基于Web3D的虛擬船舶電站操控模擬器研究.pdf

1、本文選取船舶電站模擬器為研究對(duì)象，旨在做探索性的研究。 用戶通過Internet來(lái)觀察三維圖像及實(shí)時(shí)互動(dòng)時(shí)，由于數(shù)據(jù)不是從本地硬盤中讀取，運(yùn)行環(huán)境也各不相同，傳統(tǒng)的解決辦法只能是在Web服務(wù)器端生成圖像，再一幅幅地傳給客戶端顯示，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，這種方法很難滿足網(wǎng)絡(luò)在線三維圖形開發(fā)的需要。本文提出大型在線虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的VRML(Virtual Reality Modeling Language)三維場(chǎng)景及其交互方法。其基本思

2、路是：1)制作機(jī)艙中各機(jī)電設(shè)備的VRML 矢量三維數(shù)字化模型；2)通過腳本程序接口建立各機(jī)電系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型，以驅(qū)動(dòng)三維虛擬場(chǎng)景的動(dòng)作；3)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸模型文件，下載后在本地計(jì)算機(jī)上用VRML瀏覽器進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，顯示具有交互性的三維圖像和圖像動(dòng)畫。 本課題以一條2700TEU 集裝箱船舶電站為原型，利用VR(Virtual Reality)技術(shù)制作了船舶電站配電屏及輔助柴油發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)組的三維可視化模型，利

3、用真實(shí)的數(shù)學(xué)模型控制三維場(chǎng)景，結(jié)合多媒體的聲、光、文字注釋等手段，制作了“集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院船舶電站虛擬操縱系統(tǒng)”，并通過Apache 用Web站點(diǎn)發(fā)布，在互聯(lián)網(wǎng)上真實(shí)的再現(xiàn)了船舶電站模擬器場(chǎng)景。 用戶隨時(shí)隨地登錄服務(wù)器，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為中心，以顯示器為觀察窗口，無(wú)需昂貴的專用設(shè)備(如數(shù)據(jù)手套、頭盔)，僅借助鼠標(biāo)和鍵盤控制自己的視點(diǎn)和視角，就可以對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行全方位的瀏覽和交互，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)漫游和實(shí)時(shí)交互。 通過聲音

4、、文字、視頻等輔助性的手段，形象地介紹船舶電站系統(tǒng)的部件、功能及各評(píng)估項(xiàng)目的操作過程等，如重載時(shí)的聲光報(bào)警、機(jī)艙的聲音及海浪、海鷗的聲音等。一些常規(guī)操作的操作步驟均以視頻及文本的形式掛在網(wǎng)頁(yè)上，可供用戶隨時(shí)查看。 通過將虛擬場(chǎng)景與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，可以保存用戶的所有操作記錄，以供教師對(duì)用戶的操作情況進(jìn)行檢查及評(píng)判。系統(tǒng)管理員和教師用戶還可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)隨地在線修改或制作、上傳虛擬場(chǎng)景模型及數(shù)學(xué)模型，也可以添加已做好的各種.wrl 格