CN112033640A - 船舶水动力性能的模拟体验*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶水动力性能的模拟体验***,包括:虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备;信息处理设备用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息,获取船舶的运行参数;虚拟仿真试验平台用于根据信息处理设备输出的运行参数,对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真,获取船舶的运动状态参数;VR设备,用于承载体验者并接收虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置,以实现沉浸式体验船舶的航行。本实施例的***利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态,并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境,便于体验者进行体验。
Description
技术领域
本发明涉及仿真试验技术领域,尤其涉及一种船舶水动力性能的模拟体验***。
背景技术
在海上航行时,船舶遭遇到的风浪对船舶的航行性能产生很大的影响,造船界一直在研究波浪中的船舶水动力性能如何进行科学合理的测评,且已经成为当今研究的热点。更加大型、更加智能和更加优良的环境适应性是水面舰船总体发展的趋势和研究的目标,因此具备在风浪中良好的船舶水动力性能,科学合理地建立船舶水动力性能的评估指标体系已经成为研究热点。
船舶工程领域,船舶的水动力性能通常需要进行船模试验,现有技术中需要建立使用和设计的船舶几何相似的船模进行阻力性能、耐波性能等各种试验,其成本高,其不能获取有效的测试结果。
为此,业内开始使用虚拟试验平台模拟船舶,以通过程序方式实现船舶性能的模拟,然而这些模拟无法让真人体验,如何提供一种便于真人体验模拟真实船舶航行的***成为当前需要解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种船舶水动力性能的模拟体验***,利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态,并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境,使体验者体验到船舶在广阔无际的海洋中航行的感觉。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
第一方面,本发明实施例提供一种船舶水动力性能的模拟体验***,包括:虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备;
所述信息处理设备,用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息,并对船舶相关信息进行解算,获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数;
所述虚拟仿真试验平台,用于根据信息处理设备输出的运行参数,对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真,获取船舶的运动状态参数;所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体,基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序,
所述VR设备,用于承载体验者,并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置,以实现沉浸式体验船舶的航行。
可选地,所述船舶相关信息包括下述的一项或多项:
海水、风、浪、流参数;
发动机功率的输入参数;
船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数;
船舶舵偏角的输入参数。
可选地,所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。
可选地,所述VR设备包括:数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块;
数据处理模块,用于接收所述状态参数,并进行实时解析,以获取图形画面信息;
显示模块,用于动态显示所述船舶的状态参数;
AR场景模块,用于在虚拟显示环境下实现360°视景显示;
控制模块,用于接收体验者输入的指令,记录或协同所述信息处理设备控制所述虚拟仿真试验平台。
可选地,还包括:
音效模块,用于基于OpenAL3D声音引擎模拟船舶航行过程中听到的环境音和相关提示信息。
可选地,信息处理设备包括:
航行控制单元,用于解析用户输入的航行参数,以传输虚拟试验平台控制虚拟船舶的运行;
船舶推进单元,用于解析用户输入的船舶执行***的参数,以传输至虚拟试验平台进行模拟运行;
质量特性解算单元,用于解析用户输入的船舶质量参数信息,获取调整虚拟试验平台中船舶的质量、中心或转动惯量;
海洋环境解算单元,用于采用预设的风浪流运动关系对输入的海洋环境参数进行解算,获取影响虚拟试验平台中船舶的环境参数。
可选地,所述模拟体验***还包括:图像采集装置;
所述图像采集装置,用于实时采集VR设备和虚拟试验平台中各设备的运行信息并存储。
可选地,所述信息处理设备,还用于
根据体验者待体验的航行路径,构建影响该航行路径的部分或全部的气象体验模型,并在获取气象体验模型周期性输出的航行路径匹配的气象信息,根据该气象信息计算船舶的运行参数。
可选地,所述模拟体验***还包括:嵌设在VR设备中的报警装置和/或停止装置;
所述报警装置为体验者能够接触触发的按钮,
所述停止装置为体验者能够接触触发的按钮,且在停止装置被触发之后,所述VR设备断开与虚拟仿真试验平台的通信,并安全停止。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:本发明的模拟体验***,通过接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息,借助于虚拟仿真试验平台进行协同仿真,获取用于输入VR设备的船舶的运动状态参数,以对实现体验者的体验过程,进而通过AR虚拟现实技术使体验者获得船舶航行的沉浸式体验。
即,结合体验者的实际操作,利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态,并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境,使体验者体验到船舶在广阔无际的海洋中航行的感觉,较好的获取体验信息,且能够有效实现对船舶水动力性能的仿真测试。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的船舶水动力性能的模拟体验***的结构示意图;
图2为本发明另一实施例提供的船舶水动力性能的模拟体验***的结构示意图;
图3为对构建气象影响的气象运动的示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案,下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
如图1所示,图1示出了本发明一实施例的船舶水动力性能的模拟体验***的结构示意图,本实施例的模拟体验***包括:虚拟仿真试验平台12、VR设备13和信息处理设备11;
所述信息处理设备11,用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息,并对船舶相关信息进行解算,获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数;
所述虚拟仿真试验平台12,用于根据信息处理设备输出的运行参数,对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真,获取船舶的运动状态参数;所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体,基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序,
所述VR设备13,用于承载体验者,并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置,以实现沉浸式体验船舶的航行。
举例来说,所述船舶相关信息可包括下述的一项或多项:
海水、风、浪、流参数、气象信息及气象影响区域、发动机功率的输入参数等;
船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数;
船舶舵偏角的输入参数等。
此外,在具体应用中,所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。
需要说明的是,本实施例的所述VR设备可包括:数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块;
数据处理模块,用于接收所述状态参数,并进行实时解析,以获取图形画面信息;
显示模块,用于动态显示所述船舶的状态参数;
AR场景模块,用于在虚拟显示环境下实现360°视景显示;
控制模块,用于接收体验者输入的指令,记录或协同所述信息处理设备控制所述虚拟仿真试验平台。
特别说明的是,为防止意外发生,本申请的VR设备可包括:嵌设在VR设备中的体验者可以直接触发的报警装置和/或停止装置;
所述报警装置为体验者能够接触触发的按钮,
所述停止装置为体验者能够接触触发的按钮,且在停止装置被触发之后,所述VR设备断开与虚拟仿真试验平台的通信,并安全停止。
为了更好的增强体验者的感觉,上述的VR设备还包括:音效模块,用于基于OpenAL3D声音引擎模拟船舶航行过程中听到的环境音和相关提示信息。
本实施例的模拟体验***可通过对船舶的水动力性能进行虚拟试验,结合体验者的实际操作,利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态,并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境,使体验者体验到船舶在广阔无际的海洋中航行的感觉。
为了更好的获取体验者的感受,本实施例的模拟体验***还可包括图像采集装置,该图像采集装置可用于实时采集VR设备和虚拟试验平台中各设备的运行信息并存储。或者,在其他实施例中,图像采集装置可采集图像并采用图像分析算法对图像进行分析,获取体验者的体验感受。
本实施例的***中借助于信息处理设备,任何体验者可以输入船舶的航行参数,如功率、舵角和外界环境参数(如:风速,浪高等参数)。由此结合虚拟仿真试验平台对船舶及外界环境进行耦合仿真,输出船舶的航行状态如航速,航向及外界环境的变化,进而传输至VR设备,使体验者感受到船舶状态及外界环境的变化。
实施例二
如图2所示,体验者通过信息处理设备输入用于改变船舶航速的发动机功率,输入改变船舶的航向的舵偏角,输入海洋环境的风、浪、流要素参数及船舶的质量、重心和转动惯量等,并对输入的信息进行解算后获取船舶的运行参数,输入至虚拟仿真试验平台,虚拟仿真试验平台对海洋环境与船舶运动模型进行协同仿真,输出船舶运动状态参数,并传递至VR设备,通过AR虚拟现实技术使体验者获得船舶航行的沉浸式体验。
本实施例的模拟体验***是一种以虚拟试验平台对船舶水动力性能进行仿真试验为基础的,借助于信息处理设备输入外界干扰量(例如海洋环境风、浪、流对船舶的干扰),以及船舶自身性能(即船舶自身质量特性),通过虚拟试验平台对船舶航行的解算输出船舶航行状态参数至体验平台,通过体验平台的VR设备对状态参数的处理,借助于现实增强技术体验船舶在海洋中航行的场景。
模拟体验***包括虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备。
(一)信息处理设备
信息处理设备,主要对输入参数进行解算并输入至虚拟仿真试验平台,通过平台虚拟的试验,模拟仿真实际流体的流动情况与船舶和周围流体耦合的影响下船舶的运动状态。
信息处理设备主要是在控制船舶航行过程中周围环境、自身特性及人为干预情况下对船舶航行状态的影响。(信息处理设备主要是通过控制船舶航行过程中周围环境、自身特性参数变化继而对船舶航行状态产生影响。也就是说,体验者通过改变船舶的舵角,或者周围环境的参数就会对船舶的航行状态产生一定的影响,体验者设置的参数就是通过信息处理设备对虚拟仿真试验平台的数据进行修改。
信息处理设备,通过对海洋环境风、浪、流要素参数的输入,对风、浪、流的运动公式进行解算,借助于虚拟仿真试验平台实现船舶运动的耦合,进而获取影响船舶运动的状态参数;
通过对输入船舶的质量、重心及转动惯量,利用虚拟试验平台计算周围环境对船舶运动状态的影响。在调整体验过程中,船舶的质量特性不可以改变,其他的信息是可以变化的。
通过改变发动机的功率,利用虚拟试验平台计算船舶的推进效率,改变螺旋桨的转速及船舶航行的航速;也就是说,依据体验者的需求,体验者需要多高的航速就改变多大的功率。
通过改变舵偏角,利用虚拟试验平台计算船舶的操纵性能,改变船舶航行的航向。
本实施例的信息处理设备,还用于根据体验者待体验的航行路径,构建影响该航行路径的部分或全部的气象体验模型,并在获取气象体验模型周期性输出的航行路径匹配的气象信息,根据该气象信息计算船舶的运行参数。
举例来说,气象体验模型M可为:
Pi为气象影响区域运动的起始点,Pi+1为气象影响区域运动的目标点,如图3所示。在图3中,建立平面直角坐标系,设置体验航路(即体验的航行路径)的起点和终点,令起点为B0,终点为Be,以B0Be为直径作圆1(即以B0Be为直径的最外侧的大圆),圆1的范围即航路可能经过的范围。将气象影响区域A1的形状看作圆形,中点为Pi(xi,yi),半径为ri,运动方向和速度为设航行过程中,Pi为气象影响区域运动的起始点,Pi+1为气象影响区域运动的目标点,表示气象影响区域从Pi到Pi+1运动的位移和方向。
令“气象影响区域A1位于圆1内某一位置”为事件A,计算事件A的概率P(A)。即P(A)为事件A的概率,事件A为“气象影响区域(A1)位于圆内某一位置”;
气象影响区域内起始点和目标点连接构成的线段PiPi+1与平面直角坐标系中y轴的夹角为θ。
在本实施例中,气象影响区域的中点位置、区域半径、气象强度、运动方向、运动速度等可能会发生变化,每5秒更新一次相关数据,时刻掌握气象状况的变化。
(二)虚拟仿真试验平台
虚拟仿真试验平台是比拟物理水池,以计算流体力学为基础,利用先进的水动力理论模型和高效的计算机软件,以船舶水动力性能研究为特定应用领域的试验平台。其虚拟仿真试验平台的运行原理是利用计算机模拟流体流动现象,求解运动方程,模拟海洋环境风、浪、流与船舶耦合受力的船舶运动状态,用软件实现物理水池的功能。
虚拟仿真试验平台,通过对船舶快速性、耐波性、操纵性等性能进行高精度虚拟试验,对试验数据跟踪、分析的手段得出船舶水动力性能。
本实施例中船舶水动力性能可包括:快速性、耐波性和操纵性。
所述虚拟仿真试验平台通过信息处理设备对风、浪、流参数输入,代入风浪流计算公式,与船舶运动模型同时解算,得到船舶运动状态参数。
举例来说,本实施例的船舶运动模型可包括下述的信息:
其中,具体参数可为:
所述虚拟仿真试验平台通过信息处理设备对发动机功率的输入,利用船舶自航虚拟试验得到船舶推进效率,得到发动机功率与船舶航速及螺旋桨转速的关系,得到船舶运动状态参数。
所述虚拟仿真试验平台通过信息处理设备对船舶质量、中心及转动惯量的输入,得到在不同海洋环境对船舶运动状态的影响。
所述虚拟仿真试验平台通过信息处理设备对舵偏角的改变,利用船舶虚拟试验的船舶操纵性虚拟试验对船舶航向及航行姿态的解算,得到船舶运动状态参数。
所述船舶运动状态参数通过数据传输传递至体验平台的VR设备,数据传输采用基于UDP传输协议的Stocket编程技术,结合数据压缩和调度算法,解决多机网络编队时的数据安全可靠传输的技术难题。
(三)体验平台的VR设备
体验平台的VR设备,是利用AR场景使体验者真实体验在不同海洋环境下船舶航行姿态。体验平台的VR设备可包括数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块、音效模块。
数据处理模块,主要完成体验平台接收虚拟仿真试验平台传输的船舶运动状态参数后,对所传输的数据进行实时编码,对接收到的数据块进行实时解码,根据体验者的操纵,完成对虚拟仿真试验平台传输的船舶运动状态参数的实时处理和图形画面消息数据的组织。
显示模块,主要完成体验平台有关信息的显示,包括实时数据的显示及时间、船舶运动姿态、螺旋桨转速、航速等功能页面的动态显示。
AR场景模块,在虚拟显示环境下实现360°视景显示,面向对象技术、基于组件编程技术、图形图像处理技术构建3D图形引擎,提供三维场景中天空盒的绘制、海洋环境动态加载及绘制、自然环境模拟(拂晓、昼间、黄昏、夜间)、3D模型加载及绘制(船舶模型及周边真实建筑模型)等功能,使船舶的航行姿态运动更加流畅自如。
音效模块,利用OpenAL3D声音引擎,用于模拟船舶航行过程中听到的主要环境音效和显示云因提示功能,包括船舶航行过程中发动机音效、螺旋桨转动音效及周围水流声等,以上信号由音响实时释放,增加体验者身临其境的感觉。OpenAL具有表现多通道三维位置音效的能力,主要功能是在来源物体、音效缓冲和收听者中编码,来源物体包含一个指向缓冲区的指标、声音的速度、位置和方向,以及声音的强度;收听者包含收听者的速度位置和方向,以及全部声音的整体增益。
本实施例的船舶水动力性能的模拟体验***的操作方法可包括下述的步骤:
步骤1、手动启动信息处理设备、虚拟仿真试验平台和体验平台的VR设备,并在运行过程中监测整个仿真平台硬件运行情况,保证平台运行过程中硬件设备的安全稳定运行;
步骤2、待模拟体验***启动后,根据体验的场景需求,建立海洋环境风、浪、流参数,船舶质量、重心、转动惯量的船舶自身特性参数,船舶发动机功率参数及舵偏角的控制参数,开始仿真体验,根据实际情况进行体验开始、体验暂停、体验继续、体验结束等操作,对体验实时监控以及对环境参数信息的动态修改;并将体验者资料数据、体验仿真数据储存至数据库。
本实施例中的场景需求可理解为不同的风浪流环境,即设置几级风,流速为多少,浪高等参数。
步骤3、视景模块根据所需场景调用数据库中船舶模型、海洋环境模型及自然环境模型等视觉模型。
即,根据体验者在体验过程中设置的参数,调用不同的模型。举例说明:如果体验者设置了雨天环境,那么在视景模块中就会调用雨天的模型,使体验者能够在视觉上看到下雨的情景。
步骤4、根据体验的实际场景通过体验者改变发动机功率改变船速,改变舵偏角改变船舶航向,以及改变海洋环境参数改变风、浪、流等对船舶运动的影响(如船舶的摇荡等),并将船舶的运动模型实时结算并将六自由度数据输入体验平台。
步骤5、根据数据记录,可对所选中的体验过程中记录提供复现记录加载、复现开始、复现暂停、复现继续及复现结束等操作,回放体验的全过程。
步骤6、体验者可根据现场体验感受进行评价及打分,根据体验者的对体验的评价对体验仿真平台进行优化;
步骤7、体验结束后,关闭体验仿真平台,整个仿真平台结束使用。
在本实施例的操作中,任何体验者可以输入船舶的航行参数,如功率、舵角和外界环境参数(如:风速,浪高等参数)。由此结合虚拟仿真试验平台对船舶及外界环境进行耦合仿真,输出船舶的航行状态如航速,航向及外界环境的变化,进而传输至VR设备,使体验者感受到船舶状态及外界环境的变化。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例,或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
应当注意的是,在权利要求中,不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用,仅是为了表述方便,而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外,需要说明的是,在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述,是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (9)
1.一种船舶水动力性能的模拟体验***,其特征在于,包括:虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备;
所述信息处理设备,用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息,并对船舶相关信息进行解算,获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数;
所述虚拟仿真试验平台,用于根据信息处理设备输出的运行参数,对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真,获取船舶的运动状态参数;所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体,基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序,
所述VR设备,用于承载体验者,并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置,以实现沉浸式体验船舶的航行。
2.根据权利要求1所述的模拟体验***,其特征在于,所述船舶相关信息包括下述的一项或多项:
海水、风、浪、流参数、气象信息及气象影响区域;
发动机功率的输入参数;
船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数;
船舶舵偏角的输入参数。
3.根据权利要求1所述的模拟体验***,其特征在于,
所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。
4.根据权利要求1所述的模拟体验***,其特征在于,所述VR设备包括:数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块;
数据处理模块,用于接收所述状态参数,并进行实时解析,以获取图形画面信息;
显示模块,用于动态显示所述船舶的状态参数;
AR场景模块,用于在虚拟显示环境下实现360°视景显示;
控制模块,用于接收体验者输入的指令,记录或协同所述信息处理设备控制所述虚拟仿真试验平台。
5.根据权利要求4所述的模拟体验***,其特征在于,还包括:
音效模块,用于基于OpenAL3D声音引擎模拟船舶航行过程中听到的环境音和相关提示信息。
6.根据权利要求1所述的模拟体验***,其特征在于,信息处理设备包括:
航行控制单元,用于解析用户输入的航行参数,以传输虚拟试验平台控制虚拟船舶的运行;
船舶推进单元,用于解析用户输入的船舶执行***的参数,以传输至虚拟试验平台进行模拟运行;
质量特性解算单元,用于解析用户输入的船舶质量参数信息,获取调整虚拟试验平台中船舶的质量、中心或转动惯量;
海洋环境解算单元,用于采用预设的风浪流运动关系对输入的海洋环境参数进行解算,获取影响虚拟试验平台中船舶的环境参数。
7.根据权利要求1所述的模拟体验***,其特征在于,所述模拟体验***还包括:图像采集装置;
所述图像采集装置,用于实时采集VR设备和虚拟试验平台中各设备的运行信息并存储。
8.根据权利要求2所述的模拟体验***,其特征在于,所述信息处理设备,还用于
根据体验者待体验的航行路径,构建影响该航行路径的部分或全部的气象体验模型,并在获取气象体验模型周期性输出的航行路径匹配的气象信息,根据该气象信息计算船舶的运行参数。
9.根据权利要求1至8任一所述的模拟体验***,其特征在于,所述模拟体验***还包括:嵌设在VR设备中的报警装置和/或停止装置;
所述报警装置为体验者能够接触触发的按钮,
所述停止装置为体验者能够接触触发的按钮,且在停止装置被触发之后,所述VR设备断开与虚拟仿真试验平台的通信,并安全停止。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112765822A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-05-07 | 武汉理工大学 | 船舶编队航行控制的三维仿真方法和*** |
CN117932791A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-26 | 武汉理工大学 | 一种基于vr技术的船舶模拟操作方法及装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1144560A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-16 | Shimizu Corp | 非線形波動伝播シミュレーションにおける開境界処理方法 |
CN102854798A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种船舶动力定位参数自适应观测器的在线调整方法 |
CN103303433A (zh) * | 2013-05-21 | 2013-09-18 | 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 | 一种船舶性能虚拟测试***及测试方法 |
CN107045817A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-15 | 武汉理工大学 | 船用柴油机虚拟现实操作演示与培训试验台 |
KR101845796B1 (ko) * | 2017-11-16 | 2018-04-05 | 사단법인 한국선급 | 드론 검사정보를 결합한 가상현실 기반의 선박 관리 방법 |
CN108375973A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-08-07 | 武汉理工大学 | 一种大型船舶的运动控制测试*** |
KR101990790B1 (ko) * | 2018-12-12 | 2019-06-19 | 사단법인 한국선급 | 가상현실 기반의 선박용 집단 협업훈련 시스템 |
CN110118639A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-13 | 华中科技大学 | 一种三维数字船模虚拟阻力实验方法及*** |
CN110134247A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-16 | 威海海洋职业学院 | 一种基于vr的船舶运动姿态增强现实互动***及方法 |
-
2020
- 2020-08-24 CN CN202010859288.3A patent/CN112033640B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1144560A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-16 | Shimizu Corp | 非線形波動伝播シミュレーションにおける開境界処理方法 |
CN102854798A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种船舶动力定位参数自适应观测器的在线调整方法 |
CN103303433A (zh) * | 2013-05-21 | 2013-09-18 | 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 | 一种船舶性能虚拟测试***及测试方法 |
CN107045817A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-08-15 | 武汉理工大学 | 船用柴油机虚拟现实操作演示与培训试验台 |
KR101845796B1 (ko) * | 2017-11-16 | 2018-04-05 | 사단법인 한국선급 | 드론 검사정보를 결합한 가상현실 기반의 선박 관리 방법 |
CN108375973A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-08-07 | 武汉理工大学 | 一种大型船舶的运动控制测试*** |
KR101990790B1 (ko) * | 2018-12-12 | 2019-06-19 | 사단법인 한국선급 | 가상현실 기반의 선박용 집단 협업훈련 시스템 |
CN110118639A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-13 | 华中科技大学 | 一种三维数字船模虚拟阻力实验方法及*** |
CN110134247A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-16 | 威海海洋职业学院 | 一种基于vr的船舶运动姿态增强现实互动***及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
胡克等: ""不同浸没深度下水平圆柱体的"", 《船舶力学》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112765822A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-05-07 | 武汉理工大学 | 船舶编队航行控制的三维仿真方法和*** |
CN117932791A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-26 | 武汉理工大学 | 一种基于vr技术的船舶模拟操作方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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