基于PC機(jī)的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、視景仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和交互式分布仿真技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。視景仿真技術(shù)可以模擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)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(wù)。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(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。
　　我國(guó)領(lǐng)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(hù)海洋領(lǐng)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(yàn)豐富的船舶操作人員。船舶操縱模擬器在船員培訓(xùn)上存在培訓(xùn)的時(shí)間地點(diǎn)受限等局

2、限。基于這種情況，本文運(yùn)用視景仿真技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了基于PC機(jī)的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)。它可以讓船員隨時(shí)隨地地運(yùn)用自己的電腦進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，輔助傳統(tǒng)的船舶操縱模擬器設(shè)備進(jìn)行船員培訓(xùn)。論文的主要研究?jī)?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(duì)象的特點(diǎn)提出了仿真系統(tǒng)的功能模塊。針對(duì)每個(gè)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(yùn)動(dòng)操縱、特效現(xiàn)象、交互漫

3、游的實(shí)現(xiàn)方法。建立了船舶在海洋中的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并以此作為船舶操縱性仿真的理論基礎(chǔ)，為后期船舶運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)方法，并實(shí)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(diǎn)，研究出了一種簡(jiǎn)單易行的基于附加坐標(biāo)系的交互式漫游實(shí)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(duì)各種模型資源進(jìn)行管理和調(diào)用。以3Ds max軟件平臺(tái)為基礎(chǔ)，研究了三維場(chǎng)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(jiǎn)化方法，并運(yùn)用該方法對(duì)場(chǎng)景中三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
　　最后，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于 PC機(jī)的船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)。先從整體上對(duì)系統(tǒng)的框架進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，對(duì)各種功能進(jìn)行整合；然后運(yùn)用Virtools虛擬視景仿真平臺(tái)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(yùn)行程序腳本，實(shí)現(xiàn)并發(fā)布了基