基于VR技术的多人协同船舶消防系统开发及应用

针对当前船舶消防培训的现状和不足,结合VR技术和网络通信技术,以Unity 3D为开发平台,基于典型船舶火灾处置流程,搭建多人协同船舶消防系统。借助VR设备捕捉人体运动数据,并将数据进行处理映射到虚拟角色的骨骼系统中,从而实现虚拟角色的动作跟随。以散货轮火灾为训练对象,借助三维建模技术,搭建消防训练虚拟火场环境,通过体感交互方式来对虚拟消防设备进行操作。通过网络通信技术搭建网络后台并开发客户端接口,实现多个客户端之间的交互数据同步,从而实现多个消防工位的协同消防演练。该系统能够提供一个安全的动态火灾训练环境,以实现提高学员的协同作战能力,降低船舶消防演习训练成本,提高学员训练效率的目的。实践表明,该系统的培训效果良好,可应用于消防培训。     

舰船电气设备虚拟维修系统的设计与实现

文章围绕舰船电气设备的维修训练和考核需求,规划设计虚拟维修系统的组成结构和软件模块,运行状态转换控制流程及数据通信交互模式,详细阐述了训练考核教控管理、三维模型显示交互、数学模型仿真计算等软件功能。利用Lab VIEW、3DMAX和Post Engineer软件联合开发,研制完成了舰船海水淡化装置虚拟维修系统,实现虚拟现实交互、运行特性仿真、实时数据通信和训练考核评估等性能。     

蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统设计

为了解决目前载人深潜器机械手操作人员的实物培训中存在的培训成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术设计一种用于操作人员虚拟训练的蛟龙号水下作业仿真系统。采用3ds Max构建蛟龙号的三维模型,利用Unity3D引擎进行蛟龙号机械手的操纵交互,通过三维几何变换模拟机械手的相关功能,实现了蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统。该仿真系统可运行于多个主流平台上,基本满足教学培训的需求。     

一种虚实结合的船舶压缩空气操作训练系统设计

针对航运院校采用真实船舶动力设备系统操作训练存在占地面积大、成本高且缺少实船环境的缺点,本文以船舶压缩空气系统为例设计出一种虚实结实的动力设备操作训练系统,建立了压缩空气系统的三维实体模型和设备的数学模型,通过Unity3D实现了船舶压缩空气系统的场景漫游和虚拟操作功能,采用PLC控制技术实现了空压机组的控制功能,解决了PLC控制器与Unity3D之间数据交互问题,最终实现了通过实物控制箱控制虚拟的空压机组的目的。     

基于Unity3D模型的船舱室虚拟交互设计

船舱室设计的合理性与整艘船舶的运营质量和效率息息相关,因此为了能够更好地表现出设计师意图,提高设计合理性,基于Unity3D模型进行船舱室虚拟交互设计研究。利用Unity3D模型软件建立船舱室虚拟场景模型,通过手势识别的方式实现人与虚拟场景之间的交互。以船舶客舱设计为例,证明了所研究的虚拟交互设计的有效性和合理性。     

语音交互在三维虚拟船舶仿真平台中的应用

为了使三维虚拟船舶仿真平台能更好地适用于航海虚拟培训,从提升用户体验的角度出发设计方便用户使用的语音交互系统。通过制作航海专业领域内的语料库,训练声学模型;使用语言模型训练工具Srilm训练得到3-gram语言模型,将二者有机结合构成解码网络;建立反应航海实际操作的语音交互系统。系统测试表明,实现了设计三维虚拟船舶仿真平台语音交互功能。     

基于HTC VIVE的船舶固定水灭火模拟训练系统

鉴于消防培训实操教学和训练比较困难,且成本较高,开发船舶固定水灭火模拟训练系统。运用三维建模技术建立消防泵、消防栓等固定水灭火设备模型,利用HTC VIVE头盔和Unity 3D引擎设计实现船舶虚拟场景的三维可视化与交互操作,利用贝塞尔曲线实现虚拟场景内学员的位置瞬移,通过碰撞检测实现学员对虚拟设备的操作,采用A*算法虚拟辅助船员进行路径规划。测试结果表明,该系统的沉浸感和交互性强,可用于消防培训。     

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。     

基于Unity 3D的港口起重机虚拟拆装培训系统

为解决传统起重机拆装培训过程中存在的问题,基于Unity 3D虚拟设计开发引擎,设计开发港口起重机虚拟拆装培训系统。利用Creo 5.0三维建模软件建立设备三维模型,通过3Ds Max软件对模型进行优化处理,并将模型转变为可导入Unity 3D软件的FBX格式。在Unity 3D软件中,运用C#编程开发虚拟拆装培训系统相关功能,主要包括设备三维模型展示、设备虚拟拆装功能展示、系统数据库读写等,并利用软件自带的UGUI交互系统设计用户界面,实现系统人机交互。经实际应用表明,该培训系统能够有效提高学员学习效率,提升相关人员的工作技能。     

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。     

VR仿生系统在艇员控制训练中的应用

近年来,计算机与互联网技术的飞速发展很大程度上改变了传统工业的生成与控制技术,作为计算机技术在工业系统的重要应用分支,虚拟仿真训练系统不仅具有成本上的优势,也具有更高的训练效率和更好的训练效果。在舰艇的日常操作过程中,艇员需要对舰艇的各类控制平台进行操作和驾驶,这个过程牵扯着大量的机动环节,为了提高舰艇操作人员的训练效率和水平,本文基于虚拟现实技术VR设计了一种针对艇员的虚拟控制系统,并详述了虚拟系统在艇员控制训练中的应用。     

舰船智能导航显控界面交互设计与应用

为提升显控界面的交互效果,确保舰船航行安全,提出舰船智能导航显控界面交互设计与应用。利用PS平面软件或Axure软件,绘制显控交互界面元件;在Axure软件内,以最大元件间距、最大视觉注意等级与最大隐喻度为目标,建立绘制显控交互界面元件布局模型,通过灰狼搜索算法求解该模型,得到绘制显控交互界面元件布局结果;在布局后的界面内加入交互用例,实现显控界面交互原型设计。若符合交互需求,则完成显控界面交互设计,反之修改界面布局方案。实验证明：该方法可有效布局显控交互界面的元件,并符合人眼的视觉需求;应用该方法后,操作人员操作显控界面时的反应速度较快,θ波功率较低,该方法可有效降低操作人员的脑力负荷,具备较优的交互效果。     

基于EON的装备虚拟维修训练系统的设计与实现

针对维修训练的现状,通过对当前主流的虚拟现实软件平台进行分析,基于EON Studio构建了三维的、可交互的装备虚拟维修训练系统,并提出了一种核心工作引擎的设计方法,实现了引擎数据交换、人机交互和维修动作设计等关键技术,屏蔽了底层模型的操作,有效保证了系统设计的通用性和可扩展性。     

新型鱼雷发射装置虚拟维修训练系统的设计与实现

为提高部队维修保障训练效率,提出了新型鱼雷发射装置虚拟维修训练系统的框架,并进行了系统设计和实现.训练系统由5个分系统组成,包括维修原理学习系统、发控设备虚拟操作系统、维修资料管理系统、维修档案管理系统和人员信息管理系统.介绍了系统实现的关键技术,包括虚拟零件拆卸过程中交互控制的实现、使用GDI+技术显示多种格式的图纸资料和使用COM技术显示维修文档资料等.     

船舶轮机仿真器引入虚拟现实技术的研究

提出在船舶轮机仿真器中引入虚拟现实技术。提出虚拟机舱,虚拟集控室,虚拟驾驶台,虚拟控制仪表板的新概念并讨论其可实现性。给出应用虚拟环境系统ＶＲＴ生成的可交互油船模型。作者认为综合应用计算机生成的动态３ 维图形,高画质图象投影和多媒体技术,可获得比物理模拟更真实的仿真效果。从而使船舶轮机模拟器具有良好的动态视景、人机自然交互界面和临场感成为可能     

自动化轨道吊远程操作虚拟培训系统设计

为了摆脱自动化轨道吊远程操作培训时对真实环境、真实设备的依赖,提高培训效率,降低码头培训成本,设计开发自动化轨道吊远程操作虚拟培训系统.利用自动化轨道吊、集卡、集装箱等三维模型搭建自动化堆场虚拟环境.通过建立真实自动化轨道吊远程操控台与虚拟环境的通信连接,实现操控台对虚拟自动化轨道吊的操作控制.该系统可以模拟真实自动化...     

基于RA8876M的船舶机舱一体化显控模块设计

针对船舶机舱内设备的便捷操作需求,采用STM32F429芯片和RA8876M显示控制器,研究设计一套适于船舶机舱使用的具有接口丰富、操控便捷和应用场景丰富等优点的一体化显控模块。RA8876M显示控制器能在无操作系统环境下正常工作,有助于降低模块整体应用程序的开发难度;利用RA8876M显示控制器配套上位机软件可视化编程的优势,能大幅缩短软件开发周期。通过在某船舶机舱延伸报警系统中应用,验证该一体化显控模块具有优良的工作性能。     

基于组态软件的船舶辅锅炉虚拟操作系统设计

文章应用虚拟仿真技术,选用组态软件,对船舶辅锅炉操作系统进行仿真设计。利用紫金桥组态软件进行人机界面的编辑,结合辅锅炉系统的工作原理和操作的逻辑顺序,完成脚本程序的设计。该系统实现了在计算机上进行船舶辅锅炉系统的操作训练,达到了培训轮机专业学员的目的。     

船体三维网格的图形用户界面设计

由于船体三维立体显示存在一定不足,且图形特征匹配错误等,导致当前用户界面设计无法有效辅助船体三维网格模型设计。为此,提出船体三维网格的图形用户界面设计方法。结合虚拟现实技术,设计图形用户三维虚拟显示界面。以此为基础,通过识别不同手势指令,无接触虚拟操作用户界面功能模块,实现有效的人机交互,辅助完成船体网格模型模拟试验。结果表明:与基于图形推理、基于机械点阵以及基于数字图像处理技术等3种方法设计的界面交互结果相比,所研究方法设计下的用户界面交互匹配指数更高,每种手势的平均反应延迟更短,说明该用户界面表现更好。     

基于VR技术的船舶航行仿真系统设计

传统船舶仿真系统不能在短时间内完成航行数据的识别及转发处理。为解决上述问题,设计基于VR技术的新型船舶航行仿真系统。通过层次逻辑结构设计、仿真拓扑结构设计2个步骤,完成新型系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,通过VR交互程序设计、航行传输协议设计、仿真数据库设计3个步骤,完成新型系统的软件运行环境搭建,实现基于VR技术船舶航行仿真系统的顺利应用。模拟对比试验结果表明,与传统系统相比,应用基于VR技术船舶航行仿真系统后,航行数据识别及转发处理时间均得到一定程度降低。