基于BIM+GIS的航道三维漫游系统设计与实现

针对航道工程空间分布特性,将广域航道工程划分成若干区域,利用分区域的三维场景数据组织技术进行动态调度,通过插件工具对BIM模型进行轻量化减面处理,减少人工减面工作量,并提出Unity加载GIS多源数据技术方法,解决了航道工程大体量BIM+GIS三维数据在Unity引擎中无法加载、渲染卡顿、人工轻量化模型工作量大等项目实际应用过程中的难题。同时利用Unity引擎开发漫游系统,使得超长航道BIM+GIS三维数据加载与高质量的漫游可视化效果兼得成为可能,对BIM技术在航道工程中的推广应用具有重要价值。     

内河船舶操纵模拟器中虚拟人的模拟

现有内河船舶操纵模拟器中仅能模拟人员落水场景,且模拟效果较差,很有必要对模拟器中虚拟人及其动作的模拟进行研究。采用分层表示模型将虚拟人分为骨骼层和皮肤层,在3Ds MAX中构建虚拟人的骨骼模型,使用蒙皮骨骼技术将皮肤绑定在骨骼上,从而实现了虚拟人的几何建模。根据人员动作的关键姿势生成关键帧,再由关键帧生成动作的中间帧。用Cal3D骨骼动画引擎将虚拟人动画导出,并导入到OSG场景管理软件中进行绘制,最终实现了虚拟人及其运动的模拟。     

基于OSG的视点跟随技术在船舶驾驶仿真系统中的应用

针对视景仿真中视点跟随技术开发的难点,详细分析了物理模型运动的矩阵计算原理,利用OSG三维渲染开源平台,借助船舶驾驶航行系统实现了两种第一人称漫游,即视点跟随键盘响应事件与视点和跟随节点的完全联动.重点介绍了视点跟随完全联动原理,指出此视点跟随方法更加接近真实世界,此第一人称视点跟随效果,包括无风浪情况和有风浪情况的视点跟随,使得此项技术应用范围拓展到几乎所有的仿真视景漫游程序的开发中.     

基于虚拟现实的无边际三维海洋驾驶环境模拟方法

由于三维海洋驾驶环境模拟需要较大数值运算量,致使对比方法存在环境模拟误差较大的问题,故提出基于虚拟现实的无边际三维海洋驾驶环境模拟方法研究。依据海洋驾驶环境模拟需求,基于海浪谱构建海浪模拟模型,以此为基础在虚拟现实技术中加入海面光照模型来渲染海面效果,通过粒子系统对自然环境(雨、雪、黑夜等)进行逼真模拟,将上述海浪、海面光照、自然环境等模拟程序进行综合,即可实现无边际三维海洋驾驶环境的模拟。实验数据显示,与对比方法相比较,本文方法海浪高度误差与风速误差均较小,充分证实了本文方法模拟效果更好。     

基于OSG的粒子效果仿真与优化

主要研究了基于OSG中粒子系统的火焰及气流的动态模拟。首先介绍了粒子系统方法,然后根据粒子系统原有模型,对传统粒子系统的火焰模型进行了增加限制区域和设置区域形状等方面的改进。之后讨论了改进后控制参数和函数的依据和相关设置方法,并研究了火焰或气流的形状、大小、发射区域等各个控制参数对于显示效果的影响,模拟结果能够生成不同情形下的火焰燃烧的现象。最后给出了本文研究中一些已经实现的粒子效果在实际场景中的应用。     

基于虚拟现实的船舶操纵控制系统设计

为了提高船舶操纵控制过程的性能参数评估场景再现能力,提出基于虚拟现实技术的船舶操纵控制系统设计方法。进行船舶操纵控制的3D几何模型建模,采用Multigen Creator技术生成3D虚拟海洋场景模型和船舶实体模型,在Vega Prime应用程序进行船舶操纵控制的视景仿真平台设计,对船舶操纵控制系统视景仿真模拟是建立在三维虚拟现实仿真软件基础上的,通过船舶操纵控制的三维姿态数据加载和程序控制,在视景仿真平台上对船舶操纵控制进行位置调整和参量优化配置,实现船舶操纵控制的虚拟视景开发和系统优化设计。仿真结果表明,本文设计的船舶操纵控制系统能在虚拟视景下实现精确的船舶操纵,视景的逼真度较高,参数控制精度较高。     

基于数字媒体技术的船舶航行环境模拟研究

船舶航行环境模拟器是一个面向船员训练的仿真系统,交互性良好的船舶航行环境模拟器可以提高船员训练的效率,节约资源。本文利用数字媒体技术开发一种船舶航行环境模拟器,采用的数字媒体技术包括三维建模技术、GPU编程技术、OSG虚拟引擎技术等,该航行环境模拟器能够模拟船舶操作过程的海洋、光照等动态环境,具有较大的应用潜力。     

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。     

风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟

在以往船舶耐波性能研究过程中,忽略了风浪环境的模拟精度,造成在不同波高环境下,耐波性模拟结果与实测数据相差较大的问题。因而,设计风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟方法。采用UDF造波技术以及二阶Stokes波浪理论完成海洋风浪仿真,获取船舶实测数据,引用有限元法构建船舶模型。结合响应关系算子,实现船舶耐波性能数值模拟。构建方法应用环节,将此方法与原有2种方法在不同波高下,对测试船舶的耐波性进行模拟。通过测试结果可知,此方法的模拟精度高于原有方法。     

基于 OSG 粒子系统的飞行器发射特效的技术实现*

实时三维虚拟场景中,较好的特效如火焰、烟雾等能够增加场景的真实感和沉浸感。论文首先简要介绍了粒子系统的基本原理,分析了飞行器的发射环境及烟雾的形态特征,通过设置三个不同的粒子系统实例实现了基于OSG的飞行器发射过程特效的模拟,达到了较好的视觉效果。     

基于几何和图像的机舱漫游场景建模技术

针对机舱视景杂乱的特点,探索基于几何和图像元素的建模方法,采用图像建模来绘制远距离的景物,而近距离的景物则采用传统的几何绘制模式,在此基础上对较复杂模型进行建模优化,采用外部参考技术把场景中的模型组合起来,形成完整连续的机舱场景。     

混合型专家系统在船舶动力装置故障诊断系统中的应用

介绍了一种基于人工神经网络的混合型专家系统及其在船舶动力装置故障诊断系统的应用。具体描述了混合型专家系统的基本原理,论述了船舶动力装置故障诊断系统的结构与功能。最后用一个实例说明混合型专家系统在船舶动力装置故障诊断系统上的应用。     

基于物理规律的气垫船气液介质仿真系统研究

针对全垫升气垫船气液介质复杂场景实时再现仿真需求,基于粒子系统原理和OSG渲染平台,考虑气垫船近场波浪高程模型、气垫船垫升系统压力及流量仿真模型以及气垫船气流场特点,提出了一种基于多模型的气垫船航行时气液介质特效仿真框架和实现方法。搭建了该技术的体系结构和实现流程,解决了不同开发环境下建立的异构模型仿真问题,并通过仿真模拟计算验证了该技术的可行性和正确性。仿真结果符合气垫船航行时的气液介质外形特征、作用范围以及气液介质产生的随机性和规律性特征,能快速逼真地实现气垫船航行时气液介质视景特效,对增强气垫船模拟训练效果具有重要的意义。     

基于XNA的三维电力监控系统设计

针对船舶上多层次电力系统分布在监控管理上存在的直观和可视化问题,设计开发出基于XNA（三维引擎）的电力监控系统。利用3DSMAX软件工具建立了电力地理系统的三维模型。在所建立模型的基础上,采用MicroX三维引擎对三维场景进行管理,在.NET软件框架下,用C#语言联合编程,构建起SPGIS（船舶电力地理信息系统）监控平台,给用户提供一个具有沉浸性、实时漫游的友好监控系统。     

Real time assimilation of HF radar currents into a coastal ocean model

A real time assimilation and forecasting system for coastal currents is presented. The purpose of the system is to deliver current analyses and forecasts on based on assimilation of high-frequency radar surface current measurements. The local Vessel Traffic Service monitoring the ship traffic to two oil terminals on the coast of Norway received the analyses and forecasts in real time.A new assimilation method based on optimal interpolation is presented where spatial covariances derived from an ocean model are used instead of simplified mathematical formulations. An array of high frequency radar antennae provides the current measurements. A suite of nested ocean models comprises the model system. The observing system is found to yield good analyses and short range forecasts that are significantly improved compared to a model twin without assimilation. The system is fast, analysis and 6-h forecasts are ready at the Vessel Traffic Service 45 min after acquisition of radar measurements.     

里海远洋渔船无人机舱系统研究

针对我国远洋渔船装备落后、操纵性差、机舱环境恶劣、电站管理水平低、劳动强度大以及渔船机舱自动化水平低等问题,介绍里海远洋渔船无人机舱系统的设计与组成。通过采用主机遥控系统、电站功率管理系统、机舱监测报警系统以及网络通信等技术,将自动化、电气化、信息化和智能化控制技术等船舶前沿科技应用于实船,构建一个满足法国船级社(BV)机舱自动化最高等级AUT-UMS要求的无人机舱系统,以提高远洋渔船的操控性、安全性和可靠性,提升供电系统自动化管理水平,改善作业人员工作环境。对该自动化系统的效果和特点进行分析,结果可为我国远洋渔船自动化系统的研究提供策略和思路。     

基于深度学习的三维感知算法在船舶自主靠泊场景中的应用

随着船舶自主化在航运业的快速发展,《自主货物运输船舶指南》提出了针对自主靠泊场景的环境感知等相关技术要求。本文提出一种基于深度学习的三维感知算法,将多传感器的点云和图像数据进行深度融合,提升目标检测和分类的精度,用于寻找指定的靠泊目标。搭建基于虚拟物理引擎的船舶靠泊仿真系统,模拟靠泊场景,解决数据采集的难题。最后结合成熟的决策和控制算法,构建完整的自主靠泊系统,完成靠泊仿真试验,验证算法的有效性,对船舶自主靠泊应用具有重要意义。     

9000 HP远洋救助拖轮机、桨联调系统的开发和研制

介绍9000HP远洋救助拖轮国产大型可调桨装置及主柴油机概况。在简述可调桨液压系统和主机遥控电气回路的基础上，指出本船机、桨联调按设定螺距与主机转速对应的预定程序，配以等转距、等热负荷限制的控制方法的合理性，并提出主柴油机气路控制系统应当采用低压控制等有益建议。     

提高江海货船的营运经济性

通过对江海货船的统计和分析,提出了提高货船营运经济性的一些观念和措施：船、机、桨的良好匹配是货船节能降耗的关键,正确掌控货船的经济航速,螺旋桨要素的优选和经济合理地处理江海货船多用途、跨航区的需要。