VR交互式三维虚拟船舶建模与仿真

为满足国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)海员培训、发证和值班标准国际公约(International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers, STCW)2010年修正案提出的仿真训练需求,基于虚拟现实技术的三维虚拟船舶训练系统逐渐成为航海模拟器训练的有效扩展和补充。针对三维虚拟船舶开发过程中模型数量巨大和交互模型复用性差的问题,通过采用细节层次(Levels of Detail, LOD)模型构建三维虚拟船舶的几何模型,优化系统的真实感和实时性,实现虚拟船舶的三维场景漫游、碰撞检测和快速导航与瞬移,基于三维空间几何变换建立典型物体的交互模型。结果表明：开发的三维虚拟船舶训练系统真实感强,交互友好,已应用到航海仿真训练中,效果良好。     

Tribon系统与视景仿真系统接口技术

视景仿真作为一种系统评估的有效手段在船舶工业领域已愈来愈被重视,而模型的真实性是确保视景仿真可评估的关键。直接将CAD系统的三维模型导入视景仿真系统是确保模型真实性的有效手段,但由于两个系统的数据表达的异构性往往难以实现。通过分析Tribon导出模型数据和视景仿真用模型数据,开发相应的接口转换程序,实现了通过DXF和OpenFlight格式之间的直接转换,并采用Schroeder三角形网格简化算法建立了具有多种细节层次的OpenFlight模型,以满足视景仿真系统对实时性的要求。在此基础上开发了某型船的三维视景仿真系统,采用该转换接口的转换,模型达到了较强的真实感和沉浸感。仿真结果表明该接口技术的正确性和有效性。     

基于Vega的虚拟海洋场景视景仿真

虚拟海洋场景视景仿真是虚拟现实技术在船舶行业中的一个具体应用。以地理模型、建筑模型和植物模型为例研究了虚拟海洋场景的构建、优化方法，基于Vega的海洋模块介绍了虚拟海洋、海洋特效的形成原理和方法。     

基于Vega的虚拟海洋场景视景仿真

虚拟海洋场景视景仿真是虚拟现实技术在船舶行业中的一个具体应用。以地理模型、建筑模型和植物模型为例，研究了虚拟海洋场景的构建和优化方法；基于Vega的海洋模块，介绍了虚拟海洋及海洋特效的形成原理和方法。     

基于零维模型的船用共轨增压柴油机硬件在环仿真模型研究

船用共轨增压柴油机硬件在环仿真模型,要兼顾模型准确度和实时性。平均值模型实时性好,但准确度不高,准维模型准确度高,但不满足实时性要求。本文针对16缸船用共轨增压柴油机,建立基于缸内过程热力学计算的零维实时仿真模型。通过实时仿真试验验证了模型功能、精度和实时性,满足硬件在环仿真要求。     

大规模海浪交互模拟

提出了一种仿真拥有交互物体的大规模海洋场景的有效方法。首先采用复合动态网格来仿真海面网格;其次,采用基于频谱统计的FFT算法对非交互波浪进行仿真,求得非交互波浪的高度场;接着,以船行波为例,重点分析了交互波产生的位置和时机,通过引入仿真引擎和求解二维波动方程来实现对交互波的仿真,求得交互波的高度场。最后对两种波的高度场进行叠加,从而实现对海洋场景的整体仿真。实验结果表明,能在保证实时绘制的前提下达到较好的真实感,适用于拥有交互物体的大规模海洋场景的仿真。     

虚拟海洋环境中的舰船运动的仿真

采用源汇法和STF切片法,计算了在不同浪向下舰船横向运动的水动力模型系数和波浪扰动力(矩),并存入数据库.提出采用四阶龙格-库塔法求解舰船运动水动力模型的线性微分方程组,获得了舰船随时间变化的各自由度运动幅值.采用虚拟现实技术,创建了天空和海面波浪等三维海洋虚拟场景,实现了具有真实感的、随时间变化的三维舰船运动(横摇、艏摇、横荡)在该场景中的动态仿真.     

TTCAN总线应用于船舶机舱自动化系统的实时性建模仿真及优化

为准确评估和优化TTCAN总线应用于船舶机舱自动化系统实时性,应用OPNET网络仿真软件在协议层上建立了TTCAN完整通信网络及主从节点通信过程模型,对通信过程中的周期性和非周期消息的平均时延进行了仿真计算和分析。针对仿真结果所揭示的非周期性消息平均时延较大的问题,给出了应用优先级晋升调度算法构成PPS-TTCAN总线网络的方法;建模和仿真实验表明:该模型的应用可明显提高非周期性消息的实时性,并由此改善TTCAN通信网络的可预测性和实时性。     

虚拟海洋环境中的舰船运动的仿真

采用源汇法和STF切片法，计算了在不同浪向下舰船横向运动的水动力模型系数和波浪扰动力（矩），并存入数据库。提出采用四阶龙格-库塔法求解舰船运动水动力模型的线性微分方程组，获得了舰船随时间变化的各自由度运动幅值。采用虚拟现实技术，创建了天空和海面波浪等三维海洋虚拟场景，实现了具有真实感的、随时间变化的三维舰船运动（横摇、艏摇、横荡）在该场景中的动态仿真。     

三维虚拟海洋图像仿真在舰艇视觉中的应用

在计算机视觉环境下建立舰艇防御和攻击的虚拟场景的重点是对三维虚拟海洋图像的仿真实验,传统的三维虚拟海洋视景仿真中在操作进程和虚拟数据资源配置中采用单线程设计,无法实现并行处理,视景效果不好。提出一种基于海洋拓扑结构网孔分解的三维虚拟海洋仿真技术并应用在舰艇的被动防御视觉系统中。构建三维海洋环境下舰艇的视觉控制模型,在MPI的视景仿真渲染工具Vega Prime中进行海洋三维视景建模,采用海洋拓扑结构网孔分解算法进行三维虚拟海洋视景仿真方法改进,在舰艇防御视觉系统中实现舰艇防御三维视景仿真,实验结果表明,采用该方法进行视景仿真,三维虚拟海洋具有较好的实时视景仿真渲染效果,视点转换和视点控制流畅,提高了在三维海洋环境中实现舰艇视觉仿真的可观性和可靠性。