基于PC機的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、視景仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和交互式分布仿真技術(shù)的重要研究內(nèi)容。視景仿真技術(shù)可以模擬現(xiàn)實的場景環(huán)境或者人為構(gòu)想的虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境下完成既定任務。視景仿真技術(shù)具有的安全性好、效率高、成本低廉等優(yōu)點，在各個行業(yè)和領域得到了快速發(fā)展和應用。
　　我國領海疆域廣闊，其內(nèi)有豐富的礦物質(zhì)資源和生物資源。無論是要保護海洋領土權(quán)益還是要開發(fā)海洋資源，都需要大量的技術(shù)一流經(jīng)驗豐富的船舶操作人員。船舶操縱模擬器在船員培訓上存在培訓的時間地點受限等局

2、限。基于這種情況，本文運用視景仿真技術(shù)設計開發(fā)了基于PC機的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)。它可以讓船員隨時隨地地運用自己的電腦進行自我學習，輔助傳統(tǒng)的船舶操縱模擬器設備進行船員培訓。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析了船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)的基本要求，根據(jù)這些要求和船舶操縱對象的特點提出了仿真系統(tǒng)的功能模塊。針對每個功能模塊，提出了結(jié)構(gòu)框架。
　　其次，研究了船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)中船舶運動操縱、特效現(xiàn)象、交互漫

3、游的實現(xiàn)方法。建立了船舶在海洋中的運動數(shù)學模型，并以此作為船舶操縱性仿真的理論基礎，為后期船舶運動程序的編輯提供依據(jù)。研究了基于粒子系統(tǒng)的特效技術(shù)實現(xiàn)方法，并實現(xiàn)了船舶尾流和天氣環(huán)境特效。分析了虛擬漫游系統(tǒng)的特點，研究出了一種簡單易行的基于附加坐標系的交互式漫游實現(xiàn)方法。
　　再次，建立了船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)的模型資源庫，方便對各種模型資源進行管理和調(diào)用。以3Ds max軟件平臺為基礎，研究了三維場景模型的構(gòu)造技術(shù)，并建立仿

4、真三維模型。研究了基于DS的大地形仿真方法和三維模型的簡化方法，并運用該方法對場景中三維模型進行簡化，提高了系統(tǒng)的實時性。
　　最后，該設計實現(xiàn)了基于 PC機的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)。先從整體上對系統(tǒng)的框架進行分析和設計，對各種功能進行整合；然后運用Virtools虛擬視景仿真平臺開發(fā)了仿真界面、船舶交互操縱系統(tǒng)、基于粒子系統(tǒng)的船舶尾流和天氣環(huán)境特效仿真和交互控制漫游等功能模塊，建立了系統(tǒng)中各元素的運行程序腳本，實現(xiàn)并發(fā)布了基