船舶虚拟机舱视景建模与驱动的实现方法

针对船舶轮机模拟器中船舶虚拟机舱的总体设计方案提出了利用Multigen Creator和Multigen Vega软件实现的方法.介绍了虚拟机舱场景中手动漫游和自动漫游两种漫游方式和碰撞检测的实现,以及船舶虚拟机舱场景中对仪表、操作手柄、指示灯和按钮等运动物体驱动的具体操作规程.     

基于CATIA的人体工程学在船舶动力装置虚拟设计中的应用研究

提出了在CATIA平台上将人体工程学应用到船舶动力装置虚拟设计环境中的实现方案,研讨了其关键技术.以某船的动力装置设计为实例探讨了具体实现方法:构建了虚拟机舱.在CATIA环境中建立了中国成人数据库,并将人体模型导入到虚拟机舱中,进行了人体姿势分析、视野分析和人体行为分析.     

船舶电动起货机故障诊断虚拟仿真软件的设计与开发

利用3 Dmax三维建模软件,设计了船舶电动起货机虚拟仿真控制系统,概述其组成器件,实现了起货机系统从现实到虚拟的呈现;然后基于Virtools平台,对起货机系统虚拟教学进行了设计和开发,最终结果表明,将虚拟技术用于教学软件开发,逐步把教学内容分项目、分知识点组成教学体系,方便学习者学习与掌握,实现教学做一体化教学.     

船舶修造类岗位安全教育培训教学模式研究

分析了船舶修造类岗位传统的安全教育培训教学模式的不足,设计了虚拟仿真项目教学模式及实施步骤。通过教学做一体化的虚拟仿真体验训练,提高学员学习兴趣和参与程度,不断提升安全培训效果,实现人本安全。     

基于模型预测控制无人驾驶车辆避障轨迹跟踪器设计

针对无人驾驶车辆的轨迹跟踪和避障问题,基于模型预测控制算法设计了避障轨迹跟踪控制器,实现避障和轨迹跟踪功能。在不同车速下采用Matlab和CarSim进行联合仿真试验,结果表明:设计的控制器控制性能和稳定性良好,能满足无人驾驶车辆的避障和轨迹跟踪需求。     

基于OSG和Matlab的船舶启动阶段视景仿真研究

针对船舶操纵模拟器对船舶启动状态研究的需求,以开源工具OSG作为船舶航行模拟器的软件开发平台,以7000DWT油轮的推进装置和舵为研究对象,进行运动模型数学建模,利用MultiGen Creator建立船舶及地理场景模型,并利用OSG各个工作空间功能,对上述模型进行加载,构成临近环境要素。设计运动函数实现船舶从静止至到达额定航速的加减速、转舵和正倒车操作,用MFC对开发的系统进行封装,实现对虚拟船舶驾驶及周边视景的控制,并结合Matlab为船舶航行驾驶模拟器的开发提供一种新的解决方案。     

基于双目视觉的AUV避障模拟研究

提出了一种基于双目视觉的自治水下机器人（AUV）避障模拟方法.为了模拟AUV在复杂海洋环境中对未知环境的感知以及避障过程,设计了AUV避障模拟实验系统.介绍了AUV避障模拟平台的总体结构和参数设计.应用双目立体视觉系统模拟水下声呐,并建立了模拟前视声呐的模型.通过对双目视觉系统进行标定,确定校正系统的内参数和外参数,使校正后的视觉系统建立了图像输入和输出的映射关系,并采用视差法获取被测目标的深度信息.对于目标的避障问题,提出了一种基于速度势场的避障方法,利用相对速度的极坐标,建立由水平面速度势场和垂直面速度势场组成的三维速度势场.当机器人利用视觉传感器获取到障碍物信息时,通过调整速度矢量实现动态避障.模拟实验证明了AUV的避障模拟方法是可行和有效的.     

基于虚拟现实技术《船舶管理》课程自主学习项目设计

利用虚拟现实技术虚拟船舶机舱场景,可以在机械设备上设置交换功能或者故障点,将《船舶管理》课程内容分解成对应的学习任务,这些学习任务适合学生自主学习且便于在虚拟场景中完成。学生在虚拟的环境中可以完成机舱值班、机械操作和应变部署等任务。基于虚拟现实技术的自主学习项目可以有效地调动学生自主学习兴趣,培养学生的自主学习能力,更好的适应职业发展和社会需求。     

云服务模型库在新型船舶模拟器研发中的应用前景分析

文章探讨了基于云服务的船舶模拟器模型库系统结构,提出利用虚拟模型库与3D打印技术相结合来提升未来航海教育在应对新竞争形势时的一种解决思路和实现途径,该模型库可以为新型复合型船员的培养和轮机模拟训练系统的研究提供一些可行性方案和前瞻性探索。     

基于虚拟仪器技术的船舶机舱监测与报警系统的研究

船舶机舱监测与报警系统是轮机自动化的重要内容之一,为能对机舱内各种动力设备的运行状态和参数进行一站式实时监测,且当运行设备发生故障时,能自动发出声光报警,本文进行了以嵌入式智能检测终端与总控服务器虚拟仪表显示一体的船舶机舱计算机检测与报警控制方案的研究,开发了满足规范要求,功能完善,自动化水平高的机舱监测系统,系统总体运行效果稳定、可靠,集成性高,互操性强,对实现船舶机舱的数字化和网络化管理有参考价值。     

智能电动车弯曲道路场景中的避障路径规划

为研究智能电动车在弯曲道路场景下进行避障规划的有效性, 提出了一种将笛卡尔坐标系转换为曲线坐标系的方法, 利用5次贝塞尔曲线对弯曲道路场景中的车道线进行逼近得到参考路径, 通过对参考路径进行弧长参数化, 以弧长为横坐标, 横向偏移为纵坐标的方法建立曲线坐标系, 根据车辆和子目标点在曲线坐标系中的位置关系, 采用3次多项式实时生成候选路径, 利用序列二次规划算法对候选路径进行优化; 为验证所提算法的有效性, 以某智能电动车为平台, 利用单目相机、64线激光雷达、工控机等设备搭建试验车, 通过Apollo平台对车辆在弯曲道路场景中的避障算法进行在线仿真, 在园区实车试验中对避障算法进行了GPS位置误差和航向角累计误差分析。研究结果表明: 在曲线坐标系中进行车辆弯曲道路场景下的避障路径规划, 能有效地描述规划路径曲率半径、车辆中心位置偏移车道线距离等信息, 容易确定自身车辆的可行驶区域、前方障碍物位置信息, 从而生成最优路径; 在园区场景的避障过程中, GPS位置误差发生在初始点、转弯点以及避障点, 最大误差为0.15 m, 航向角累计误差为12°, 突然增大的弯道位置误差主要由车辆姿态瞬时改变及障碍物匹配过程引起, 但是误差都能够很好地控制在一定范围之内, 利用曲线坐标系解决弯曲道路场景中的避障路径规划是可行的。      

基于OBB算法和前向预防的快速碰撞检测

为提高虚拟装配系统碰撞检测的实时性和真实感,提出了一种基于前向预防的虚拟装配中的防穿透方法,应用方向包围盒(OBB)算法和分层检测机制进行快速碰撞检测,较精确地实现了虚拟装配中虚拟手的抓取释放和防止穿透,克服了虚拟抓取操作中的失真问题.借助数据手套和六自由度跟踪仪,在半沉浸式虚拟装配系统中,针对场景规模较大的电机壳体模具,应用快速碰撞检测算法进行了装配仿真.结果表明,该虚拟装配系统的碰撞响应时间达到毫秒级,没有穿透现象产生,具有较理想的操作真实感.     

Deliberative collision avoidance for unmanned surface vehicle based on the directional weight

The purpose of this study is to realize the intelligent deliberative obstacle avoidance for unmanned surface vehicle (USV), based on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea called COLREGS. Firstly, a three-level system architecture is designed for the ship intelligent collision avoidance system. Secondly, an intelligent collision avoidance algorithm is presented based on the calculation of motion parameters and the rules of COLREGS. Thirdly, according to COLREGS, the marine environment is modeled from the electronic chart data and radar information, and a deliberative collision avoidance algorithm is written. Finally, the deliberative collision avoidance simulation is carried out for the USV. The feasibility and reliability of intelligent collision avoidance algorithm are verified by the vivid simulation results.     

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

珠江口水域船舶避碰网的构想

针对船舶在珠江口水域航行时面临的复杂环境,提出以建立珠江口水域船舶避碰网来监控船舶安全航行的构想.探讨了建立珠江口水域船舶避碰网的重要性和可行性,提出了珠江口水域避碰网的体系结构,讨论了避碰网中存在的6种通信关系.     

基于航向控制系统的船舶动态避碰机理

为探索航速矢量变化与船舶避碰之间的动态变化规律（避碰机理），研究了结合船舶领域和速度障碍等方法的静态避碰机理，确定了不考虑船舶改向运动过程与周围环境变化前提下，本船可避让所有物标的航速矢量区间；建立了基于模糊自适应比例积分微分（PID）控制和船舶运动方程的航向控制系统，再现船舶改向过程中的航速矢量非线性变化；基于静态避碰机理和航向控制系统研究了船舶动态避碰机理，求解了符合船舶操纵运动过程的动态避碰改向区间. 研究结果表明，在开阔水域随机设置的多物标环境中，可得到符合航速矢量非线性变化的动态避碰改向区间集合 [?90°，?72°]、[31°，47°]、[62°，79°]，受动态船舶主要影响形成改向范围为（?72°，31°）、（79°，90°] 的碰撞航向区间，符合船舶操纵运动对改向避碰的影响规律，可为实现船舶避碰辅助决策、自动避碰和动态避碰路径规划提供基础理论和方法.      

车辆主动转向的变结构控制器设计

针对基于线控转向技术的四轮主动转向汽车,利用滑模变结构控制策略,以提高车辆在紧急避障和危险工况下运行的安全性.将实际车辆的前、后轮侧偏刚度及外部干扰视为有界的不确定性参数,利用确定性线性车辆模型作为理想跟踪目标,进行车辆主动转向的变结构控制器设计.人-车-路闭环系统仿真结果表明:当轮胎侧偏刚度摄动或有外部侧风干扰时,变结构控制的四轮主动转向汽车实现了转向零质心侧偏角和跟踪期望横摆率的控制目标,其双移线仿真最终路径偏差分别为0 m和0.05 m,被控车辆系统表现出了良好的路径跟踪性和在不确定影响下的鲁棒性,车辆的操纵稳定性与主动安全性得到了提高.     

轮机自动化机舱的建设及教学改革探索

为了适应航运业新发展和新技术标准的要求,广东交通职业技术学院自行开发与研制了实用的轮机自动化机舱,并依托自动化机舱,开发了网络虚拟教育平台,模拟船舶真实的工作任务、环境和管理,对轮机工程技术专业的课程教学内容和教学方法、手段进行了改革,建立了类似真实工作环境一致的实践教学模式,为提高人才培养质量打下良好基础。     

Real-Time Fuzzy Obstacle Avoidance Using Directional Visual Perception

This paper presents a novel vision-based obstacle avoidance approach for the Autonomous Mobile Robot (AMR) with a PanTilt-Zoom (PTZ) camera as its only sensing modality. The approach combines the morphological closing operation based on Sobel Edge Detection Operation and the (μ-kσ) thresholding technique to detect obstacles to soften the various lighting and ground floor effects. Both the morphology method and thresholding technique are computationaUy simple. The processing speed of the algorithm is fast enough to avoid some active obstacles. In addition, this approach takes into account the history obstacle effects on the current state. Fuzzy logic is used to control the behaviors of AMR as it navigates in the environment. All behaviors run concurrendy and generate motor response solely based on vision perception. A priority based on subsumption coordinator selects the most appropriate response to direct the AMR away from obstacles. Validation of the proposed approach is done on a Pioneer 1 mobile robot.