船舶编队过闸航行三维实时仿真

多船编队自动协同过闸是一种能深入挖掘船闸通航潜能、保障航行安全的航运新模式。为评估和验证船舶编队过闸航行控制效果,研发了一种船舶编队过闸航行三维实时仿真系统。首先,设计了船舶编队过闸航行三维仿真系统分布式架构,结合船闸水域卫星图并利用映射技术构建了船闸水域场景地形,制作了基于Unity的船闸水域三维仿真静态和动态场景。其次,采用动态和静态模型相结合方式构建了船闸运行系统,并根据船舶自身尺度和船闸宽度等条件实时计算船舶编队状态,实现了船舶纵向、横向编队全过程三维实时动态仿真。最后,以船舶自适应巡航编队航行和多船双向编队过闸航行为验证实例,对船舶编队过闸航行三维实时仿真系统分别进行了验证,结果表明本系统能实时动态模拟船舶编队过闸全过程,并准确计算船舶编队过闸航行状态,可为未来实现船闸水域船舶编队航行提供重要的基础平台支撑。     

基于虚拟现实技术的LNG船舶仿真系统

构建LNG船舶数字化三维模型,开发船舶6自由度运动数学模型,模拟各种海况条件下的船舶运动规律;运用海浪建模技术、柔性物体模拟技术实现高逼真度的航行场景模拟;利用LOD技术、遮挡剔除等场景优化方法提高动态场景的绘制效率。仿真结果表明,系统模拟较准确,场景沉浸感较好。     

基于虚拟现实的船舶航行复杂周围环境图像三维仿真

为提升船舶在复杂航行环境中的安全,提出基于虚拟现实的船舶航行复杂周围环境图像三维仿真方法。该方法使用虚拟现实技术中的Vega Prime虚拟现实开发工具,依据海洋、船舶相关数据与图像,使用Crertor工具建立flt静态三维模型库,从该模型库内导出船舶三维模型所需数据后,使用Vega Prime虚拟现实开发工具的LynXPrime图形界面,对船舶航行复杂周围环境的水体、海浪等进行建模并进行纹理制作后,再通过实时驱动、视景仿真驱动以及仿真交互程序运行,实现船舶航行复杂周围环境图像三维仿真模型的交互。实验结果表明,该方法可有效对船舶航行复杂周围环境的洋流流向、流速、海水温度进行三维仿真。同时也可对船舶航行环境内其他船舶进行红外视景可视化,且应用效果较佳。     

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。     

船舶机舱虚拟场景三维模型的建立及优化

随着计算机技术、通信技术和传感器技术的飞速发展,可视化信息模型成为国内外的研究热点,其中,虚拟现实技术是一种全新的三维人机交互和仿真技术,在建筑、航空、船舶、医疗等领域有非常高的应用价值。船舶机舱是船舶动力系统的控制单元,也是船舶人机交互最频繁的单元,因此,研究船舶机舱的三维仿真模型,提升操作人员的工作水平,改善船舶操纵质量有重要意义。本文结合计算机图形学知识和Multigen Creator软件,完成了船舶机舱虚拟场景的三维建模及软、硬件开发。     

船舶航行速度高精度控制的数学模型研究

现有模型无法适应不同荷载的航速需求,存在着控制精度低、控制时延长的缺陷。为此,提出船舶航行速度高精度控制的数学模型研究。分析船舶航行速度影响因素,构建船桨系统、柴油机以及附加阻力数学模型,以此为基础,基于PID技术设计航行速度控制器,制定船舶航行速度控制规则,通过执行控制规则,应用PID控制器实现了船舶航行速度的高精度控制。设置干扰环境,准备实验对象相关数据,进行船舶航行速度控制仿真实验。实验结果表明,与现有模型相比,本文构建模型航速控制精度较高,航速控制时延较短,表明构建模型航速控制效果更佳。     

船舶海上航行路径三维虚拟系统设计

传统的船舶海上航行路径三维虚拟系统存在着虚拟清晰度低的缺陷,为此提出船舶海上航行路径三维虚拟系统设计。船舶海上航行路径三维虚拟系统硬件设计包括船舶海上航行路径数据信息采集单元、三维虚拟设备单元与通信单元,软件设计包括三维虚拟场景设计、船舶海上航行路径数据信息库设计与船舶海上航行路径三维虚拟设计,通过硬件与软件设计实现了船舶海上航行路径三维虚拟系统的运行。通过实验得到,设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟清晰度比传统系统高出28%,说明设计的船舶海上航行路径三维虚拟系统虚拟效果更好。     

基于三维虚拟仿真平台的船舶DPS系统实现

基于三维虚拟仿真技术和船舶动力定位系统控制原理,在Simulink图形化动态建模软件环境中构建DPS系统控制模型和数据文件,利用数据拟合处理技术输出可与虚拟仿真平台实现无缝链接的数据库文件,通过模型接口的嵌套对接直接驱动虚拟场景的三维模型,实现快速、准确、逼真的船舶动力定位系统三维虚拟仿真平台,为船舶建造前期论证工作提供了全新的技术手段和科学直观的论证视野。     

船舶柴油机交互式虚拟现实仿真

以船用柴油机为研究对象,对轮机模拟器三维虚拟仿真软件进行开发,并以三维实体建模技术和虚拟现实技术为支撑,通过使用3ds Max软件完成对船用柴油机系统的三维建模,在虚拟现实平台Quest3D上制作三维场景,实现船舶柴油机交互式虚拟仿真。     

基于VR技术的船舶航行视景数字化三维建模

以船舶航行提供可视化数字化视景为目的,提出基于VR技术的船舶航行视景数字化三维建模方法。通过采集地形数据、电子海图、三维实拍等资料,建立船舶视景模型文件、标物视景模型文件。使用3D MAX三维建模软件构建水面与陆域物标的三维模型,通过VR技术中Creator软件建立地形地貌模型。使用3D MAX三维建模软件建立船舶三维模型,并对模型进行网格重建、纹理映射以及组合渲染,从而得到完整的船舶航行视景数字化三维模型。实验表明,该方法可有效建立船舶、地标物三维模型,具有较好的船舶网格模型重构能力,可有效呈现船舶右回旋时航行视景数字化信息,应用效果较为显著。     

浅水域中船舶的操纵运动仿真研究

研究船舶在浅水中的操纵与控制是船舶航行安全的一项重要课题。根据势流理论,以某型船舶为仿真实体,进行仿真建模,通过对船体进行网格划分,基于不同船体网格模型进行浅水域的操纵性计算。研究结果反映出该型船舶在浅水域的操纵特性,为该型船舶在浅水域的操纵提供科学依据,同时对其它船型的操纵性研究具有一定的借鉴意义。     

利用卡尔曼滤波预测船舶航行轨迹异常行为

随着计算机控制技术的飞速发展,在船舶的航行预测和控制领域,人们相继开发出了各种智能化的预测算法,从而保证了船舶航行的安全。在船舶的行为预测和控制中,需要大量的传感器对船舶的姿态信息、设备状态信息和通信导航设备信号进行采集,因此本文着重研究了信号的滤波算法。本文提出了基于卡尔曼滤波算法的船舶航迹跟踪技术,并针对船舶的航行特点,建立了适当的运动模型和状态方程,最后通过仿真实验,对扩展卡尔曼算法的目标跟踪性能进行验证。     

基于语音识别的船舶三维虚拟仿真平台研究

近年来,计算机技术不断发展成熟,计算机辅助技术在船舶工业的应用也越来越广泛。船舶三维虚拟仿真技术是指在计算机仿真平台中建立船舶的三维运动模型,通过输入一定的工况和载荷条件,对船舶模型进行动力学仿真试验,并在试验结果的基础上指导船舶的设计与制造。语音识别技术通过声音信号的分析和处理,使用语音指令实现远程控制,提高工作效率。本文系统介绍了语音识别技术的原理,将语音识别技术与船舶三维虚拟仿真平台相结合,改善了传统船舶仿真平台的工作效率,具有重要意义。     

基于元胞自动机的船舶交通仿真模型及应用

为掌握琼州海峡中船舶的运动态势,提出一种基于元胞自动机的可模拟狭水道和繁忙水道船舶交通的仿真模型。基于元胞自动机模型,将琼州海峡通航分道网格化;结合船舶领域,制定船舶跟随规则和船舶穿越规则;采用离散事件模型产生不同类型、不同航速的船舶,模拟海员在各种航行环境下的反应并比较船舶实际通过海峡的航行时间和模拟通过海峡的时间。由于仿真模型没有完全考虑影响航行时间的细微因素,因此所有仿真模型中船舶的航行时间与船舶实际航行时间有一定差值,但都在可接受范围内。     

基于安全会遇距离模型的智能船舶航行行为可靠性评估

为提高智能船舶的可靠性和航行安全性,提出了一种基于安全会遇距离模型的智能船舶航行行为可靠性评估方法。文章构建智能船舶航行行为可靠性评估指标体系,并运用船舶安全会遇距离模型,建立智能船舶在两船互见会遇场景中的航行行为故障判断流程,研究在不同会遇场景中智能船舶航行行为可靠性指标值并进行对比分析。研究结果表明,该可靠性评估方法能够对处于不同会遇场景中的智能船舶航行行为进行评估,所建立的可靠性评估体系是可行且有效的,能为智能船舶的可靠性设计和评估提供新的思路。     

深水铺管起重船作业视景仿真研究

基于三维建模软件MultiGen Creator、实时仿真软件Vega Prime和程序开发软件Visual Studio 2005开发深水铺管起重船驾驶模拟系统的视景仿真子系统,结合深水铺管起重船实际作业环境特点和训练要求,逼真模拟了深水铺管起重船的航行环境,以三通道视景显示技术直观再现船舶海上航行状态和作业场景,包括场景漫游、波浪仿真、海洋特效、大气环境仿真和碰撞检测,为驾驶人员的桌面级驾驶培训提供感官上真实生动的虚拟场景.     

自适应控制技术在船舶编队中的应用与实现

在海洋上航行的船舶越来越多,尤其在狭小航道中,船舶的有序编队航行尤为重要。为应对这种发展要求,需要解决船舶编队航行中遇到的通讯控制难题。本文探讨船舶编队航行的特点,并建立相应的船舶动态航行模型。利用神经网络算法,建立具有自适应控制能力的船舶编队控制模型。通过对动态非线性航行的仿真和分析,本文提出的自适应控制技术能够满足船舶编队航行的运动控制要求,在船舶跟随和扰动响应上性能优越,具有良好的市场应用价值。     

基于自适应反步控制的船舶航向控制器

本文在非线性船舶运动模型的基础上,设计基于自适应反步控制的船舶航向控制器,并通过设置控制参数对控制器进行仿真。在仿真过程中,通过无积分器情况下的船舶航行情况,以及有外界环境时船舶的航行变化,说明本文所设计的控制器鲁棒性强。     

Zigbee网络船舶自动稳定方法研究

船舶稳定控制系统一直是船舶安全航行控制最重要的设备之一,由于海上行情环境异常复杂,其对于风流、海浪、潮汐的数学补偿模型并不是线性。Zigbee是一种由无线通信模块组成的信息传输网络,可以在内部实现高效实时的数据传输。本文研究自由三维驱动在船舶航行稳定性中的路径跟踪模型,利用Zigbee网络原理设计了船舶自适应稳定控制系统,来跟踪船舶运行推进环路中的实际运行轨迹与参考的误差,最终通过仿真证明此方法的有效性。     

AR技术下船舶导航系统交互界面设计

为充分利用AR技术优势设计船舶导航系统交互界面,合理展示船舶航行环境以及航行路线,确保船舶航行安全,提出AR技术下船舶导航系统交互界面设计方法。合理设计船舶导航系统交互界面架构,有效采集与预处理船舶航行环境信息,利用AR技术构建船舶航行环境三维虚拟模型,经法线贴图,凸显模型表面的细小轮廓特征后,使用改进插值算法完成模型渲染,增强模型高光效果,提升船舶航行环境以及航行路线可视化效果。实验结果表明,应用该方法能够设计出效果较好的船舶导航系统交互界面,导航效果理想,可确保船舶安全稳定航行。