面向鉆井平臺的海上環(huán)境模擬技術(shù)研究.pdf

1、隨著走向“深?！睉?zhàn)略和海上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，海洋有關(guān)研究逐漸受到各領(lǐng)域重視，其中可應(yīng)用軍事仿真、航海、電影特效的海上環(huán)境模擬成為了近年來一個熱門研究課題。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)可用于各行業(yè)技術(shù)決策、理論驗證和評估以及效果增強等，是目前海上環(huán)境模擬的主要技術(shù)之一。本文利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，借助于基于Vega的視景仿真平臺進行三維海洋環(huán)境模擬及海上鉆井平臺與固定平臺對接過程的環(huán)境對象和數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)研究，其中重點研究動態(tài)海浪建模技術(shù)、海浪繪制加速技術(shù)以及

2、基于Vega的三維海上鉆井平臺與固定平臺的仿真過程，具體內(nèi)容如下：
　?。?）高真實感的動態(tài)海浪建模是海上環(huán)境模擬的前提和首要因素，本文主要研究基于幾何理論的動態(tài)海浪模擬方法。通過分析基于物理的海浪建模方法、基于幾何模型的海浪建模方法，提出基于區(qū)域劃分和噪聲函數(shù)改進的動態(tài)海浪建模方法。首先利用熵函數(shù)進行海浪區(qū)域劃分，并采用區(qū)域約束函數(shù)以提取熵值較低的波峰區(qū)域，然后利用噪聲函數(shù)對該區(qū)域進行海浪細節(jié)添加，在提高動態(tài)海浪的真實感的基礎(chǔ)上

3、，減少系統(tǒng)計算量。
　　（2）實時的海浪繪制是海上環(huán)境模擬的關(guān)鍵因素，針對動態(tài)海浪的繪制速度慢的問題，提出基于視點的多分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)調(diào)度方法。該方法根據(jù)視覺敏感特性將視覺區(qū)域劃分為視點區(qū)域、視點潛在區(qū)域以及視點卸載區(qū)域，然后根據(jù)視點運動速度和方向調(diào)用不同分辨率的海浪網(wǎng)格，減少海浪繪制過程的數(shù)據(jù)調(diào)度量，提高其繪制速度。另外，利用GPU的硬件并行特性進行海浪紋理貼圖處理和光照模型計算，以進一步提高海浪繪制效率。
　?。?）三維海

4、上鉆井平臺模型及固定平臺模型是海上鉆井平臺模擬系統(tǒng)重要組成部分，針對該模型數(shù)據(jù)量大的問題，從三維模型和紋理貼圖兩方面進行簡化。首先刪除不可見部分、簡化圓柱體面數(shù)，然后利用紋理貼圖、對象實例化以及外部引用技術(shù)等來進一步簡化模型，減少模型加載時間，提高系統(tǒng)運行效率。
　?。?）三維海上鉆井平臺與固定平臺對接過程是海浪建模、海浪繪制以及模型優(yōu)化技術(shù)的驗證，是其技術(shù)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用的關(guān)鍵步驟。本文基于Vega軟件實現(xiàn)三維海上鉆井平臺與固定平臺和