虚拟现实技术在轮机模拟器中的应用

摘要

目前,国内外最热门的仿真技术之一虚拟现实技术,将其引入船舶轮机模拟器中的应用具备着高效、安全、低成本等特点,越来越受到各个领域以及各个国家的重视。而在当今航海领域,船舶轮机模拟器已经成为轮机教育与培训的重要手段,因为在STCW78/95公约中规定轮机员,必须要经过轮机模拟器的培训。基于以上种种原因,对于轮机模拟器的开发显得尤为重要,本文就是结合某在建的轮机模拟器项目背景下进行研究的。
　　较之于传统的以半物理仿真为主的轮机模拟器,基于虚拟现实技术的轮机模拟器具备着虚拟机舱中的多数视景。为了确保轮机模拟器系统不仅可以提供逼真的场景画面,而且具备高效的交互手段以及确保仿真过程的准确性,精准的数学模型必须作为支撑。
　　由于轮机模拟器开发工作量很大,数学模型涵盖内容很广,包括设备数学模型、管网数学模型、控制系统数学模型以及各种控制逻辑等,本文主要针对轮机模拟器中的船舶电站系统,根据发电机组的电气系统及其电力生产过程建立数学模型,在计算机上运算并实现电站仿真,目的是仿真数据与实船上的数据相一致,仿真效果与实船运行效果相仿。
　　对于应用虚拟现实技术的三维电站建模使用了纹理映射技术、外部引用技术、DOF技术等多种方法,得到了较逼真的效果,结合数学模型与三维建模对系统的成功开发,说明该技术在轮机模拟器船舶电站操纵中是可行的,并且该运行情况的立体性、直观性等能够降低学员训练的劳动强度,提高了操纵准确性和安全性。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2相关技术的国内外发展现状和发展趋势

1.3论文研究的主要内容和结构安排

第2章 虚拟现实技术

2.1 虚拟现实技术概念及技术特征

2.2虚拟现实系统的构成及其建模与仿真

2.3轮机模拟器中的虚拟现实技术的开发平台和工具

2.4 VR模型管理工具MultiGen Creator软件

2.5本章小结

第3章 轮机模拟器电站系统设计

3.1轮机模拟器总体结构

3.2轮机模拟器电站系统的结构设计

3.3轮机模拟器电站系统的功能

3.4轮机模拟器电站系统控制逻辑

3.5本章小结

第4章 轮机模拟器电站系统建模与仿真分析

4.1轮机模拟器电站系统前台虚拟环境建模

4.2轮机模拟器电站后台仿真引擎系统数学模型

4.3电站系统故障模拟

4.4本章小结

第5章 虚拟现实技术在轮机模拟器中的应用

5.1电站系统的三维模型

5.2轮机模拟器电站系统的运行控制

5.3轮机模拟器电站实训项目

5.4本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢