基于虚拟现实技术的船舶视景仿真系统研究与开发

摘要

航海业的发展对一个国家的发展的发展有着重要的推动作用。地球上有百分之七十的面积被海水覆盖。伴随着全球贸易的飞速发展，对于我们这种超级大国来说海上防御力量的加强也显得十分有意义。船舶作为贸易和海上防御的重要支柱，近年来对于船舶的研究也更加广泛。随着信息化可视技术和VR技术的飞速发展，基于虚拟现实技术的船舶仿真系统成为当前的热点话题。
　　从古代开始，人们就一直致力于船舶的研究工作。在船舶运动方面，生成了船舶质点运动到二维运动再到三维运动的运动方程。在实际的研究工作中，常用到的是水池实验法，就是把船舶的大小按照比例进行缩小后在水池中进行相关的研究。同样的也可以通过在实验室中利用船舶模型结合理论计算来设计并且分析船舶。以上常见的两种办法都存在着同样的问题，就是研究经费较高，对实验场地要求苛刻。在传统的船舶仿真试验中，虚拟现实技术在船舶仿真的应用面还十分狭窄，大多是进行管路仿真、舵机舱仿真等半实物仿真以供学员学习使用。
　　本文在分析了虚拟现实技术在国内外发展及应用情况的基础上，选用了虚拟现实开发软件unity，进行了船舶视景仿真系统的研究与开发。其中包含了三个系统:根据船舶姿态变化建立了船舶运动仿真系统;舱室破损浸水仿真系统;通过三维舱室模型建模实现了虚拟舱室的漫游系统。并且实现了实时仿真及交互控制功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．1．1 虚拟现实技术概要

1．1．2 问题的提出和选题意义

1．2 相关技术的国内外发展及现状

1．2．1 虚拟现实技术的国内外发展及现状

1．2．2 虚拟现实技术在船舶仿真中的应用

1．3 本文主要研究内容

第2章 船舶建模及运动仿真的实现

2．1 船舶运动仿真系统简介

2．2 三维建模基础

2．2．1 三维建模基本内容

2．2．2 实体建模需要注意的地方

2．2．3 船体建模的实现

2．3 船舶运动仿真系统的关键性技术

2．3．1 unity软件简介

2．3．2 基于水效果、天空盒技术实现海洋、天空建模

2．3．3 基于粒子系统的技术实现船舶尾迹

2．3．4 音效处理技术

2．3．5 基于C#语言实现船舶模型运动状态的变化

2．3．6 unity动态读取外部数据技术

2．3．7 船仪表模拟器的研究与开发

2．4 船舶运动仿真系统在Unity中的实现

第3章 舱室破损浸水仿真系统

3．1 舱室破损浸水仿真系统简介

3．1．1 浸水仿真系统的概念

3．1．2 舱室破损浸水仿真系统的实现方法

3．2 虚拟舱室模型建立

3．2．1 舱室三维模型的建立流程

3．2．2 舱室三维模型的建立

3．3 场景模型的优化

3．4 舱室破损浸水仿真系统关键技术

3．4．1 摄像机切换技术

3．4．2 报警系统的实现

3．4．3 unity着色器

3．5 舱室破损浸水仿真场景的实现

第4章 舱室漫游系统

4．1 漫游系统简介

4．1．1 漫游系统的概念

4．1．2 基于建模法的漫游技术

4．2 船舶舱室漫游系统的设计分析

4．2．1 舱室漫游系统需要实现的基本功能

4．2．2 舱室漫游系统其他需求

4．3 基于unity的舱室漫游关键技术

4．3．1 碰撞检测技术

4．3．2 第一人称控制器

4．3．3 小地图功能

4．4 舱室场景漫游实现

第五章 视景仿真系统开发

5．1 视景仿真系统的交互界面设计

5．1．1 系统主界面的设计

5．1．2 系统二级主界面的设计

5．2 视景仿真系统的优化

5．3 视景仿真系统的生成和运行

结论

参考文献

致谢