基于三维虚拟船舶的驾驶员实操训练平台开发

针对STCW公约马尼拉修正案的实施和船舶驾驶员的实操培训,开发不受时间和地点限制的训练平台,运用人机交互技术设计并优化人机交互界面;运用三维建模技术建立船舶、港口、航标、小岛等三维模型;应用船舶操纵性分离建模理论,建立船舶运动6自由度数学模型;运用场景漫游技术、碰撞检测技术以及三维交互技术实现三维场景中漫游与交互;结合专家系统及智能评估技术,实时给出训练辅助信息及对训练效果的评判。在平台上可以完成船舶进出港操纵、船舶避碰、船舶甲板设备操作及保养等训练和考核。经测试表明,该平台可以满足公约及船公司对船舶驾驶员训练的需求。     

计算机多媒体技术在船舶实体三维仿真中的应用

仿真技术给船舶航行带来了极大的便利,因此将计算机多媒体技术应用到船舶实体三维仿真中,通过仿真设计建造船舶模型、航行场景。该技术通过计算不同的船舶实体运动参数,建立船舶实体三维仿真模型,通过创建仿真场景,对船舶的航迹进行跟踪控制。实验结果表明,在4组复杂程度不同的仿真场景中,计算机多媒体技术能够控制船舶模型的航线安全。可见计算机多媒体技术,适用于船舶的三维仿真工作。     

基于OSG的海洋漫游场景开发

针对海上环境气候复杂,模拟困难等原因,本系统在基于OSG三维渲染引擎的基础上,借助OsgOcean场景实现了第一视角的海洋场景漫游,包括船舶模型的调换,天气变化,键盘事件响应来控制船舶运动。首先通过将OSG视景窗口嵌入MFC框架下,并在OSG核心类cOSG中响应海洋场景的生成;其次在模型节点中通过添加和移除节点,动态实现船舶模型的加载和转换,然后通过天空盒中阳光在海面产生的不同光照效果,利用着色器,渲染不同气候下海面的颜色;最后通过OSG三维渲染引擎中的粒子效果,将自定义粒子模块实时加载到场景中,用来模拟大自然中的雨、雪效果。     

对船舶操纵运动模拟和智能技术的分析

加强智能技术在船舶操纵运动模拟过程中的有效应用,有利于提升船舶的可操作性,对增强航船的安全性和稳定性,具有重要作用。本文在对船舶操纵运动模拟的方法进行综合阐述的基础上,分析了船舶操纵运动模拟和智能技术的几种算法,并介绍了智能技术在船舶操纵运动模拟中的应用实例,以期为相关人士提供借鉴和参考。     

基于虚拟现实技术的船舶运动仿真

虚拟现实技术是目前国内外最热门的仿真技术之一,由于其有着高效、安全和低成本等特点越来越受到各国的重视。介绍了在虚拟环境下的船舶运动仿真的可行性方法。首先用二维半切片法给出了船舶运动的方程,接着用3DMax软件建立船舶的模型,最后在OpenGL环境中建立场景进行船舶的运动仿真。仿真场景有着较好的感观效果,给人以真实性,同时系统有着较好的可控性。对船舶运动仿真的进一步研究有着重要的作用。     

智能船舶远程驾驶控制技术研究现状与趋势

阐述智能船舶及其远程驾驶的发展背景.基于目前大多数无人船艇远程控制存在的问题,在分析智能船舶远程驾驶需求和场景的基础上,提出基于人机共融理念的智能船舶远程驾驶框架.针对不同的远程驾驶模式,提出技术等级和相关的关键技术.通过借鉴交叉领域网络控制系统的发展成果,指出网络时延补偿、网络丢包补偿、安全应急、运动模型应用、运动控...     

船舶运动仿真系统的开发

为了研究船舶运动响应可视化的问题,将虚拟现实技术运用到船舶运动中.根据船舶在迎浪状态下纵向运动方程求解纵摇和升沉时的历解,为运动仿真提供原始数据.以MAXSCRIPT语言和VC++为工具,3DSMAX为平台,初步开发了船舶运动仿真系统,并通过了系统测试.结果表明文中建立了一个具有良好交互性、效果逼真的仿真系统,比一般数值模拟更具有说服力,船舶在波浪中的运动仿真已经能够较好地实现.     

船舶大气激光通信用模拟平台研究与实验

根据船舶运动方程,采用线性系统理论分析船舶在波浪中的摇荡运动规律.通过使用水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成的运动平台来模拟船舶在波浪中运动时通讯机的运动,并以横摇运动为例给出它的一个运动实现,为在实验室条件下研究船舶大气激光通信提供实验平台.     

基于CFD的船舶破舱进水时域模拟

船舶因破损进水导致危险情况甚至倾覆是船舶安全性研究中的重要问题.船舶在破损后进水的过程中,可能存在比最终状态更加危险的中间状态.本文以STAR-CCM+软件为研究工具,实现了对某客滚船瞬时非对称进水的动态模拟.针对自由漂浮的客滚船破损情景,论文利用VOF方法模拟水气自由液面,并首次利用重叠网格(Overset Grid)动网技术结合DFBI(Dynamic Fluid Body Interaction)六自由度求解器处理船舶破舱进水过程中的船舶升沉、横摇等运动.模拟结果可以得到舱内液面和船舶浮态随进水时间的变化情况,观察到水柱射流、水花飞溅等瞬时现象;将最终浮态结果与传统准静态方法相比较,吻合较好.     

船舶模型水池碰撞试验研究

本文提出一种能够模拟船舶海上碰撞环境的模型试验方案,并结合船舶拖曳水池开展了系列模型碰撞试验,分析了不同撞击速度和撞击角度条件下的被撞船模型舷侧结构损伤特性,研究工作可为更好地理解船舶在实际场景下碰撞后的运动规律及仿真方法验证提供试验数据支撑。     

基于ADAMS的船舶运动模拟平台运动学与动力学分析

船船的运动模拟平台在许多领域内都具有重要的应用,比如船舶下水前的模拟实验和船上作业人员的抗晕船练习等。因此对船舶运动模拟平台的研发和动力学分析具有重要的意义。本文系统介绍运动模拟仿真软件ADAMS,并利用ADAMS软件模拟实验机技术,实现船舶模拟平台的运动学和动力学仿真,并进行液压系统的建模和动态分析。     

基于虚拟现实交互的智能船舶感知测试系统

为了测试智能船舶对复杂场景的感知能力,推动智能船舶感知技术的发展,文章提出了一种基于虚拟现实交互的智能船舶感知测试系统.该系统构建了一个人工闭环的平行智能测试模型,用以测试智能船舶感知能力;采用了数据采集技术、数据重构技术与数据增广技术,解决了现阶段测试数据集匮乏的问题.     

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。     

一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台

描述了在实验室条件下、自行研制的一种模拟波浪中船载光通信机运动的实验平台.该平台由水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台组成;在计算机控制下,根据海浪运动谱,采用线性系统理论建立船舶摇荡运动模型,模拟波浪中船载光通信机的运动;并以横摇运动为例,给出了它的一个运动实现.     

船舶水面拖航系统运动性能研究进展

综述船舶水面拖航系统运动性能研究的进展情况,按照经验公式与图谱研究法、水池试验研究法和数值计算模拟研究法等3种方法进行分类,阐述拖航力计算方法、拖航系统水池试验技术、拖带船舶水动力载荷与运动特性和拖带系统操纵运动模拟方法等方面的技术现状,为拖航系统运动性能研究提供参考。     

基于虚拟现实技术的船舶救生培训系统

为提高救生设备培训的效率,保证受训人员的安全,分析船舶救生培训系统的功能需求,设计系统的整体架构。分别为救生艇和救助艇建立四自由度运动数学模型,模拟小艇在水面受风、浪干扰时的运动。根据实际操作需要,设计多角色协同训练模式,提高多人训练的灵活性。为救生艇建立自由降落运动数学模型,模拟其自由降落的过程。应用三维建模软件和Unity 3D引擎构建火灾、大风浪天气、沉船和人员落水等场景,模拟救生演习的一系列过程。研发的船舶救生培训系统运行稳定,培训效果良好。     

船舶运动安稳期预报技术综述

船舶运动安稳期的准确预报对提高舰载直升机着舰、无人水下航行器的布放与回收等海上作业的作业效率具有重要影响。首先,通过模拟计算说明进行船舶运动安稳期预报的可行性;其次,对国内外船舶运动安稳期预报技术的研究现状进行回顾与总结,进而阐述船舶运动安稳期预报技术的原理;再次,对船舶运动安稳期预报技术的3个主要环节:波浪测量及波浪场重构技术、波浪传播预报技术以及船舶运动预报技术进行分析。最后,对未来船舶运动安稳期预报技术的发展予以了展望。     

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。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

CFD数值模拟船舶在波浪中的回转操纵运动

[目的]船舶回转操纵运动能够反映出船舶的回转特性,与船舶的航行安全密切相关。[方法]为此,采用基于重叠网格技术的CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对标准船模ONRT在波浪中自由回转操纵运动进行直接数值模拟。运用动态重叠网格技术求解船、桨、舵系统复杂运动,计算中,螺旋桨转速对应于静水中的船模自航点进行35°转舵,实现自由回转船舶操纵运动。通过全粘性流场的整体求解,给出波浪中自由回转操纵运动中船舶六自由度运动、螺旋桨和舵的水动力载荷变化,以及波浪中船舶的回转圈特征参数,并与同试验结果进行对比。通过数值计算得到精细的流场信息,分析波浪对船舶自由回转操纵运动的影响。[结果]数值预报得到的船舶运动轨迹、回转圈参数与试验值吻合较好,证明naoe-FOAM-SJTU求解器对于波浪中船—桨—舵相互作用下的船舶自由回转操纵运动数值预报的适用性和可靠性。[结论]船舶回转操纵运动的数值模拟,可为回转性能的评估提供有效的前期评估手段。