一）在培训教育上的应用

在进行科学教学中，虚拟教养可以提高教学质量，并且突破常规的教学方式。进行科学的培训教育，可以利用虚拟现实技术建立虚拟实验室，这样可以为受教育者提供一个“身临其境”的虚拟教育场所，以此来提高他们的培训水平，而且良好的培训方式可以让他们具有更好的能力，让他们在培训中不仅可以体会到虚拟教研应用的先进性，同时还可以使得培训具有针对性要培养受教育者。

（二）在实验教育的应用

实验教育的核心，就是鼓励公众亲自动手，这样才可以为他们提供探索以及实践的机会。通过实践创新，可以使得促进实验教育的教学成果。同时，在实验教育中应用虚拟教研，可以将实验教育人员聚集在一起，这样不仅可以提高实验教育进步，还可以促进教师交流，这对于实验教育的进一步突破，具有重要的意义。

四、虚拟教研应用的阻碍力量

（一）虚拟教研设施不完善

首先，虚拟教研设施不完善又严重阻碍虚拟教研教学质量的提高与进一步发展。如果虚拟教研缺乏硬件设施，那么就无法更好地吸引专业的老师，无法为学生提供更好的教育。同时，虚拟教研设施不完善这会让学生的课程无法与其他相比，甚至会让学生在学习的过程因为设施不完善而出现厌学心理或者是埋怨心理，这样就会严重影响学生的情绪，这样就无法更好的培养人才，这样也不会让家长和学生抵制虚拟教研。

（二）教育行政部门缺乏对虚拟教研的重视

很多教育行政部门所关注的都是传统的教研方式，他们对于没有对虚拟教研给予过多的关注以及重视，这样也会让无法更好地得到发展与进步。同时，就是因为连教育行政部门都缺乏对虚拟教研的重视，才会让现在的很多老师都选择留在传统教研方面，这样一来，就会让的专业教师大量减少，从而影响虚拟教研教学质量。而且，在很多人眼里，虚拟教研并不重要，所以不管是学生、家长还是教育部门，他们都没有对虚拟教研给予高度的关注，这样就无法更好地提高虚拟教研教学质量。

五、促进全面提高虚拟教研教学质量的措施

（一）完善虚拟教研设施

要想更好地促进虚拟教研教学质量的提高，首先就要完善虚拟教研的设施。这就需要政府能够提供大力的支持，也希望教育有关部门能够给予虚拟教研高度的肯定，只有为虚拟教研提供了足够的资金，才能够让他们完善虚拟教研的设施。只有硬件设施跟上，才能为学生提供更好的教学模式以及教学方法。

（二）教育行政部门加强对虚拟教研的重视

虚拟教研教学质量的提高，离不开教育行政部门对于虚拟教研的支持与肯定。所以，这就需要教育行政部门能够加强对虚拟教研的重视。对于虚拟教研要给予高度的肯定，并且能够进行定期的抽查，并且对给予资金支持。虚拟教研也离不开信息技术的发展，这也语言虚拟教研人员能够根据时代发展的需要进行不断改进，并且加强虚拟教研应用，从而促进虚拟教研方式的完善。

六、总结

21世纪是知识教育时代，主要是以智力资源以及无形资产作为生产要素以及以科学知识和科学技术来推动教育的发展，因此，这对虚拟教研的发展提出了新的需求。这也就要求虚拟教研的方式及其应用能够得到进一步的突破，从而促进我国教育事业的进一步发展。及时根据社会发展动态改善教研思维与方法，利用更加先进的微课教研方式，并且将互联网、多媒体等各种网络资源整合应用到虚拟教研中，这样可以更好的促进虚拟教研的发展。本文主要是以虚拟教研的方式及其应用作为主要的研究对象，对于虚拟教研发展现状进行有效的分析和论述，针对虚拟教研应用中存在的问题进行分析，最终提出有效的解决措施，实现虚拟教研进一步提升与发展。

参考文献：

[1]弓亚玲.虚拟教研方法研究与应用[D].北京交通大学，2007.

[2]周田.基于贝叶斯网络的虚拟教研模型的研究与应用[D].首都师范大学，2014.

[3]李崇嘉.基于信息化的绩效考核方案优化与系统设计[D].辽宁科技大学，2014.

虚拟语气的标记性及其教学 篇4

虚拟语气的标记性及其教学

英语虚拟语式一直是二语学习者比较难以掌握的语言领域之一,本文通过把虚拟语式和它自身语言中的其它句式相比及和汉语中的虚拟语式相比得出其具有很强的`标记性这一特征.并进一步提出标记性是其难以掌握的原因,由此提出一些教学方面的建议.

作 者：柳会丽 蒋彬  作者单位：柳会丽(西南大学,外国语学院,重庆,400715)

蒋彬(资阳市安岳县石羊双龙中心小学,四川,资阳,642357)

刊 名：考试周刊 英文刊名：KAOSHI ZHOUKAN 年，卷(期)： “”(47) 分类号：H3 关键词：虚拟语气   标记性  

虚拟仪器及其应用 篇5

摘要：对于分散的虚拟团队来说，可以发现在团队生命期内领导者的角色会在不同的时期有不同的团队成员扮演。研究虚拟团队一个好的出发点是研究团队成员不同的任务、领导者、技术在虚拟团队中所发挥的作用。虚拟团队为领导能力的重新定义提供了特殊的机遇。

关键词：虚拟团队；领

导能力；领导者

1．虚拟团队领导者面临的问题

虚拟团队已经成了工作团队未来发展的方向[1]。迫于向全球市场提供先进的产品与服务的压力，许多公司都选择最优秀的项目人才并且不关心其出身如何。与任何团队一样，虚拟团队也是为了一个共同的目标而将人们组织起来去完成互相关联的任务，与传统的团队不同，基于全球战略目标虚拟团队工作跨越时区、空间和组织边界，甚至常常是国界。通过使用先进的沟通技术，全球团队正在培养“合作分离式工作（worktogetherapart）的能力以及在很少见面甚至从未见面的情况下完成指定任务的能力。然而，随着越来越多的组织为完成不同的目的和任务而使用虚拟团队，他们通常也会面临一些问题，如团队的工作效率以及团队领导的职责。虚拟团队可以将关键人物组织起来，共同开展工作，这些人也许由于时间或交通费用的限制而不能见面。而且虚拟团队通过吸收组织外部人员（如顾问、供应商、合作成员等）来扩大组织资源。虚拟团队还可以雇佣或保留那些不能或不愿搬家的最有能力的人。虚拟团队还可以根据项目要求的变更而动态的改变队员关系，并避免员工的流失。虚拟团队还可以促进跨国公司开展广泛的合作关系，尤其在地方文化背景下则更有价值。

虽然虚拟团队所面临的一些挑战与传统团队的相似，但是由于必须考虑时间维度和地点维度，所以这些挑战的难度很大[2]。团队领导者通常会发现获得全队上下对目标的一致认可非常困难，尤其是在团队成立而队员又无法见面的情况下，这个问题则更加严重。而且由于缺乏面对面的交流和日常交往，虚拟团队成员之间缺乏足够的了解，这会频繁的引起潜在的误解与冲突的发生。为了克服这种困难，虚拟团队通常要过分的依赖于使用沟通与信息技术。例如公司局域网、团队会议电话、电子邮件、视频会议及各种应用组件来增加团队成员的相互了解。尽管广泛的应用电子通讯技术促进了电子团队（e-teaam）的迅速发展。但大多数组织仍然要靠出差和面对面交往来建立团队凝聚力。例如尤其是在团队组建过程中，作为信任建立的主要因素的队员之间的联系以及与团队成员间的社会化都是组织所关心的问题。

2．虚拟团队中的信任问题

敏捷信任可以在虚拟团队成员中产生，并促进团队共同理念形成。然而这种信任十分的不稳定而且不容易保持[3]。在虚拟团队中，很难使团队成员真正的相互了解而且有可能对信任水平产生消极影响。个别团队成员仍会按照从前的习惯开展工作，这对于技术和个人观念的创新会产生一定的影响。另外还存在技术障碍，因为团队成员来自不同的组织，掌握着不同的技术经验，所以他们的技术水平会存在一定的差异。在虚拟会议上偶尔的进行面对面的交流对于建立团队关系和挖成团队任务是非常有帮助的。

虚拟团队的成员不可能仅仅是将在传统团队中的行为移植到虚拟环境中就期望取得成功。例如传统团队通常具有相同的文化背景，成员的沟通方式也基本相同。但是在虚拟团队中，为了实现这些目标在团队成立之初就需要设计明确的沟通步骤。如一家大型飞机制造公司的国际团队计划者和工程师不仅是各国家之间的也是不同专家之间的冲突协调者。在交流实践中清楚的培训以及对不同文化的相应都是虚拟团队成功的关键。团队不能仅仅依赖于将成员的行为移植到全新的环境中，如果是这样的话，就会加速虚拟团队中错误的交流以及冲突和突然事件的发生。当信任很难建立、观点很难表达、成员需要自我领导、沟通常常不明确时，在这种环境中领导能力是如何发挥作用的？在过去的一段时间里，在导致成功因素的持续研究中关于领导能力存在着不同的观点。通常领导能力可被定义为一种个人特性，如特殊的行为、不同的风格、权力和影响的类型以及对偶发事件的处理能力。BruceAvolioetal.（1999）讨论了“全能”型领导能力[4]，将前人的许多观点整合到个人发展中。“全能”型领导能力是指对于工作、领导、追随者以及为他们的发展开发正确的环境做出全面的思考。由于虚拟团队的特点是高度自治而非直接控制，所以更相关的领导方式似乎应该是“远程领导”。将领导能力视为一个整体的系统和一个发展的过程有助于思考虚拟团队的成员是如何影响团队的发展和团队行为的。将领导能力视为一个整体的系统意味着个体可以共享且轮流担任领导的角色。目前关于虚拟团队中的领导能力研究还很少，而且主要是集中于这一整个系统的某一小部分的研究。不同的研究中所提到的成功因素包括在团队生命期开始时采取

面对面的交流方式、提供便利条件、频繁的沟通、对其他团队成员了解。例如飞机制造公司团队的教练和地方管理者要使团队成员保持工作热情，虚拟的沟通已经成为团队的常规活动。即使这样，面对面的接触仍有助于保持团队的发展。

3．虚拟环境中的领导能力问题

虚拟团队中的领导能力包括很多形式。团队也许有或者没有指定领导者，但是

为了推动团队的发展必须有领导行为。不同的个体也许会在不同的时间执行这种领导行为。团队中也许会存在团队领导或协调者或教练。名称不同，形式也会不同，团队环境和文化也将存在差异。但是对于分散的虚拟团队来说，可以发现在团队生命期内领导者的角色会在不同的时期有不同的团队成员扮演。例如一个开发具有高度创新性产品的虚拟团队需要在工作过程、项目事务、团队发展和不同时期技术选择等方面得到领导。Zigurs（1998）认为研究虚拟团队一个好的出发点是研究团队成员不同的任务、领导者、技术在虚拟团队中所发挥的作用[5]。

早期研究发现当虚拟团队中引入技术因素，那么团队会产生一些有趣的行为。早期的研究尽管是关于面对面团队而非虚拟团队的，但是却发现了在团队中软件可以完成某些任务包括领导者的任务。因此创造一个丰富的满意的环境是的软件能够对团队成员所需完成的任务起到弥补甚至是替代作用。

在传统的团队中可以从许多方面对领导者的表现进行观察，包括他们在会议中所坐的位置、办公室位置和布局、肢体语言、音调变化、穿着风格等等。在虚拟的环境中这些线索有一些将不存在，而另外一种新的出现方式将会建立，成为远程呈现，它是一种虚拟实在，能够使人实时地以远程的方式于某处出场（即虚拟出场）。此时，出场相当于“在场”，即你能够在现场之外实时地感知现场，并有效地进行某种操作。其重点是用户在使用计算机协助沟通的环境中的感受。

Steuer（1992）从生动性（vividness）和交互性（interactivity）两个维度对远程呈现进行了定义[6]，生动性是电信媒介所产生的丰富的交流环境的能力，这意味着具有一定范围的感官上的输入（声音、视觉、接触等）以及信息带宽。交互性是指用户对他们所使用的电信媒介的形式和内容的影响。人们将会以不同的方式来体验这种远程呈现。技术能力仅仅是人们体验远程呈现的起始点而远非终结点。通常情况下，媒介越生动交互性越强，团队成员越有可能体会到远程呈现。可以将这种远程呈现的理念应用到虚拟团队中，来表示每个团队成员对其他成员的表现的感受程度。团队成员都要经历虚拟团队中的领导能力，所以虚拟团队的领导者需要对某种程度上的远程呈现具有一定的感受能力。但是与面对面的交往相同，领导能力的效果要受到领导者行为的影响。研究发现在虚拟团队中频繁的交流要比传统团队更重要。团队成员之间保持联系和远程呈现远比稳定的电子邮件联系重要。团队领导者必须指导如何使用生动的具有较强交互性的媒介使得团队成员能够感受到他们的积极性，并能够采取合适的方式促进团队的发展。为了感受到某人的存在一个叫自然的方式就是寻找一种与面对面交往相当的技术。事实上，现在市场上已经出现了这种系统，它可以实现人像的实时投影。这些系统往往应用于正式的具有大量观众的场合，它能够保证观众对现场的演讲者就有一定的印象。但是对于在虚拟世界中使用面对面呈现的替代技术至少有两个问题需要探讨：（1）这项技术的价位以及质量仍然不是十分合理；（2）寻找现实世界的替代技术遗漏了对整个虚拟交互结构和方式的创新性思考。关键是不能希望在全新的环境中对面对面的交往进行完全的复制。这就带来了第三个关键要素：过程以及它是如何对虚拟团队的领导能力和效果产生影响的。

关于虚拟团队中的有效过程研究已经具有了较长的历史，试图描述如何将团队过程转化为团队结果的模型也越来越成熟。过程与结果具有一定的联系。许多团队行为的研究认为为了提高团队会议的质量我们能过做到的最重要的一件事就是提供会议日程安排，即过程结构。领导者（不论是团队领导还是集体协调者，或者是外部管理者）往往是这个结构的源头。在虚拟团队中，正如上面所述，部分结构是通过技术来执行的，与此同时团队成员或者团队领导者有可能促进这种结构的保持。在结构与灵活性中进行平衡也许是虚拟团队所面临的一个最大的挑战。过程结构究竟是什么，应用目前的工具他们如何对虚拟团队起到支持作用？首先，现在市场上出现的支持工具可以分为三大类：支持沟通（communicationsupport）、信息过程（informationprocessing）、过程结构（processstructuring）。支持沟通为团队成员交流信息和想法提供了大量的相似的工具，例如电子邮件、电子头脑风暴、屏幕演示、在线讨论、网上聊天等等。信息过程工具从另一方面帮助团队评价信息，并主要用于对特殊问题的建模，例如多特性的效用分析、股东分析或者SWOT分析。过程结构工具各有不同，因为它是通过团队交互来定义和/或加强团队过程的。这种工具尽管不如前两种工具常用，但是对于团队的成功起着非常重要的作用。过程结构应该为诸如日程安排、日程执行等团队活动提供相应的工具。目前市场上很少有组件工具能够完成过程结构任务，而过程结构是任何虚拟团队领导过程的组成部分。“会议组件”类中的一些工具可用于日程安排，一个典型的团队过程应该包括日程安排等问题，如问题定义、信息收集、问题分析、决策评议。这些工具仍未得到广泛的应用，大多数虚拟团队还是在使用自己比较熟悉的技术。这类工具应该是什么样子的呢？常见的项目管理软件模型是特定活动的起始点，时间期限需要确定，资源也要进行配置。但是项目管理工具的功能往往是集中于团队可交付使用的产品。我们现在所需要的是在这种模型中增加与最优团队交互作用和团队发展相关的过程部分。过程结构不得不打破灵活性和执行性之间的平衡，团队领导能力需要打破这种平衡。组件工具应该能够对每种信息进行分类，例如消息的类型、是否需要回复以及消息发送者的任务等。与此相反，结果越灵活，消息形式越简单（如电子邮件往往没有标题，只有几行文字）。团队规模越大越难对高灵活度的结构进行管理和维持。用于非结构化过程的非结构化工具很快将变得难于管理。正如面对面团队，为了取得成功虚拟团队需要花费更多的时间对过程结构进行明确的说明。作为过程结果的一部分，必须意识到随着团队的发展团队过程也需要及时更新，这是团队成功的一个重要因素。领导能力通常也包含在团队过程的更新范围之内。虚拟团队需要更高的软件工具来提供无缝的过程结果，领导者需要学习如何使用这些工具。这一部分我们将讨论第四个也是最后一个关于虚拟团队领导能力的问题及技术。

沟通技术通常是按照其丰富性进行定义的。事实上人们在选择媒介的时候也是主要考虑其丰富性的。如果所使用的媒介特性能够满足团队工作任务，那么对团队绩效能够得到提高的期望也就不足为奇了。关键是我们如何定义媒介和任务的这些特点。媒介的丰富性主要是指具有反馈迅速、语言多样化、个性化、多重线索等特征。媒介能够提供这些特征的能力越强，那么这个媒介越丰富。一般来说在众多的媒介中，面对面交往是最丰富的媒介，这也是许多技术工具设计者所追寻的理想目标。对这种媒介丰富性观点的批评越来越多，新的观点开始出现。

Carlson&Zmud（1999）认为媒介的丰富性与人们对交流对象的了解程度有关，这包括沟通环境、沟通内容等[7]。也就是说不仅是因为媒介性质本身，还因为使用媒介的环境都会对媒介的丰富性产生影响。这种观点也就解释了为什么使用简单的电子邮件可以向熟悉的人传递如此丰富的信息，以及为什么与初次见面具有不同文化的人取得商业联系是如此的困难。另一个取代媒介丰富性的观点是所谓的媒介同步性。Dennis&Valacich（1999）认为团队工作主要包括两个基本的过程[7]：（1）传输，即信息的交换以及试图理解信息的内容（2）收敛，即对信息交换的意义具有共同的认识。传输所需的媒介可具有较低的同步性，而收敛所需的媒介要具有较高的同步性。媒介的同步性是从符号多样性、一致性、反馈性、演练性和可再加工能力等不同角度进行定义的。其中有些特性与媒介丰富性的观点相同，而有些则是全新的尤其是最后两个特性描述了使用者对消息的形式以及内容的把握能力。这些方法对于我们思考技术以及使用技术来优化虚拟团队绩效有何帮助？首先，这有助于我们应对飞速发展的技术革新，特别是那些基础技术。第二，对于如何将技术能力与团队特征以及任务性质很好的进行匹配，它为我们提供了一种思路。例如从媒介丰富性到媒介同步性的观念的更新已经不仅仅把技术看作一个单一的连续体而是具有一组特性的集合。其中“一组”表示的是一系列的能力，即与团队任务和团队成员共同工作的经验以及团队领导能力保持同步。虚拟团队中的领导能力也可通过技术加以表现；因此为了更好的应用技术领导者和团队成员必须对技术有所了解。特别是与团队任务相关时，不同的观念决定了对技术理解能力的不同。对于如何将技术的特殊性质与团队的特殊任务进行匹配，如何提高团队的工作效率、发展健康的团队关系和明确的沟通表述都需做出认真的思考。

4．虚拟团队中领导能力内涵的重新定位

考虑到虚拟团队成员个人能力的发展，不论你称它为自我领导、自然领导、共同领导或者是转换领导，可以相信虚拟团队为领导能力的重新定义提供了特殊的机遇。领导者的职能历来都是听取意见反馈、鼓励、激励、奖励（例如亲自会见、表扬、传统的“拍肩膀”以示鼓励）。虚拟的环境对这些领导方式提供了全新的界定。领导能力的这些方面加强了团队关系发展的重要性，因为许多团队具有保持联系或团队建设的职能。团队关系在计算机辅助的会议上往往不能得到充分的发展。研究电子会议的学者发现团队成员往往十分关注他们的工作而不愿花时间来相互认识。也许有人会说在虚拟团队中关注工作任务要比传统团队更重要，因为很难将虚拟团队中的团队成员都集中在一起。但是反对意见更加引人注目，他们认为虚拟团队需要比传统团队更注重发展团队关系，因为虚拟团队中至少现代的技术还不足以保证成员能够有充分的见面机会以及充足的交流线索。有效的领导能力能够对虚拟团队中的关系发展产生积极的影响。

当代技术的发展速度以及发展方向是不能预测的。同时也无法知道先进的新技术会如何迅速有效的应用到我们的管理实践中来。过去的经验表明技术发展要比我们能力的发展迅速得多。例如在20世纪90年代早期，随着LotusNotes规模的飞速扩大群件的观念开始人格化。但是许多人对这种新型工具的认识和使用仅限于他们所熟悉的方面例如电子邮件或者简单的信息数据库。可以说经历了巨大的文化变革之后人们才意识到LotusNotes实际上是一种合作工具。在文化转换迅速的组织中群件使用的革新非常活跃。通讯技术的持续发展有可能使虚拟团队成员之间的交流方式产生了巨大的变化。这些发展包括带宽、无线网络、声音输入、图像内置、各装置间的无缝通讯以及自动翻译等。随着硬件和网络的发展，软件也在得到不断的创新例如智能代理、过滤工具、数据挖掘等等。这些发展已经不算是最新的了，但是在它们的使用以及可获得程度方面还存在着一些问题。这些技术的发展对虚拟团队中的领导能力有何启示？回顾一下远程呈现，通讯环境变得更加生动和互动似乎是不可避免的事情了。远程呈现巨大的发展潜力有可能减弱虚拟团队成员分散性的影响。分散性既是实际的也是感觉上的同样也是观念上的事物。随着接口变得更加人性化，也许甚至与实物大小一样的，媒介选择是否将不再成问题？虚拟和现实是否会变得相等？虚拟团队中的领导能力是否与传统团队中的领导能力不再有区别？这有问题只有未来能解决，团队现在仍需要工作。那些宣称下一次技术进步就可以解决现存所有问题的言论听起来虽然熟悉但是却于事无补。新的工具或性能本身并不能解决问题。只有对熟练掌握的工具进行合理的应用问题才能得到解决。虚拟团队中的领导能力是一个社会系统，象任何一个社会系统一样它能够执行某些职能也有可能出现某种意义上的功能紊乱。也许与传统团队不同，虚拟团队中的领导能力不受任何人的控制，但是他的实践要受到团队成员以及技术的影响。为了建立健康的相互影响，有几项工作显得非常重要：对虚拟团队中的参与者提供培训，不要指望传统团队中最好的实践经验可以直接应用到虚拟团队中；以团队建设为起点，在可能的情况下使用面对面的交流方式来建立人际关系确保团队成员和已有的软件能够完成团队任务实现团队关系的发展；对于每个信息的通讯环境建立统一的标准以减少潜在的错误理解的可能性；通过使用合适的过程结构工具将团队过程结构化，但是必须牢记灵活性，即用户可以按其所需的使用工具；对团队关系的发展给予特殊的持续的关注；对意外事故做出预期，听取团队对意外事故的处理汇报。

虚拟仪器及其应用 篇6

在未来的几年来,中国几十年以来一直使用的地面人工气象观测系统将全部被自动观测系统所取代,观测系统的变化(对气温观测而言,主要是感应器的变化和百叶箱的变化)导致气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的.检测地面自动观测与人工观测的地面气温的差异,并分析产生这种差异的原因,对于分析我国气温时间序列的均一性,科学合理使用我国长期气候序列进行气候变化研究具有重要的科学意义,同时对于改进我国地面自动观测系统,减少观测值的系统误差,具有重要的业务应用价值.选取在同一观测场观测、具有同种防辐射百叶箱、不同感应仪器的人工和自动两种地面气温观测系统所获取的5个国家基准站的平行观测资料,分析了不同时间尺度(小时、日、月)的观测和统计值的`差异,揭示了两种系统获得的气温测值的偏差,并分析了产生这种偏差的原因,近似估算了仪器精度、仪器灵敏度、太阳辐射和红外辐射等影响因子导致的偏差值.观测仪器的变化对气温测值有较明显的影响,日、月、年平均气温相差0.2左右,太阳辐射对不同仪器的影响不同是主要原因,同时,两种仪器存在0.1左右的系统观测误差,对环境温度变化的敏感性的差异也可引起一天中的不同时段存在0.1-0.15的差异.通过对3个台站不同百叶箱、相同仪器的对比观测试验资料的分析,表明从总体上看,百叶箱的变化对气温观测值的影响不大,但玻璃钢百叶箱内的气温对环境气温变化较木质百叶箱更灵敏.

作 者：熊安元 朱燕君 任芝花 王颖 Xiong Anyuan Zhu Yanjun Ren Zhihua Wang Ying  作者单位：国家气象信息中心,北京,100081 刊 名：气象学报  ISTIC PKU英文刊名：ACTA METEOROLOGICA SINICA 年，卷(期)：2006 64(3) 分类号：P4 关键词：地面观测系统   自动气象站   百叶箱   气温   差异  

计算机虚拟化技术及其应用分析 篇7

计算机虚拟化技术在应用时, 由于其性能与功能较为强大, 因此所涉及的领域较广。从总体上来看, 不同行业由于自身工作特点与要求的不同, 在计算机虚拟化技术层面的定义也不相一致, 从而提高计算机应用的有效性与实用功能, 不断降低使用成本。而随着计算机虚拟化技术的不断发展, 其应用领域也在不断拓展, 针对不同行业与不同领域的实际应用, 本文主要主要对网络设备、教育教学以及企事业单位等三个常见的领域进行浅谈, 从实际应用工作来看, 具有一定的意义。

2 计算机虚拟化技术的常见类型

2.1 服务器虚拟化

通过虚拟化技术, 将会构建硬件级的虚拟模式, 从而为其操作系统的运行映像工作提供虚拟化的兼容硬件。在实际上, 虚拟硬件可以有效完成物理服务器层面设备的虚拟, 对单一服务器进行多套虚拟机的配置。从而不断提高系统资源的利用效率, 同时也为逻辑系统的文件备份与恢复提供重要的基础, 减少新业务系统在安装与部署工作上所花费的时间, 在提高业务系统在调试工作顺畅性的同时, 也有利于数据中心在拓展工作上降低成本支出。

2.2 网络虚拟化

对于网络虚拟化工作来说, 其在技术层面还不完成成熟, 如何更好的完成网络虚拟化的争议话题也较多。从目前的实际工作来看, 通过一个网络进行有效划分, 从而实现不同规则与控制多个不一样的子网络, 从而强化交换机功能的利用效率, 在不用通过增加成本与设备的前提下, 降低技术层面的成本支出, 简化网络属于一个较为常用的技术点。

2.3 存储虚拟化

构建存储虚拟化后, 将可以把信息化基础设施内所存在的资源进行有效整合, 进行形成一个存储系统。然后通过统一的管理手段, 以透明的办法完成存储服务的供应。而对于应用系统层面所存在的存储空间, 则可以进行网络存储。在实际工作上, 相关应用系统在实际存储速率与访问标准上是不一致的, 因此其存取形式也不一样。而在实现存储资源的有效整合后, 将可以对数据逻辑进行进一步的整合, 使存储结构形成分布式, 提高服务器在动态层面的扩展能力, 一旦在业务层面有所需求时, 就可以利用动态完成存储单元设备的对应增加, 符合实际的业务需求。

3 计算机虚拟技术的实际运用

3.1 网络设备层面

在传统网络配置上, 路由器与交换器属于必备的设备, 但是在实际运用上, 二者的价格较高, 再加上具有型号种类多与更新周期短等特点, 在使用层面的问题与困难较多。而利用计算机虚拟化技术后, 通过网络的仿真软件将可以实现虚拟化网络的有效配置, 刚好弥补相关难题。例如:较为成见的BOSONNETSIM软件, 其可以有效完成网络配置的虚拟, 从而虚拟构建路由器与交换器, 在不需要利用交换线的前提下, 就可以根据自身需要进行网络环境的有效配置。因此, 在网络设备中应用计算机虚拟技术后, 将可以大大提高网络配置的工作效率, 减少网络配置费用的支出。从总体上来看, 其对于我国网络产业、信息技术以及互联网等发展具有重要的医院。

3.2 教育教学层面

科学技术在发展的过程中, 对于教育事业的贡献同样较为明显。特别是近年来, 随着教学工作上对网络技术的深入运用, 计算机虚拟化技术开始涉及到教育教学事业领域。其在实际运用上, 可以有效提高课堂的教学内涵, 提升学生在学习层面的兴趣。例如:在教学时, 课程老师可以通过网络技术对教学内容进行查找, 提高资源利用率, 同时也可以利用虚拟技术进行教学情景的创设等等。另外, 其还可以提高各学科的整合, 降低学科隔阂, 使教学内容得到有效延伸。例如, 在应用虚拟教室后, 其可以根据不同学生的特点、爱好以及学习情况等对学习环境进行差异化提供。而在不同学习环境中, 教师可以通过音视频或者图像文字等教学手段强化师生之间的沟通, 提高教学质量。以此同时, 对于一些科目, 还可以利用虚拟技术进行仿真实验的构建。例如, 在物理课程中, 对于电子电路进行教学工作时, 可以根据相关机械设备的电子电路原理与特点进行虚拟, 在实现可视化模拟实验的基础上, 引导学生较为真实的体验教学内容。从根本上来讲, 其可以良好解决学校实验设备资源欠缺的同时, 还可以提高教育教学工作的顺利开展。

3.3 企业单位机构层面

目前, 对于大部分企业单位机构来说, 其在内部所使用的信息系统主要依靠开发商提供。而开发商在开发系统或者独个软件时, 出于使用标准、特点以及技术等层面的限制, 是无法形成统一的。因此在大部分企业单位机构的内部, 往往容易出现服务器众多、设备功能不一致、利用率低、有效衔接困难等问题, 造成大量的成本与网络资源浪费, 并不符合企业单位机构的实际需求, 对于信息技术的长久发展具有明显的阻碍作用。但是计算机虚拟化技术在企业管理系统中的应用后, 能够有效的进行资源整合, 形成办公自动化, 极大的提高了企业员工的工作效率, 有效的解决了传统的管理软件中存在的使用费用高、使用效率低等问题。

4 结论

综上所述, 随着计算机虚拟化技术的越发成熟, 其在往后的技术研究换代与应用领域上必然更加广阔。从根本上来讲, 计算机虚拟化技术可以良好的提高资源的利用效率, 在节约利用成本的同时, 还大大提高了安全性、稳定性以及流畅性, 为我国相关行业的发展做好基础性支持。因此, 不断强化计算机虚拟技术的研究力度, 为我国往后技术发展提高动力与理论支持也就成为社会热门, 而本文由于个人知识体系与篇幅的关系, 在其技术及应用的探讨上较为浅陋, 希望我国相关专家可以提高研究力度。

参考文献

[1]苏国良.关于计算机虚拟化技术分析与实践应用内容探讨[J].计算机与软件, 2014 (06) :98.

[2]杜鹏, 葛一鸣, 杨济臣.试论计算机虚拟化技术分析[J].电子制作, 2013 (09) :81.

虚拟现实技术及其在军事上的应用 篇8

关键词：虚拟现实；军事应用；虚拟战场环境；军事训练

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21636-02

The Virtual Reality Technique and it's application in the Military Affairs

DENG Ling-bo1，YANG Zhen-yu2，FU Guo-yu2

(1.College of PLA artillery, Hefei 230031, China; 2.Qun-Guang Electronic Inc, Suzhou 215200, China)

Abstract:The virtual reality is an important developmental orientation of the modern simulation and it gives a new way for human to learn and change the world. The basic conception, character, systemic constitutes, the application of the virtual reality in the field of military affairs and the vista.

Key words:Virtual reality; the application of military affairs; Environment of virtual battlefield; Drill of the military affairs

1 引言

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术又称“灵境技术”，是20世纪末发展起来的一门涉及众多学科的高新技术，是一种综合应用各种技术制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中视、听、触觉等各种感知行为的高级人机交互技术[1]。它汇集了计算机图形学、图像处理技术、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术、高度并行的实时计算技术和人的行为学研究等多项技术，是这些技术高层次的集成和渗透。它对图形图像的渲染是实时的，用户可以走进这一环境，通过鼠标控制浏览的方向，并操作场景中的对象，实现在虚拟场景中的人机交互性。用户也可以借助头盔式屏幕、数据手套、立体眼镜和三维鼠标等进入虚拟现实的环境，感觉和操纵虚拟世界中的各种对象。

它给用户以更逼真的体验，为人们探索宏观世界和微观世界中由于种种原因不便于直接观察事物的运动变化规律提供了极大的便利。目前，虚拟现实技术已在工程、教育、医学、建筑、航天、军事等诸多领域获得了广泛的应用，而且随着虚拟现实技术的不断发展，必将展示出更加广阔的应用前景。

2 虚拟现实技术的基本特性

VR具有3个最突出的特征，即人们称道的“3I”特性：交互性（Interactivity）、沉浸感（Illusion of Immersion）和构想性（Imagination）。

交互性（Interactivity）。主要是指用户通过使用专门输入和输出设备（主要有头盔、数据手套、数据衣等），用人类的自然技能（如：自身的语言、身体运动、动作等）对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

沉浸感（Illusion of Immersion）。沉浸感是指用戶在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。

构想性（Imagination）。指借助虚拟现实技术,使抽象概念具体化的程度。比如建造一座大厦，其量化的设计图纸只有少数内行人看得懂，利用虚拟现实则可以用别样方式同样反映出设计者的构思。

VR除了上述“3I”基本特征之外,还应该具备全息性特征。全息性（Multi perceives）是指虚拟现实系统能提供的感觉通道和获取信息的广度和深度。虚拟现实旨在提供多维感觉通道和类似现实的全面的信息，让参与者通过全息传感及反应装置，在虚拟环境中获得视觉、听觉、触觉及嗅觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。全息性是人们全身心沉浸到虚拟现实最基本的前提条件和技术基础。

图1 三“I”关系图

3 虚拟现实的系统构成

VR系统主要由以下6个功能模块构成（图2）[2]：

（1）检测模块：检测用户的操作命令，并通过传感器模块作用于虚拟环境；

（2）反馈模块：接受来自传感器模块的信息，为用户提供实时反馈；

（3）传感器模块：一方面接受来自用户的操作命令，并将其作用于虚拟环境；另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户；

（4）控制模块：对传感器进行控制，使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用；

（5）3D 模型库：现实世界各组成部分的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境；

（6）建模模块：获取现实世界各组成部分的三维数据，并建立它们的三维模型。

图2 虚拟现实系统实现模块

4 虚拟现实技术在军事中的应用

随着科学技术的发展，VR 技术已经渗透进了军事生活的各个方面，并开始在军事领域中发挥着越来越大的作用。VR 技术具有良好的可控性、安全性、无破坏性、费用低、不受气候影响、不受空间和场地限制等特点，已被广泛应用于虚拟战场环境、军事训练、作战方案的制定、虚拟军用地图、作战效果评估以及武器装备研制与开发等领域。

4.1 虚拟战场环境

指利用虚拟现实技术，通过计算机系统和其他辅助设备建立相应的三维战场环境图形图像库，对获取或存贮的战场要素数据，如：战场目标对象、作战背景、战场地形、战场态势、战场人员、及作战场武器装备等进行处理，最终显示出近似逼真的立体战场环境[3]。它能创造出一种险象环生、逼近真实战场的感觉，将它用于军事训练能够大大提高训练的质量。美国现在研制出一种被称为“激光沙盘”的虚拟现实系统，它能够产生虚拟战场环境。此系统由图文扫描仪、计算机系统、激光发射器和“沙盘”组成。图文扫描仪将收到的图片或录像等信息处理后，输入计算机系统，计算机系统对图像信息进行处理，并在其屏幕上显示出三维立体图形。然后，计算机系统将图像的信息送到激光发射器，激光发射器便向“沙盘”发出不同频率的激光。“沙盘”是一个空玻璃箱,箱内放有各种感应器并与计算机系统相连接，感应器用来控制、调节箱内空气。当几台激光发射器按照获得的图像信号同时连续快速射击箱内空气后，一副清晰的彩色立体图像就出现了，立体图像会随着输入图像的变化而变化。激光沙盘系统能够判读和转换由卫星发回的航空照片和录像，并将图像信息转变成逼真的彩色立体地形图。这样远在千里之外的战场环境就呈现在了指挥员的面前。

4.2 军事训练

虚拟现实技术为军事训练提供了新方法。将虚拟现实技术用于军事训练，既能比实兵操演节约大量的财务物力，又能使官兵“身临其境”。单兵模拟训练中，让士兵穿上数据服、戴上头盔显示器和数据手套，通过操作传感装置选择不同的战场背景，输入不同的处置方案，能体味不同的作战效果，进而像参加实战一样，锻炼和提高战、技术水平、快速反应能力和心理承受能力。在指挥员训练中，利用虚拟现实技术，根据侦察情报资料合成出现场全景图，让受训指挥员通过传感装置观察敌我兵力部署和战场情况，以便判断敌情，定下正确决定。美国海军开发的“虚拟舰艇作战指挥中心”，能逼真地模拟与真舰艇作战指挥中心几乎完全相似的环境，生动的视觉、听觉和触觉效果，可使受训军官沉浸于“真实的”战场上。

4.3 作战方案的制定

通过预先建立战场环境的三维图形库（包括各种战场目标对象、作战背景、战场地形、战场态势、战场人员、及作战场武器装备等），然后依据建立的模型，可多次进行作战过程的模拟，从中找出并制定最优的作战方案。指挥官可以在虚拟的战场上进行作战指挥，及时了解当前的态势和敌人的意图，实时迅速地下决心。例如，俄军指挥机关组织战役训练时，利用虚拟的现实的“电子综合训练系统”验证战役指挥人员及司令部的演习方案，并进行战役各阶段的指挥决策模拟，大大提高了战役训练效益。

4.4 虚拟军用地图

军用地图是满足部队作战、训练需要而测绘制作的各种地图的统称。随着信息技术的飞速发展，出现了以数字形式存储在磁盘等介质上的数字地图，以及利用虚拟现实技术实现数字地图的3维显示。虚拟现实技术的应用，比传统的利用纸制地图、沙盘推演等方式进行作战、训练省时省力，效率高，利用率也高，而其克服了沙盘推演只能是专项专用，下一次演练或者改变作战环境就必须重新堆制新沙盘的缺陷。是配合军队信息化建设，提高新时期军队作战指挥员信息化作战指挥能力的一个重大举措。

4.5 作战效果评估

现代战争战场的高度复杂性，使得对战场的作战效果评估难度加大，评估的精确性也很难得到保证。计算机作战模拟仿真具有速度快、准确、科学、可靠性强、损耗代价小的特点，因此，这不仅为研究战争问题、作战的指挥和训练提供了科学的方法，使研究的进程更为逼真接近实战，而且使研究结果更为可信。将虚拟现实技术应用于作战效果评估，不仅可以较为准确地反映作战的效果，也可为指挥人员对作战将会产生的效果有清醒的认识。

4.5 武器装备研制与开发

将虚拟现实技术应用于武器装备的研制与开发，它可以使研制者首先对武器装备进行系统建模，对武器装备的作战性能进行初步评估和改进，从而使武器装备的各种性能指标更接近实战要求。在随后的研制阶段，研制者和使用者可以同时进入虚拟作战环境中对所研制的武器装备进行虚拟操作，进一步检验武器装备的设计方案、技术战术性能及操作的合理性，为武器装备的最后定型提供依据。在整个武器装备的研制开发过程中可以做到边设计边开发，边测试调整边开发，从而缩短了武器系统的研制周期，并能对武器系统的作战效能进行合理评估，节约了开发费用，也使武器的性能指标更接近实战要求。

此外，随着计算机技术、虚拟现实技术及相关技术的发展，虚拟现实技术在军事领域里还将出现许多新的应用。如美军正在计划的利用虚拟现实技术来加强心理战部队建设，便是将虚拟现实技术、激光技术、现代仿声仿形技术和隐身技术引入心理战实战，以提高心理战部队的作战效果。虚拟现实技术还可以用在战场远程医疗、战场救护等方面。

5 结束语

虚拟现实技术已经在军事上得到了广泛的应用，取得了丰硕的成果。虚拟现实技术本身的特点以及未来战争的发展趋势都决定了虚拟现实技术在未来军事上会有更广泛的应用，诸如单兵虚拟武器的发展、对已发生战争的虚拟再现、人机协同进行军事指挥、利用无人作战武器采集信息生成虚拟战场以及太空武器中应用等。另一方面，随着我军信息化建设的发展，虚拟现实技术必然会渗透到我军发展建设的各个领域、各个层面，深入研究虚拟现实技术对未来人类战争及其他领域的影响将变得越来越有必要。

参考文献：

[1]王成为，高文. 灵境（虚拟现实）技术的理论、现实及应用[M]. 北京:清华大学出版社,1996.

[2]曾建超, 俞志和. 虛拟现实的技术及其应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 1996. 5-30.

[3]曾芬芳. 虚拟现实技术[M]. 上海:上海交通大学出版社, 1997.

[7]吴启迪. 系统仿真与虚拟现实[M]. 北京:化学工业出版社, 2002.

[4]梁炳成, 王恒霖. 军用仿真技术的发展动向和展望[J]. 系统仿真学报,2001,13(1):604-607.

[5]王亚, 汤万刚. 虚拟现实技术在军事领域的应用及对未来战争的影响[J]. 现代防御技术,2005,33(4):68-72.