基于虚拟现实技术的船用锚机交互仿真系统

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.03

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (06): 12-16.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.06.03

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基于虚拟现实技术的船用锚机交互仿真系统

蒋效彬1，谭家万2，任鸿翔1，邱绍杨1

(1. 大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室，辽宁大连 116026； 2. 重庆交通大学航运与船舶工程学院，重庆 400074)

收稿日期:2017-11-26 修回日期:2018-07-10 出版日期:2019-06-14 发布日期:2019-06-14
作者简介:蒋效彬(1989—)，男，安徽宿州人，博士研究生，主要从事系统仿真、虚拟方面的研究。E-mail：dmu_jxb@163.com。通信作者：谭家万(1974—)，男，重庆人，副教授，博士，主要从事图形学、虚拟仿真、航海信息技术等研究。E-mail：taninfo@263.net。
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2015AA010504)；交通运输部应用基础研究资助项目(2015329225240)

Interactive Simulation System of Marine Windlass Based on Virtual Reality Technology

JIANG Xiaobin1, TAN Jiawan2, REN Hongxiang1, QIU Shaoyang1

(1. Key Laboratory of Communications of Marine Dynamic Simulation & Control, Dalian Maritime University, Dalian 116026, Liaoning, P. R. China; 2. School of Shipping and Naval Architecture, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China) Dalian 116026, Liaoning, P. R. China; 2. School of Shipping and Naval Architecture, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China)

Received:2017-11-26 Revised:2018-07-10 Online:2019-06-14 Published:2019-06-14

摘要/Abstract

摘要： 针对现有在船员锚机教学培训中存在锚机设备复杂、价格昂贵、培训危险性大等现状，分析虚拟现实技术在航海模拟仿真领域的应用，提出了在锚机交互仿真系统中应用虚拟现实技术的方法。通过采用角色动画中骨骼运动遵循的反向动力学原理来计算得出每个关节旋转，实现虚拟人运动控制及仿真；研究并利用启发式搜索算法A*算法实现虚拟人自动寻路功能；结合基于包围盒和网格剖分的碰撞检测算法，实现虚拟人与锚机之间的碰撞响应。研发的船用锚机三维交互系统可模拟锚机操作的整个过程，完全满足教学培训的需求。

关键词: 船舶工程, 虚拟现实, 船舶锚机, 仿真系统

Abstract: In view of the current situation of the teaching and training of the windlass for the crew, such as the complexity of the windlass equipment, the high price and the great danger of training, the application of virtual reality technology in the field of navigation simulation was analyzed,and the method of applying virtual reality technology in the interactive simulation system of the windlass was put forward.The rotation of each joint was calculated by using the principle of reverse dynamics followed by the skeleton movement in character animation, and the motion control and simulation of virtual human were realized. The heuristic search algorithm-A* algorithm was researched and used to realize the virtual humans automatic path finding function.Combining with the collision detection algorithm based on bounding box and mesh generation, the collision response between virtual human and windlass was realized.The developed three-dimensional windlass interactive system can simulate the whole process of the windlass operation, and it can completely meet the requirements of teaching and training.

Key words: ship engineering, virtual reality;vessel windlass, simulation system

中图分类号:

U664

蒋效彬1，谭家万2，任鸿翔1，邱绍杨1. 基于虚拟现实技术的船用锚机交互仿真系统[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2019, 38(06): 12-16.

JIANG Xiaobin1, TAN Jiawan2, REN Hongxiang1, QIU Shaoyang1. Interactive Simulation System of Marine Windlass Based on Virtual Reality Technology[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2019, 38(06): 12-16.

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