1.2　可視化技術

1.2.1　虛擬現實技術

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術，又稱靈境技術，是在信息科學的飛速發展中誕生的。它依托于計算機科學、數學、力學、聲學、光學、機械學、生物學乃至美學和社會科學等多門學科，在計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能接口技術、人工智能技術、傳感器技術、語音處理與音響技術、網絡技術、并行處理技術和高性能計算機系統等信息技術飛速發展的基礎上迅速發展起來。

從概念上講，虛擬現實是一種由計算機和電子技術創造的新世界，是一個看似真實的模擬環境，通過多種傳感設備，用戶可根據自己的感覺，使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進行考察和操作，參與其中的事件。從本質上說，虛擬現實就是一種先進的計算機用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視、聽、觸等直觀而又自然的實時感知和交互，最大限度地方便用戶進行操作，使參與者“沉浸”于模擬環境中^[6]。

VR并不是真實的世界，而是一種可交替更迭的環境，人們可以通過計算機的各種媒體進入該環境，并與之交互。從技術上看，VR與各相關技術有著或多或少的相似之處，但在思維方式上，VR已經有了質的飛躍。由于VR是一門系統性技術^[7]，所以它不像某一單項技術那樣只從一方面考慮問題，它需要將所有組成部分作為一個整體去追求系統整體性能的最優。

虛擬現實具有三個基本特征，即I³，如圖1-2所示。

沉浸（Immersion）：虛擬現實系統要使參與者有真實的體驗，這種體驗就是沉浸或者投入，即全身心地投入，就是讓參與者產生在虛擬世界的幻覺。

交互（Interaction）：虛擬現實系統要能提供方便的、豐富的人機交互手段。這些手段使得參與者能夠對虛擬環境進行實時的操縱，能從虛擬環境中得到反饋的信息，也能使系統了解參與者的位置、狀態等各種系統必需的數據。這里，系統的實時性是需要強調的。

構想（Imagination）：虛擬現實系統不僅僅是作為一種媒體或用戶的高端接口，而且還是針對某一特定領域、解決某些問題的應用。為了解決這些問題，不僅需要了解應用的需求，了解技術的能力，而且還需要有豐富的想象力^[8]。

虛擬現實概念從1984年被William Gibson提出以來，在系統仿真領域造成了巨大的影響。20世紀90年代初，F. Robert探討了可視化仿真的發展前景，此后C. James提出用三維圖形渲染二維動畫仿真環境的機制。M. Barnes論述了虛擬現實和系統仿真結合所需要的方法和硬件設備。1996年，Arnold H. Buss在離散系統仿真機制的基礎上，研究開發了一種基于Java語言的離散事件仿真系統JavaSim，可用于在一般民用企事業單位的Internet網上仿真建模。Macredie在1996年闡述了虛擬現實仿真環境對模擬訓練的應用，并提出相應的面向對象的建模機制。順應計算機發展的潮流，Wolfgang Kreutzer在1997年按Java語言的多線程特點開發了一種開放式仿真語言SimJava，并通過互聯網提供源代碼，它是一種基于事件推進的仿真系統，將仿真實體按獨立的線程運行，通過實體接口發送或接受事件消息，為仿真實時控制創造了條件。另一個知名的Java仿真系統是由Thread Tee公司研究開發的Silk仿真系統，基于當時對網絡技術和仿真界“免編程”思想的重新認識，利用Java本身的平臺無關性提出了一種通用性網上仿真系統。通過面向過程的機制，構成一個可在任何Java開發環境中應用的仿真支持系統，為用戶建模提供方便。這些仿真系統研究開發的思路和方法，為進一步研究和開發虛擬現實仿真系統打下了基礎。

20世紀90年代末期，在虛擬現實仿真理論與開發方面，國內研究與國外研究工作幾乎處于同步階段。在同一時期分別提出了基于虛擬現實建模的仿真實驗系統。北京交通大學在1999年設計了基于OpenGL的Z維交通模擬系統；北京航空航天大學管理系統仿真實驗室在1999年利用虛擬現實建模語言（VRML）提出了可在PC機上運行虛擬現實仿真系統的構想，并實現單服務臺排隊系統的虛擬現實仿真。2000年北京航空航天大學管理系統仿真實驗室又提出并實現了在虛擬現實仿真環境下進行序貫決策的實驗系統，可以在虛擬環境中進行飛機裝配過程的序貫決策，并在互聯網上進行了虛擬現實仿真實驗。與此同時，美國喬治亞理工學院在2000年也提出基于VRML的虛擬現實仿真系統，并實現了在制造系統中的應用。2001年北京航空航天大學管理系統仿真實驗室在已有研究成果的基礎上，進一步研究和實現了虛擬現實環境下的序貫決策仿真優化，進行了相應的實證研究。近年來，我國在虛擬現實和仿真方面的研究工作也有迅速發展，特別是國防院校、科研單位等在虛擬現實研究和虛擬現實系統開發與應用等方面都有重要進展，如虛擬樣機開發、虛擬裝備和虛擬訓練系統、虛擬裝備維修系統、虛擬戰場模擬系統、基于HLA（High Level Architecture）或RTI（Run Time Infrastructure）的虛擬建模系統等。隨著虛擬現實技術的發展，基于更新的虛擬現實系統MultiGen、WTK（World Tool Kit）、STK（Satellite Tool Kit）的虛擬現實仿真系統已經在實際的研究中發揮了重要作用。

虛擬現實仿真系統在航空航天、軍事、科學研究、工業生產、交通運輸、環境保護、生態平衡、衛生醫療、經濟規劃、商業經營、金融流通等領域已經得到了成功的應用，并取得了顯著的經濟效益。此外，虛擬現實仿真系統還是一種理想的訓練和實踐系統，操作人員在實際使用新型裝備之前，可在虛擬環境中進行操作訓練，以便熟練掌握裝備的操作技術；作戰指揮人員可在虛擬戰場或虛擬戰斗中，培養作戰指揮能力，或對所制定的作戰策略和戰術進行仿真評估；企業領導和決策人員則可在虛擬生產環境或虛擬市場仿真環境中，培養實時決策能力，以提高其領導和決策素質。

本系統采用的是桌面虛擬現實技術，采用個人計算機進行仿真，以計算機屏幕作為參與者觀察虛擬空間的窗口，采用各種外設來與虛擬空間進行交互的一種簡化的虛擬現實系統。

1.2.2　仿真可視化

20世紀90年代以來，隨著復雜系統仿真應用需求的不斷提高和應用領域的不斷擴展，計算機仿真技術已從純數字仿真、實物在回路中的半實物仿真，發展到人在回路中的虛擬環境仿真技術的新階段。對真實系統的仿真，不再是只采用某一種仿真技術，而是構造集純數字仿真、實物在回路的半實物仿真和人在回路中的虛擬環境仿真技術為一體的綜合仿真系統。

傳統的數字仿真技術主要用于科學計算，由于復雜系統仿真應用需求的不斷增加，使這種以數學模型為中心的仿真系統，無論是對建模過程的描述還是對仿真結果的分析，都十分復雜，而且很難得到整體、形象、直觀的仿真效果，無法及時判斷與決策，甚至會丟失大量有用的信息，所以計算機仿真技術的高效性和仿真結果形象逼真的顯示就顯得非常重要，仿真與可視化技術的結合^[9]，即仿真可視化也因此成為人們日益關注的問題^[10]。

所謂仿真可視化，就是把仿真中的數字信息更直觀地以圖形圖像形式表示的、隨時間和空間變化的仿真過程呈現在研究人員面前，使研究人員能夠知道系統中變量之間、變量與參數之間、變量與外部環境之間的關系，直接獲得系統的靜態和動態特性。仿真可視化不僅用圖形與圖像來表征仿真計算結果，更重要的是為研究人員提供了觀察數據交互作用的手段，實時跟蹤并有效駕馭數據模擬與實驗過程。簡單地說，仿真可視化的內涵有兩層：仿真結果的可視化與仿真計算過程的可視化。

仿真可視化是虛擬現實技術最重要的表現形式，它是一種可以使用戶產生身臨其境感覺的交互式仿真環境，實現了用戶與該環境之間的自然交互^[11]。仿真可視化是采用計算機圖形圖像技術，根據仿真的目的，構造仿真對象的三維模型或再現真實的環境^[12]，達到非常逼真的仿真效果，它可以分為環境制作和仿真驅動。環境制作主要包括模型設計、場景構造、紋理設計制作、特效設計等，它要求構造出逼真的三維模型，制作逼真的紋理和特效；仿真驅動主要包括場景驅動、模型調動處理、分布交互、地形處理等，它要求高速逼真地再現仿真環境，實行響應交互操作等。

仿真可視化技術有利于縮短試驗和研制周期，提高試驗和研制質量，節省試驗和研制經費，并已在許多領域得到了廣泛應用。仿真可視化也十分適用于軍事領域的作戰訓練和武器研制方面，例如運用場景模擬技術建立起一個虛擬的、非常逼真的電子戰場環境，使攻防雙方作戰人員沉浸在由計算機產生的作戰環境中，為武器裝備研制、戰術演練和訓練提供了非常有效、經濟的途徑，具有十分明顯的經濟效益，現已成為軍事領域里重要的高科技手段。目前，在許多領域中，仿真可視化技術已成為仿真軟件系統的一個重要組成部分，成為虛擬現實技術、分布式交互仿真技術研究的主要內容之一。

1.2.3　虛擬現實技術應用

虛擬現實的應用非常廣泛，通過模擬現實世界里的場景，讓操作者置身其中，在參與者與模擬環境的交互作用下，參與者可以感知虛擬現實中的信息，再與真實世界的感受進行反饋。在計算機技術高速發展的現在，虛擬現實的用途更加寬泛，應用效果也越來越好。時至今日虛擬現實技術在許多領域發揮著巨大的不可替代的作用。虛擬現實具有沉浸性、交互性和想象性3個方面的特性。沉浸性是指用戶借助音頻、視頻等設備將自己的聽覺、視覺完全融入計算機營造的虛擬環境，用戶感覺自己已成為虛擬環境的一個組成部分，從觀察者變成了主動的參與者。交互性是指虛擬現實注重人與虛擬世界之間通過自然方式進行交互，即人借助數據手套、力反饋器等一些專業交互設備與虛擬世界進行交互。想象性是指虛擬環境是由人憑空想象出來的，這些想象出來的虛擬環境體現出設計者一定的實現目標及思想。

（1）虛擬仿真在醫學中的應用

虛擬仿真在醫學方面的應用主要體現在醫療信息學方面。通過虛擬現實技術可以建立人體模型，人們可以更加直觀地觀察人體內部各器官的結構。在醫生給患者做手術之前可以利用虛擬現實基本模擬出患者的身體情況，在虛擬仿真技術的幫助下反復進行手術模擬來尋找最佳的手術方案，進而減少了實際操作中的失誤。通過模擬各種手術中出現的突發情況，可以減小操作者的心理壓力，在避免了不必要損失的前提下也提高了操作者的熟練度。虛擬現實技術逐漸開始被應用于神經系統疾病的運動訓練，例如在帕金森患者平衡功能訓練中，要進行跑步機訓練、抗阻訓練等，這些平衡功能訓練大多需要治療師與患者“一對一”單獨進行，訓練過程枯燥、單調，患者缺乏積極主動性，訓練場景單一，難與現實生活場景結合。而虛擬現實技術恰恰彌補了這些不足，虛擬現實技術利用計算機技術產生虛擬現實環境，使其具有沉浸、交互、想象的特征。大腦可塑性研究顯示，與豐富的環境進行交互可重建神經系統細胞突觸，進而提高帕金森病患者康復效果。進行虛擬現實訓練及常規康復訓練的患者，其平衡能力、跨越障礙能力顯著改善，且進行虛擬現實康復訓練的患者步態穩定性更高。

（2）虛擬仿真在教育中的應用

通過虛擬仿真現實技術可以給學生創造一個生動又逼真的學習環境，學生們在這樣一個學習環境中可以親身去感受科學和技術的魅力所在。相比枯燥無味的說教，這種學習模式更能激發學生學習的興趣和積極性。依托虛擬仿真技術實現資源整合和共享，利用虛擬仿真實驗技術將真實實驗與虛擬實驗相結合，能夠反復操作，節約人力和物力成本。通過虛擬仿真教學平臺的分發共享功能，多種教學資源，如媒體圖像、習題等可優化整合。虛擬仿真技術與網絡技術相結合，資源開放共享，學生獲得的信息量大大增加，教師與學生、學生與學生之間可實時交流互動，有利于培養學生的創新思維和自主學習能力。

利用虛擬現實技術可以建立虛擬實驗室。虛擬實驗室有著傳統實驗室不可比擬的優勢。傳統實驗室受到場地、設備、經費等條件的限制，而虛擬實驗室完全不用擔心這些問題。學生可以在虛擬實驗室中獲得和真實實驗相同的體驗。這不僅保證了教學效果，并且極大地節省了教育成本。

虛擬現實技術的應用可以規避實驗實際操作中的風險。虛擬仿真技術可以模擬實驗中爆炸、燃燒等實驗場景和效果，操作者不用擔心自身安全問題，可以放心地做各種在真實實驗中具有危險性的實驗。

虛擬現實技術還打破了時間和空間的限制。在某些實驗中往往需要漫長的時間去觀察實驗的效果和變化過程。而在虛擬世界中可以減少實驗的等待時間，在不改變實驗過程的前提下進行加速，短時間內把實驗結果呈現出來。不受空間限制地去觀察極微小或者極其龐大的物體。例如，可以用VR技術模擬人體細胞內部結構，人們可以進入細胞內部進行觀察。這樣的教學環境更加生動、形象、具體。

（3）虛擬仿真在機械領域中的應用

虛擬仿真技術在機械產品設計開發、產品裝配、虛擬培訓和產品展示等方面有著重要作用。

①產品設計開發　虛擬仿真技術是在機械產品設計原型的基礎上，繪出虛擬的仿真模型結構。CAD制圖能夠為機械產品提供三維圖像，將圖像轉化成數字模型，再利用參數數據虛擬地仿真出機械產品的樣式，如機械產品的尺寸和質量效果等。用傳統技術對機械產品設計開發，首先是根據設計制作出成品樣機，用樣機進行實際操作來驗證設計的可行性，根據實際操作中出現的問題再進行修改，重新設計。物理樣機實驗過程中有很多弊端，這種做法極大地提高了產品的開發成本，設計的周期變長，并且因為設計不完善在驗證產品可行性過程中可能會有不可控的風險存在，這嚴重地影響了產品質量。

而虛擬現實技術就解決了這些問題。VR技術與CAD技術進行結合，設計者可以在虛擬世界中對三維的產品模型進行全方位的觀察和管理。在虛擬環境下進行成品的設計與重建。同時利用虛擬仿真技術對機械產品的性能進行測試，減少誤差，降低機械產品投入運行后的故障發生率。虛擬仿真技術為機械產品設計提供了動態演示，這不僅將機械產品制造過程進行了虛擬仿真，更重要的是它虛擬了機械產品的設計內容，機械產品的開發周期得到有效縮減，提高了機械制造的效率。

②產品裝配　傳統的裝配仿真技術通常只是單純地將零件模型按照順序裝配到一起，而沒有裝配時的產品反饋。而利用虛擬現實技術可以讓有經驗的裝配人員身臨其境般地完成裝配作業。在虛擬實驗系統中以離散化數據節點的方式描述工藝過程、工步、工藝資源、物料、模型等對象，按照工藝層級劃分數據節點之間的層次關系，形成結構化工藝數據集。可以依據裝配工序中包含的各種物料裝配操作順序，進行裝配順序規劃、設定，完成裝配路線設定、資源關聯、零組件分配等內容。通過三維虛擬仿真進行驗證是保證產品實際物料裝配質量的最佳方法。在裝配過程中還可以根據虛擬環境中產品的狀態來驗證設計的合理性。甚至還可以發現裝配中存在的問題，尋找更加科學有效的裝配方法。

③虛擬培訓　在對一些機械設備進行實際操作之前往往需要長時間的培訓實習，而這些培訓需要高昂的設備費用，以及對場地、時間和天氣的要求。利用虛擬現實技術進行虛擬培訓克服了這些困難。因為培訓過程中的設備都是虛擬的，而且還可以根據需要對虛擬現實系統進行設置，虛擬出不同的設備，這極大地節約了培訓成本。使受培訓人員像玩游戲一樣完全沉浸在虛擬環境中，與虛擬的設備進行交互。而且培訓不受場地和時間天氣的限制，可以反復地進行設備的控制訓練。例如飛行員可以模擬在各種天氣、各種時間段情況下的起飛、滑行、降落，來快速掌握飛機的駕駛技術。例如虛擬培訓技術在煤炭業的掘進、提升等井下作業系統的培訓中，利用該技術開發的虛擬實操系統能減少對眾多實體設備和器材的依賴，采用虛擬培訓技術將煤炭生產中的主要工種、機械操作安全知識和操作規程等進行計算機模擬是一種很好的選擇。煤炭生產虛擬操作培訓系統在項目定位上不同于傳統的生產安全操作培訓，主要是為煤礦常見的、重要的設備及其操作過程提供一套計算機虛擬的、交互的操作培訓平臺，使學員在虛擬的環境中得到培訓，使安全操作的培訓更加生動、逼真和易于接受，從而大大提高煤礦安全生產的管理水平和實踐水平。

④產品展示　傳統的產品展示方法都是通過圖片、動畫、視頻等為載體，而這些方式對于特別復雜的機械來說是遠遠不夠的，傳統的產品展示方式無法體現出產品的每一處細節，而利用虛擬現實技術可以讓人們從任意角度去觀察，可以進入產品內部觀察運行狀況，甚至還可以對產品進行操作，對產品有更深刻的了解和體驗，這一切都可以在虛擬環境中得以實現。對于機械產品虛擬展示，機械產品就是具體對象，虛擬展示就是區域。日常場景的切換，分為設計者介紹產品時的場景、廠家購買時的場景、工人操作時的場景等。設計者介紹的場景側重于介紹產品的造型合理性、人性化設計以及設計理念方面的信息；廠家購買的場景注重機械產品的功能、結構、性價比等內容；工人操作場景則偏向于機械產品的操作流程、注意事項及安裝拆卸步驟等。

1.2.4　飛行仿真虛擬現實相關技術

1.2.4.1　實時三維建模工具——Multigen Creator

MultiGen Creator是MultiGen-Paradigm公司新一代實時仿真建模軟件。它擁有針對實時應用優化的OpenFlight數據格式、多種專業選項及插件，具有強大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能。能高效優化地生成實時三維數據庫，并與后續的實時仿真軟件緊密結合，在視景仿真、模擬訓練、城市仿真、交互式游戲及工程應用、科學可視化等實時仿真領域有著世界領先的地位。

MultiGen Creator能夠對模型數據庫進行重組，在調整過程中針對幾何元素高效地排序，節省時間，保證最大的實時性能；它能提供平滑的細節等級轉換，不增加渲染負擔，具有自動生成細節等級的功能；而且它還可以用漸變路徑來平滑細節等級切換，可以定義細節等級漸變開關和轉換范圍；它還能在選定的區域內，隨機或按固定形式放置豐富的逼真數據庫特征，而不增加實時圖形的負擔；同時MultiGen Creator還具有良好的擴展性，除了處理OpenFlight數據格式外，還可處理其他的商業數據。

模型數據庫的基本單元是節點（Node），下面介紹幾個關于場景結構的概念。

場景樹：整個場景的層次結構圖，類似于一棵倒長的樹；

父節點：具有子節點的節點，它也可能是另外一個父節點的子節點；

子樹：父節點與其所有子節點；

根節點：場景樹的最上一層節點，是唯一的；

級別：根節點與每個子節點的層次結構差別；

單節點：與其余節點無關系，但有自己的子節點。

模型數據庫的結構是多個節點以一定的關系連接而成的。最高級別為根節點，最低級別為點節點，它構成面，是不可見的。這兩個級別之間則為多種類型的群節點，群節點之間以一定關系相互綁定。

1.2.4.2　實時應用開發軟件——Vega

Vega是Multigen-Paradigm公司用于虛擬現實、實時視景仿真、聲音仿真以及其他可視化領域的世界領先級應用軟件工具，是在SGI Performer軟件的基礎上發展起來的，為Performer增加了許多重要特性。它將簡易操作的工具和高級仿真功能巧妙地結合起來，使用戶以簡單的操作高效率地創建、編輯和運行復雜的仿真應用程序。

Vega包括圖形環境界面、一套可以提供最充分的軟件控制以及最大靈活性的完整的應用編程接口、一系列豐富的相關庫函數和Audioworks2實時多通道音響系統，能夠滿足多種特殊的仿真要求。

①Vega選項模塊　Vega可以根據特定的仿真應用，針對特殊用戶的需求，很容易地擴展來滿足仿真需要，這些選項模塊在仿真應用領域里，提供了很多方面的功能，提高了開發效率。

使用標準化的數據庫技術，很難用預定義的動畫順序去模擬某些動態視覺效果。Vega特殊效果模塊通過使用多樣的實時技術，從基于沒有紋理的硬件加陰影幾何體到借助紋理分頁技術的復雜粒子動畫，來產生實時應用中的三維特殊效果。Vega特殊效果模塊內置了大量的可直接使用的特殊效果，如旋轉的螺旋槳、基于告示板的煙／光點跟蹤、火焰、爆炸、旋翼水流、導彈尾跡、噴口閃光、碎片高射炮火、水花等。

用戶也可以通過粒子動畫編輯器或API定義、創建自己的特殊效果。Vega的基于粒子系統的特殊效果也可以結合Sensor-Vision模塊，提供在整個紅外頻譜中特殊效果的相應顯示。

Vega的動態儀表和字符模塊可以滿足各類虛擬現實應用的需要，以及各類實時工程仿真中儀表和圖形狀態顯示的需要。己經建好模型的圖形對象可通過Lynx直接裝載到Vega中應用，這種自動裝載技術是最簡單快捷的方法，利用建好的模型生成相應的儀表和字符來顯示。在Vega的函數調用中，提供了完整的應用編程接口，以創建和控制各種不同圖形結構的動態儀表和動態字符。精心設計的剪切平面可以定義控制參數，來生成覆蓋層和顯示不規則形狀。

②Vega API函數編程　Vega包括了完整的C語言應用程序接口。Vega API函數庫在VC++6.0環境中采用Vega API函數編程技術開發虛擬現實仿真系統，能顯著提高編程效率，大幅度減少源代碼開發時間，更巧妙地實現在虛擬場景中的漫游，虛擬運動體行進、轉彎、停止、飛行等行為，其有場景縮放、旋轉、平移、切換、碰撞檢測、獲取三維目標信息、照明、聲音、動畫、事件感知等功能。

③Vega編程接口　Vega是一個類庫，它以C語言的API形式出現，每個Vega類都是一個完整的控制結構，該控制結構包含用于處理和執行特征的各項內容。在Vega中，幾乎每一項內容都是以類來完成的Vega核心類見表1-1。

1.2.4.3　基于虛擬現實技術的飛行訓練模擬器的優點

同傳統的飛行訓練模擬器相比，基于虛擬現實技術的飛行訓練模擬器有著無可比擬的巨大優勢。

首先，基于虛擬現實技術的訓練模擬器可以方便地實現一機多功能，即利用一個訓練平臺完成多種飛行任務的訓練。隨著飛行器物理界面和飛行任務種類不斷增加，模擬器的種類和數量也迅速上升。以美國為例，從“水星”計劃開始，設計了一系列龐大的模擬器群，研制了各種固定基和活動基的飛行訓練模擬器、大型浮力失重模擬器、超重運動模擬器、航天員出艙活動模擬器等。從功能上講，各種不同的模擬器之間必然存在著功能重復和交叉浪費，管理也不方便。而基于虛擬現實的訓練模擬器在一種硬件平臺的基礎上，對一些應用軟件進行少量的更改即可成為全新任務的訓練模擬器。

其次，基于虛擬現實技術的訓練模擬器容易同飛行器的研制、開發、設計等一系列工作時長保持同步，并且可非常方便地進行升級改造。傳統的飛行訓練模擬器研制往往是和飛行器的研制同時同步進行，這樣就造成在模擬器的研制過程中缺少一些重要的數據。另外，模擬器研制周期縮短，而同時系統復雜程度卻大大提高，在不同的試驗階段中出現的一些問題都可能引起對飛行器本身的修改，而這些修改可能對模擬器的研制工作帶來非常不利的影響。但是，不管出現什么不利因素，當載人飛行器最后研制成功并進入載人飛行階段時，模擬器的技術狀態必須要和真實的載人飛行器保持一致，而且還必須保障飛行員的訓練時間。模擬器研制成功并交付使用以后，在保證大量訓練任務的同時，同樣必須進行必要的維護、保養工作，而所有這些又不能影響飛行員的訓練工作。隨著技術的進步，對飛行器的技術改造越來越頻繁，這些變化必須在飛行訓練模擬器中進行演練，這都大大增加了模擬器研制及升級改造工作的難度。

另外，借助網絡技術，基于虛擬現實技術的訓練模擬器可以實現多用戶同時訓練。隨著飛行技術的發展，人類飛行活動越來越頻繁，飛行任務也日趨復雜。一方面需要對更多的飛行員進行訓練，另一方面訓練課程的內容也更加廣泛和深入。而有些飛行任務則更需要飛行員和地面技術專家及支持人員協同一致才能完成，這些都大大增加了訓練任務的工作量。傳統的訓練模擬器往往規模比較龐大，運行費用昂貴，裝配花費時間以及準備時間長，難以滿足迅速增長的訓練任務的需求。而基于虛擬現實技術的訓練模擬器的技術特色之一就是網絡技術，為解決這個問題提供了非常完善的技術途徑，應用前景光明。