船舶航行虚拟现实仿真系统的研究与设计

船舶航行虚拟现实仿真系统的研究与设计(任务书,开题报告,论文说明书13800字,脚本代码)
摘要
目前常用的船舶模拟驾驶训练方法是通过模拟船舶航行环境来训练船员，其人力物力的投入巨大。为此论文提出对船舶航行虚拟现实仿真系统的研究，以船舶航行性能为基础建立船舶航行的模拟仿真算法，同时构筑船舶航行的虚拟现实环境，提供虚拟环境中船舶的用户交互操作，研究不同的天气系统对船舶航行的性能影响，同时通过虚拟现实动态呈现船舶航行状况，为船舶航行的学员提供一种直观且设备相对简单的船舶模拟航行训练方法，提高船员对船舶安全事故的预知能力，为船舶航行安全奠定良好基础。
论文的主要工作是在收集船舶航行性能、气象数据和虚拟现实开发的基础上，对船舶虚拟航行的仿真物理模型进行分析研究，建立船舶航行虚拟现实仿真系统。

关键词：虚拟现实，船舶航行，Unity3D
ABSTRACT
The ship driving simulator is the most commonly used in training the crews by simulating the ship navigation environment. However, it requires a great deal of effort and cost a lot of money. Thus thesis provides a research about virtual reality simulation system of ships navigation. The thesis research the simulation algorithm of ship navigation which is based on the property of ships navigation, and build the virtual reality environment of ships navigation. The virtual reality environment of ships navigation provides the interaction between user and the ships in the virtual reality. The virtual reality simulation system also research the influence of different weather, and preview the property of ships navigation, which is a simple training method to train the crews without the complicated ship driving simulator. And this virtual reality can improve the crews’ anticipation of danger in sailing, which establishes a good foundation for the ships navigation.
Based on the datum of the property of ships navigation and the development of virtual reality, the thesis provides a research about the physical simulation model of ships navigation and build the virtual reality simulation system of ships navigation.

Key words: virtual reality, ship navigation, Unity3D 
 

目  录
第1章 绪论    1
1.1 论文的研究背景及意义    1
1.1.1 问题的提出    1
1.1.2 研究意义    1
1.2 虚拟现实仿真技术的概述    1
1.2.1 虚拟现实仿真技术    1
1.2.2 国内外研究现状    2
1.3 论文研究目的与主要研究内容    2
1.3.1 论文研究目的    2
1.3.2 论文主要研究内容    3
第2章 系统总体设计    4
2.1 虚拟现实仿真系统设计方案    4
2.1.1 虚拟现实仿真系统开发的一般流程    4
2.1.2 论文采取的设计方案    5
2.2 虚拟现实仿真系统的开发环境    5
2.2.1 虚拟现实系统开发软件    5
2.2.2 Unity3D概述    6
2.3 本章小结    6
第3章 船舶物理模型建立    7
3.1 船舶航行性能    7
3.1.1 浮性    7
3.1.2 稳性    7
3.1.3 耐波性    7
3.2 影响船舶性能的因素    9
3.2.1 装载对船舶浮性的影响    9
3.2.2 风浪流对船舶稳性的影响    10
3.3 船舶航行仿真算法    10
3.3.1 船舶模型搭建    10
3.3.2 船舶运动仿真算法    13
3.3.3 船舶三自由度运动仿真算法    14
3.4 本章小结    15
第4章 虚拟现实场景搭建    16
4.1 虚拟现实场景    16
4.1.1 虚拟现实场景搭建    16
4.1.2 气象系统搭建    19
4.2 交互界面    22
4.2.1 镜头    22
4.2.2 射线选取物体    22
4.3 本章小结    24
第5章 总结和展望    25
5.1 总结    25
5.2 后续研究工作的展望    26
参考文献    27
附录A 部分程序代码    29
附录A1 VRCamera脚本代码    29
附录A2 Ship脚本代码    31
致谢    33