船舶航迹流实时动态仿真

完全用W.T.Reeves提出的粒子系统方法无法满足仿真系统的实时性要求。为使航海仿真系统能进行实时模拟,提高对水波、浪花及船舶航迹流模拟的逼真程度,采用粒子系统建立航迹流模型,模拟航迹流的外轮廓,确定图象的α值,利用图象合成方法中粒子的透明度来实现不规则性航迹流的实时动态仿真。分析研究了粒子系统的航迹流模型及图象合成的主要方法,实时地模拟出船舶航迹流随船舶大小、速度变化,随时间消退、随波浪上下起伏等动态效果。     

基于粒子系统和图像合成的船舶航迹流模拟研究与实现

主要研究了采用粒子系统和图像合成相结合的船舶航迹流模拟方法．介绍了粒子系统方法的基本原理及其处理步骤．通过对航迹流产生原因的分析，建立起航迹流粒子运动模型，动态模拟了航迹流的轮廓．利用OpenGL技术．采用真实的航迹流图像以图像合成的方式实现航迹流的模拟．     

基于粒子系统实现船舶航迹仿真的加速方法

为解决大规模粒子系统的实时性问题,提出一种基于LOD技术和硬件加速技术的混合加速技术.根据视点与景物间的距离建立粒子系统的LOD模型,并将该模型融入基于GPU的渲染流程中.整个实现流程采用FBO技术,通过两遍渲染方式完成粒子系统的绘制.虚拟海洋场景的船舶航迹实时试验表明,该方法可显著提高粒子系统的运算效率和绘制速度,与未采用任何加速策略而单纯基于CPU的绘制方法相比,其绘制效率提高近12倍.     

应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法

针对三维海洋仿真中舰船航迹再现的实时性与显示效果之间的矛盾,提出了一种应用水波弥散特性的可视化新方法.该方法将水面波的弥散特性应用到船首产生破浪的运动建模中,建立了简化的船行波粒子系统模型;然后根据船尾航迹的宽度距离扩散规律,建立了尾部航迹的粒子系统模型,并采用后续渲染技术实现跟海面的融合;最后基于开放场景图粒子系统,在VS2005平台对新方法进行具体实现.水声对抗仿真系统中的实际应用表明,新方法更符合物理运动规律,对整个系统帧速的影响小于1帧/s,有更好的实时性和显示效果.     

港口航道和码头通航安全评估

为了满足对福建液化天然气站线10万t级液化天然气船舶码头工程通航安全评估需求,就通航安全评估工作中的船舶操纵模拟器运用、船舶运动数学模型的建立、电子海图和码头CAD数据转换及叠加、虚拟通航环境生成、评估仿真模拟试验方案的设计与实施以及船舶航迹带生成系统等关键技术问题进行简要的论述.且运用大型船舶操纵模拟器和船舶航迹带生成系统,对10万t级液化天然气船舶的航行安全问题进行仿真模拟,并对模拟仿真结果进行分析评价,进而提出通航安全方面的合理化建议.     

基于粒子系统的动态雪景模拟

目的通过研究粒子系统方法,同时结合面向对象的程序设计语言,提出粒子系统的雪景模拟算法结构,模拟生成逼真的视觉效果。方法恰当选择粒子数量和粒子模型,结合OpenGL平台,针对雪景其具体的结构进行分析后,得到雪景的动态模拟。结果实践表明,该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象,仿真效果逼真。结论提出了一种新颖的算法,从而有效解决了一般的粒子系统在动态雪景模拟中实时性差的问题。     

XNA环境下粒子系统的飘雪仿真

由于现实环境中雪花的飘落是非常不规则的,仿真雪花的飘落也是有难度的。为了模拟现实中雪花飘落的真实情景,以达到尽可能逼真的效果,介绍了实现可视化仿真的一种技术手段和一个具体应用。介绍了粒子系统的基本原理和XNA平台的工作原理,阐述了在XNA平台下建立模拟雪花物理模型的技术和实现雪花飘落运动可视化仿真的可行性方法。通过参考现实中的飘雪场景,研究现实中雪花飘落的运动,在.NET开发平台下,利用C#语言和XNA技术,采用完全面向对象的思想,研究开发了一个研究人员能实时观测并能有效地驾驭雪粒子模型运动的粒子系统。该系统不仅实现了数据实时模拟与实验过程的实时控制,还实现了具有3D效果的飘雪仿真场景。研究人员可以通过实时交互,设置雪花在不同方向上的速度和加速度,以及通过调整观察距离,可以仿真演示出雪花在现实中的各种运动状态。通过实例验证了该粒子系统的效果良好,用粒子系统仿真雪花的飘落是可行的,实时地可视化仿真出的三维飘雪场景效果逼真。     

船舶运动控制仿真平台

ｉｓｕａｌ Ｃ＾＋＋编程建立了船舶运动控制仿真系统,包括各种典型船舶的数据库,具有单机仿真、联机仿真及船舶操纵仿真三种模式,可模拟船舶的航向保持、航迹保持和转向控制等动态,为控制算法的评估和自动舵产品的测试提供了一个仿真试验平台。     

基于航迹误差预测模型的船舶自适应控制

为提高船舶控制精度,根据船舶航迹、航向、航速、舵角特性和历史数据,采用卡尔曼滤波进行误差预测估计,利用反传多层感知器自适应网络建立船舶航迹误差预测模型,并采用舵角、航向、航迹三层串级回路系统结构,完成自动舵控制功能.在风浪干扰、改变船舶模型的回转性指数、追随性指数、延迟因子和积分因子情况下,该系统以较少的舵角动作迅速收敛,减小了航迹的波动幅度和次数,使船舶航迹与预定航线更加拟合.仿真结果表明,在模型失配情况下,该系统仍可保持稳定的输出和光滑的控制作用,具有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质.     

虚拟现实技术在非恒定流实时仿真中的应用(英文)

为实时显示河道流场的动态变化过程,将虚拟现实技术应用于非恒定流的实时仿真模拟,开发了基于虚拟现实技术的流场动态可视化系统.采用虚拟现实技术在计算机中构建真实的三维地形地物,进行交互漫游;河道流场状态由二维水动力学模型提供;基于粒子系统思想,采用运动的矢量箭头模拟动态流场,并将该流场集成于三维场景中,实现了虚拟现实与科学可视化的有机结合.为解决三维虚拟仿真与数值计算数据量和计算量都很庞大的问题,采用基于网络的并行算法,使数值计算与三维显示在不同的PC上进行,计算结果通过网络传输进行交互,同时采用插值处理的方法解决计算速度与显示频率不协调的问题.系统用来模拟三峡工程与葛洲坝工程当前流量状态下整个流场的动态变化,具备直观性、实时性和科学性,是流场实时模拟显示的解决方案之一.     

基于GPU粒子系统的烟花实时仿真

烟花的仿真对于烟花燃放编排、动画游戏、影视特效等有着非常重要的应用.基于粒子系统可以进行烟花的模拟,但粒子数较多时常常绘制速度较慢.引进最新发展的图形硬件加速绘制技术,提出了一种基于GPU(GraphicProcess Unit)粒子系统的烟花绘制技术,并构架实现了一个实时的烟花仿真系统,实现了不同烟花燃放场景的真实感仿真.     

Android平台上基于粒子系统的喷射型火焰模拟

针对传统粒子系统的燃烧型火焰模型在Android移动平台上模拟火焰喷射装置发射喷射型火焰运动状态时,由于采用了随机运动方式,产生大量粒子,无法满足系统实时性及逼真性的问题。提出一种燃烧学模型与粒子系统相结合的改进方法来模拟喷射型火焰。根据喷射型火焰燃烧学理论,提出按火焰生命周期进行分阶段渲染多种纹理的火焰仿真方法来减少每帧生成的粒子数。同时,构建了半四面体粒子图元来增强喷射火焰的细节,能生成较真实喷射火焰效果。实验证明,改进的模拟方法可以通过较少粒子数达到较好的视觉真实感,满足实时喷射火焰生成需求。     

基于动态非线性滑动模态的欠驱动船舶直线航迹控制

针对带有状态变量和控制输入约束条件以及横向漂移的欠驱动船舶,设计了直线航迹控制算法,通过对系统输出进行动态非线性滑模分解迭代设计,将单输入多输出的控制问题转化为标量零阶系统的镇定问题,并利用增量反馈控制,无需对不确定模型参数或风、流干扰进行估计,能够同时稳定船舶的航向和航迹。应用"育龙"轮的非线性水动力模型进行了仿真,结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性,且其设计参数物理意义明显、易于调节。     

基于粒子系统的火焰仿真方法概述

本文对计算机图形学领域的不规则物体—火焰建模及模拟方法的研究动态进行了综述性介绍,总结了纹理映射、分形模型、物理过程、扩散过程、粒子系统几个主要方法的特点及使用场合,并详述了基于粒子系统的火焰仿真过程。     

基于小波神经网络的船舶导航雷达航迹相关外推方法

采用小波神经网络实现船舶导航雷达跟踪的航迹相关外推,本算法采用神经网络的并行处理方式,结合小波分解理论中局部Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数信息,实现雷达的高精度在线相关跟踪滤波。仿真结果表明,该算法的计算量不随目标运动模型复杂性增加而增加,并且具有在线处理精度高、实时检测误跟踪准确等特点。     

粒子系统在复杂风场及湍流场中的实现

为真实地模拟气溶胶在复杂风场中的输运扩散效果,提出一种将计算流体力学计算的风场结果与粒子系统相结合的方法.以一个存在障碍物的三维区域为例,采用非结构四面体网格对其进行网格划分,运用计算流体力学方法对这一区域的风场和湍流场进行求解;在仿真平台Unity 3D中建立了与计算模型对应的环境模型,并将风场和湍流场的计算结果导入环境模型中,实现了风场在虚拟环境中的可视化.在环境模型中建立了粒子系统,并在存储于非结构网格中的风场及湍流场的作用下模拟了粒子系统的运动变换,实现了虚拟环境中复杂风场、湍流场条件下的气溶胶的扩散仿真.     

某型船舶动力装置建模及仿真

针对某型船舶动力系统设备多、功能复杂的特点,采用模块化建模法建立主要动力设备数学模型.基于系统仿真模型,实现船舶动力系统各种工况下的实时仿真.结果表明,模型仿真计算数据与船舶实际运行数据吻合良好,模型真实反映了动力装置的工作状况,满足仿真要求.     

飞行仿真中三维云场景的渲染

云的建模和渲染是近年来计算机图形学领域的一个研究难点,在飞行视景仿真系统、计算机游戏、三维动画领域中有着广泛的应用.从建模方法、光照模型以及实时渲染3个方面对云景仿真进行研究.提出一种基于粒子系统的静态云建模方法,降低了建模的复杂度.采用云的多重散射光照模型加速了渲染速度,并且结合Impostor技术、Billboard技术实现云场景的实时漫游.仿真结果表明,生成的云层效果真实,具有良好的实时性,可在普通的PC机上流畅运行.     

利用粒子系统实现喷泉模拟

为了实现喷泉的实时模拟,构建出一种基于粒子系统的喷泉系统模型。分析模型中粒子的属性及其变化,加入风力和阻力等粒子属性,实现粒子在复杂受力情况下的实时动态模拟。采用Visual C++6.0为编程工具,三维动画环境由OpenGL支持,在Windows XP环境下开发了基于粒子系统的三维喷泉模拟系统。实验证明该算法实现简单,模拟的喷泉效果满足实时性和逼真性的要求。     

集装箱船舶大型化与城市经济发展关系的系统仿真

阐述集装箱船舶大型化的发展历程,分析其与城市经济发展的相关关系.运用系统动力学理论,分析集装箱船舶大型化与城市经济发展的因果关系,构建因果关系图和流图,建立系统仿真方程.以深圳市为例进行实证研究,得到系统仿真结果,并进行政策模拟.结果表明,港口城市适应集装箱船舶大型化的发展对其经济发展具有明显的促进作用;应用系统动力学方法研究集装箱船舶大型化与城市经济发展的关系是科学有效的.