基于虚拟现实的船舶轮机仿真训练系统

将虚拟现实技术应用于轮机系统仿真中,建立了"基于虚拟现实的轮机仿真训练系统". 虚拟现实技术是近年来发展起来的一种新的计算机技术,结合了计算机硬件,图形显示,生理学,心理学的最新研究成果.本系统实现了传统船舶轮机仿真系统所无法实现的一些特殊运行情况的模拟,并为训练者提供真实的临场感觉.本文介绍了系统的设计思想、总体结构及系统的组成和特点.     

船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法

详细介绍了运用MultiGen Creator和Vega等软件实现具有VR特征的船舶机舱虚拟现实仿真系统的方法,其中主要有：利用Creator进行三维建模过程中的场景数据库层次结构技术、实例化技术、外部引用技术、纹理映射技术和实时视景生成技术等;利用Vega实现船舶虚拟机舱的自动漫游和手动漫游方法以及漫游过程中的碰撞检测技术等;首次实现了与船舶轮机模拟器之间通信,实现虚拟机舱与轮机模拟器之间的相互操作,保持虚拟场景中虚拟仪表、虚拟指示灯等部件的状态与船舶轮机模拟器相应部件的状态一致。开发出的船舶机舱虚拟现实仿真系统,建立了逼真的船舶机舱虚拟场景,实现了人在虚拟机舱环境中的漫游,可以对虚拟场景中主要运动部件的驱动,是对现有船舶轮机仿真器有益的补充,有利于提高轮机员培训的教学质量。     

三种船舶运动控制仿真系统

船舶运动控制系统有三种仿真模式：一是单机仿真即在一台计算机上同时运行船舶运动数学模型和控制器;二是双机仿真即一台计算机运行船舶运动数学模型,另一台为真实的船舶控制器,控制器通过数字通信接口控制另一台计算机上运行的船舶运动模型,也称为半物理仿真;三是物理仿真即建造一艘按某一水动力学相似准则而缩尺的模型船,在模型船上装上真实的船舶控制器,在水池或海上做船舶运动控制试验。本文介绍大连海事大学轮机工程学院研制的上述三种船舶运动控制仿真系统。     

虚拟现实技术及其在分布交互式仿真系统中的应用

介绍了虚拟实现系统的分类特点及其对相关技术的要求 ,详细描述了基于SGIOCTANE工作站的VR开发环境 ,给出了VR在舰船作战系统分布交互式仿真中的应用实例。     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

船舶运动半物理仿真系统

从加快船舶运动控制器样机的研制周期、降低成本、提高效率出发，提出了一种新颖的船舶运动半物理仿真系统。介绍了系统的组成、结构和各模块的功能及特点。叙述了系统的实现方法和相关性能指标，利用所研制的船舶运动半物理仿真系统，可方便地在实验室内对船舶航向、船迹、减摇和避碰等船舶控制系统进行半物理仿真研究，为船舶运动控制器系统样机的研制提供了方便。试验表明所研制的船舶运动半物理仿真系统满足了规定的性能指标，达到了预期的目的。     

基于Simulink的船舶运动控制的仿真研究

在介绍水面船舶三自由度运动模型建立方法的基础上，利用Matlab的S—function建立了基于Simulink的Abkowitz非线性船舶运动模型，进行了船舶运动控制系统的仿真研究，并给出了仿真结果。对船舶操纵性试验和船舶运动控制规律的研究具有实际意义。     

融合数值流场的内河船舶三维航行虚拟现实系统

为缓解船舶驾驶员在航行环境复杂水域的心理压力,提高船舶航行安全,使船舶驾驶员更直观准确地利用两岸地形及根据航道尺度、桥梁通航尺度、水流态势等情况航行,采用虚拟现实技术对船舶三维航行环境进行了仿真。以长江重庆主城区段水域为例,在对该水域流场的数值模拟的基础上,构建了融合数值流场的船舶三维航行环境。仿真结果表明:所研制的系统对船舶航行环境具有逼真的可视化效果,可有效地提高航行安全和缓解驾驶员心理压力。     

基于Web的虚拟现实仿真实验室设计

从虚拟现实与系统仿真各自的概念、特点等出发，阐述了虚拟现实和系统仿真的联系和区别，同时重点阐述了基于Web的虚拟现实仿真的技术实现方式和表现手段，在此基础上提出并实现了一个基于Web的虚拟实验室设计。     

基于组件的船舶燃油系统可视化仿真

船舶燃油系统拓扑结构复杂,设备种类繁多。目前相关软件在系统工作流程仿真设计与分析上功能薄弱。针对这一问题,提出了可视化的船舶燃油系统仿真方法。开发过程采用了基于组件的软件开发模式,借鉴了组态软件的思想,将仿真应用分为应用框架、可视化模型组件库、应用系统对象、系统流程算法组件等部分,各部分相对独立,使其更具开放性,通过应用不同的模型及算法组件可以扩展到其他应用领域。     

船舶运动控制硬件在环仿真系统的研究

目前众多学者致力于将当前先进的控制理论应用到船舶运动控制领域,但在实际船舶上验证这些先进的控制算法面临很多困难,为此,设计并实现一套船舶运动控制硬件在环仿真系统。该系统包括船舶运动DSP控制器,船舶运动仿真系统,控制与监测系统三部分,对相关硬件电路和软件设计进行了研究。系统测试结果表明该系统性能良好,为在实验室环境下进行船舶运动控制算法研究和船舶运动控制器开发提供了一个有效的测试平台。

Abstract：

Many scholars devote to applying current advanced control theories to the ship motion control.However,there are many difficulties in verifying the performance of the control theories.In the view of this contradiction,a hardware-in-loop simulation system for ship motion control was designed,which includes ship motion controller based on DSP,ship motion simulation system,and control-monitoring system.The relative design of hardware and software was discussed.The simulation results show that the proposed hardware-in-loop simulation system has satisfactory performance and it can provide an effective test platform for the study of the ship motion control theories and the development of the ship motion controller in the laboratory environment.     

基于虚拟现实环境的飞机显控系统软件仿真

出于三维化仿真飞机显控系统的需要,提出了一种基于虚拟现实环境的软件仿真方案。仿真软件通过采用虚拟面板创建显控系统的主要人机界面,利用Vega Prime虚拟现实开发环境和OpenGL动态纹理技术生成平显视场内的三维场景和动态画面,并运用多线程技术提高软件的实时性。仿真结果表明,该方案可以实现预定的功能,亦符合实时性要求。     

基于运动跟踪和交互仿真的工作设计

为了在设计阶段早期就可以考虑工作任务、工作空间以及人与系统的匹配问题,运用多相机成像和图像处理技术实现了一套人体运动跟踪系统。运用该系统可以获取虚拟工作空间中实际工作者的动作信息,通过实时的人机交互仿真实现工作者与虚拟对象的自然交互,通过仿真对工作设计进行评价,评价内容包括工作空间可及性、工作任务可完成性、完成绩效以及满意度等。所构建的原型系统已经用于多种工作动作的跟踪、仿真和评价。     

面向流场可视化的沉浸式虚拟现实交互系统研究

针对基于二维显示交互环境的流场可视化应用由于深度信息不足导致交互效率较低的问题,引入虚拟现实技术,提出具备多样化交互方式的沉浸式流场可视化系统。该系统基于凝视与手势交互技术,设计并实现了基于用户手势的导航方法与三维交互控件,基于用户凝视与手势的沉浸式交互面板,以及基于可视化场景的沉浸式交互管理方法与基于可视化算法树的可视化网络管理方法,对用户交互进行了系统化管理,能够在沉浸式环境提供对典型流场可视化操作的全流程支持。用户实验结果表明：该系统能够在典型流场可视化场景下为用户提供高效、自然的交互。     

基于实物增强的交互式下颌运动可视化

利用计算机图形学技术实现交互式下颌运动仿真与可视化具有重要意义.针对传统交互界面的缺点,基于视觉跟踪技术利用牙齿实物模型和标记卡片实现了一种实物增强的三维交互界面,将多种交互任务与交互技术无缝融合在一起,物理空间和数字空间实现同步一致性.实验评估表明,这种交互方式能够让用户更有效地利用已有技能,以自然、直观的方式与虚拟对象进行交互.     

一种基于虚拟现实技术的导弹模拟训练系统

针对目前便携式防空导弹训练模拟器存在的问题,该训练模拟器以图形工作站、OpenGVS软件作为核心开发平台,采用虚拟现实、三维动画、多媒体模拟、数据库管理等技术开发了训练仿真软件;采用角度跟踪器提高了角度测量精度,简化了训练校准过程;开发了通过事件驱动的硬件信号采集电路,使训练过程计时更加精确,符合训练模拟器发展的趋势,该课题的研究具有较高的应用价值。     

虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台

为解决虚拟装配存在人机交互度、行为仿真与用户设计效果不佳等问题。以大型拖拉机变速箱为对象,研究了多碰撞体的齿轮动力学运动与行为仿真方法,提出了基于轴和面约束的多零件模型在虚拟环境中的定位方法,开发了人机交互式的虚拟环境,每帧消耗的时间约为10 ms,实现了复杂变速运动行为及其仿真。同时虚拟装配模块里配置了AR接口,可通过手式进行主动式智能虚拟装配。试验表明,系统能按照用户需求进行主动式的虚拟装配、干涉检测、学习装配知识、方案设计、提示装配错误等,为复杂变速箱的虚拟制造与装配提供了仿真平台,平台具有可扩展性。     

变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接

变电站实时监控系统是变电站重要组成部分,它与虚拟现实场景相结合可以提供更加真实的仿真环境,达到更好的培训目的。研究了变电站仿真系统中实时后台监控程序和虚拟现实场景两者之间数据通信的方法。使虚拟现实场景与后台监控程序上的操作互相同步反应,以实现有效的交互式变电站仿真系统。并以实例详细阐述了采用模拟通信程序结合变电站仿真程序,按照IEC870-5-103规约进行数据传输,实现虚拟现实场景与后台监控程序连接的过程。