检索结果-内蒙古大学图书馆

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第12期48卷 89-95页

作者：李笑晨尹勇大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室辽宁大连116026

针对现有游艇模拟器中无法模拟游艇静水"海豚运动"的问题,基于游艇高速航行受力本质进行分析,结合平板滑行理论和Savitsky关于棱柱形滑行艇的相关研究,对游艇几何模型进行合理简化,求解游艇静水中滑行运动姿态.基于高频自由... 详细信息

针对现有游艇模拟器中无法模拟游艇静水"海豚运动"的问题,基于游艇高速航行受力本质进行分析,结合平板滑行理论和Savitsky关于棱柱形滑行艇的相关研究,对游艇几何模型进行合理简化,求解游艇静水中滑行运动姿态.基于高频自由面假设和切片理论计算游艇垂荡、纵摇水动力系数,采用Routh-Hurwitz线性稳定性判据寻找游艇发生"海豚运动"阈值.提出引入人工干预的方法激励处于不稳定运动状态的游艇,使其发生"海豚运动"并进行数值仿真试验.试验结果表明当且仅当游艇处于不稳定运动状态时人工干预可以诱导游艇进行"海豚运动",数值仿真结果与模型试验结果符合良好.将算法与游艇模拟器相结合进行工程应用试验,游艇模拟器运行稳定、效果良好,实现了游艇模拟器中游艇"海豚运动"的仿真.

关键词：游艇模拟器运动数学模型海豚运动稳定性分析人工干预

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游艇模拟器中游艇运动模型研究

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系统仿真学报 2016年第9期28卷 2085-2089页

作者：孙霄峰尹勇周宏宇张秀凤大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室大连116026

游艇的运动数学模型是开发游艇模拟器的核心技术之一。根据分离建模思想,建立了游艇的平面运动数学模型。利用平面运动装置通过船模试验测得模型艇的水动力系数,分别计算作用于船体、螺旋桨和舵上的水动力和力矩,利用四阶龙格库塔法对... 详细信息

游艇的运动数学模型是开发游艇模拟器的核心技术之一。根据分离建模思想,建立了游艇的平面运动数学模型。利用平面运动装置通过船模试验测得模型艇的水动力系数,分别计算作用于船体、螺旋桨和舵上的水动力和力矩,利用四阶龙格库塔法对船舶运动方程进行求解得到船舶运动参数。利用Visual Studio 2010编写了游艇运动的仿真程序,并以三艘游艇为例,进行了游艇的操纵运动仿真。将仿真数据与船模试验数据进行了比对,结果表明所建立的游艇模型能够满足游艇模拟器的精度要求。

关键词：游艇船舶运动数学模型游艇模拟器航海仿真

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游艇模拟器中阻力建模方法对比研究

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系统仿真学报 2019年第12期31卷 2664-2670页

作者：李笑晨尹勇大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室

为解决游艇模拟器中现有船舶阻力建模方法普适性较差,计算精度不高的问题。对现有高速艇阻力近似建模方法进行分析与总结,将实际游艇模型简化成棱柱形船体,复现查洁法和SIT法并与模型试验数据进行比对,探讨阻力近似建模方法在游艇模拟... 详细信息

为解决游艇模拟器中现有船舶阻力建模方法普适性较差,计算精度不高的问题。对现有高速艇阻力近似建模方法进行分析与总结,将实际游艇模型简化成棱柱形船体,复现查洁法和SIT法并与模型试验数据进行比对,探讨阻力近似建模方法在游艇模拟器中的应用。试验表明简化后的模型与SIT法结合的方法比查洁法适用范围更广泛,求解的阻力与试验值吻合度良好。该方法具有良好的普适性,能解决多种艇型的阻力计算,基本满足游艇模拟器对船舶阻力的仿真需求。

关键词：游艇模拟器近似方法阻力计算简化船型

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VR游艇模拟器视景系统及虚拟手重建研究

VR游艇模拟器视景系统及虚拟手重建研究

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作者：张勤大连海事大学

学位级别：硕士

目前,中国游艇行业发展迅速,游艇操作人员的培训和考核变得格外重要。若部分游艇的实操培训在全任务游艇模拟器中完成,将会显著提高培训效率、节省培训开支、规避培训风险。随着虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术的不断发展,作为全任务... 详细信息

目前,中国游艇行业发展迅速,游艇操作人员的培训和考核变得格外重要。若部分游艇的实操培训在全任务游艇模拟器中完成,将会显著提高培训效率、节省培训开支、规避培训风险。随着虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术的不断发展,作为全任务游艇模拟器的补充,基于VR技术的游艇模拟器将以更低廉的价格、更小的设备占用空间和更易于网络化的优点,逐步占据一定的市场份额。本文研究重点是VR视景系统的关键技术及具体实现。此外,以三维场景中的人体数据为研究对象,利用Kinect深度传感器获取人体三维点云数据,研究点云数据预处理、去噪平滑方法,对不同方位的三维点云数据进行全局配准的方法,以及从点云到三维模型的三维表面重建方法。本文的主要研究工作和结论如下:(1)使用Kinect体感设备、Oculus Rift头戴显示器、三自由度动感平台座椅虚拟现实设备,搭建VR游艇视景系统。该视景系统模拟的港口、海面以及白天夜晚、雨、雪等场景真实,提供了游艇驾驶舱内观察视角,视点可跟随头部的运动而改变,且可以自然简便地进行人机交互,座椅配合游艇运动,满足了系统在真实感和沉浸感方面的要求,而且保证了实时性,达到预期效果。(2)采用3台Kinect设备多视角获取三维场景数据。为解决点云噪声问题,提出双边滤波和中值滤波相结合的方法,该方法提高了点云的质量。通过不同视角下的标定物,计算相邻视角间的旋转和平移矩阵,并通过迭代最近点(ICP)算法进行点云配准。该方法快速、有效地完成了点云的全局配准。(3)本文分别使用移动立方体算法、泊松算法和贪婪投影三角化算法对点云数据进行三维表面重建并进行对。发现泊松算法并不适合本文研究的点云数据,贪婪投影三角化算法抗噪性差,移动立方体算法信息丢失严重。将点云的颜色数据映射到三维模型上,增加了三维模型的真实感。

关键词：虚拟现实视景系统三维重建游艇模拟器

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游艇模拟器中阻力建模方法对比研究

游艇模拟器中阻力建模方法对比研究

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新一代人工智能引领下的建模仿真技术国际工程科技高端论坛暨中国仿真大会2019

作者：李笑晨尹勇大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室辽宁大连 116000

为解决游艇模拟器中现有船舶阻力建模方法普适性较差，计算精度不高的问题。对现有高速艇阻力近似建模方法进行分析与总结，将实际游艇模型简化成棱柱形船体，复现查洁法和SIT 法并与模型试验数据进行比对，探讨阻力近似建模方法在游艇... 详细信息

为解决游艇模拟器中现有船舶阻力建模方法普适性较差，计算精度不高的问题。对现有高速艇阻力近似建模方法进行分析与总结，将实际游艇模型简化成棱柱形船体，复现查洁法和SIT 法并与模型试验数据进行比对，探讨阻力近似建模方法在游艇模拟器中的应用。试验表明简化后的模型与SIT 法结合的方法比查洁法适用范围更广泛，求解的阻力与试验值吻合度良好。该方法具有良好的普适性，能解决多种艇型的阻力计算，基本满足游艇模拟器对船舶阻力的仿真需求。

关键词：游艇模拟器近似方法阻力计算简化船型

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基于改进Savitsky方法的静水游艇快速仿真（英文）

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系统仿真学报 2019年第11期31卷 2264-2274页

作者：李笑晨尹勇大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室

提出了一种改进的Savitsky方法以提升游艇模拟器中运动数学模型的精度。建立三自由度游艇运动数学模型,对游艇排水状态下运动进行仿真。将游艇几何模型做棱柱形假设,采用改进Savitsky方法进行阻力计算,并进行船舶预滑行和滑行运动仿真... 详细信息

提出了一种改进的Savitsky方法以提升游艇模拟器中运动数学模型的精度。建立三自由度游艇运动数学模型,对游艇排水状态下运动进行仿真。将游艇几何模型做棱柱形假设,采用改进Savitsky方法进行阻力计算,并进行船舶预滑行和滑行运动仿真试验。试验结果与模型试验结果进行对比,阻力计算结果与快速性试验结果精确度较高,船舶操纵性试验结果与传统方法基本一致。改进方法加入游艇模拟器后运行良好,结果准确。改进后的Savitsky方法可以有效提升游艇快速仿真精度,对游艇模拟器的研究具有一定意义。

关键词：改进Savitsky方法游艇模型简化阻力计算快速仿真游艇模拟器

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游艇海豚运动建模及仿真研究

游艇海豚运动建模及仿真研究

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作者：李笑晨大连海事大学

学位级别：博士

游艇模拟器与传统航海模拟器之间存在较大差别,其差异主要体现船舶运动数学模型方面,传统航海模拟器仿真对象以商船为主,船舶均为排水型船舶,而游艇大多属于高速滑行艇,二者在运动姿态以及流体水动力方面差异很大,传统航海模拟器中船舶... 详细信息

游艇模拟器与传统航海模拟器之间存在较大差别,其差异主要体现船舶运动数学模型方面,传统航海模拟器仿真对象以商船为主,船舶均为排水型船舶,而游艇大多属于高速滑行艇,二者在运动姿态以及流体水动力方面差异很大,传统航海模拟器中船舶运动数学模型建立方法不适用于游艇。为提高游艇模拟器中船舶运动仿真精度,提升游艇模拟器品质,亟需提出一种能够体现游艇运动特点的建模方法。本文以游艇航行中独具特色海豚运动为研究方向,以单体高速游艇为研究对象,针对游艇运动展开研究,主要工作如下:海豚运动是游艇在静水高速运动状态下发生的一种现象,因此本文首先针对游艇的静水高速运动状态展开研究。在游艇由静止向高速运动的过程中,其航行姿态和受力会发生较大变化,现有模拟器中尚未实现上述两种变化的建模及仿真,为解决该问题,本文以Savitsky理论为基础,对游艇运动进行建模。为减小模型解算的运算量,提升算法的普适性,对游艇模型进行棱柱体假设。传统Savitsky理论中完全忽略船舶浮力的影响,导致该方法存在船舶低速域内直航阻力和纵倾角仿真精度较差的问题,本文以二分法思想为指导,提出分段建模的方法解决该问题。该方法具有仿真精度好,计算效率高,易于工程应用的优点。海豚运动是游艇高速运动时,自由液面出现微小扰动导致船舶所受流体水动力发生变化而产生的动不稳定现象。自由液面急剧变化的仿真需要大量计算工作,而模拟器中无法提供充足的计算资源和时间,因此本文基于高频自由面假设和切片理论,采用解析方法计算游艇垂荡、纵摇水动力系数,采用Routh-Hurwitz线性稳定性寻找游艇发生海豚运动边界条件,对船舶的垂荡和纵摇运动引入外界微小的扰动项,人为激励处于不稳定运动状态的游艇,促使海豚运动的产生。对本文方法进行验证,结果表明当且仅当游艇处于不稳定运动状态时,外界扰动项才会促使海豚运动的发生,扰动项并不影响游艇稳定状态下的运动,该模型计算精度良好,能够应用于模拟器中。为进一步提升游艇运动数学模型研究的理论深度、提高仿真精度,本文基于砰击理论对游艇高速航行的升力展开研究。基于势流理论研究框架,在船舶中横剖面上采用扩展MLM方法计算剖面二维入水砰击力,基于2D+T理论在船长方向对船舶受力进行求和,计算船舶垂直平面内的力和力矩。游艇的6自由度运动中,垂荡、纵摇运动和纵荡运动之间存在着较强的相互关联,本文以游艇的直航阻力为结合点,将船舶3自由度操纵性方程和2自由度耐波性方程进行耦合,横摇运动独立建模,构建5+1结构的游艇6自由度运动数学模型,分别进行了静水中的操纵性试验和规则波中的试验,仿真效果良好。将本文模型与游艇模拟器进行系统集成,初步实现了游艇静水与规则波中的运动仿真。综上所述,本文基于改进Savitsky方法、人工扰动、扩展MLM等研究方法开展了游艇高速航行时的姿态、受力和稳定性等研究,建立了适用于模拟器的游艇6自由度运动数学模型,在此基础上与游艇模拟器进行系统集成,初步实现了游艇静水和规则波中的运动仿真和模拟器应用。该研究对提高模拟器品质、丰富测试场景和降低开发成本具有重要的现实意义和广泛的应用价值。

关键词：游艇模拟器船舶运动数学模型 Savitsky理论海豚运动砰击理论

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基于改进Savitsky方法的静水游艇快速仿真

基于改进Savitsky方法的静水游艇快速仿真

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新一代人工智能引领下的建模仿真技术国际工程科技高端论坛暨中国仿真大会2019

作者：李笑晨尹勇大连海事大学航海动态仿真和控制交通部重点实验室辽宁大连 116026

提出了一种改进的Savitsky 方法以提升游艇模拟器中运动数学模型的精度。建立三自由度游艇运动数学模型，对游艇排水状态下运动进行仿真。将游艇几何模型做棱柱形假设，采用改进Savitsky 方法进行阻力计算，并进行船舶预滑行和滑行运动... 详细信息

提出了一种改进的Savitsky 方法以提升游艇模拟器中运动数学模型的精度。建立三自由度游艇运动数学模型，对游艇排水状态下运动进行仿真。将游艇几何模型做棱柱形假设，采用改进Savitsky 方法进行阻力计算，并进行船舶预滑行和滑行运动仿真试验。试验结果与模型试验结果进行对比，阻力计算结果与快速性试验结果精确度较高，船舶操纵性试验结果与传统方法基本一致。改进方法加入游艇模拟器后运行良好，结果准确。改进后的Savitsky 方法可以有效提升游艇快速仿真精度，对游艇模拟器的研究具有一定意义。

关键词：改进Savitsky方法游艇模型简化阻力计算快速仿真游艇模拟器

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