交通仿真技术精选(九篇)

第1篇：交通仿真技术范文

(大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026)

摘要：针对智能科学与技术专业智能交通仿真技术课程的教学实际，根据该课程教学存在的问题，提出教学改革方案，主要探讨教学内容选择、实验内容设计、教学方法改进以及考核方式与评价标准改革，以期帮助学生理解和掌握智能交通系统仿真方法，培养学生的实践和组织能力。

关键词 ：智能交通仿真技术；智能科学与技术；教学方法

基金项目：国家自然科学基金项目( 61272171)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132015044，3132014094)。

第一作者简介：邹婷婷，女，讲师，研究方向为人工智能、知识表示与自动推理，zoutt@dlmu．edu．cn。

O 引 言

智能交通仿真技术(Intelligent transportation simulation technology)是智能运输系统(ITS)和交通运输仿真研究交叉的前沿领域。智能交通仿真技术研究十分重视跨学科之间的横向联系与交叉综合，涉及知识面广泛，包括交通工程学、计算机科学、人工智能、系统仿真、系统科学等众多学科领域，已成为分布式智能控制、智能交通、交通系统调度和优化、复杂问题求解、人机交互系统、决策支持系统等方面的基本方法和技能。大连海事大学是交通部直属的海事院校，教学和科研都具有浓厚的交通航运特色，智能交通仿真技术是智能科学与技术专业的一门专业特色课。理论上，智能交通仿真技术课程的主要内容应该包括几个重要的方面：智能交通系统的体系结构、计算机仿真技术、宏观交通仿真技术、中观交通仿真技术、微观交通仿真技术、交通评价模型等。由于智能交通仿真技术是一门多领域交叉学科的课程，学生在学习该课程之前必须具有一定的理论基础，如离散数学、电路基础、人工智能基础和智能信息处理；同时，该课程也为智能交通方面的其他专业课程提供重要的理论和方法基础，例如物联网原理及应用和交通地理信息系统。因此，智能交通仿真技术课程的教学目的在于帮助学生增强感性认识，更好地理解和掌握交通系统仿真的基本原理、内容和方法，培养学生的实践和组织能力，提高其专业技术和技能水平，为适应社会需求打下牢固的理论和实践基础。

1 教学内容

智能交通仿真技术是一门交叉学科，涉及交通工程学、计算机科学、人工智能、系统仿真、系统科学等众多学科领域，该课程包含很多复杂的理论知识。教师在教授这门课程时候，既要让学生理解和掌握理论性较强的基础知识，增强其学习信心，又要让学生了解该课程的发展趋势，提高其学习兴趣。由于该门课程学时有限，教师不能讲授课程相关的所有内容，也不能详细讲解每个具体内容，因此须选择难度适中且适合学生的教学内容，在讲授过程加入相关实例，帮助学生更好地理解智能交通仿真的基本原理、内容和方法，提高其学习兴趣。

智能交通仿真技术是一门大三年级的专业选修课，总学时为36。由于课时有限，可设置24学时为理论教学，让学生掌握和理解智能交通仿真相关的原理和方法；12学时为实验教学，培养学生的动手能力。结合教学经验，可对智能交通仿真技术课程教学内容进行以下修改：

(1)保留交通仿真技术和方法部分，简单介绍宏观、中观交通仿真技术，详细介绍微观交通仿真技术和方法[3-4]，如机动车仿真、非机动车仿真和行人仿真方法。

(2)引入智能领域中的前沿知识，如增加介绍智能领域新成果的内容（智慧城市、智能家居等）；简单介绍智能领域的相关知识，让学生了解一些研究热点，进一步理解智能的涵义；同时，结合智能设计竞赛或一些交通仿真的竞赛讲解相关题目，培养学生解决问题的能力。

(3)注重体现学校教学和科研优势，关注课程之间的联系，提高学生的学习兴趣。本门课程属于专业特色课，能让学生深入了解学校的海运交通特色，进一步学习和理解其他专业课程。例如，讲解交通仿真方法时，可提示学生该方法和交通运输、交通规划、航海技术等专业关系密切，根据学校交通特色举例说明交通仿真方法的优劣性；讲解数据采集时，可以先简单介绍数据采集的分类和方法，为后续交通地理信息系统等专业课程作铺垫。

结合智能科学与技术专业的培养目标，根据智能交通仿真技术的课程体系，智能交通仿真技术的新教学大纲详见表1。

2 实验内容

实验内容设计是智能交通仿真技术课程教学的一个重要方面，可以提高教学质量，增强学生的动手能力和创新能力。所选实验不仅要能验证理论知识内容，还能发散学生思维，具有综合性的特点，以增加学生学习的积极性，培养和提高其设计分析能力及创造能力。

根据本课程教学内容的重点，实验内容选择微观交通仿真技术和方法。微观交通仿真软件有多种，如Vissim、Paramics、Aimsun、Transmodeller、Corsim、SynchroStudio等，可选用Vissim仿真软件来构建虚拟实验环境。Vissim是世界范围内应用最广泛的微观仿真系统，具有较好的人机交互界面，方便学生学习和使用。

智能交通仿真技术的实验教学有12学时，而实验教学涉及的内容非常多，因此设计合适的实验内容是提高教学质量的一个重要手段。对智能交通仿真技术课程实验内容进行修改，以交叉口仿真的实验教学要求为例，其实验教学内容及要求见表2。

实验成绩由实验报告、仿真系统、实验表现等构成，要求学生完成以下几个实验环节：

(1)预习理论知识。实验内容涉及的模型非常多，学生须了解各种模型的基本原理，掌握不同模型的优缺点。

(2)设计仿真系统。利用Vissim仿真软件进行设计，掌握仿真方法的基本原理，分析不同条件下各种交通评价参数的变化，设计符合现实交通要求的仿真系统。

(3)撰写实验报告。分析仿真系统的各种交通参数，评价仿真系统的性能。报告须结构合理完整，实验结果准确可靠。

3 教学方法

3.1 注重培养学生的学习兴趣

智能交通仿真技术课程的教学目的是培养学生的实践和组织能力，提高其专业技术和技能水平。兴趣是最好的老师，因此当前教学改革的重点是激发和培养学生的学习兴趣，调动学习积极性。

在实际教学中，学生刚开始学习本门课程时的兴趣性很高，但由于大多数学生只是听教师讲而自己不思考、不提问、不发表意见，一段时间后就会逐渐失去兴趣。教师授课的时候应注重提高学生的学习兴趣和积极性，不仅要将知识点讲授给学生，还应帮助学生理解各种模型、方法的基本思路，培养其独立思考和解决问题的能力。例如，讲机动车跟车模型时，每讲一类模型，教师都应先给学生演示实际运行效果，展示参数变化对仿真效果的影响，同时与学生进行互动，让学生直观了解该类跟车模型的优缺点；然后详细讲解模型的公式和具体推导过程以及各个参数的作用。通过这种教学方式，让学生对模型有直观的了解，深刻理解各个参数的取值，无须死记硬背模型公式和参数，从而激发其学习兴趣。

3.2 利用多媒体教学手段

智能交通仿真技术包含很多模型和数学公式，内容比较抽象，较难讲授和理解。随着科技的发展，现在大多数学校都已经安装多媒体设备，该课程应该尽量采用多媒体进行教学。教师在教学过程中，利用计算机、投影仪等多媒体设备讲授教学内容，将多种教学方法相结合，扩宽学生的知识面，激发其学习兴趣，培养其实践和组织能力，提高其专业技术和技能水平。

例如，在讲授行人交通模型时，可利用仿真软件演示各种行人交通模型，分析每种模型的优势；在讲交叉口仿真相关理论知识时，播放网络上的一些视频资源，让学生详细了解交叉口交通情况，同时结合学校特点，选用航运交通相关的视频，让学生进一步理解和掌握理论知识；在讲智能交通仿真系统时，演示一些发达国家的智能交通仿真系统，利用这些真实、客观的模拟现实交通的仿真系统讲授理论知识，播放视频资源，扩展学生的知识面，让学生了解当前的智能交通仿真系统发展的趋势，激发学习积极性。在实践教学中，学生都喜欢这种多媒体教学手段，课堂气氛比较活跃，教学效果良好。

4 考核方式与评价标准

目前，智能交通仿真课程的考核成绩由考试成绩和实验成绩两部分组成，其中考试成绩占总成绩的70%，实验成绩占30%。大部分学生只重视考试部分，不重视实验环节。而这门课程是一门实践性质很强的课程，教学的目的是帮助学生理解和掌握交通系统仿真的基本原理、内容和方法，培养学生的实践和组织能力。因此，须对该门课程的考试方式和评价标准进行改革，以提高学生的创新和实践能力。

课程考核采用大作业考核方式，成绩由大作业成绩、实验成绩和平时作业组成。

(1)大作业成绩，占总成绩的60%。主要考查学生对智能交通仿真方法的理解和实现能力，包括论文报告(30%)、实验操作(20%)和课堂报告(10%)。论文报告包括问题描述、建立仿真系统的步骤、仿真模拟结果、交通规则模型、仿真系统分析、结论等，要求论文结构合理完整，基本理论、概念叙述无误，实验数据真实、完整，实验过程科学，实验结果准确可靠，报告书面语言流利。实验操作要求学生能熟练应用仿真软件建立平面交叉口及信号配时系统。课堂报告是学生演示自己的仿真系统并分析其性能，成绩由教师和学生一起给出，学生之间互相评分。

(2)实验成绩，占总成绩的30%。主要考查学生对Vissim软件的使用情况以及对课程讲授的道路、车辆、交通运行规则和交通评价等内容的掌握程度，要求撰写实验报告。

(3)平时作业成绩，占总成绩的10%。主要考查学生出勤率、课堂表现、平时小作业等。

大作业考核方式可以锻炼学生动手能力，增强学生的创新能力和写作能力，锻炼其自我展示能力，培养实践和组织能力。

运用该方案对学生进行授课时，能激发学生的学习兴趣和积极性，培养学生分析问题和解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]任其亮，刘博航，交通仿真[M]．北京：人民交通出版社，2013: 1-200.

[2]吴娇蓉．交通系统仿真及应用[M]．2版，上海：同济大学出版社，2004: 1-210.

[3]邹智军，新一代交通仿真技术综述[J]．系统仿真学报，2010，22(9): 2037-2042.

第2篇：交通仿真技术范文

关键词:城市轨道交通;面向agent技术;多agent系统;自动监控;数字仿真

城市轨道交通具有运能大、速度快、安全、准时、乘坐舒适、节约能源以及能够缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等多方面的优点,因此它将在城市市内交通中占有重要地位.随着城市社会经济的发展和城市化进程的加快,城市在交通问题上面临着越来越严峻的挑战,采用自动化、智能化的快速轨道交通解决日益严重的城市交通问题已经成为城市交通发展的大趋势.

根据城市轨道交通系统列车运行的特征,既要保证列车运行安全可靠,又要尽量缩短行车间隔时间和提高轨道交通线路的输送能力,列车运行控制系统(automatictraincontrol,atc)可以较好地达到上述目的.

atc系统由列车超速防护(automatictrainprotection,atp)、列车自动驾驶(automatictrainoperation,ato)及列车自动监控(automatictrainsupervision,ats)3个子系统构成[1].ats子系统的功能主要是实现对列车运行的监督和控制[2],辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.

对ats系统进行全数字可视化仿真,具有成本低、高效率、操作方便、易观测等显著优势.

1 面向agent的ats数字仿真系统体系结构的建立

面向agent(ao)的方法是继面向数据流(dfo)[3]、面向数据结构(dso)、面向对象(oo)之后成为新一代的软件开发方法.面向agent的软件系统具有自治性、协作性、反应性和主动性的基本特性.

ats系统是一个庞大的系统,采用面向对象方法建模过程复杂[4],同时考虑到ats系统仿真适于分布式仿真,所以非常适合采用agent技术建模,因为轨道交通系统中对象的属性随时间的推移及事件的更新而发生有规可循的变化,鉴于ats系统具有这种智能化自动控制的特点,所以ats全数字仿真适合采用agent技术实现.

在ats系统中涉及的因素很多,根据仿真对象的侧重,作者抽象出6大类agent,即仿真控制中心agent(scc-agent)、实体agent(entity-agent)、仿真环境agent(vme-agent)、系统agent(system-agent)、人机界面agent(mmi-agent)、运行图agent(td-agent).其中,实体agent在仿真控制中心agent内部,是线路agent(line-agent)、信号机agent(signal-agent)、列车agent(train-agent)和车站agent(station-agent)4个agent的统称.

系统的体系结构被设计为3层结构:控制层、状态层和显示层(见图1).结构中的每一个层次都代表不同的agent,每个agent都是一个高度自治的实体,具有各自的功能,解决一定的问题,当问题需要协作解决时,它们之间通过消息传递和信息共享相互协作,相互配合,实现对轨道交通的监控与管理.

该系统由system-agent存储各个agent的状态(未触发或已触发)和系统时钟.系统启动时,首先由scc-agent读取数据库,初始化vme-agent、mmi-agent、系统时钟比例和初始时间等.在系统按照系统时钟扫描的一个周期内,系统事件按照时刻表被触发,vme-agent中存储的设备环境状态发生变化.该变化被相应的entity-agent感知,entity-agent将感知的结果反映给scc-agent,经scc-agent整合与处理,制定出监控策略,下放到vme-agent.改变相应设备状态,vme-agent再将这些变化与mmi-agent进行通信,mmi-agent将改变了的设备重新显示.td-agent通过vme-agent获取时刻表信息,并将调整的列车计划通过vme-agent传送至scc-agent.scc-agent是一个智能的知识系统,其内部的entity-agent的各个设备间可实时进行数据通讯,scc-agent主要负责区段运行监控任务,实时进行监控策略的调整.各层agent的具体功能如下:

1仿真控制中心agent.scc-agent的职责是负责将列车运行计划(列车运行图信息)以及突况下的列车运行变更计划实时下达到仿真环境agent,并对反馈的信息作出处理,即列车运行控制.

2仿真环境agent.vme-agent通过在输入、输出通信器总线上侦听,可以获取模拟盘上设备的状态(道岔的定、反位等),把这些区段占用、空闲状态,线路、车站的构成,列车群的运行等信息发送到环境模型中,控制列车的运行方向.向scc-agent提供轨道电路占用情况,列车计划的调整信息,并将处理scc-agent的列控编码输出写入仿真环境中.

3底层控制agent.底层控制agent包括线路agent、列车agent、信号机agent、车站agent.分别接收来自vme-agent的轨道电路控制信息、列车信息、信号机信息和车站信息,它们并不直接对这些状态信息作出处理,而是将其实时通知给scc-agent, 由其作出决策.

4人机界面agent.通过mmi-agent的控制界面,设置设备运行环境模型中的线路设备状态,实现特定环境的仿真.通过mmi-agent提供的监视控制界面,可以观察列车在线路上运行的完整仿真过程.实现系统控制功能,包括初始化条件的选择、模型的选择、系统启动和停止等功能以及电务维护检测信息的接收和查询等.各种条件和故障的设置:轨道电路、信号机、道岔等设备的故障设置;线路断轨、区控中心故障等的设置及测试结果数据的报表输出.

5运行图agent.运行图agent提供用户操作界面进行列车运行图的编制,提供列车运行图绘制修改工具;调整列车运行计划,通过vme-agent向scc-agent设备下达控制命令.

6系统agent.系统agent实时显示各个agent子系统运行状态及协调各个agent子系统的系统时钟,使agent保持同步.

2 agent的结构模型和语义表达[5～9]

在本系统中,有两种结构的agent,其中scc-agent是混合式agent,这里称为agenti ;entity-agent,vme-agent,system-agent,mmi-agent,td-agent是反应式agent,被统称为agentii .

agenti 的结构定义为:局部数据、知识库、处理过程、处理机和通信器等,如图2所示.

agentii 是不包含符号表示,并且不使用复杂的符号推理的主体.它仅根据当前环境状态和功能模块作出相应的反应.agent 的结构定义为:感知器、行为器、功能模块和通信器.

在具体实现中,agent主要由感知模块、通信模块、处理模块、知识库、信念库和数据库组成.感知模块负责感知环境中与问题有关的信息.它表示agent感知能力,当触发条件满足时激活.通信模块负责与其它agent之间可靠的数据通信,这里采用端-端基于消息的通信方式.处理模块是一个推理机模块,它使agent具有智能化,可以进行复杂的知识处理.知识库是指导多agent协同工作的核心,也是所有智能活动的依据.数据库存放系统的运行参数.信念库存放调度员的偏好信息,如运行图人工调整时的参考量等.它与数据库及知识库的区别在于存放的数据是针对具体决策人员的,其大部分信息都是在用户使用系统过程中形成的偏好信息.

agent的语义描述采用数理逻辑的范式表达:

〈aid,目标,感知器,通信机制,信息处理器,效应器,知识库,数据库,信念库〉

其中各因素又可进一步用巴科斯范式(backus-naurform,bnf)给出其语义描述为:

〈agent〉∷=〈aid〉〈目标〉〈感知器〉〈通信机制〉〈效应器〉〈信息处理器〉〈知识库〉〈数据库〉〈信念库〉

〈aid〉∷=〈agent名〉

〈目标〉∷=〈任务表〉

〈感知器〉∷=〈激活条件〉〈信息流〉

〈通信机制〉∷={〈通信原语〉(〈通信内容〉)}

〈通信原语〉∷=〈command〉|〈require〉|〈accept〉|〈reject〉|〈information〉|〈cancel〉

〈通信内容〉∷=〈发送者〉〈接收者〉〈时间〉〈信息流〉

〈效应器〉∷={〈信息处理名〉(〈信息处理描述〉)}

〈信息处理模块〉∷=〈控制器〉〈类比匹配机制〉〈内部执行机制〉〈推理机制〉

〈控制器〉∷={〈控制命令〉}

〈类比匹配机制〉∷=〈映射机制〉〈匹配度计算方法〉

〈内部执行机制〉∷={〈内部执行动作〉}

〈推理机制〉∷={〈推理规则〉}

〈数据库〉∷={〈数据库文件〉}

〈信念库〉∷={〈数据库文件〉}

3 系统的实现方案

系统由仿真数据库为仿真现场提供各种数据.仿真核心软件根据站场及列车信息,按照列车运行与信号控制逻辑规则模拟出列车的运行情况,给以图像显示,提供逼真、稳定的仿真环境.仿真数据库系统采用sqlserver2000开发,系统核心软件通过ado对其进行访问.数据库的数据由静态数据和动态数据组成,由数据库管理员系统管理.其中静态数据由描述信号点逻辑关系和时刻表数据构成.动态数据由系统运行后不断变化的列车信息、信号点状态等构成.数据库管理员具有一般数据库的维护管理功能,如数据查询、增加、删除、修改和报表输出等.数据库表包括列车时刻表(分为车次信息、车站信息、线路信息等)、信号机、仿真线路(分为无岔区段、单动道岔区段等)、列车(群)等设备信息和图形信息.

本仿真系统由前面所划分的6个agent子系统和数据库构成.ats仿真系统是一个mas(多agent系统),可以更好地解决分布式系统的协作问题,包括各agent之间的通信方式、编码规则、通信过程和具体的dcom接口实现.

agent之间通信协作的必要条件是每个agent要有标准的通信接口,通信接口之间交互的信息流要按照标准的格式组织,即按照一定的编码规则(相当于通信协议)进行通信.系统中详细定义了这些编码规则.

实现6个agent通信是通过有6个dcom接口,iline,itrain,isignal,istation,isystem,inotify.下面举例说明线路接口的定义.

interfaceisimline:iunknown

{hresultgetline([in]intlineid,[out]dcom_line*line);获取一条线路的简化属性

hresultgetsimline([in]intlineid,[out]dcom_simline*simline);获取一条线路的属性

hresultgetlinearray([out,in]int*psizeinout,[out,size_is(*psizeinout)]dcom_lineline[]);

获取一组线路的简化属性

hresultgetlinearraybyid([out,in]int*psizeinout,[out,in,size_is(*psizeinout)]dcom_lineline[];根据线路id获取其简化属性

hresultsettempspeed([in]intdevid,[in]floattempspeed);设置临时线速

……};

在本系统仿真中,实现了可视化的数据输入和数据显示.前者的可视化通过辅助绘图工具atsdraw实现,后者可视化体现在mmi-agent和td-agent图形界面.在程序实现时,借助了mfc的gdi功能.

利用计算机初步实现了ats基本功能,验证了系统设计的正确性.实现的具体功能有:

1仿真列车控制中心(scc)对全线控制范围内的列车运行状态进行监视;

2实现由控制中心时刻表或人工控制车站联锁设备,排列进路,开放信号,可人工设置设备运行环境模型中的线路设备状态,实现特定环境的仿真;

3实现列车的跟踪及车次号码显示;

4系统工作状态、进路状态、轨道占用、车次信息、道岔位置,故障报警等信息在控制中心显示装置(mmi)上显示;

5列车运行计划自动下达;

7对列车运行图(行车计划)进行人工调整.

系统的编程环境为win98/2000/nt,开发平台采用vc++6.0.实现agent的技术基础是计算机的进程与线程技术.

4 结　论

本仿真系统采用agent技术进行模型的建立和系统模块的设计,使得系统中各个实体对象(agent)具有高度自治性,能够对外界刺激自动作出反应,使得系统具有智能性.

mas系统采用功能分解方式对仿真任务进行划分,将系统不同功能分配给不同的agent.各agent之间以标准接口进行通信,并相互协作完成ats系统任务.每个agent可以存在于网络中任何位置,客户无需知道被调用对象的位置和实现细节,可以通过发送消息来调用对象所拥有的方法,具有灵活性的优点.系统具有良好的可重用性和可扩展(升级)性.

本仿真系统实现了北京一号线上,仿真列车在线路上运行的全过程.

基于监控系统的需要,作者采用可视化界面显现列车运行全过程,具有友好的人机交互界面功能,使得调度人员易于观察和控制.

基于agent的轨道交通控制与仿真的研究是一个崭新的研究领域,是计算机技术、人工智能技术在交通领域的最新应用,是运用当今最新的科技成果解决轨道交通问题的内在要求.

参考文献:

[1]　孙有望,李云清.城市轨道交通概论[m].北京:中国铁道出版社,2000.sunyouwang,liyunqing.conspectusofurbanguidedtransport[m].beijing:chinarailwaypublishinghouse,2000.(inchinese)

[2]　孙　章,何宗华,徐金祥.城市轨道交通概论[m].北京:中国铁道出版社,2000.sunzhang,hezonghua,xujinxiang.conspectusofurbanguidedtransport[m].beijing:chinarailwaypublishinghouse,2000.(inchinese)

[3]　凌　云,王　勋,费玉莲.智能技术与信息处理[m].北京:科学出版社,2003.lingyun,wangxun,feiyulian.artificaltechnologyandinformationprocessing[m].beijing:sciencepress,2003.(inchinese)

[4]paoluccim,pesentlr.anobject-orientedapproachtodiscrete-eventsimulationappliedtoundergroundrailwaysystems[j].simulation,1999(6):372-383.

[5]　王红卫.建模与仿真[m].北京:科学出版社,2003. wanghongwei.modelandsimulation[m].beijing:sciencepress,2003.(inchinese)

[6]shohamy.agent-orientedprogramming[j].artificialintelligence,1993,60(1):51-92.

[7]larssonje,hayes-rothb.guardian:anintelligentautonomousagentformedicalmonitoringanddiagnosis[j].ieeeintelligentsystems&theirapplications,1998,13(1):58-64.

[8]huangj,jenningsnr,foxj.anagent-basedapproachtohealthcaremanagement[j].intjournalofappliedartificialintelligence,1995,9(4):401-420.

第3篇：交通仿真技术范文

关键词：数据驱动；虚拟仿真；在线仿真；智能交通

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）20-4689-03

1 概述

智能交通虚拟仿真作为仿真科学在智能交通领域的应用分支，以相似原理、信息技术、系统工程和智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）[1-2]领域的基本理论和技术为基础，以计算机为主要工具，利用仿真模型模拟交通系统的运行状态并进行仿真评估，辅助交通工程理论研究及实际应用。

近年来，国内外对智能交通仿真及其关键技术的研究发展迅速，出现了大批对ITS系统效益进行分析和评价的仿真软件，在控制ITS的成本投入、降低风险、提供有效模拟智能交通手段以及提高ITS数据处理分析能力等方面起到了重要作用。但基于数据驱动进行智能交通虚拟仿真研究和实践的还很少，基于这一需求及有关项目支持，该文对与此相关的若干关键技术进行研究与探讨。

2 数据驱动的相关概念

2.1 数据驱动描述

数据驱动 （Data-driven） 概念的出现源自计算机科学领域，近些年其理论、应用等的研究都引起控制领域及及仿真应用领域等的重点关注。

在理论研究方面，主要集中在对数据驱动思想和概念、数据驱动应用方式、控制优化算法等的研究。数据驱动最初被视为一种适应性的仿真开发方法。在数据驱动的仿真模式中，数据驱动指任何应用需求都能够由系统数据及相关模型所描述，而无需进行再编程[3]。

以数据驱动思想为指导的应用涵盖控制、决策、调度和故障诊断等关键领域，包括制造过程控制、气候预报、交通管理、地理开采、生物传感等诸多具体应用，例如文献[4-5]所述。

在仿真应用领域，数据驱动的仿真开发方式备受关注。美国国家自然科学基金会（National Science Foundation，NSF）提出了动态数据驱动应用系统（Dynamic Data Driven Application Systems，DDDAS）的概念[6]，为具有非线性、时变性、多变量和不确定性等特点的复杂大系统研究及仿真开辟了新途径。

2.2 进行本文研究的现实意义

以ITS技术核心交通数据信息的研究[7]为基础，引入实时交通数据信息，利用仿真技术手段，对交通控制与管理及信息服务进行仿真评估，辅助交通规划决策支持，为动态监控交通拥堵状况、演变趋势、预报预警等提供连续性的技术保障，成了智能交通仿真领域研究的热点所在。

数据驱动的智能交通虚拟仿真与其他方法的智能交通虚拟仿真相比，它除了可以利用离线数据之外，更注重仿真与实际系统的动态交互、在线流数据注入等宽范围应用。这给ITS控制与研究提供了一种新的探求方式，同时也为仿真技术的发展提供了新的研究课题。因此，研究数据驱动的智能交通虚拟仿真系统具有积极的理论意义和实践意义。

3 数据驱动的智能交通虚拟仿真体系结构

智能交通虚拟仿真体系结构从数据驱动的思想出发，旨在解决和仿真相关的全局性问题。从层次上可将该体系结构划分为数据、资源、平台和应用四个层次，如图1所示。该结构以充分获取各类交通数据和信息为基础，实现信息和资源共享，约束和协调模型调度，控制仿真系统的规范运行。各个层次的功能描述如下：

3.1 数据层

系统数据层是构建系统的依据，为系统的运行提供完备的数据支撑，供平台层调用，并贯穿整个虚拟仿真过程。

3.1.1 数据系统

包括数据源和数据采集两级结构。

3.1.2 数据析取

实现数据分析、挖掘、描述，并对各种数据进行融合与处理、数据交换，形成数据聚集和子集。

3.1.3 数据管理

实现数据的集中存储，建立数据字典，提供数据共享和显示服务。

3.2 资源层

集成系统所需的各类信息资源，包括知识库、模型库和方法库等三个系统模块，是系统运行的基础。

3.2.1 模型库系统模块

实现模型资源的集中存储，根据虚拟仿真控制要求，调用方法库中仿真过程控制智能求解算法，生成仿真最佳控制方案。

3.2.2知识库系统模块

实现对虚拟仿真控制问题的描述、仿真环境以及控制规则的存储，提供模型调用所需的如索引和环境描述等基本约束条件，并依据知识进行推理，辅助完成仿真模型的选取、生成、连接和评估等任务。

3.2.3方法库系统模块

实现对模型构建方法及求解优化算法、仿真过程分析算法及仿真评估方法的集中存储，为模型库提供智能求解算法，综合考虑多项仿真控制要求，确定仿真过程最佳协调控制方案。

3.3 平台层

系统平台层由服务化的系列工具组成，为仿真系统的分析、设计、开发、集成、运行和评估提供支持。平台层将资源层与应用层无缝连接，根据不同需要，为用户提供系列服务，支持仿真过程，是实现不同应用模式的关键。

3.4 应用层

根据不同应用模式的功能要求，仿真系统可以进行灵活定制和重构，生成不同应用配置，组成不同应用系统，支持不同应用模式。基于三类交通仿真模型，系统提供三种应用模式：宏观交通仿真模式、中观交通仿真模式和微观交通仿真模式。

4 关键技术

以大数据应用为基础，数据驱动的仿真比非数据驱动的仿真概念更为广泛，在理论上包含了仿真与测量系统的动态交互、流数据注入、宽范围应用和系统方法等思想和观点，在技术上融合了数据处理、算法、仿真计算、软件领域相关应用技术。以此为支撑，实现“比现阶段大部分应用领域更为精确和具备自校正能力的高层次应用仿真”[8]。

基于以上描述，数据驱动智能交通虚拟仿真研究的重点包括对海量时空数据的整合、不确定性的引入、应用算法对流数据的稳定响应、数据质量的评估、适应性的分布式仿真环境开发、有效应用所需动态数据信息等。为此需要解决以下主要关键技术：

4.1 虚拟仿真数据驱动技术

目前，基于离线数据的方法及其应用远胜于基于在线数据的方法[9]。在智能交通领域，随着ITS复杂化程度的提高，其数据来源向时空多尺度方向发展，要实现整个系统的建模非常困难，但采用传统的基于近似模型的方法仍然十分普遍。若仅将这类模型组合起来形成整体系统，则会忽视子系统间的联系，如变量间的关联性、系统的非线性等。从仿真控制角度而言，非数据驱动方法的虚拟仿真中，其数据并没有真正进入到“闭环”方式，而数据驱动的虚拟仿真系统中的数据既是出发点也是归宿，可以实现“闭环”控制，从而弥补传统方法的不足。主要关键技术包括：

1） 智能交通虚拟仿真系统数据驱动理论和数据驱动控制优化方法研究；

2） 虚拟仿真数据驱动方法和虚拟仿真模型驱动方法互补机制研究；

3） 虚拟仿真数据驱动软件实现技术。

4.2 面向智能交通虚拟仿真的数据处理技术

智能交通数据的变化呈现大数据化的趋势，具备数据量大、来源广、层次复杂等特点。随着网络技术的发展，面临的主要问题由如何采集和获取数据向如何有效利用数据转变。这要求数据处理过程适应数据特点并满足处理的及时性、准确性和可靠性等要求，完成数据的分类、挖掘、析取、融合、集成，并实施有效管理，增强数据信息描述的完备性、提高数据定义的标准化和规范化程度，支持复杂时空数据在系统层次上的统一表达，满足三种应用模式的需求。从当前数据分析处理技术的发展趋势上看，主要关键技术包括：

1） 基于数据挖掘、信息提取计算、机器学习等理论的交通数据分析和质量评估技术；

2） 基于元数据的领域异构数据交换技术；

3） 面向多类型数据源的数据仓库构建技术；

4） 基于共享数据资源的智能交通数据生产模型生成技术。

4.3 数据驱动的智能交通虚拟仿真环境

数据驱动的智能交通虚拟仿真技术是基于先进的数据管理技术、建模技术、分布并行虚拟仿真技术的综合应用技术，既包含离线仿真，又包含在线仿真。基于上述需求，构建恰当的仿真环境，支持知识、方法和模型的交互、调度和管理，解决仿真中的模型重用与互操作问题，满足不同应用模式下虚拟仿真运行的需求。

智能交通虚拟仿真环境是以基于数据驱动的仿真引擎开发为核心的仿真软件工具集的开发。仿真引擎是建立仿真系统的系列软件工具集，旨在提供一种手段，构造并管理仿真进程，支持不同应用模式的仿真系统。主要关键技术包括：

1） 数据驱动仿真引擎技术，包括管理各类模型、仿真流程、仿真运行状态等；

2） 支持数据驱动仿真引擎的并行仿真克隆技术，支持并提高多次重复仿真的执行效率；

3） 基于数据驱动的仿真模型开发与运行自动化技术，包括模型开发规范、模型参数标定、数据驱动框架代码自动生成等技术。

4.4 面向数据驱动智能交通虚拟仿真的决策支持理论与方法

在数据驱动的智能交通虚拟仿真运行过程中，会涉及到诸多半结构化和非结构化问题的求解。建立在大量的认知科学、现人工智能理论与方法、现代控制理论与方法等相关理论和技术基础上的决策支持系统可以为之提供有效支持。为此，必须建立领域知识库、模型库和方法库，用以存放各种规则、因果关系、仿真评估结果、不同层次的交通管理和先验预测信息等；还应有综合利用数据资源、知识库、模型库以及仿真评估结果对仿真进程进行推理和问题求解的推理机，支持仿真模型构建和优化及仿真进程控制优化。主要关键技术包括：

1） 基于高速网络系统的数据管理系统与智能决策支持系统集成框架，实现数据资源与智能决策支持的有机集成；

2） 支持智能交通虚拟仿真的领域知识处理框架与体系结构，建立领域知识处理模型；

3） 研究面向数据驱动的智能交通虚拟仿真的仿真评估技术，建立与仿真结果关联的数据信息平台，积累经验数据，为仿真运行提供支持和校验服务。

5 结束语

ITS等复杂应用领域虚拟仿真的需求在传统的模型驱动等方法和模式下并未得到充分的满足，结合控制领域前沿思想和理论，引入系统实时数据信息，对系统进行虚拟仿真和评估，是ITS控制与研究的一种新的探求，同时也为仿真技术的发展提供了新的研究课题。近年来数据处理技术、信息技术、计算机技术、先进仿真技术、专业学科领域研究和应用方面都得到了蓬勃发展，这

为数据驱动的智能交通虚拟仿真的研究提供了基础。该文旨在抛砖引玉，希望在数据驱动的智能交通虚拟仿真及其它相关技术的研究方面，姑且能作为一种有益的尝试。

参考文献：

[1] 王笑京， 齐彤岩， 蔡华. 智能交通系统体系框架原理与应用[M]. 北京： 中国铁道出版社， 2004.

[2] 张国伍. 智能交通系统工程导论. 北京： 电子工业出版社， 2003.

[3] Pidd M. Guidelines for the Design of Data Driven Generic Simulators for Specific Domains[J]. Simulation（S0037-5497）. 1992， 59（4）： 237-243.

[4] 李晗， 萧德云. 基于数据驱动的故障诊断方法综述[J]. 控制与决策， 2011，26（1）：1-9.

[5] 孙博， 康锐， 谢劲松. 故障预测与健康管理系统研究和应用现状综述[J]. 系统工程与电子技术， 2007， 29（10）： 1762-1767.

[6] NSF Workshop. Dynamic Data Driven Application Systems， NSF Workshop Report， March 2000 [R/OL]. （2006-2）[2006-8].

[7] John C. Miles， 陈干. 智能交通系统手册[M]. 王笑京，译. 北京： 人民交通出版社， 2007.

第4篇：交通仿真技术范文

关键词：虚拟仿真技术;网络实训;Packet Trace

实验教学是高职计算机网络专业中不可缺少的一个环节[1]，但在计算机网络实验教学中，除了一些全国示范或骨干高职院校外，很多高职院校缺少实验实训场所、设备等，不能满足学习者的实训要求，而以虚拟仿真技术搭建虚拟实验实训平台，可以解决实训场所及设备紧缺的问题。本文以Packet Trace虚拟仿真软件为例，讨论虚拟仿真技术在计算机网络实训中的应用，分析对比虚拟仿真实验与真实实验的差别，促进高职院校运用虚拟仿真技术进行教学，并将虚拟仿真与真实实验相结合，以提高教学效果。

一、虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术是虚拟现实技术和系统仿真技术的合称[2]。虚拟仿真技术又叫虚拟仿真或者模拟技术，是将一个真实的系统用虚拟的方法模仿出来。虚拟仿真技术是随着计算机技术发展而逐步形成的一种实验研究技术，是数学推理、科学实验之后人类认识客观规律的第三类方法，已逐渐成为人类认识和改造客观世界的通用性、战略性技术[3]。虚拟仿真技术在多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等技术的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术结合在一起，构建逼真的虚拟环境。虚拟仿真可以是一个模拟器，一个仿真软件，或者一个数学模型等[4]。虚拟仿真技术应用在军事演习、医学手术模拟、广告宣传等。近年来，随着计算机技术与网络技术的发展虚拟仿真技术广泛地应用于实验教学，虚拟仿真实验已经成为一种新的教学模式[5]。

虚拟仿真技术在实训中具有真实性、交互性、开放性及扩展性[6]。真实性是指虚拟仿真实训中实验环境具有很强的真实感，学习者在虚拟仿真实训中感觉进入了真实的实训室，操作虚拟设备，体验真实的操作过程。交互性是指学习者可以通过键盘、鼠标操作虚拟设备，虚拟设备会在真实实训中所出现的现象。开放性是指可以将虚拟仿真实训以网页的形式，学习者可以随时随地进行虚拟实验，突破了时空的限制。扩展性是指虚拟设备或虚拟软件等可以实现灵活地配置与组合，而且更新与维护方便，可以对虚拟设备或虚拟软件进行二次开发。

二、Packet Trace软件在计算机网络实训中的应用

（一）Packet Trace软件简介

Packet Tracer是思科公司开发的一种虚拟仿真软件，可供网络课程的初学者在虚拟环境中设计网络、配置网络、排除网络故障。该软件采用图形化用户界面，学习者可以通过鼠标拖曳设备及配置线构建网络拓扑;提供的数据包在网络中的流动过程可以适时地观察网络状态;可通过IOS配置对设备进行配置管理，锻炼学习者检查、排除网络故障的能力。

Packet Trace支持大量的设备仿真，比如路由器、交换机、Hub等各类网络连接设备的仿真，每类设备还提供不同的型号;双绞线、同轴电缆、光纤等各种传输介质的仿真;DNS、FTP、WEB、DHCP等服务器的仿真;还可以仿真很多模块。而真实的实训环境中往往不可能提供这么全面的实训设备。Packet Trace运行很多网络协议，支持TCP/IP协议，UDP协议、OSPF协议、HTTP协议、SMTP协议、Telnet协议等常见协议，及不常见的ARP协议、Ethernet协议、HDLC协议、ICMP协议、IPv6等协议。Packet Trace支持逻辑空间设计及物理空间设计两种模式。Packet Trace中的数据包可采用实时传输模式和仿真传输模式，实时传输与真实传输过程一样，仿真传输可以看到数据传送的过程。

（二）Packet Trace软件的应用

假设某公司需要构建自己的网站，并在网站上提供邮件系统服务。通过分析，为了完成本实验需要用到的设备有：首先需要一台网站（Web）服务器、一台邮件（E-mail）服务器;另外还需要一台域名解析（DNS）服务器（通常可以由专门的机构提供，为了方便在仿真软件中构建了自己的DNS服务器）;还需要几台可以上网的PC机;为了将这些设备连接起来，需要一台交换机。还需要配置每个服务器的协议及每个服务器和PC机的地址;如果需要远程登录交换机还需要对交换机进行配置。这个实验可以在真实的环境中完成，也可以在虚拟仿真软件Packet Trace中完成。以下先通过Packet Trace软件进行虚拟仿真实验。

1.构建网络拓扑

将Web服务器、E-mail服务器、DNS服务器、两台PC机拖曳进主界面，并连接好配置线，将设备分别重命名，得到实验的网络拓扑，如图1所示。

图1 网络拓扑结构图

2.配置各设备

（1）配置DNS服务器。鼠标单击DNS服务器，首先在Desktop选项中选择“IP Configuration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中IP地址192.168.1.2;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;最后将DNS项以外的其他协议全部关闭，并在DNS中添加网站（）及邮箱（，）的域名解析，如图2所示。

图2 DNS域名解析配置

（2）配置Web服务器。鼠标单击Web服务器，在Desktop选项卡中配置好IP Configuration中各地址，IP地址为192.168.1.8;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;再后将HTTP项以外的其他协议全部关闭，还可以在此处修改网页代码，以修改网页的显示内容。

（3）配置邮件服务器。点开E-mail服务器，配置好IP Configuration中各地址，IP地址为192.168.1.3;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;再后将E-mail项以外的其他协议全部关闭，并在E-mail项中设置Domain name及添加邮箱用户名及用户密码。

（4）配置交换机。如果交换机不需要远程登录进行配置管理，则无需配置。如果需要进行远程登录管理那么需要给交换机配置地址。交换机配置地址需要通过IOS配置方式。给交换机配置地址为192.168.1.253。点开交换机，进入CLI选项，回车后键入命令，下面进行简单的配置命令：

Switch>en//进入特权模式

Switch#conf t //进入全局模式

Switch（config）#inter vlan 1（默认交换机的所有端口都在VLAN1中）//创建并进入VLAN1的接口视图

Switch（config-if）#ip address 192.168.1.253 255.255.255.0//在VLAN1接口上配置交换机远程管理的IP地址

Switch（config-if）#no shutdown//开启接口

Switch（config-if）#exit//回到全局配置模式

（5）配置两台PC机的地址。点开PC0，在Desktop选项中选择“IP Configuration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中IP地址192.168.1.4。PC1的设置同PC0，其中IP地址为192.168.1.5。

3.测试验证实验

（1）验证网站功能。在PC0（或PC1）上，点开进入Web Brower选项，输入网址，再点击go，如果能够正确显示出Web服务器上的主页，则说明Web服务器实验成功。否则需要重新检测故障，并排除故障，直到能够成功显示。

（2）验证邮件收发功能。鼠标单击PC0（或PC1）上，选择Desktop选项，单击E-Mail，进入MAILBROWER，单击Configure Mail，然后进行相应的配置。保存后返回MAIL BROWER，进行收发邮件测试，如果能成功收发邮件，则说明邮件服务器实验成功，否则需要检测并排除故障。

三、Packet Trace虚拟仿真实验与真实实验的对比分析

在Packet Trace虚拟仿真软件中，学习者可以通过图形化界面，对虚拟的设备进行连线、配置、测试、排除故障等，在逼真的环境中，体验真实实验的过程，完成实验，得到真实实验的结果。而且虚拟实验中需要用到的实验设备，只需要用鼠标拖曳出来即可，仿真软件提供不同的设备和相同设备不同型号的选择，实验非常方便灵活。而在真实的实验中，很多实训场所不可能提供这么多的设备，更难具备各种不同型号的设备，仿真软件大大地节约了设备成本。在虚拟实验中，可以不断地重新配置，尝试不同的配置方法，不会损坏设备，配置不成功，可以删除设备，重新拖曳进新设备进行配置，而在真实实验中配置不正确，操作不当，可能损坏真实设备，而且不可能把真实设备丢掉后再用新设备进行配置管理，因此，虚拟仿真实验提供了更灵活的配置方法，增强了学习者的学习兴趣。在虚拟实验中，不需要专门的实训场所，不需要实训室管理维护人员，节约了实训场所成本以及管理人员成本;虚拟实验可以在任意一台电脑上完成，突破了时间与空间的限制，可以使学习者随时随地进行实验，学习更轻松，效率更高。

但是在虚拟仿真实验中有一些与真实实验不完全相同的地方，比如设备之间的连线，只需要选择一种介质即可，甚至可以由系统智能判断选择什么介质，所以配线环节不会出现错误。而在真实实验中，学习者可能不知道具体的设备需要选择哪种传输介质，或者传输介质没有连接好、松动、串扰等都可能造成实验不成功，而这些在虚拟实验中都不会出现。另外，如Web服务器配置，在虚拟实验中没有设备Web站点，只需要将HTTP协议打开即可，而在真实的实验中Web站点的配置存在版本的不兼容、默认站点的位置不正确以及登录用户的权限设置等问题都可能引起Web服务配置不成功。

因此，虚拟实验仿真实验需要与真实实验结合起来，不能只是单纯地进行虚拟仿真实验。比如，可以让初学者先通过虚拟仿真实验，熟悉设备、设备的型号、设备的配置方法、设备的管理方法、设备的排障方法等，然后再结合真实设备进行实验，这样将使学习效果更佳。

四、结 论

在高职计算机网络实训中，将虚拟仿真软件Packet Tracer与真实实验相结合，可以有效解决学校设备经费紧张问题，使学习者通过虚拟仿真软件掌握网络技术，对网络进行组网、建网、用网等技能训练，提高了网络技能，同时与真实实验室相结合，克服了在虚拟实验室不能解决的问题。近年来，虚拟仿真技术在实验实训中体现的作用越来越大，应用也越来越广，虚拟仿真技术应用于实验实训是值得推广的。但是虚拟仿真技术集中了计算机、网络、多媒体等多种技术，开发虚拟仿真设备有一定的难度，教师一方面可以自行开发设计一些虚拟仿真设备、虚拟仿真软件等，另一方面也可以直接应用别人开发的仿真产品。在虚拟仿真实验中，需要不断地更新虚拟仿真产品，使虚拟仿真实验能够尽量地逼近还原真实实验。采用虚拟仿真实验与真实实验相给合的实验方法，可以提高人才培养质量，值得应用与推广。

参考文献：

[1] 谭方勇，张燕，李金祥.基于虚拟仿真软件技术的计算

机网络实验教学体系[J].计算机时代，2011，（11）：

51-53.

[2] 于斌，余红珍.独立学院计算机网络课程虚拟仿真实验

的探索与实践[J].软件导刊，2013，12（8）：187-189.

[3] 郭改文.Packet Tracer 6.0在计算机网络实验教学中的仿

真应用[J].河南教育学院学报（自然科学版），2013，

22（3）：57-61.

[4] 徐岚.虚拟仿真实验在计算机专业实验教学中的应用探

索与研究[J].牡丹江教育学院学报，2013，（6）：150-

151.

[5] 桑玉民.虚拟仿真软件在高职计算机网络实训中的实践

[J].晋城职业技术学院学报，2013，6（3）：26-28.

[6] 徐佩锋，赵中营.用packet tracer模拟软件改进高职计算

机网络实验教学[J].计算机教育，2008，5（9）：35-

37，39.

第5篇：交通仿真技术范文

一、虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术是虚拟现实技术和系统仿真技术的合称[2]。虚拟仿真技术又叫虚拟仿真或者模拟技术，是将一个真实的系统用虚拟的方法模仿出来。虚拟仿真技术是随着计算机技术发展而逐步形成的一种实验研究技术，是数学推理、科学实验之后人类认识客观规律的第三类方法，已逐渐成为人类认识和改造客观世界的通用性、战略性技术[3]。虚拟仿真技术在多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等技术的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术结合在一起，构建逼真的虚拟环境。虚拟仿真可以是一个模拟器，一个仿真软件，或者一个数学模型等[4]。虚拟仿真技术应用在军事演习、医学手术模拟、广告宣传等。近年来，随着计算机技术与网络技术的发展虚拟仿真技术广泛地应用于实验教学，虚拟仿真实验已经成为一种新的教学模式[5]。

虚拟仿真技术在实训中具有真实性、交互性、开放性及扩展性[6]。真实性是指虚拟仿真实训中实验环境具有很强的真实感，学习者在虚拟仿真实训中感觉进入了真实的实训室，操作虚拟设备，体验真实的操作过程。交互性是指学习者可以通过键盘、鼠标操作虚拟设备，虚拟设备会在真实实训中所出现的现象。开放性是指可以将虚拟仿真实训以网页的形式，学习者可以随时随地进行虚拟实验，突破了时空的限制。扩展性是指虚拟设备或虚拟软件等可以实现灵活地配置与组合，而且更新与维护方便，可以对虚拟设备或虚拟软件进行二次开发。

二、Packet Trace软件在计算机网络实训中的应用

（一）Packet Trace软件简介

Packet Tracer是思科公司开发的一种虚拟仿真软件，可供网络课程的初学者在虚拟环境中设计网络、配置网络、排除网络故障。该软件采用图形化用户界面，学习者可以通过鼠标拖曳设备及配置线构建网络拓扑;提供的数据包在网络中的流动过程可以适时地观察网络状态;可通过IOS配置对设备进行配置管理，锻炼学习者检查、排除网络故障的能力。

Packet Trace支持大量的设备仿真，比如路由器、交换机、Hub等各类网络连接设备的仿真，每类设备还提供不同的型号;双绞线、同轴电缆、光纤等各种传输介质的仿真;DNS、FTP、WEB、DHCP等服务器的仿真;还可以仿真很多模块。而真实的实训环境中往往不可能提供这么全面的实训设备。Packet Trace运行很多网络协议，支持TCP/IP协议，UDP协议、OSPF协议、HTTP协议、SMTP协议、Telnet协议等常见协议，及不常见的ARP协议、Ethernet协议、HDLC协议、ICMP协议、IPv6等协议。Packet Trace支持逻辑空间设计及物理空间设计两种模式。Packet Trace中的数据包可采用实时传输模式和仿真传输模式，实时传输与真实传输过程一样，仿真传输可以看到数据传送的过程。

（二）Packet Trace软件的应用

假设某公司需要构建自己的网站，并在网站上提供邮件系统服务。通过分析，为了完成本实验需要用到的设备有：首先需要一台网站（Web）服务器、一台邮件（E-mail）服务器;另外还需要一台域名解析（DNS）服务器（通常可以由专门的机构提供，为了方便在仿真软件中构建了自己的DNS服务器）;还需要几台可以上网的PC机;为了将这些设备连接起来，需要一台交换机。还需要配置每个服务器的协议及每个服务器和PC机的地址;如果需要远程登录交换机还需要对交换机进行配置。这个实验可以在真实的环境中完成，也可以在虚拟仿真软件Packet Trace中完成。以下先通过Packet Trace软件进行虚拟仿真实验。

1.构建网络拓扑

将Web服务器、E-mail服务器、DNS服务器、两台PC机拖曳进主界面，并连接好配置线，将设备分别重命名，得到实验的网络拓扑，如图1所示。

图1  网络拓扑结构图

2.配置各设备

（1）配置DNS服务器。鼠标单击DNS服务器，首先在Desktop选项中选择“IP Configuration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中IP地址192.168.1.2;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;最后将DNS项以外的其他协议全部关闭，并在DNS中添加网站（fly.com）及邮箱（pop3.163.com，stmp.163.com）的域名解析，如图2所示。

图2  DNS域名解析配置

（2）配置Web服务器。鼠标单击Web服务器，在Desktop选项卡中配置好IP Configuration中各地址，IP地址为192.168.1.8;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;再后将HTTP项以外的其他协议全部关闭，还可以在此处修改网页代码，以修改网页的显示内容。

（3）配置邮件服务器。点开E-mail服务器，配置好IP Configuration中各地址，IP地址为192.168.1.3;然后在Config选项卡中设置GLOBAL项中的Gateway为：192.168.1.1，DNS Server为192.168.2;再后将E-mail项以外的其他协议全部关闭，并在E-mail项中设置Domain name及添加邮箱用户名及用户密码。

（4）配置交换机。如果交换机不需要远程登录进行配置管理，则无需配置。如果需要进行远程登录管理那么需要给交换机配置地址。交换机配置地址需要通过IOS配置方式。给交换机配置地址为192.168.1.253。点开交换机，进入CLI选项，回车后键入命令，下面进行简单的配置命令：

Switch>en//进入特权模式

Switch#conf t //进入全局模式

Switch（config）#inter vlan 1（默认交换机的所有端口都在VLAN1中）//创建并进入VLAN1的接口视图

Switch（config-if）#ip address 192.168.1.253 255.255.255.0//在VLAN1接口上配置交换机远程管理的IP地址

Switch（config-if）#no shutdown//开启接口

Switch（config-if）#exit//回到全局配置模式

（5）配置两台PC机的地址。点开PC0，在Desktop选项中选择“IP Configuration”设置静态分配（Static），设置好各地址参数，其中IP地址192.168.1.4。PC1的设置同PC0，其中IP地址为192.168.1.5。

3.测试验证实验

（1）验证网站功能。在PC0（或PC1）上，点开进入Web Brower选项，输入网址fly.com，再点击go，如果能够正确显示出Web服务器上的主页，则说明Web服务器实验成功。否则需要重新检测故障，并排除故障，直到能够成功显示。

（2）验证邮件收发功能。鼠标单击PC0（或PC1）上，选择Desktop选项，单击E-Mail，进入MAILBROWER，单击Configure Mail，然后进行相应的配置。保存后返回MAIL BROWER，进行收发邮件测试，如果能成功收发邮件，则说明邮件服务器实验成功，否则需要检测并排除故障。

三、Packet Trace虚拟仿真实验与真实实验的对比分析

在Packet Trace虚拟仿真软件中，学习者可以通过图形化界面，对虚拟的设备进行连线、配置、测试、排除故障等，在逼真的环境中，体验真实实验的过程，完成实验，得到真实实验的结果。而且虚拟实验中需要用到的实验设备，只需要用鼠标拖曳出来即可，仿真软件提供不同的设备和相同设备不同型号的选择，实验非常方便灵活。而在真实的实验中，很多实训场所不可能提供这么多的设备，更难具备各种不同型号的设备，仿真软件大大地节约了设备成本。在虚拟实验中，可以不断地重新配置，尝试不同的配置方法，不会损坏设备，配置不成功，可以删除设备，重新拖曳进新设备进行配置，而在真实实验中配置不正确，操作不当，可能损坏真实设备，而且不可能把真实设备丢掉后再用新设备进行配置管理，因此，虚拟仿真实验提供了更灵活的配置方法，增强了学习者的学习兴趣。在虚拟实验中，不需要专门的实训场所，不需要实训室管理维护人员，节约了实训场所成本以及管理人员成本;虚拟实验可以在任意一台电脑上完成，突破了时间与空间的限制，可以使学习者随时随地进行实验，学习更轻松，效率更高。

但是在虚拟仿真实验中有一些与真实实验不完全相同的地方，比如设备之间的连线，只需要选择一种介质即可，甚至可以由系统智能判断选择什么介质，所以配线环节不会出现错误。而在真实实验中，学习者可能不知道具体的设备需要选择哪种传输介质，或者传输介质没有连接好、松动、串扰等都可能造成实验不成功，而这些在虚拟实验中都不会出现。另外，如Web服务器配置，在虚拟实验中没有设备Web站点，只需要将HTTP协议打开即可，而在真实的实验中Web站点的配置存在版本的不兼容、默认站点的位置不正确以及登录用户的权限设置等问题都可能引起Web服务配置不成功。

因此，虚拟实验仿真实验需要与真实实验结合起来，不能只是单纯地进行虚拟仿真实验。比如，可以让初学者先通过虚拟仿真实验，熟悉设备、设备的型号、设备的配置方法、设备的管理方法、设备的排障方法等，然后再结合真实设备进行实验，这样将使学习效果更佳。

第6篇：交通仿真技术范文

关键词：雷达电子对抗异构仿真系统；集成技术；反射内存网；信息技术

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0074-02

为了完善现代作战体系，满足作战训练系统的实际需求，应加强各种仿真技术的合理使用，实现雷达电子对抗异构仿真系统构建，使得仿真系统集成技术可以满足全要素、高逼真度的模拟需求，为作战理论的丰富及体系的完善提供可靠的参考依据。因此，需要加强对雷达电子对抗异构仿真系统功能特性的深入理解，灵活运用各种集成技术优化系统的服务功能，保持系统在现代作战体系及作战模拟训练中的应用良好性。因此，需要深入研究雷达电子对抗异构仿真系统的集成技术，扩大该仿真系统的实际应用范围。

1 雷达对抗的基本原理及方法

1.1 雷达对抗的基本原理

所谓的雷达是指通过运用测定目标对电磁波反射现象来找出目标位置的设备。雷达的工作过程为：雷达发射机安按照合理的方式像空中领域发射一定强度的电磁波，当电磁波遇到障碍物时将会散射，雷达接收机将会接收到经过调制后的反射回波，通过信号处理方式得出被测目标的相关信息。雷达对抗的基本原理是：性能可靠的雷达对抗设备通过侦察的方式接收到目标雷达发出的电磁信号，进而对这些电磁信号进行全面地分析与处理，获得目标雷_的各个参数，结合雷达信号处理专业知识，获取目标雷达的各种状态信息，最终将分析结果及时地传送给干扰机及相关设备的过程。雷达对抗的基本条件有[1]：（1）像空间领域发送电磁信号；（2）接收机在一定的时间内接收到强度高的电磁信号；（3）目标雷达的各个参数、状态信息处于雷达对抗设备能够处理的范围内。

1.2 雷达对抗的基本方法

结合雷达对抗的基本原理及条件，可以选择不同的雷达对抗方法，实现对目标雷达参数与状态信息的采集、处理。雷达对抗的基本方法主要包括[2]：（1）采取有效的措施及时地破坏目标雷达探测电磁波传播路径；（2）将产生的各种干扰信号发送到雷达接收即中，扰乱雷达对目标信号的实时检测，降低其获取信息的准确率；（3）减少目标雷达的截面积，确保其状态信息及参数收集的可靠性。

2 反射内存数据通信原理分析

作为一种可靠的实时网络，反射内存网的合理运用，可以快速地确定与分享各种实时数据，满足雷达对抗设备的实际需求。反射内存网的主要特点有：具有良好的传输确定性，可预测性能强；软硬件平台适用3范围广、传输纠错能力强；可以满足中断信号的实际需求。

反射内存网正常工作时内部的反射内存板卡对各种传输介质有着较强的依赖性，可以使反射卡的各个节点之间能够实现数据共享及数据拷贝。在多种总线的支持下，可以确定反射内存板所占有的内存地址，确保计算机向反射内存板输入数据时数据能够在相同内存地址的作用下存储到指定的位置，在满足安全访问条件的前提下其它的计算机在可以随时访问这些数据，优化反射内存版读写方式。同时，由于反射内存网数据传输依赖于硬件，不需要考虑各种通信协议，通过软件代码编写方式能够实现数据读、写，满足了实时系统快速反应周期的多样化需求[3]。与此同时，反射内存光纤网络设置中采用了先进特殊的技术，确保了分布实时系统数据传输的可靠性，保持了分布节点间数据通讯的良好性。因此，为了达到信息传送中断的实际需求，应注重反射内存光纤网络的合理使用。

3 雷达对抗系统建模与仿真技术

现代建模与仿真技术主要是指以相似的原理、模型理论、系统技术及建模与仿真应用领域相关的技术为基础，通过对计算机网络、专业仿真设备的合理使用，构建出已有的或者设想过的系统，进而进行分析、评估、维护等方面的综合性技术。

雷达对抗系统建模与仿真技术的主要特征有：（1）动态性。可以对事物的动态过程进行描述，实现连续事件与离散事件的有效分析；（2）分布性、系统性及实时性。复杂的仿真系统是由多个分布式计算机共同组成的；建模与仿真可视为一个完整的系统，是由多种关系共同组成的；仿真系统构建时需要充分考虑实时性需求，并将时间管理理念融入到系统构建中；（3）交互性、一致性及可行性。仿真系统构建中包含了多个模型，不同的信息之间交互性强；一个完整的仿真系统中包含了多个视图、帧速率、模型与数据，但需要保持这些组成部分的一致性；建模与仿真得到的结果是可信的，需要满足使用者的实际需求。

在构建可靠的雷达电子对抗异构系统过程中，需要注重建模与仿真技术体系的不断完善。该体系主要包括建模技术、建模与仿真支撑系统的各种技术、仿真应用技术。像数据可视化建模技术、多视图建模技术、模糊识别、连续系统建模技术等，可以为建模与仿真技术体系的不断健全提供可靠地保障[4]。同时，需要加强对武器装备仿真、作战仿真组成的军用仿真的深入分析，注重战役仿真、战术仿真、技术仿真、训练仿真等不同军用仿真技术的合理运用，扩大电子战建模技术的实际应用范围。

4 基于反射内网桥接的雷达电子对抗异构仿真系统集成架构技术要点分析

该仿真系统集成技术使用中的异构性具体表现在：（1）参考模型方面的异构。通过对不同集成技术及仿真系统实际作用的分析，可以结合不同颗粒度的建模方式实现建模分析；（2）仿真实现方式异构。通过对计算机模拟及其它模拟方式的适应，有利于实现联合试验仿真系统构建；（3）网络结构方面的异构，结合不同仿真试验对象的实际需求，应注重RTI以太网及系统时钟实时网络的合理运用，优化仿真系统通信机制，优化雷达对抗性能。基于反射内网构成的雷达电子对抗异构仿真系统集成架构技术要点具体表现在以下方面：

4.1 基于反射内存网异构桥接的相关机制

构建可靠的雷达电子对抗异构仿真系统，需要充分考虑作战效能层面的实时模拟及射频信号方面的实物模拟。作战效能层面的实时模拟有利于计算机仿真分系统，需要集合TCP/IP协议及RTI以太网通信体制的作用，构建出可靠的点对点通信模式，满足逼真度强、超实时仿真实验需求；视频信号层面的实物模拟仿真分系统依赖性系统时钟与射频电缆相结合的联结方式，增强了仿真系统模拟的实时性。体现了仿真系统模拟分析中的复杂性。

在可靠的系统集成技术支持下，雷达电子对抗异构仿真系统构建中需要充分地考虑模拟实时性、模拟粗粒度满足模拟细粒度等原则的要求，制定出完善的系统集成方案，并将系统开发成本控制在合理的范围内，促使半实物仿真分系统支持下异构仿真系统信息与运行方控制之间可以实现实时交互，保持不同体制下仿真方式的互通性，确保各种仿真方式的良好操作性。

4.2 基于反射内存网异构仿真系统集成架构技术要点

确定反射内存网桥接的具置，有利于实现雷达电子对抗异构、网络异构等不同异构形式的衔接，增强仿真系统内部各构件之间的互联互通性。同时，设置好的每个桥接席位都需要安装反射内存卡，并在光纤交换机及相关传输介质的作用下形成具有良好拓扑结构的放射内存网。通过对基于反射内存卡应用软件的合理使用，有利于实现系统内所有数据的读写交互，确保@些数据能够在最短的时间内被处理，保持数据与时间的同步性[5]。

在处理时钟数据的过程中主要依赖于半实物桥接席位，促使雷达能够将检测到的目标信息及时地写入发射内存卡，并在反射内存网的支持下使得其它的桥接席位能够实时地读取系统数据。在雷达电子对抗异构仿真控制系统运行过程中，通过对反射内存网原理的利用，可以对时钟信息进行实时的读取，提高不同节点时间推进过程中节拍信息获取效率，并在信息处理机制作用下优化雷达搜索目标、跟踪航迹数据工作性能。

4.3 雷达电子对抗异构仿真系统运行的不同方式

为了使雷达电子对抗异构仿真系统能够处于稳定的运行状态，需要在选择集成技术的过程中充分考虑系统运行的不同方式。系统的仿真设计阶段、试验运行阶段、综合效能评估阶段中各类仿真工具软件的合理使用，可以为系统运行方式的有效选择提供必要的参考依据[6]。雷达电子对抗异构仿真系统运行的不同方式主要包括：（1）时间受限方式；（2）时间控制方式；（3）时间控制与时间受限相结合方式；（4）时间控制与时间不受限方式。通过这些不同运行方式的合理使用，可以为雷达电子对抗异构仿真系统运行效率的提高及服务范围的扩大提供可靠地保障，促使效能仿真系统作用下的所有数据信息能够高效传递，实现对目标物的实时追踪与锁定。

5 结语

综上所述，这些不同的集成技术在现代雷达电子对抗异构仿真系统运行中起着重要的保障作用，最大限度地满足了现代战争战略计划制定与实施的实际需求。因此，需要结合当前部队深化改革及国防事业快速发展的要求，健全军队指挥管理体系，增强作战训练计划制定合理性，提高雷达电子对抗异构仿真系统的运行稳定性，在各种集成技术的作用下保持电子战场作战水平的了良好性，为部队电子对抗能力的全面提高打下坚实的基础。与此同时，需要在雷达电子对抗异构仿真系统集成技术优化中注重信息技术及计算机系统的合理使用，保持这些集成技术的先进性，充分地发挥出这种仿真系统在未来电子战场的各种优势，促使我国军队整体作战水平能够始终保持在更高的层面上。

参考文献

[1]吉峰.雷达电子干扰信号建模与仿真设计研究[D].大连理工大学，2013.

[2]朱峰.对有源电子扫描阵（AESA）综合射频系统的干扰技术研究[D].江苏科技大学，2014.

[3]彭春光.基于语义交互和动态重构的兵棋推演系统概念框架及其关键技术研究[D].国防科学技术大学，2010.

[4]彭勇.作战仿真模型体系分析及其模型设计与实现关键技术研究[D].国防科学技术大学，2011.

第7篇：交通仿真技术范文

关键词：交通仿真；多分辨率建模；混合仿真；多层体系结构

中图分类号：F503 文献标识码：A

随着社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市机动车拥有量不断增长，交通需求急剧增加，由此带来的交通拥堵、交通事故、环境污染和能源短缺等交通相关问题已成为世界各国共同面临的难题，而这一问题的解决依赖于对交通运行规律的掌握及应用程度。

交通仿真是再现交通运行规律，对交通系统进行管理、控制和优化的重要实验手段和工具。在交通系统仿真中， 根据仿真的粒度，可将其分为3个粒度等级，即宏观、中观和微观交通仿真，这些可以统称为固定分辨率仿真模型[1]。

随着计算机技术和系统仿真技术的发展，要求对交通网络的动态随机特性描述更加接近现实系统，系统的实时性要求不断提高，要求能够反映单个车辆、车队或车流在路网中的运行过程，以实现对各种交通现象的模拟及实时交通的诱导。多分辨率理论为交通仿真及应用提供了一个新的思路。

1 多分辨率仿真的必要性及可行性

人类智能的一个公认特点，就是人们能从极不相同的粒度上观察和分析同一问题。人们不仅能在不同的粒度世界上进行问题求解，而且能够很快地从一个粒度跳到另一个粒度的世界，往返自如，毫无困难。

多分辨率建模（Multi—Resolution Modeling， MRM）最初是从经济学研究中发展起来的，并且和人们认知过程密切相关。人们认识事物和解决问题的时候，通常遵循由浅入深、由粗到细的一般规律，MRM就是针对同一个问题或现象，在不同的粒度和分辨率下分别建立模型，从而得到一个包含不同分辨率模型的模型簇[2—3]。目前，对MRM的定义还没有形成统一的认识。最具有代表性的定义是美国RAND公司的Davis等人给出的定义：“多分辨率建模是指为同一现象建立具有不同分辨率的一个模型、一个集成的模型族或者是二者的组合”[2]。

交通仿真模型以其不同的研究粒度为标准可划分为宏观、中观、微观交通仿真模型。不同粒度的交通仿真模型分别具有各自的优势和局限性。微观交通仿真能够提供对交通系统的详细的描述，但是同时也受到校正困难和计算量巨大等问题的困扰，从而限制了其仿真对象的规模；宏观和中观仿真虽然能够描述大规模的交通系统的状态，但是其描述仅限于较低的分辨率层面。随着交通规划、控制、管理等应用领域对仿真工具要求的提高，单一分辨率交通仿真的局限性日益凸显，不能同时满足系统仿真效率与仿真精度的要求，为了解决这一问题，尽量在仿真精度与效率之间取得平衡（见图1），提出了多分辨率交通仿真的概念。多分辨率交通仿真的研究主要包括宏观—微观混合仿真、中观—微观混合仿真及宏观—中观—微观混合仿真[3—5]。

通过多分辨率建模技术可以把不同类型的交通仿真模型整合在一起，进行有机组合，发挥不同模型的特长，形成多层次的交通仿真模型系统。在用微观仿真模型详细模拟一个局部地区的同时，用宏观和中观仿真模型来模拟整个系统，而不是“只见树木，不见森林”或者“只见森林，不见树木”[3]，这样就能够在仿真效率与仿真精度之间取得较好的平衡以更好地发挥各种模型的作用。

多分辨率仿真是不同粒度之间、模型间或模型内部的整合，强调模型的一致性，系统的开发量较大；其可以通过对现有资源的利用，集成已有成熟系统的功能，减少系统的开发量；能将有限的资源集中于核心模型算法的开发，为多分辨率交通仿真提供了新的实现思路。

2 交通多分辨仿真的理论架构

本文采用多分辨率建模技术来分析交通问题，建立了多分辨率交通仿真理论架构。该架构分二层，底层为持久性数据层，用来保存交通场景数据、系统运行数据、仿真数据及结果数据等。一般使用数据库、文件或者网络存储来保存。上层为仿真应用层，这一层包括3大部分：输入输出模块（输入接口与输出接口）、数据处理模块（数据预处理与结果数据分析）及逻辑处理模块。其中逻辑处理模块是其核心，它包括低分辨率的宏观仿真模型、中分辨率的中观仿真模型、高分辨率的微观仿真模型及多分辨率模型的集成策略。不同分辨率的仿真模型集成在一个架构中，方便了这些模型之间相互转换。同时，统一的数据存储结构能够利于不同分辨率模型之间的信息集成及数据共享，能够方便的处理不同分辨率下信息的表达、存储、交换、使用等一系列问题。其次是模型一致性问题，它是指如何保证模型本身及不同模型相互转化后行为互相吻合。不同分辨率交通仿真模型在交互过程中的不一致主要表现为时间不一致、属性映射的不一致、交互的依赖性以及链式聚集等问题。通过数据建模、数据共享、集成策略等方法及机制，可以尽可能地维护不同分辨率模型间的一致性。图2表示了多分辨率交通仿真的理论架构。

3 交通多分辨率仿真的实现框架

根据多层体系结构及多分辨率仿真理论，本文建立的多分辨率交通仿真系统可以分成4层，分别为表示层、逻辑层、数据层及持久化数据层。表示层是主要的用户交互接口，包括参数设置界面、仿真运行界面及结果处理界面。中间层为业务逻辑层，包括模型实现部分与结果分析部分，其中模型实现部分包括宏观模型、中观模型的实现及与VISSIM软件的集成模块。数据层集成了对持久数据的访问操作，屏蔽了底层数据的结构、类型多样性、提供了统一的数据操作接口，提高了系统的可扩展性。最底层为持久化数据层，用来保存仿真过程中的一系列参数数据、过程数据及结果数据。下图是多分辨率交通仿真的多层体系结构示意图。

4 交通多分辨率仿真系统的建立

为了更好地研究交通状态及其仿真模型的精度、效率等问题，首先应该建立交通系统仿真平台，在此基础上进行各种交通现象的模拟及模型的校验、优化、应用和评价等一系列研究。本文利用C++开发了多分辨率交通仿真系统平台，其参数输入界面如下：

5 结论与展望

本文基于多分辨率建模理论及数值仿真技术，提出了交通多分辨率仿真的理论架构和实现框架；在此基础上，通过C++实现了交通多分辨率仿真系统；以此为平台可以进一步深入研究模型的建立、实现、校验及应用等问题。

参考文献：

[1] 杨齐. 对交通仿真模型软件开发及应用问题的思考[J]. 城市交通，2006，14（3）：77—81.

[2] Davis P. K.， Hillestad RJ.. Families of Models that Cross Levels of Resolution： Issues for Design[C] // Calibration and Management Proeeedings of the 1993 Winter Simulation Conferenee， 1993：1003—1012.

[3] Jian Ma， Jian Sun， Keping Li and Liyan Zhang. A study on multi—resolution scheme of macroscopic—microscopic traffic simulation model[C] // 2011 Intelligent Transportation Systems （ITSC）， 2011：1421—1426.

第8篇：交通仿真技术范文

关键词：虚拟仿真技术；电子技术信息化教学；Multisim仿真软件

大多数高校的工科专业都开设有电子技术课程，该课程是一门理论性和实践性都非常强的课程，需要学生扎实掌握电路原理和分析方法，具备模拟和数字电路的分析设计能力。面对日新月异的新技术和新知识，转变教育思想和教育观念，用新的理念改革教学内容和教学方法，特别是在新工科背景下推进实践教学改革[1]，从而培养工程实用型人才，一项重要的举措就是增加实践教学环节的学时，锻炼学生的实践能力。但是，一方面，受到教学条件和课程设置的限制，无法保证学生能够随时进入实验室；另一方面，传统实验不够灵活，固化的实验项目限制了学生的创造性。因此，很多学校引入了虚拟仿真技术，如电力电子实验仿真平台[2]。还有学校将虚拟仿真技术与教学平台相结合，建立了虚拟仿真实验中心，如林业技术装备虚拟仿真实验中心[3]、电子信息技术虚拟仿真实验平台[4]。本文对如何充分利用信息化教学手段，结合虚拟电子仿真技术进行研究，以期达到提高学生实践能力的目标。

一、电子技术信息化教学概述

电子技术一般分为模拟部分和数字部分，其中模拟部分理论性较强，数字部分实践性较强。对于计算机专业的学生，理论教学多为52学时。很显然，如果学生想牢固掌握知识内容，仅靠课上教学是不够的，学生还需要课下预习、复习和动手实操。为了更好地指导学生进行课下的学习，笔者建设了电子技术网络课程，方便学生自学和复习。笔者针对教学中的重点和难点，录制微课，上传至网络平台，并与学生在线交流。架设实验教学管理服务器，方便学生提交实验报告和结果。在实验教学管理系统中提交的实验结果需要学生在课下完成，引入虚拟仿真技术，学生即可灵活地利用课余时间完成实验预习和实验练习任务。

二、Multisim仿真软件

Multisim是一款非常优秀的仿真软件，利用该软件能够进行板级的模拟和数字电路仿真。该软件比SPICE简单，容易上手，并且该软件功能强大，提供了主流电子器件商生产的超过17000种电子元件。最重要的是，在学生预习和复习阶段，引入Multisim仿真软件不仅能节省大量的电气元器件、实验器材，还为实验提供了安全保障[5]。

三、虚拟仿真技术在电子技术信息化实践教学中的具体应用

在教学中引入虚拟仿真软件，一方面能够让学生拓宽知识面，锻炼其自主学习能力；另一方面满足了学生课程学习的需求。通过网络平台布置预习和练习任务，学生在实验管理服务器上提交结果，达到提高实践动手能力的目的。如图1所示，为虚拟仿真技术在信息化实践教学中的应用场景。下面，笔者以Multisim为例，通过两个实验说明虚拟仿真技术在信息化实践教学中发挥的作用。例如，在进行模拟部分的集成运算放大器实验时，封闭的实验箱仅能锻炼连线等操作，参数调整不方便直观。学生在实验过程中不理解原理，一节实验课变成了实验仪器练习使用课。笔者首先将放大器实验给学生，让其利用Multisim设计如图2所示的仿真电路进行预习，这只需花费很少的时间。通过更换信号源V1，可实现多种直流信号、交流信号的反向放大。调整电阻R3和R1的值，改变反向比例参数的值，学生可以直观地验证反向比例系数。在输出端，学生可以通过示波器、万用表等多种虚拟分析仪器，对结果进行分析和显示。又如，数字电路的实验安排在模拟电路实验之后，传统实验方法是使用不同实验箱分别完成模拟和数字实验，学生还没有完全熟悉一项实验设备就要更换另一种。利用虚拟仿真软件则可以非常容易地实现数字电路结构的仿真，有很好的连贯性。如图3所示，为使用Mul－tisim实现六十进制计数器电路，该级联计数器实验需要较多的连线操作，学生不熟悉实验设备和原理很容易造成课上时间的浪费。如果通过设计如图2所示的虚拟仿真电路，学生就可以充分理解电路原理，学生再进行实物实验时，就可以加快连线速度，取得较好的实验效果，大幅提高学生的实验效率和质量。

第9篇：交通仿真技术范文

电子商务作为一个新兴领域，各个院校在电子商务专业建设中，培养目标和课程体系不是完全统一，因此侧重点是不同的。普遍存在的问题是重理论而轻实践的现象非常严重，不利于电子商务人才地培养。原因很简单，就是实践的电子商务平台很难搭建，应用仿真技术可以解决这一问题。利用计算机技术、网络技术等现代信息技术从事商务活动，突出学生的动手能力，培养融IT与商务于一身的高素质复合型人才。

随着互联网的全面普及，基于互联网的电子商务也应运而生，并在近年来获得了巨大的发展，成为一种全新的商务模式，被许多经济专家认为是新的经济增长点。这种电子商务模式对管理水平、信息传递技术都提出了更高的要求，其中安全体系的构建又显得尤为重要。如何建立一个安全、便捷的电于商务应用环境，对信息提供足够的保护，是商家和用户都十分关注的话题。

一、概述

计算机仿真技术可以为学生提供虚拟的仿真情境， 为学生创设一种开放的、主动的、发现式的探索式的学习环境， 发展学生的高级思维能力和问题解决能力， 从而通过对该情境的操纵、观察和思考得出合理的结论。计算机仿真可以在很大程度上激发学生的高水平思维活动， 让学生通过反省性的、高水平的思维活动来建构深层的、灵活的、真正的知识，近几年， 计算机模拟教学在国内外的电子商务课程中屡见不鲜， 但仿真教学在计算机教学中的应用、尤其是在计算机网络课程中的应用还处于探索研究的阶段， 将计算机模拟应用于教学活动中， 往往能够收到事半功倍的效果。

电子商务引起人们的普遍关注，细说起来也不过是最近几年的事情。电子商务网络仿真实验室可以提供一个真实的环境，在这个环境中，学生可以模拟电子商务的各种活动。因此，电子商务网络仿真实验室具有可操作性、仿真性及适应性强的特点。可操作性，是指电子商务网络仿真实验室中的计算机所需软件;仿真性，是指学生在电子商网络实验室的计算机上安装了相关软件后，能够模拟IT 环境，进行各种电子商务活动等;适应性强，是指电子商务网络仿真实验室能够成为与电子商务相关的多门课程的实习实训基地。在电子商务网络仿真实验室，学生可以学习基本的电子商务网站的建设流程。 　二、计算机仿真技术

计算机仿真技术(computer?simulation?technology)是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统（尤其是复杂系统）的重要工具。计算机仿真，是在研究系统过程中，根据形式性原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也可以是设想中的系统。传统的仿真方法是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，这种方法的优点是直接、形象、易信，但模型受限、容易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机上运行实现。它不怕破坏、容易修改、可重用。因此在现代化生产建设中得到了广泛的采用。并取得了丰硕的成果，带来了可观的经济效益。

计算机仿真技术的核心是按系统工程原理建立真实系统的计算机仿真模型，然后利用模型代替真实系统在计算机上进行实验和研究。由于近年来信息技术的发展特别是高性能海量并行处理技术，可视化技术，分布处理技术，多媒体技术，虚拟现实技术的发展，使得建立人——机——环境一体化的分布的多维信息交互的仿真模型和仿真环境成为可能，从而使仿真方法有了一些新的发展，形成了一些新的研究仿真方法热点，如：定性仿真方法；面向对象的仿真方法；分布式交互仿真方法；人——机和谐仿真环境建立方法学。

三、电子商务网络仿真实验室

利用仿真技术可以构建电子商务仿真实验室，通用的通信网络硬件实验平台《计算机网络》或《计算机网络与通信》是计算机专业的必修专业课程。它的实验主要是从以下几个方面进行设计的:网络技术做实验:它包括网络布线与制作，计算机操作系统的安装与配置，局域网的设计与实现，广域网的设计与实现。其目的主要是让学生了解常用网络的设备的连接、安装与配置。通过设计、连线和配置，完成网络数据通信实验。计算机网络原理的模拟与仿真:计算机网络模型，有许多协议支持实现，每种协议实现都有些算法。原理的模拟与仿真就是解决其中的一些算法实验，这种实验通常用软件加以实现，但同时也需一些硬件配合完成。其目的主要是使学生通过实验对算法应用理解更深刻。如:数据链路层的连续ARQ，网络安全中的加密算法等。网页虚拟实现交互指导实验:有些网络设备费用很高，也没有必要全部实做，设计一些虚拟网页，通过网络的操作达到实验的目的。如:网络的测试仪的使用，高端网络设备的使用和配置等。

在教学应用中，通过仿真技术不但可以节约教学成本，而且能取得良好的教学效果。

四、结束语