虚拟环境的船舶驾驶系统

虚拟环境的船舶驾驶系统

一、主题构想：

《模拟航船2010》( Ship Simulator2010) ——多投影面环幕虚拟仿真的船舶驾驶系统

1、立意

我们生活在北方，每天，当晨曦即将滑过长夜之际，大地是如此的神秘和静谧。而那对于大海和船，只是觉得好美的字眼、熟悉而又陌生的感觉……而航海生涯更是多少男人与女人的梦想，大海总是能给我们带来许多神秘感和向往！本设计就是通过虚拟仿真的船舶驾驶的形式，让人们和大海有亲密接触，让你在陆地上“开船”。严格来说这并不是为娱乐性而设计的模拟游戏，而算是一个船舶驾驶训练模拟程式。在这里提供最真实的驾船环境，来让各位实地执行操控，引航，等工作，并利用各种导航工具如GPS来帮助各位顺利到达目的地，才算是一个成功的驾驶人员。此外程式支援滑鼠，键盘及摇捍，人们以使用最适合自己的操控方式来进入驾船的领域，享受开船的乐趣，何乐而不为呢。

2、目的

综合利用了先进的计算机图形学、虚拟现实技术、自动控制理论、视觉仿真技术、人体工程学基于计算机平台构造出了一个具有高度真实感和实时性的虚拟现实系统。该系统结构先进、功能齐备、运行稳定，仿真环境具有高度的真实感和实时性，是船舶仿真研究、培训、娱乐的理想平台，具有广阔的市场前景和应用推广价值。

3、方式

是一款全新的模拟船舶驾驶系统。人们将身任舵手，在惊涛骇浪中驾驶各种不同的航船，其中包括巨型货轮、油轮、拖船、豪华的游艇等八种类型，甚至还有一款“泰坦尼克号”，你在一个虚拟环境中将面对各种问题，并不停地解决问题，人们将深切感受到各种船只的操控性。

4、期待结果

结合视觉仿真技术与人体工程学方面的知识，在模拟船舶驾驶系统中的应用，可以给真正热爱游艇驾驶乐趣的朋友无限欣喜，希望是fans最爱吧。

二、市场调研

1、同类主题性分析

（1）虚拟现实技术概述

近年来，随着计算机、信息等高科技的迅猛发展，虚拟现实技术(Virtual

Reality)在工程领域(如汽车制造，虚拟社区等)、教育领域(如方程不定解，化合物分子结构显示等)、娱乐领域(如电脑太空旅游、3D动感游戏等)、医疗领域(如远程医疗，远程诊断等)和商业领域(如虚拟网上商城和产品动态展示等)等得到了越来越广泛的应用。虚拟现实技术不仅是信息领域科技工作者和产业界的研究、开发和应用的热点，而且也是多种媒体竟相报道的热点。

虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用入的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视觉、听觉、触觉等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的虚拟现实环境应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官．传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器、交互等。

（2）虚拟现实技术的广泛应用

目前，虚拟现实技术己在娱乐、医疗、工程与建筑、教育与培训、科学和金融可视化等方面获得了广泛的应用，并有着良好的发展前景。

1)工程领域：虚拟环境下激发设计人员的想象力和创造力，设计过程直观、无需物理样机，大大缩短生产周期，节约成本，如波音777；虚拟社区、虚拟城市展示、房地产、城市规划等。

图1虚拟海上作战系统图2多投影面环幕虚拟城市展示

2)教育领域：在科技研究，虚拟教学、虚拟实验等方面应用广泛。人体模型、电脑太空旅游、化合物分子结构显示等应用，使学习过程更加丰富，从而能

更形象地获取知识，激发想象力、提高学习兴趣。

3)商业领域：虚拟网上商城和产品动态展示等为现代电子商务提供了更方便有效的途径。虚拟演播室的发展在更好的传递信息的同时，也产生了很大的经济效益。

4)娱乐领域：逼真的虚拟环境，以及各种交互手段的应用，给与用户很强的感官刺激，使人们能够享受其中的乐趣，带来更好的娱乐感受。

5)高难度和危险环境下的作业训练：如医疗手术训练的VR系统和对哈勃太空望远镜维修的地面训练等。

2、可行性分析

提及互动娱乐，除了传统的互动娱乐产业，人们首先想到的是网络游戏。网络游戏对娱乐的参与者来说依然是被动的，他的操作只是在程序员制定范围之内的"互动"，同时参与者不但不能身临其境的沉浸于作品，也无法依照自己的意愿对作品进行改变或创造。

而虚拟现实不仅有实时的、逼真的、高解像度的场景，而且有一套复杂的交互感应设备，以此来实现人与环境的现实融合，并通过最自然的操作来完成输入输出，使场景更加逼真，自身能够参与互动，人们通过在这个由各种现实世界的复制品或者是纯粹幻想构建起来的世界里，通过语环境产生的互动，获得酷似真实的体验。

利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生的技能训练。由于虚拟的训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。

多投影面环幕虚拟环境的船舶驾驶系统为虚拟现人机自然实交互技术的研究提供了一个很好的平台，并且其在娱乐和体育领域都有着广泛的应用前景，也为一种新型的娱乐方式提供一个具有实际应用价值的构想和思路。例如：在虚拟的驾驶船训练系统中，学员可以反复操作控制设备，控制一艘那么大的船在港口里航行需要点技巧和耐心的，何况在转弯和航行时还需要注意躲避过往船只，注意力要高度集中。学员们通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的。同时也能体会“驾船”的快乐。

因此，多投影面环幕虚拟环境的船舶驾驶系统的研究是一个可行的并且十分有意义的课题方向。实现这二者的结合将构成一个完整的具有沉浸感、交互性的