港口工作船駕駛模擬器仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是現(xiàn)代科技發(fā)展的綜合體現(xiàn)。近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于船舶研究，船舶駕駛模擬器就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于船舶研究的一個(gè)典型范例。船舶駕駛模擬器是一種輔助船員進(jìn)行船舶駕駛操縱訓(xùn)練評(píng)估的設(shè)備，其利用VR技術(shù)營(yíng)造出一個(gè)三維虛擬的船舶駕駛操縱環(huán)境，學(xué)員通過(guò)操縱模擬器的半物理硬件系統(tǒng)與虛擬的三維環(huán)境進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的虛擬駕駛操作體驗(yàn)，起到積累船舶駕駛經(jīng)驗(yàn)的目的。港口工作船作為一種在港口狹

2、窄航道作業(yè)的船舶，對(duì)船員的操縱駕駛的能力要求更加嚴(yán)格，因此，開(kāi)發(fā)全回轉(zhuǎn)港口工作船（以下簡(jiǎn)稱：港口工作船）駕駛模擬器對(duì)于訓(xùn)練駕駛?cè)藛T的駕駛能力，確保該類船舶在狹窄航道對(duì)船舶的拖帶安全很有必要。同時(shí)，此類模擬器對(duì)于非航海類專業(yè)學(xué)生了解船舶的操縱，船舶駕駛自動(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)的組成也很有必要，它可以使非航海類專業(yè)學(xué)生在船舶自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中更加理解規(guī)范和公約的要求。
　　本課題利用Visual Studio2008、SQL Server20

3、00、Labview、Matlab/Simulink、MapX軟件平臺(tái)，通過(guò) OpenSceneGraph(OSG)的多軟件平臺(tái)軟件的集成開(kāi)發(fā)，完成了港口工作船運(yùn)動(dòng)控制方程建模與海洋場(chǎng)景的虛擬建模；實(shí)現(xiàn)多軟件平臺(tái)間的信息交互；利用LabVIEW SQL Toolkit的數(shù)據(jù)通信和OPC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件的通訊，建立起基于SQL Server的教練員站系統(tǒng)；并采用MMG（Ship Maneuvering Mathematical Mo

4、del Group）分離建模思想，建立起港口工作船“四自由度”船體水動(dòng)力、螺旋槳力、風(fēng)與流干擾力數(shù)學(xué)仿真模型，通過(guò)建立的港口工作船半物理仿真操縱平臺(tái)，獲取物理操作數(shù)據(jù)；利用MATLAB/Simulink，采用四階龍格庫(kù)塔法對(duì)港口工作船的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真求解，獲得其運(yùn)動(dòng)軌跡與航向，并在構(gòu)建的海洋虛擬場(chǎng)景上客觀地顯示港口工作船在場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)特征；實(shí)現(xiàn)了港口工作船駕駛模擬器基本平臺(tái)的構(gòu)建。該平臺(tái)具有海洋場(chǎng)景模擬、氣候模擬以及視點(diǎn)跟隨功能。滿足了港