基于Vega Prime的船舶視景仿真

陳姚節(jié) 魯福章 葛程

摘要：本文基于Vega Prime引擎實現(xiàn)了船舶在海洋上駕駛仿真時船舶和海洋參數(shù)的模擬，從而模擬真實船舶航行時船的運動姿態(tài)和海洋效果，以及實時的天空環(huán)境的仿真。

關鍵詞：船舶仿真；視景

中圖分類號：G642.0；G434 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）05-0240-02

一、引言

船舶駕駛是一項非常復雜的“人-機-環(huán)境”工程。它不僅要求駕駛人員具備豐富而扎實的理論知識，而且更需要具有相當?shù)暮胶嶋H經(jīng)驗，能應付各種緊急情況、保障航行安全。目前，隨著虛擬現(xiàn)實技術與計算機仿真技術的飛速發(fā)展，船舶駕駛仿真的應用范圍越來越廣，除基本的船員技能訓練與適任評估外，航海科學研究、海事模擬分析、港口建設工程設計模擬論證以及航海教育與培訓等方面都得以廣泛的應用。因此，船舶駕駛模擬仿真的開發(fā)有著廣泛的實用背景。

二、船舶參數(shù)設置

如圖所示，顯示的是船舶規(guī)格參數(shù)的設置，包括中心位置、長、寬、船頭角度等參數(shù)。對于如下不同尺寸的船，應該設置成不同的尺寸。圖1.1、1.2、1.3分別給出三種不同的船舶模型：

另外還可以設置船的其他一些參數(shù)：最大速度（節(jié)）、最大轉向速率（度/秒）以及在海洋中產(chǎn)生浪花的寬度和角度等。下圖是集裝箱船的參數(shù)設置：

三、海洋參數(shù)設置

在VEGA PRIME的海洋模塊中，對于海洋觀察者的設置，有如下四種：ObserverCentered、FixedLocation、SurfZone和Technique。由于船在海洋上航行，觀察者即在船上隨著船一起運動，因此應該設置為以觀察者為中心的ObserverCentered類型。并且為了節(jié)約一定的資源，可以設置合適的海洋的遠裁切面距離，剔除超出觀察者一定距離的海洋，并進行繪制。

同時，對于海洋本身的一些細節(jié)參數(shù)，可以進行如下圖所示的設置：

上圖即為海洋中一些參數(shù)的設置，包括海浪等級、海洋表面風速、產(chǎn)生的海浪達到的最大高度、海浪方向等。這些參數(shù)的設置可以讓整個海洋的海浪產(chǎn)生不同的海洋效果。

三、實時天空環(huán)境設置

天空環(huán)境的設置包括太陽、月亮、云、風、雨、雪等的設置。同時可以設置年月日以及時分秒，并隨著當前時間的改變而改變太陽的位置，以及月亮的出現(xiàn)。如下圖所示設置年月日、場景的相對經(jīng)緯度位置，以及時間和時間改變的快慢（1則是按正常時間進行改變）。

圖6分別是12：00分時刻使用散裝船在上海黃浦江東方明珠塔段視景仿真的實驗結果。

五、結論

本文使用VEGA PRIME引擎，模擬出真實船舶航行時船的運動姿態(tài)和海洋效果，以及實時的天空環(huán)境的仿真，仿真效果逼真，運行流暢，對于船舶運動的研究具有一定的價值；并且運用在船舶駕駛模擬器上，具有一定的應用價值。

參考文獻：

[1]朱偲.動態(tài)海洋環(huán)境仿真中的若干關鍵技術研究[D].華中科技大學，2010.

[2]周世波，熊振南.天津港虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].測繪科學，2012，（4）.