基于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)體感模擬的救助船模擬器研究.pdf

1、S t u d y o f R e s c u e S h i pS i m u l a t o rw i t hP r o p r i o c e p t i v e F u n c t i o nb a s e d o nM o t i o n P l a t f o r mA t h e s i sS u b m i t t e d t oD a l i a n M a r i t i m e U n i v e r s i t

2、yI np a r t i a l f u l f i l l m e n to f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h ed e g r e eo fM a s t e r o f E n g i n e e r i n gb yC h e n Z h u o( M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g )T h e s i sS u p e r v

3、 i s o r ：P r o f e s s o r X i o n g W e iM a r c h 2 0 1 6中文摘要摘要船舶模擬器作為船員的日常訓(xùn)練方式已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，然而對(duì)于救助船這一特殊對(duì)象，由于其出航環(huán)境多處于惡劣海況，船舶搖擺運(yùn)動(dòng)劇烈，通用式的船舶模擬器并不能完全滿足訓(xùn)練要求，因此需要開(kāi)發(fā)出一套針對(duì)救助船的模擬器。本文在這一項(xiàng)目背景下，本文對(duì)救助船模擬器開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)構(gòu)架、運(yùn)行原理進(jìn)行了研究。根據(jù)所執(zhí)行的任務(wù)將整個(gè)系統(tǒng)分

4、為了四個(gè)功能子系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)中軟、硬件的開(kāi)發(fā)工具、方法進(jìn)行了研究，解決了關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)所取得的研究成果，開(kāi)發(fā)出了一套基于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)體感模擬的救助船模擬器原型機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了通用船舶模擬器所要求的基本模擬駕駛功能，針對(duì)救助船的特殊性，還引入了特殊功能模塊，突破了傳統(tǒng)模擬器針對(duì)救助船存在的功能局限性。在系統(tǒng)構(gòu)架上，模擬器原型機(jī)系統(tǒng)采用分布式仿真的思想，將四臺(tái)不同功能的計(jì)算機(jī)在局域網(wǎng)內(nèi)連接，采用T C P ／I P 協(xié)議解決

5、了系統(tǒng)各部分間數(shù)據(jù)通訊的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各部分之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。本文采用V e g aP r i m e 內(nèi)核與M F C 類(lèi)庫(kù)A P I 相結(jié)合的方法，解決了視景軟件中圖形渲染、交互控制、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出了救助作業(yè)可視化仿真的方法，突破了救助船員模擬訓(xùn)練評(píng)價(jià)方式針對(duì)性不足的局限性；基于A V R 單片機(jī)開(kāi)發(fā)的操縱設(shè)備主控板，解決了操船數(shù)據(jù)采集處理與傳輸?shù)膯?wèn)題，實(shí)現(xiàn)了操縱設(shè)備對(duì)虛擬船舶的控制；采用引入六自由度平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，

6、提供了模擬大風(fēng)浪下船舶運(yùn)動(dòng)的工具，在軟件上基于U D P 協(xié)議，解決了數(shù)據(jù)傳輸效率的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了船舶搖擺運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)復(fù)現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模擬器對(duì)于大風(fēng)浪中操船環(huán)境模擬真實(shí)感的不足；此外，基于L a b V i e w 庫(kù)函數(shù)與M F C 類(lèi)庫(kù)中封裝的G D I 接口函數(shù)，解決了虛擬儀表軟件與電子海圖軟件中船舶數(shù)據(jù)接收與實(shí)時(shí)顯示問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了操船必要信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地提供。通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，本文開(kāi)發(fā)的救助船模擬原型機(jī)系統(tǒng)能夠按照設(shè)計(jì)要求正