船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法
船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法
产生特殊效果或真实感的一种技术，并不是实际的几何模 型。之所以应用纹理映射技术，一方面是由于在虚拟机舱场 景中有大量不规则物体需要模拟，如机舱内部的大量规模较 小的实体，常用的方法是通过分形、粒子、布尔等算法构造 大量三维体组合而成，而这种建模方法在逼真度提高的同时 是以大量系统资源的耗费为条件的。在虚拟场景模拟中，采 用纹理映射技术可以较好地模拟这类物体，同时实现逼真度 和运行速度的平衡。另一方面，对于复杂实体模型，采用纹 理映射可以模拟出丰富的细节，简化模型的构造过程，降低 实体模型的复杂度，同时还可以赋予模型鲜明的色彩、贴图 特征等。
船舶轮机模拟器（Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｏｏｍ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ），是船 舶机舱设备管理培训系统的简称，目前己成为现代航海教育 的一种必备设施。传统的轮机模拟器是建立船舶电站、集控 台、设备控制箱和主机等机舱设备仿真模型，但是它们在实 验室中的布置与真实船舶机舱环境有很大差别，使得没上过 船的学员对于船舶机舱的真实环境并不了解，利用虚拟现实 技术，建立船舶机舱虚拟环境，使得学员可以在虚拟机舱环 境中进行漫游和操作，对于了解机舱环境，增强真实感，显 然是比较好的。因此，建立船舶机舱虚拟现实仿真系统，是 对现有船舶轮机模拟器很有益的补充，有利于提高轮机员培 训的教学质量。
２．１三维虚拟场景的建立
武汉理工大学船舶轮机模拟器是以中海集团的“新青岛 号”５６００箱远洋集装箱船为仿真对象，在对该船机舱内设 备布置进行细致的了解后，使用Ｃｒｅａｔｏｒ和３ｄ ＭＡＸ三维建 模软件首先建立各设备的模型，然后根据实船布置，建立出 船舶机舱虚拟场景，其中主要用到了下列主要技术和方法。
为实现以上功能，决定使用ＭｕｌｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ和３Ｄｍａｘ 进行三维建模，使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０创建基于ＭＦＣ的Ｖｅｇａ 应用程序框架，利用Ｖｅｇａ的ＡＰＩ函数实现漫游功能。通过 与船舶轮机模拟器仿真支撑平台ＳＥ２０００数据通信，实现与 轮机模拟器的相互操作。
基于虚拟现实技术的船舶操纵培训模拟系统设计
基于虚拟现实技术的船舶操纵培训模拟系统设计虚拟现实（VR）是一种虚拟环境的技术，可用于模拟现实生活中的各种场景。
随着VR技术的发展和普及，越来越多的领域开始应用VR技术，如医疗、建筑、游戏等。
在船舶操纵培训方面，VR技术也被广泛应用，而基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统也因其具有的优点而备受推崇。
一、VR技术在船舶操纵培训中的应用VR技术使得船员可以在真实场景下模拟船舶操纵，这对于提高船员的实战能力和经验是非常有益的。
在传统的航海教育中，船员只能通过船上实习和在模拟器中训练来提高自己的技能。
但是这种方式并不能完全反映出真实的航海环境，并且还会受到外界因素的影响。
而基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统，则可以建立高度逼真的船舶操纵场景，提供类似于真实情况下的操纵体验。
二、基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统的实现方式基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统是由计算机软件和硬件系统组成的，在软件上，可以根据不同的航线和船型建立相应的模拟场景，包括船舶运行过程中的各种情况和突发事件。
在硬件方面，可以使用VR头盔、手柄等设备，使得船员可以获得更加真实的操纵体验。
三、基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统的优点1、提高实战能力和经验船员可以在虚拟环境下更加真实地模拟船舶操纵，可以更好地培养实战能力和经验，同时还可以在孔子的安全前，提高船员的应急处理能力。
2、节约成本基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统可以取代传统的航海教育方式，大大节省船员培训的成本，同时还可以减少由于互动环境或场景不同而造成的困惑和控制效率低下的问题。
3、提高航海安全性通过虚拟环境的模拟，船员可以更好地掌握航海技能，提高操作技能和敏捷度，从而更好地控制航向、速度等，降低事故的发生率，提高航海安全性。
四、总结基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统可以为船员提供更加真实、高效、安全的培训方案，优化船员培训方式，使船员更加快速地获得实践经验和完善技能，从而提高船舶工作的安全性和效率，降低事故的发生率。
船舶机舱虚拟仿真系统的设计与实现
ｆ ｒ ａ Ｓ ｐ Ｅｎｇ ｎｅ Ｒｏ ｍ ｏ ｈｉ ｉ ｏ
Ｔ ｎ ａ ｅ ｇ Ｑｉ ｕ ｉｇ Ｔ ａ ｅ Ｓ ｎＱｉｕ ｏ ｇＤ ｐ ｎ ， ｎＦ ｘｎ ， ｉ Ｙ ， ｕ ｈ ｎ
（ ｌｃｒｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｐ ｒ ｎ， ｖ ｌ ｅｔ ｆ ｃｒ ａ ｅ ， ｎ ｂ ３ ０ ２ Ａｎ ｕ， ｈｎ ） Ｅ ｅｔ ｏ ｃ ａ ｉａ Ｄｅ ａｔ ｔＮａ ａ ｔ Ｏｆ ｅ ｄ ｍｙ Ｂｅ ｇ ｕ２ ３ １ ， ｈ ｉＣ ｉａ ｍｅ Ｐ ｙ ｉ Ａｃ
2删除冗余多边形冗余多边形是指在实时仿真运行中始终不会被显示的多边形包括模型几何体内部的多边形一些过度的模型细节和被其他多边形完全遮蔽的多边形例如设备底面与机舱地板的重合面相邻设备的接合面等
船 电技 术 ｌ 应用研究
船 舶 机 舱 虚 拟 仿 真 系 统 的 设 计 与 实 现
童 大鹏 秦 福 星 田 野
Ａｂ ｔａ ｔ Ｕ ｉｇＭｕｔ ｅ ｒａｏ， Ｌ Ｓｕ ｉ ｎ ｅ ａＰ ｆ ． ｉｔａ ｉ ｌｔ ｎｓｓｅ ｒｍａ ｉｅ ｓｒ ｃ： ｓｎ ｌｇ ｎＣ ｅ ｔｒ Ｇ ｔｄｏａ ｄ Ｖｇ ｒ ｉ Ｐ ａｖｒｕ ｌ ｍｕａｉ ｔｍｆ ｒｎ ｓ ｏ ｙ ｏ ｅ ｇｎ ｏ ｍ ａｅｄ ｖ ｌｐ ｄ ｈ ｅ ｉｎ ｉｅ ｎ ｐ ｅ ｎａｉｎｍｅｈ ｄ ｏ Ｄ ｍｏ ｅｉｇ ｉｓｒ ｍｅ ｔ ｎ ｉｅｒｏ ｒ ｅｅｏ ｅ ．Ｔ ｅｄ ｓ ｄ ａ ａ ｄ ｉ ｌｍｅ ｔｔ ｔｏ ３ ｄ ｌ ， ｎ ｔｕ ｎ ｇ ｍ ｏ ｆ ｎ
文 献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ： １ ０ ，８ ２２ １） １０ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｌｚ ｔｏ ｉ ｔ ｌＳｉ ｕｌ ｔｏ ｙｓ ｅ ｓｇ ｎｄ Ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏｆａ Ｖ ｒ ｕａ ｍ ａｉｎ Ｓ ｔ ｍ
基于虚拟现实的船舶模拟系统设计与实现
基于虚拟现实的船舶模拟系统设计与实现近年来，随着科技的发展，虚拟现实技术也越来越得到广泛应用。
虚拟现实技术可以让人们身临其境地体验不同场景，让人仿佛置身于真实世界之中。
航运业也不例外，基于虚拟现实技术的船舶模拟系统已经开始广泛应用。
为什么需要船舶模拟系统？船舶模拟系统是指以船舶为对象，通过计算机技术和控制技术，将船舶的运动状态在计算机上进行仿真，使用户能够视觉化、感知化地体验船舶的运动状态。
虚拟现实技术的应用使得船舶模拟系统能够更加真实地体现实际航行情况，从而提高船舶航行的安全性、减少事故的发生。
船舶模拟系统的应用范围非常广泛。
对于大型船舶，航行前的模拟能够提前发现问题，避免事故的发生。
对于船员培训，则可以让船员更加深入地了解船舶运动状态，提高其风险意识和船舶操控技能。
此外，船舶模拟系统还可以用于船舶的设计和研发等方面。
虚拟现实技术在船舶模拟系统中的应用虚拟现实技术是船舶模拟系统得以实现的关键。
通过虚拟现实技术，可以将真实的航行情况以仿真方式显示出来，让使用者身临其境地感受船舶的运行状态。
虚拟现实技术包括三个关键技术：模拟技术、交互技术和立体视觉技术。
模拟技术是指模拟真实船舶的运动状态，交互技术是指通过设备和软件等进行人机交互，立体视觉技术则是通过3D技术对模拟场景进行真实显示。
其中，交互技术的发展至关重要。
交互技术的发展决定了使用者是否能够更加真实地体验到船舶的运行状态。
目前，虚拟现实技术主要使用手柄和头戴设备进行交互。
手柄可以模拟操纵杆等设备，帮助使用者更好地掌握船舶操纵技巧。
头戴设备则可以提高使用者的沉浸感，让其仿佛置身于真实的航行环境之中。
船舶模拟系统的设计与实现船舶模拟系统的设计与实现需要考虑以下几个方面：1. 船舶模型的建立。
船舶模型的建立是船舶模拟系统的第一步。
船舶模型需要包含船舶的各项参数，如船速、船姿、荷载条件等。
船舶模型的建立需要通过船舶设计软件进行。
2. 船舶运动模型的建立。
船舶机舱虚拟漫游技术
船舶机舱虚拟漫游技术作者：陈黄骞赵树培来源：《科技创新导报》2012年第06期摘要：虚拟现实技术仿真越来越受到人们的关注，应用虚拟现实技术实现用户在虚拟机舱中的漫游是一项值得挑战的项目。
随着虚拟现实的日益成熟，将彻底实现机舱漫游，有利于提高船员的操作水平，培养优秀的航运人才。
关键词：虚拟现实船舶机舱三维建模实时漫游中图分类号：U675.79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展，信息的可视化成为新的应用发展方向，基于虚拟现实的仿真技术日益成为当前研究的热点。
VR 利用计算机和电子技术产生逼真的视、听、触、力等三维感觉, 用户通过专门的交互装置(例如立体眼镜、立体头盔等) 与虚拟环境交互, 产生身临其境的感觉。
VR技术的特征：（1）交互性是指用户通过使用专用设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度。
（2）想象性 VR技术极大地依赖人类的想象力，可以充分发挥人类的创造性。
（3）临场感使用户产生身临其境的感觉。
当然,并非任何一个VR系统都具有上述的所有特征。
美国是VR技术的发源地，目前美国在该领域的研究一直处于领先。
我国VR技术与其相比还有一定的差距，所以要量体裁衣，制定发展计划。
在船舶轮机仿真领域，VR的应用较少，特别是一些高尖端的应用。
虚拟机舱漫游仿真系统再现了实船的机舱,通过鼠标操作任意改变视点,在虚拟机舱中进行漫游。
实时虚拟仿真一个逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。
船舶机舱虚拟现实仿真系统的具体实现方法：1 三维虚拟场景的建立船舶机舱设备繁多、结构复杂、舱柜层次迭起。
綜合考虑开发工作量,研制周期和轮机仿真器现有要求,采用三维建模和照片贴图相结合的方案,对机舱中的主要设备船舶柴油主机建立三维模型,对其它设备和机舱背景采取贴图的方法, 这样可达到较高的图象分辨率和较好的图象输出量。
船舶集控室虚拟仿真系统的设计与实现
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａｎ ｄ Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ Ｖｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ａ Ｓｈ ｉ ｐ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｒｏ ｏ ｍ
ａ ｎ ｄ ＣＰＵ ａ ｎｄ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ｅ ｎｓ ｅ ｏ ｆ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｖ ｉ ｔｕ ｒ ａＩ ｓ ｃ ｅ ｎ ｅ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｖ ｉ ｔｕ ｒ ａ ｌ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｙ； ｔ ｖ ｉ ｔ ｒ ｕ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｏ ｏ ｍ； ＸＮＡ； ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ｈ ａ ｄ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ
摘
要 ：在 分析 现有虚 拟现 实技 术 与船 舶集 控 室的基础 上 ，采 用 ３ Ｄ． ＭＡ Ｘ 与 ＸＮ Ａ
分 别实 现 了三 维模 型的 建立 与虚拟 场景 的漫 游和 交互 ，应 用 Ｃ 语 言编 写 了集控 室的二 维模 拟 软件 。通 过 Ｕ ＤＰ协 议实现 了三 维虚拟 场 景与二 维模 拟软件 之 间的通 讯 。根 据 光照 效果 的
随着 虚拟 现实 技术 的迅猛 发展 ，该项技 术被 越来 越 多 的应用 在 船舶行 业 。 文献［ １ ］ 采用 Ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｏ ｒ 软件 与视 景驱 动 引擎 Ｖ ｅ ｇ ａ实现 了对船 用 多级离 心泵 的虚 拟拆 装 。文献 ［ ２ ］ 采 用 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｇ ｅ ｎ Ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｏ ｒ 、 Ｇ Ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ和 Ｖ ｅ ｇ ａ Ｐ ｒ ｉ ｍｅ 开 发 了一种船 舶机 舱虚 拟仿 真 系统 。文献 ［ ３ ］ 基于 Ｃ ａ ｔ ｉ ａ和 Ｖ ｉ ｒ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ开发
基于Unity3D的船舶机损事故虚拟仿真软件的开发
基于Unity3D的船舶机损事故虚拟仿真软件的开发夏禹1，胡以怀1，方云虎2，张成2，芮晓松2（1.上海海事大学商船学院，上海201306；2.招商局金陵鼎衡船舶（扬州）有限公司，江苏江都225217）摘要：针对船舶机损事故在现实中难以重现的特殊性和危险性，通过建立船舶机损事故现场模型，综合利用3dsMax和Uni⁃ty3D软件设计开发了船舶机损事故案例虚拟仿真软件，以3D虚拟播放的方式展现各种机损场景。
着重介绍了虚拟仿真软件的开发技术和实现过程，包括场景搭建和缸套碎裂制作、软件特效开发、场景漫游和渲染设置等，简化了UI界面设计和视频播放自动化的方法，起到了很好的船舶事故教学培训效果。
关键词：Unity3D；船舶机损事故；3ds Max模型；虚拟仿真中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)10-0001-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：1背景在船舶系统中主机舱设备是事故发生率最高的部位，且其故障而引发的事故往往是较大事故，会造成较大的经济损失[1]。
2015年12月3日，东莞市海龙疏浚工程有限公司所属的无动力工程船“海龙浚1号”轮由“大跃”轮拖带从山东潍坊驶往辽宁盘锦，在大连普兰店湾附近水域抛锚避风期间，“海龙浚1号”轮进水沉没。
据调查，事故原因与该工程船遭遇大风浪，通风管没有及时关闭，海水通过通风管灌入机舱致使船舶储备浮力丧失有关。
另外还存在拖带人员处置经验不足、应急预案不全面的问题。
船舶机损事故类型多，成因复杂，应对和处理难度大，受场地、时间等因素制约且不存在真实的船舶应急事故处理的训练现场（如主机起火与机舱进水等）。
如果能建立一套船舶机损事故案例虚拟仿真软件，用于船舶机损事故的案例教学和应急训练，使船员通过事故案例重演的方式从以往的机损事故中获得经验教训，以掌握船舶机损事故现场情况和应对处理流程，可以实现船舶应急情况分析和机损事故处理工作的高效化、科学化，这也说明了开发一套船舶机损事故虚拟仿真软件的必要性[2]。
基于虚拟现实技术的船舶操纵模拟系统研究与实现
基于虚拟现实技术的船舶操纵模拟系统研究与实现近年来，随着虚拟现实技术的不断发展和普及，越来越多的领域开始引入这一技术，其中船舶行业也不例外。
船舶作为重要的交通工具，其操纵和安全性一直是人们关注的重点，而虚拟现实技术则为船舶操纵和培训提供了全新的解决方案。
本文将从虚拟现实技术的优势、船舶操纵模拟系统的概述、系统架构设计、开发流程以及应用前景等方面来阐述基于虚拟现实技术的船舶操纵模拟系统研究与实现。
一、虚拟现实技术的优势虚拟现实技术（VR）是一种基于计算机模拟的交互式3D图形技术，其可以模拟真实世界的场景、环境和对象，并通过头戴式显示器、手柄等装备来实现人机交互。
相较于传统的二维图形技术，虚拟现实技术的优势主要有以下几点：1.具有更加真实的感受通过虚拟现实技术，用户可以身临其境地感受到3D场景，从而更加直观的了解和感受物体和环境，真实感更加强烈。
2. 提供更加自由的交互方式传统的计算机只能通过键盘鼠标等输入设备与用户进行交互，而虚拟现实技术可以通过头戴式显示器、手柄等装备实现身体语言交互，使得交互更加知觉化、直观化。
3. 更加专业的模拟能力虚拟现实技术在模拟现实环境、场景和对象方面拥有更强的实时性和准确性，可以提供非常逼真的模拟场景，从而实现更加专业的模拟训练和模拟操作。
二、船舶操纵模拟系统的概述船舶操纵模拟系统是一种运用虚拟现实技术实现的船舶操作模拟训练系统，其主要目的是提高船舶驾驶员的操纵技能、提高应对自然灾害、避障等极端情况的应变能力，避免因为无法应急而造成事故。
船舶操纵模拟系统是基于真实的船舶数据，以虚拟的形式呈现，通过舵、推、泊等设备来让使用者模拟操作不同船型船体。
三、系统架构设计船舶操纵模拟系统的架构分为软硬件两个层面，具体的架构如下图所示：1.硬件架构硬件架构主要分为输入设备和输出设备两部分，输入设备主要包括头戴式显示器、手柄等虚拟现实装备，输出设备则包括舵、推、泊等模拟设备，通过这些设备可以实现对船舶操纵的模拟。
基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发
基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发随着科技的不断发展与进步，虚拟现实技术的应用越来越广泛，其中的船舶模拟仿真系统在航海、造船、海事管理等领域也得到越来越广泛的应用。
本文将着重介绍基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发。
一、虚拟现实技术对船舶模拟仿真系统的应用前景船舶模拟仿真系统应用于虚拟现实技术中，使得用户可以身临其境地感受船舶航行、操纵、航线规划、船舶交通管理等，形成一种“真实”的感觉。
同时，虚拟现实技术还可以实现真实舍不得现实环境的限制，节省成本并提高安全性。
因此，基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的应用前景广阔。
二、虚拟现实技术船舶模拟仿真系统开发的实现方式1、技术软件的选择：有一些虚拟现实技术软件可以帮助开发者快速的进行船舶模拟仿真系统的开发。
主流的软件包括：Unity3D、Unreal Engine等。
这些软件提供了用户友好的用户界面，减轻了船舶模拟仿真系统开发的难度。
2、虚拟现实技术硬件的选择：为了实现真实的虚拟环境，开发者需要选择相应的硬件设备，例如头盔、手柄、感应器等。
这些设备可以帮助用户更好地与系统进行交互，并增强用户体验。
3、实现船舶数学模型：在虚拟环境中，船舶数学模型是至关重要的，在船舶模拟仿真系统中，开发者需要先行实现复杂的船舶数学模型，然后才能完成相应的模拟。
4、设计场景：场景的设计是船舶模拟仿真系统开发中不可或缺的环节。
开发者可以基于现有的地图、卫星图像等资料进行场景的设计，或使用模型库进行设计，提高制作效率。
三、基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发需要注意的事项1、精度要求高：为了达到模拟船舶行驶、操纵、应对海情的真实感觉，开发者需要在虚拟现实场景中完整重现船舶行驶时发生的各种条件变化，例如风向、水流、潮汐、岛礁、冰山等因素。
2、虚拟现实技术硬件的限制：受到现有技术的限制，虚拟现实技术硬件设备在长时间使用时，会产生眩晕感和感觉疲劳，限制了应用的范围。
3、成本高：基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的开发成本远高于传统的船舶模拟仿真系统，特别是针对对航海、船舶交通管理、海事教育等领域的定制需求，一定程度上限制了应用的普及和推广。
船舶轮机仿真器引入虚拟现实技术的研究
船舶轮机仿真器引入虚拟现实技术的研究目前，我国船舶制造业发展迅速，从船舶制造的整体情况来看，在技术上、要求上都较为严格，为了更好的开展船舶轮船的各项工作，采用仿真器引入虚拟现实技术具有重要意义。
该技术能够在很大程度上帮助操作人员进行仿真训练，从而提高传播轮机的操作水平。
下面文章就对该技术的应用展开探讨。
标签：船舶轮机;仿真器;虚拟现实;虚拟技术引言针对当前工作实际情况，用仿真器实施针对性模拟，并根据实际情况进行仿真训练，操作人员需熟练掌握各种先进的操作方法。
借助于仿真器来系统化模拟各种突发情况，能够较大程度、较高水平地提升操作人员应对各种突发事件的能力，这有助于事故相应损失程度的大幅减轻。
对于硬件仿真平台来讲，其在对那些紧急情况进行模拟时，往往有一定不足与困难，如模拟船舶各种突发性紧急事件，而针对软件模拟，其则能较好地解决上述问题。
一、相关概述（一）虚拟现实技术分析虚拟现实技术是近年来在计算机图形学、仿真技术、人机接口技术、多媒体技术及传感技术基础上发展起来的一门交叉技术。
它是指采用以计算机技术为核心的现代高新技术生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的在特定范围的虚拟环境;也是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作以及交互的一种全新的方式。
用户使用必要的特定设备，例如：数据衣、数据手套、数据鞋、立体头盔和立体眼镜等，就可以自然地与虚拟环境中的客体进行交互并相互影响，从而产生身临现场的感受和体验[1]。
（二）仿真系统概述船舶轮机仿真训练系统将数据服务器作为其中心，以星形网络结构的形式，把Internet服务器、各子系统仿真工作站、可视化仿真演示工作站、工控机及教师与学生用机融合在一起，组建一个呈分布式状态的仿真系统。
依据网络拓扑在结构方面的差异，可以将其分为如下部分：可视化仿真演示工作站、配电盘、实際台盘桥控制台、Internet服务器、设备分布及运行状态指示工控机、集控室控制台、学生与教师用机及各子系统相对应的仿真工作站等。
船舶运动智能控制虚拟现实仿真系统
1 状态空间型船舶平面运动数学模型
当进行船舶闭环控制系统的仿真研究时，必须建立船舶运动被控过程的动态数学 模型，并且还应考虑风、浪、流等造成的环境干扰。状态空间型的船舶运动数学模型是 船舶运动控制器设计的基础，以下给出的是二自由度状态空间型船舶运动数学模型。 船舶平面运动如图 1 所示，其中 O - XoYoZo 是惯性坐标系(大地参考坐标系)，O 为起 始位置，OXo 指向正北，OYo 指向正东，OZo 指向地心；o -xyz 是附体坐标系，o 为船首尾 之间连线的中点， ox 沿船中线指向船首，oy 指向右舷，oz 指向地心；航向角ψ以正北为零
； 清华大学智能技术与系统国家重点实验室开 *基金项目：交通部优秀专业人才资助项目（95-05-05-32） 放研究课题基金项目(0107)
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2003 全国系统仿真学术年会
度，沿顺时针方向取 0 o ~ 360 o ；舵角δ以右舵为正。以船舶等速直线航行状态为平衡点， 此时 u = u 0 = V , v = 0, r = 0, δ = 0 ，µ为前进速度，ν为横漂速度，r 为转首角速度。在该
图 3 船舶运动控制虚拟仿真场景
图 4 操舵仪，舵及机舱设备场景
(3) 操纵方式
参照船舶的实际运行工况，操纵方式包括自动、随动两种状态。在自动运
行状态下，用户可通过菜单设定期望航向，船舶根据期望航向自动航行，操作者对操舵仪 的操作不会影响到船舶的运行。为更有效的检验各智能算法的有效性，本仿真环境在船舶 的自动运行状态中还增加了直线运行、Z 型试验、回转试验等几种典型的船舶运行试验。 在随动运行状态下，用户可以通过图 4 中的操舵仪上的转舵轮随动控制船舶航行。
（不使用立体头盔和立体眼镜） 。 使用立体视觉设备的立体显示版本支持立体头盔和立体眼 镜，操作者可戴上立体眼镜，在投影机大屏幕或计算机显示器上观察到具有沉浸感的三维 立体船舶运动场景。
船舶机舱虚拟漫游技术
船舶机舱虚拟漫游技术作者：陈黄骞赵树培来源：《科技创新导报》2012年第06期摘要：虚拟现实技术仿真越来越受到人们的关注，应用虚拟现实技术实现用户在虚拟机舱中的漫游是一项值得挑战的项目。
随着虚拟现实的日益成熟，将彻底实现机舱漫游，有利于提高船员的操作水平，培养优秀的航运人才。
关键词：虚拟现实船舶机舱三维建模实时漫游中图分类号：U675.79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展，信息的可视化成为新的应用发展方向，基于虚拟现实的仿真技术日益成为当前研究的热点。
VR 利用计算机和电子技术产生逼真的视、听、触、力等三维感觉, 用户通过专门的交互装置(例如立体眼镜、立体头盔等) 与虚拟环境交互, 产生身临其境的感觉。
VR技术的特征：（1）交互性是指用户通过使用专用设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度。
（2）想象性 VR技术极大地依赖人类的想象力，可以充分发挥人类的创造性。
（3）临场感使用户产生身临其境的感觉。
当然,并非任何一个VR系统都具有上述的所有特征。
美国是VR技术的发源地，目前美国在该领域的研究一直处于领先。
我国VR技术与其相比还有一定的差距，所以要量体裁衣，制定发展计划。
在船舶轮机仿真领域，VR的应用较少，特别是一些高尖端的应用。
虚拟机舱漫游仿真系统再现了实船的机舱,通过鼠标操作任意改变视点,在虚拟机舱中进行漫游。
实时虚拟仿真一个逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。
船舶机舱虚拟现实仿真系统的具体实现方法：1 三维虚拟场景的建立船舶机舱设备繁多、结构复杂、舱柜层次迭起。
综合考虑开发工作量,研制周期和轮机仿真器现有要求,采用三维建模和照片贴图相结合的方案,对机舱中的主要设备船舶柴油主机建立三维模型,对其它设备和机舱背景采取贴图的方法, 这样可达到较高的图象分辨率和较好的图象输出量。
《2024年船舶跟踪与态势估计仿真平台设计与实现》范文
《船舶跟踪与态势估计仿真平台设计与实现》篇一一、引言随着全球贸易的日益繁荣和海洋运输的快速发展，船舶的实时跟踪与态势估计成为了保障海上安全、提高运输效率的重要手段。
船舶跟踪与态势估计仿真平台的设计与实现，为解决这一问题提供了有效的技术支撑。
本文将详细介绍船舶跟踪与态势估计仿真平台的设计思路、实现方法及其实用价值。
二、平台设计目标船舶跟踪与态势估计仿真平台的设计目标主要包括：1. 实现船舶的实时跟踪，包括船舶的位置、速度、航向等信息的准确获取与显示。
2. 对船舶态势进行估计，包括预测船舶未来的航行轨迹、判断船舶的航行状态等。
3. 构建仿真环境，模拟船舶在各种海况下的运行情况，为船舶航行提供决策支持。
4. 提供友好的用户界面，方便用户进行操作与交互。
三、平台设计思路船舶跟踪与态势估计仿真平台的设计思路主要包括以下几个方面：1. 数据采集与处理：通过卫星定位、雷达、S等设备获取船舶的实时数据，并进行预处理，提取出有用的信息。
2. 跟踪算法设计：采用合适的算法对船舶进行实时跟踪，包括滤波算法、匹配算法等，确保跟踪的准确性与实时性。
3. 态势估计模型构建：根据船舶的运动学特性、环境因素等，构建船舶态势估计模型，实现船舶态势的准确估计。
4. 仿真环境构建：构建包括海洋环境、气象条件、航道情况等在内的仿真环境，模拟船舶的实际运行情况。
5. 用户界面设计：设计友好的用户界面，方便用户进行操作与交互，包括数据展示、图形化界面、交互式操作等。
四、平台实现方法船舶跟踪与态势估计仿真平台的实现方法主要包括以下几个方面：1. 数据采集与处理：采用卫星定位、雷达、S等设备获取船舶的实时数据，通过数据预处理、滤波、特征提取等技术手段，提取出有用的信息。
2. 跟踪算法实现：采用合适的算法对船舶进行实时跟踪，如卡尔曼滤波算法、最近邻匹配算法等，确保跟踪的准确性与实时性。
3. 态势估计模型构建：根据船舶的运动学特性、环境因素等，采用机器学习、深度学习等技术手段，构建船舶态势估计模型。
船舶设计中的虚拟现实技术研究
船舶设计中的虚拟现实技术研究在当今科技飞速发展的时代，船舶设计领域也迎来了一场重大的变革——虚拟现实技术（Virtual Reality，简称 VR）的应用。
这项创新技术为船舶设计师们提供了全新的视角和方法，极大地改变了船舶设计的流程和效果。
船舶设计是一个复杂且精细的过程，需要考虑众多因素，如船舶的结构强度、流体力学性能、内部空间布局、设备安装等等。
传统的设计方法主要依赖于二维图纸和物理模型，这不仅效率低下，而且在沟通和展示设计方案时存在很大的局限性。
而虚拟现实技术的出现，为解决这些问题提供了有力的手段。
虚拟现实技术能够创建一个沉浸式的三维虚拟环境，让设计师仿佛置身于真实的船舶内部。
通过佩戴 VR 设备，设计师可以直观地观察和体验船舶的每一个细节，从整体结构到微小的零部件。
这种身临其境的感受有助于设计师更好地理解空间关系和人机工程学因素，从而优化设计方案。
在船舶结构设计方面，虚拟现实技术使得设计师能够对船舶的框架、舱壁、甲板等结构进行直观的分析和评估。
他们可以实时查看不同结构方案下的应力分布、变形情况，及时发现潜在的问题并进行调整。
与传统的计算分析方法相比，这种直观的可视化方式更加易于理解和判断，能够有效提高结构设计的可靠性和安全性。
流体力学性能是船舶设计中的另一个关键因素。
虚拟现实技术可以将流体模拟的结果以动态的形式展现出来。
设计师能够亲眼看到水流在船体周围的流动情况，包括水流的速度、压力分布和漩涡的形成。
这有助于优化船型，减少阻力，提高船舶的航行性能。
在船舶内部空间布局设计中，虚拟现实技术的优势尤为明显。
设计师可以在虚拟环境中模拟人员的活动和操作，检验通道的宽度是否足够，设备的摆放是否方便使用，舱室的布局是否合理舒适。
通过这种方式，可以提前发现并解决可能存在的人机交互问题，提高船舶的使用效率和人员的工作生活质量。
此外，虚拟现实技术还为船舶设计中的团队协作带来了便利。
不同专业的设计师可以在同一个虚拟环境中进行交流和讨论，共同对设计方案进行修改和完善。
基于虚拟现实的船舶模拟系统设计与实现
基于虚拟现实的船舶模拟系统设计与实现虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种模拟现实环境的计算机技术，通过头戴式显示设备和感知设备，用户可以感受到身临其境的虚拟环境。
在过去几年里，虚拟现实技术得到了迅猛的发展，并在各个领域展现出了广阔的应用前景，其中包括船舶模拟系统的设计与实现。
船舶模拟系统是一种通过计算机软件和硬件设备对船舶的操作和运行进行模拟的系统。
通过使用虚拟现实技术，船舶模拟系统可以提供高度逼真的船舶模拟环境，帮助船员培训和船舶操作。
在设计与实现基于虚拟现实的船舶模拟系统时，我们需要考虑以下几个方面：首先，我们需要准备合适的硬件设备。
在基于虚拟现实的船舶模拟系统中，主要的硬件设备包括头戴式显示设备、手柄控制器以及身体追踪设备。
头戴式显示设备可以提供沉浸式的虚拟现实体验，手柄控制器可以模拟船舶操作过程中的各种手势动作，身体追踪设备可以实时捕捉用户的身体动作。
通过合理选择硬件设备，可以使得用户在模拟环境中获得更真实的感受。
其次，我们需要设计船舶模拟环境。
船舶模拟环境应该包括船舱内部的各种设备和控制面板，并能够反映真实船舶的工作状态。
通过虚拟现实技术，我们可以实现对船舶模拟环境的高度还原，用户可以自由行走在船舱内部，并与各种设备进行交互。
此外，我们还可以增加天气、海浪、船只碰撞等因素来增加船舶模拟的真实性。
针对船舶操作和航海培训的需求，我们需要实现船舶模拟系统的交互和模拟功能。
交互功能主要包括用户通过手柄控制器对船舶进行各种操作，如控制方向舵、推动船舶等。
模拟功能则是通过计算机算法对船舶的运动进行模拟，并将运动的结果反馈给用户。
通过不断调整模拟算法的参数，我们可以使得船舶模拟系统的运动更加真实和准确。
在设计与实现基于虚拟现实的船舶模拟系统时，我们还可以考虑将虚拟现实技术与其他技术进行整合。
例如，我们可以利用人工智能技术对船舶的自主导航进行模拟，通过机器学习算法对船舶进行智能控制。
沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现
网络首发地址：https:///kcms/detail/42.1755.tj.20230406.1742.001.html期刊网址：引用格式：邓佳佳, 龚梅杰, 杜志鹏, 等. 沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现[J]. 中国舰船研究, 2023, 18(5): 31–39.DENG J J, GONG M J, DU Z P, et al. Design and implementation of immersive interactive simulation system for ship en-gine room[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(5): 31–39.沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现扫码阅读全文邓佳佳1，龚梅杰2，杜志鹏1，周泽麟2，陈辉*1，肖文2，管聪11 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 4300632 江南造船（集团）有限责任公司 江南研究院，上海 201913摘 要:［目的］为改善传统船舶机舱仿真交互系统仿真形式单一、沉浸感和真实感较差的问题，设计并实现一种分为半实物（HIL ）仿真和三维虚拟现实（VR ）系统两个部分的新型沉浸式船舶机舱仿真交互系统。
［方法］采用实时仿真技术，VR 系统与HIL 仿真系统基于5G 网络融合，同时对沉浸式立体投影系统和多站位VR 系统进行集成与数据整合。
［结果］实现了整个系统的实时交互与协同操作和HIL 与VR 系统的系统状态实时同步；给出了VR 系统内部的同步特性，实现了三维图像的实时同步，同时增加了多站位VR 系统协同交互操作的功能。
［结论］设计的新型沉浸式船舶机舱仿真交互系统在船舶智能运维管理和人员操作培训等方面具有指导意义。
关键词：半实物仿真；沉浸式虚拟现实；多站位虚拟现实；协同操作；实时交互中图分类号: U676.2文献标志码: A DOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.02875Design and implementation of immersive interactive simulation systemfor ship engine roomDENG Jiajia 1, GONG Meijie 2, DU Zhipeng 1, Zhou Zelin 2, CHEN Hui *1, XIAO Wen 2, GUAN Cong11 School of Naval Architecture, Ocean and Energy Power Engineering, Wuhan University of Technology,Wuhan 430063, China2 Jiangnan Research Institute, Jiangnan Shipyard (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, ChinaAbstract : ［Objectives ］In order to solve the problems of the traditional interactive ship engine room simula-tion system such as its single simulation form and poor immersivity and realism, a new immersive interactive ship engine room simulation system is designed and implemented, divided into the hardware-in-the-loop （HIL ）simulation system and 3D virtual reality (VR) system.［Methods ］Real-time simulation technology is adopted to realize the real-time connection between the VR system and HIL simulation system through a high-speed network. At the same time, an immersive stereo projection system and multi-station VR system are com-bined and integrated with the data.［Results ］This design realizes the real-time interaction and cooperative operation of the whole system, and the real-time synchronization of the system state between the HIL and VR systems. The internal synchronization characteristics of the VR system are given, and the real-time synchroniz-ation of 3D images is realized. Meanwhile, a collaborative interactive operation function of the multi-station VR system is added.［Conclusions ］The new immersive interactive ship engine room simulation system pro-posed herein has guiding significance for ship operation and maintenance management and personnel opera-tion training.Key words : hardware-in-the-loop simulation ；immersive virtual reality ；multi-station virtual reality ；collab-orative operation ；real-time interaction0 引 言随着航运业与科学技术的迅速发展，现代船舶更加大型化、专业化、智能化，进而对船舶管理人员的技能要求越来越高。
虚实结合的航行实验仿真技术
虚实结合的航行实验仿真技术王晖 李万超【摘要】科学技术的发展使得船舶航行信息化设备变得越来越复杂，同时也深刻的改变了航行信息化设备的使用样式，除高效、安全的航行保障等基本功能外，其体现出基于各类任务的航行保障模式等。
为了更好的验证航行信息化装备是否更加适合特种任务的执行和适用性评估等，急需建立航行实验仿真环境。
【关键词】航行∣实验∣仿真∣虚实结合建立航行试验仿真环境，需要利用建模以及仿真技术建立航行环境的模拟输入、任务驱动、人在环路的控制、运动反馈、结果展示等部分。
其主要有以下优点，一是可以脱离实船进行测试，满足在无实船等条件下的测试需求，二是对于航行信息化设备，信息化程度高、功能复杂，外部输入也较为复杂，仿真试验经济高效、可重复进行，三是实船不便进行的故障测试和高海况、能见度不良等极端条件测试，可以在实验室进行仿真试验，安全高效。
但是其也存在一些缺点，受限于建模技术的准确度、数据源的准确度限制，仿真试验的精确度会受到一定影响，因此提出一种将实际数据引入到实验室仿真系统的方法，形成虚实结合的实验室仿真技术，以提高航行试验仿真的精确度。
一、概述虚实结合指的是将实船试验的一些历史数据、基础数据或者在岸基采集的一些实际航行环境环境引入到实验室的仿真环境中。
通过如下图所示的实验室验证中的决策与控制模块，进行数据处理，并控制试验任务的开始和停止。
通过分析与优化模块可以对数据分析并生成试验的场景。
通过仿真应例运行模块可以运行试验任务，接收预定的场景，进行仿真试验。
其数据交互过程如下图所示。
二、航行信息化设备仿真测试平台研究（一）主要功能为创建一个更加贴合实船航行的试验环境，对航行信息化设备进行充分有效的测试，搭建虚实结合的航行信息化设备综合仿真测试平台，利用该平台可完成航行信息化设备的功能测试、性能测试、接口测试、余量测试、边界测试等。
该平台需要具备以下功能：1.管理航行信息化设备测试用例库一个完整的测试用例需包含航行信息化设备待测试项、测试方法、充分性要求、终止条件、通过准则、测试状态等。
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实例化是计算机图形学里为节省计算机的运行开销而 采用的一种算法。当构造多个相同形状和相同属性的物体 时，如果采用正常的拷贝手段，每增加一个物体，多边形的 数量就增加一倍，而采用实例化技术，可以在增加同类物体 数量时不增加多边形数量。例如，在虚拟机舱场景中，共有 七台分油机，它们差别仅在于其位置和大小的不同，如果把 每个分油机都放入内存，将造成极大的浪费。所以可以采用 ｉｎｓｔａｎｃｅ的方法，即只在内存中存放一台分油机，将这台分 油机进行平移、旋转、缩放之后得到其他分油机，从而大大 地节约了内存空间。其他采用实例化技术的设备还有：主机 的１２个气缸和两台发电机等。第１９卷第１５期 ２００７年８月
系统仿真学报＠ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｖ０１．１９Ｎｏ．１５ Ａｕｇ．，２００７
船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法
孙俊，陆畅，逢守文
（武汉理工大学能源与动力工程学院系统仿真与控制研究中心，武汉４３００６３）
摘要：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
船舶轮机模拟器（Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｏｏｍ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ），是船 舶机舱设备管理培训系统的简称，目前己成为现代航海教育 的一种必备设施。传统的轮机模拟器是建立船舶电站、集控 台、设备控制箱和主机等机舱设备仿真模型，但是它们在实 验室中的布置与真实船舶机舱环境有很大差别，使得没上过 船的学员对于船舶机舱的真实环境并不了解，利用虚拟现实 技术，建立船舶机舱虚拟环境，使得学员可以在虚拟机舱环 境中进行漫游和操作，对于了解机舱环境，增强真实感，显 然是比较好的。因此，建立船舶机舱虚拟现实仿真系统，是 对现有船舶轮机模拟器很有益的补充，有利于提高轮机员培 训的教学质量。
收稿日期：２００６．０６．０９
修回日期ｌ ２００６－１１—０９
作者简介：孙俊（１９６８．），男，湖北武汉人，硕士，副教授，硕导，研究方
向为系统仿真与控制和视景仿真；陆畅（１９８２．），男，安徽人，硕士生，研
究方向为视景仿真；逢守文（１９８３．），男，山东人，硕士生，研究方向为视 景仿真。
培训等领域都有相关应用，但在船舶轮机仿真领域，虚拟现 实技术的应用较少。目前国内有清华大学、大连海事大学合 作进行过该方面的研究，并于２００１年成功研制出了我国首 台基于虚拟现实的船舶轮机仿真训练系统。
文根据船舶机舱场景和机舱设备的特征，对机舱场景整体框 架的构建和各种机舱设备的构建分别采用空间位置划分和 逻辑划分。“新青岛号”５６００箱远洋集装箱船机舱空间较大， 共有四层，因此在模型的组织结构中采用空间位置划分的方 法，每一层结构设置一个Ｇｒｏｕｐ节点，在该节点下，每一层 中不同的舱室也单独放置在一个Ｇｒｏｕｐ节点下。对于机舱中 分布在不同层的机舱设备，因其特征尺寸较小，因此都根据 设备部件的名称和功能来划分，即逻辑划分。 ２．１．２实例化技术
舶机舱虚拟现实仿真系统应具有以下几方面功能： １）虚拟机舱场景漫游。根据实船机舱场景，建立逼真
的虚拟场景三维模型，实现对虚拟场景的实时驱动。实现可 控制漫游和自动漫游两种漫游方式。在可控制漫游方式下， 漫游者可以随意改变观察者的视角和位置，控制观察者在虚 拟机舱中漫游；在自动漫游方式下，系统根据设定好的路线 自动漫游；在漫游过程中可以通过菜单实现可控制漫游方式 和自动漫游方式之间的切换，及不同观察者初级位置之间的 切换。
Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｏｏｍ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵＮ Ｊｕｎ，ＬＵ Ｃｈａｎｇ．ＰＡＮＧ Ｓｈｏｕ—ｗｅｎ ｆＳｙｓｔｅｍ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）
２．１三维虚拟场景的建立
武汉理工大学船舶轮机模拟器是以中海集团的“新青岛 号”５６００箱远洋集装箱船为仿真对象，在对该船机舱内设 备布置进行细致的了解后，使用Ｃｒｅａｔｏｒ和３ｄ ＭＡＸ三维建 模软件首先建立各设备的模型，然后根据实船布置，建立出 船舶机舱虚拟场景，其中主要用到了下列主要技术和方法。
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。 关键词：船舶机舱；虚拟现莞仿真系统；方法
中图分类号：ＴＰ３９１．９
文献标识码：Ａ
文章编号：１００４—７３１Ｘ（２００７）１５．３４５６—０４
２）实现虚拟机舱设备与船舶轮机模拟器之间的互操 作。建立与船舶轮机模拟器之间通信，实时接收模拟器的数 据，保持虚拟场景中虚拟设备的状态与船舶轮机模拟器相应 设备状态一致；通过对虚拟机舱中相关设备的控制，实现对 轮机模拟器的操作。
３）建立完善的碰撞检测；在可控制漫游方式下，漫游 者控制的观察者在机舱中漫游时，当接触到机舱中的设备和 墙壁时，做出必要的反应，以增加场景漫游的真实感。
２．１．１场景数据库层次结构
一个场景中的对象模型的组织结构（即场景数据库层次 结构）对视景系统的运行质量有极大的影响。适当的组织结 构是用户创建满足自身需要模型的关键技术。Ｃｒｅａｔｏｒ三维 模型的数据格式为ＯｐｅｎＦｌｉｇｈｔ结构，ＯｐｅｎＦｌｉｇｈｔ采用层次化 的结构来存储三维模型，这样便于整个模型的管理。在描绘 一个大型虚拟环境时，往往会涉及到虚拟场景中各实体的具 体结构和详细状态。因此，在建立这个庞大的场景之前，应 该根据虚拟场景中每个实体的几何空间位置，以及模型间的 结构关系，确定虚拟场景中所有实体模型的树状层次结构。 这种分层结构可以使用自顶向下的方法将一个模型对象分 解，也可以使用自底向上的构造方法重构一个模型对象。对 于三维模型在集合层上的抽象（即Ｇｒｏｕｐ的划分）是 ＯｐｅｎＦｌｉｇｈｔ建模的关键。Ｇｒｏｕｐ的划分有逻辑划分和空间位 置划分。逻辑划分是按照物体本身具有的功能属性划分，本
下面简要介绍武汉理工大学船舶轮机模拟器项目中船 舶机舱虚拟现实仿真系统的功能设计和实现方法。
１船舶机舱虚拟现实仿真系统的功能
根据船舶轮机模拟器功能的需要及实际应用的需求，船
万方数据
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第１９卷第１５期 ２００７年８月
孙俊，等：船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法
Ｖ０１．１９Ｎｏ．１５ Ａｕｇ．，２００７
为实现以上功能，决定使用ＭｕｌｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ和３Ｄｍａｘ 进行三维建模，使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０创建基于ＭＦＣ的Ｖｅｇａ 应用程序框架，利用Ｖｅｇａ的ＡＰＩ函数实现漫游功能。通过 与船舶轮机模拟器仿真支撑平台ＳＥ２０００数据通信，实现与 轮机模拟器的相互操作。
２船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法
２．１．４纹理映射技术 纹理映射是一种将二维图像映射到一个几何形状上来
产生特殊效果或真实感的一种技术，并不是实际的几何模 型。之所以应用纹理映射技术，一方面是由于在虚拟机舱场 景中有大量不规则物体需要模拟，如机舱内部的大量规模较 小的实体，常用的方法是通过分形、粒子、布尔等算法构造 大量三维体组合而成，而这种建模方法在逼真度提高的同时 是以大量系统资源的耗费为条件的。在虚拟场景模拟中，采 用纹理映射技术可以较好地模拟这类物体，同时实现逼真度 和运行速度的平衡。另一方面，对于复杂实体模型，采用纹 理映射可以模拟出丰富的细节，简化模型的构造过程，降低 实体模型的复杂度，同时还可以赋予模型鲜明的色彩、贴图 特征等。
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探作，保持虚拟场景中虚拟仪表、虚拟指示灯等部