在船舶操纵和靠离泊的过程中,需要船员对舵轮、车钟、缆绳等设备进行一系列的操作,才能保证船舶操纵和靠离泊过程的顺利完成。因此,在船舶操纵模拟器中,很有必要对船员及其动作进行模拟。大连海事大学航海动态仿真和控制实验室现有的*** 3000型船舶操纵模拟器的视景系统中仅能对人员落水场景进行模拟。本文对虚拟人技术进行了深入研究,在船舶操纵模拟器的视景系统中加入虚拟人,丰富了模拟器视景系统的显示内容,提高了船员教育培训的效果。本文主要的研究工作如下：第一,虚拟人的几何建模。采用分层模型的表示方法在3D Studio Max(3ds Max)建模软件中创建了一个具有皮肤层、肌肉层和骨骼层的虚拟人几何模型,该虚拟人几何模型形态逼真,具有较强的真实感。第二,虚拟人的运动控制。采用关键帧动画的方法通过控制虚拟人几何模型的骨骼在3ds Max建模软件中实现了虚拟人的运动控制,基本完成了虚拟人的行走、操舵、操车等船舶操纵相关的行为动作,较好地实现了对真实船员行为动作的模拟。第三,A*路径规划算法的实现。通过对A*算法进行深入的研究,掌握了A*算法的设计方法和算法流程,通过编程实现了基于Microsoft Foundation Classes(MFC)的A*算法,所实现的程序可以较好的实现路径规划功能。第四,船舶操纵模拟器中虚拟人的路径规划。将所实现的A*算法应用到船舶操纵模拟器中虚拟人的路径规划,在OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎中实现了虚拟人的路径规划,使得虚拟人在模拟器的视景系统中能够沿着一条无障碍物的路径行走。
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