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基于船舶操纵模拟器的船舶航线交换影响分析
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作者 卢学 陈立家 刘锭坤 《中国水运》 2024年第3期22-25,共4页
共享船与船、船与岸之间的计划航线是船舶智能化和无人化的重要因素之一,现有研究重点关注于技术层面的实现,对于航线交换造成的影响及引入航线交换的必要性没有具体依据支撑。本文通过船舶操纵模拟器进行模拟试验来定量分析航线交换对... 共享船与船、船与岸之间的计划航线是船舶智能化和无人化的重要因素之一,现有研究重点关注于技术层面的实现,对于航线交换造成的影响及引入航线交换的必要性没有具体依据支撑。本文通过船舶操纵模拟器进行模拟试验来定量分析航线交换对船舶航行安全的影响,综合模拟试验操纵人员的主观评价来探讨航线交换的效果。定量、定性评估结果表明,航线交换支持了船舶驾驶人员的决策,提高了航海安全性,减轻了船舶驾驶人员的心理负担。 展开更多
关键词 航线交换 智能航海 船舶操纵模拟器 航行安全
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面向VR航海模拟器的虚拟手交互方法研究
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作者 陈立家 张子健 +3 位作者 郝国柱 李世刚 王凯 黄立文 《中国航海》 CSCD 北大核心 2023年第3期135-144,共10页
为促进航海模拟器的发展,利用虚拟现实技术高沉浸感以及可交互性的特点构建虚拟现实航海模拟器,重点研究其人机交互问题。以HTC Vive、Leap Motion为硬件载体,通过Unity构建虚拟船舶操纵场景;采用层次包围盒树技术和立体模型堆积算法对... 为促进航海模拟器的发展,利用虚拟现实技术高沉浸感以及可交互性的特点构建虚拟现实航海模拟器,重点研究其人机交互问题。以HTC Vive、Leap Motion为硬件载体,通过Unity构建虚拟船舶操纵场景;采用层次包围盒树技术和立体模型堆积算法对虚拟驾驶台控件进行高效的碰撞检测;根据实际船舶操纵特点建立虚拟手操纵方法,并引入反向运动学算法对操纵过程中的虚拟手姿进行实时优化。仿真结果表明,采用改进后的碰撞检测算法运行帧率提高了23.1%,经反向运动学算法优化后手姿稳定性提高了50.8%,实现了高沉浸感与高真实感的船舶操纵,解决了传统虚拟现实仿真中人机交互真实感不足的问题。 展开更多
关键词 航海模拟器 虚拟现实 虚拟手 碰撞检测 反向运动学
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基于Unity的船浪实时交互运动可视化系统
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作者 文国军 刘思远 +1 位作者 赵权 林科 《计算机系统应用》 2023年第12期129-135,共7页
为解决现有航海模拟器中船浪运动分离导致的视景感受体验差的问题,开发了一套船浪实时交互的船舶运动可视化仿真系统.通过海浪谱建模技术构建海面波浪运动场景;在建立船舶受力模型的基础上,通过检测船舶与水面的碰撞实现船舶对波浪力的... 为解决现有航海模拟器中船浪运动分离导致的视景感受体验差的问题,开发了一套船浪实时交互的船舶运动可视化仿真系统.通过海浪谱建模技术构建海面波浪运动场景;在建立船舶受力模型的基础上,通过检测船舶与水面的碰撞实现船舶对波浪力的响应以计算船舶对波浪运动的实时响应姿态变化;同时为增强仿真系统的真实感,使用波动公式计算船舶与水体碰撞产生的水波及其扩散增强模拟真实感.船浪运动耦合的航海模拟器与传统航海模拟器相比,在大海况条件下能够为使用者提供更加真实的视景与运动体验.研究成果视景真实感强,船浪交互实时性好,对于恶劣航海条件下的航海过程有良好的仿真效果. 展开更多
关键词 虚拟现实 波浪模拟 运动仿真 船浪耦合 航海模拟器
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基于船舶操纵模拟器的大型滚装船泊稳条件试验方法
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作者 陈立家 王冰 +1 位作者 魏天明 许毅 《上海海事大学学报》 北大核心 2023年第4期8-16,共9页
为分析风、浪、流联合作用对大型滚装船泊稳性的影响,确定船舶泊稳条件,提出基于船舶操纵模拟器的大型滚装船泊稳条件试验方法。从船舶受力着手,构建基于风、浪、流效应的大型滚装船系泊运动数学模型,并将其运用于船舶操纵模拟器中,对... 为分析风、浪、流联合作用对大型滚装船泊稳性的影响,确定船舶泊稳条件,提出基于船舶操纵模拟器的大型滚装船泊稳条件试验方法。从船舶受力着手,构建基于风、浪、流效应的大型滚装船系泊运动数学模型,并将其运用于船舶操纵模拟器中,对船舶运动及船舶与系泊系统的相互作用过程进行数值模拟。以湛江港某4万t重大件滚装船为例,通过所建的仿真平台计算得到系泊船体运动量、系泊缆力和护舷反作用力,将其与OPTIMOOR软件的分析结果进行对比分析,并结合相关规范对2种环境下的船舶系泊进行安全校核,确定不可作业的风、浪、流条件。结果表明:所建立的大型滚装船系泊运动数学模型符合船舶系泊运动规律,缆绳的最大张力满足应用要求,验证了所建模型的正确性,进而证明了基于船舶操纵模拟器开展船舶泊稳条件试验的可行性。 展开更多
关键词 大型滚装船 泊稳条件 船舶操纵模拟器 船舶运动 数值模拟
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基于JONSWAP谱的改进Gerstner海浪模型
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作者 尹春燕 冉鑫 《上海海事大学学报》 北大核心 2023年第2期38-44,51,共8页
为提高航海模拟器的沉浸感和训练效果,提出一种对海浪仿真的逼真度进行改进的方法。利用改进的Gerstner模型基于海浪谱对JONSWAP谱和方向谱进行参数提取。利用提取的参数求得满足精度要求的足够数量的单元波模型后,利用快速傅里叶变换(f... 为提高航海模拟器的沉浸感和训练效果,提出一种对海浪仿真的逼真度进行改进的方法。利用改进的Gerstner模型基于海浪谱对JONSWAP谱和方向谱进行参数提取。利用提取的参数求得满足精度要求的足够数量的单元波模型后,利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)进行加速计算生成高度图。通过Perlin噪声叠加分形布朗运动(fractional Brownian motion,FBM)生成Perlin噪声扰动高度图。将两种方法计算出来的高度图进行叠加融合处理。采用二分逼近法进行海浪光线渲染,实现海浪场景的仿真。实验结果表明,提出的方法在保证实时性的情况下提高了海浪仿真的真实程度,克服了传统FFT算法仿真大规模海浪三维场景重复性高的问题。 展开更多
关键词 海浪仿真 Gerstner波 海浪谱 PERLIN噪声 融合建模
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轮机模拟器中机舱资源管理培训及评估功能 被引量:13
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作者 贾宝柱 林叶锦 +1 位作者 曹辉 张均东 《中国航海》 CSCD 北大核心 2013年第3期28-33,共6页
通过认可的轮机模拟器对船员进行机舱资源管理培训及评估是满足《STCW公约马尼拉修正案》要求的有效且容易实施的重要手段。在研究了公约中关于机舱资源管理的主要原则、评估手段及评价标准的基础上,深入剖析了船舶机舱资源的基本类型... 通过认可的轮机模拟器对船员进行机舱资源管理培训及评估是满足《STCW公约马尼拉修正案》要求的有效且容易实施的重要手段。在研究了公约中关于机舱资源管理的主要原则、评估手段及评价标准的基础上,深入剖析了船舶机舱资源的基本类型及其特点,并结合轮机模拟器开发过程阐述了相应模块的功能和具体培训及评估实施方法。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 轮机模拟器 机舱资源管理 STCW公约 培训 评估
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船舶操纵模拟器在船舶通航安全评估中的应用 被引量:27
7
作者 张秀凤 洪碧光 金一丞 《中国航海》 CSCD 北大核心 2003年第3期24-26,31,共4页
船舶日趋大型化 ,导致原有航道和港口不能满足大型船舶的安全通航或靠泊要求。针对转向频繁、转角大、掉头区域不足、水深较浅的高难度航道 ,在船舶操纵模拟器上实施大型船舶通航安全的模拟试验 ,并对结果进行评估 ,进而对狭航道的设计... 船舶日趋大型化 ,导致原有航道和港口不能满足大型船舶的安全通航或靠泊要求。针对转向频繁、转角大、掉头区域不足、水深较浅的高难度航道 ,在船舶操纵模拟器上实施大型船舶通航安全的模拟试验 ,并对结果进行评估 ,进而对狭航道的设计或改造工程进行验证 ,并提出通航安全方面的合理化建议。 展开更多
关键词 船舶操纵模拟器 船舶通航 安全评估 航行安全
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Unity3D虚拟现实技术在机舱资源管理模拟器开发中的应用 被引量:19
8
作者 蒋德志 姚文龙 张均东 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第3期13-17,共5页
针对目前机舱资源管理训练平台在高逼真度和强交互性等方面存在的不足,提出一种基于Unity3D平台的远程可交互式机舱资源管理模拟器的实现方法。首先,基于3ds Max/Unity3D的虚拟现实技术,阐述机舱资源管理模拟器的总体设计方案;其次,介绍... 针对目前机舱资源管理训练平台在高逼真度和强交互性等方面存在的不足,提出一种基于Unity3D平台的远程可交互式机舱资源管理模拟器的实现方法。首先,基于3ds Max/Unity3D的虚拟现实技术,阐述机舱资源管理模拟器的总体设计方案;其次,介绍Unity3D程序的开发流程和关键技术;最后,在应用3ds Max对超大型油船机舱设备进行三维建模的基础上,对应用Unity3D工具包实现虚拟场景的动态交互技术进行研究,实现三维船舶模型数据与二维模型数据的整合、碰撞检测和三维机舱虚拟漫游等。采用实船数据对该模型器进行仿真应用,结果表明:所开发的系统能很好地满足机舱资源管理训练的各项指标要求,且实现效率较高。 展开更多
关键词 船舶工程 机舱资源管理 模拟器 虚拟现实 交互设计
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航海雷达模拟器中真实感雷达图像的仿真 被引量:11
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作者 丛琳 任鸿翔 +1 位作者 刘彤 张新宇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2011年第4期5-8,56,共5页
随着图形图像技术、虚拟现实技术的发展,用户对雷达模拟器中雷达图像的逼真程度要求越来越高。为了提高雷达图像的仿真效果,建立了高、低潮状况下的雷达数据以体现不同潮汐状况时雷达图像的差别;设计了遮挡判断方法,从而更准确地判断岸... 随着图形图像技术、虚拟现实技术的发展,用户对雷达模拟器中雷达图像的逼真程度要求越来越高。为了提高雷达图像的仿真效果,建立了高、低潮状况下的雷达数据以体现不同潮汐状况时雷达图像的差别;设计了遮挡判断方法,从而更准确地判断岸线之间以及岸线内部的遮挡关系;改进岸线回波生成方法,实现了不同类型岸线的不同回波效果;采用展宽目标的方法,实现了岸线内部的填充效果。所做工作已应用到航海雷达模拟器中,仿真效果良好。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 航海雷达模拟器 雷达图像 仿真 遮挡判断
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半潜船航海模拟器的压载水系统仿真 被引量:11
10
作者 张显库 金一丞 尹勇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2008年第3期230-235,共6页
为了提高半潜船操纵及船员培训水平,用VB实现了半潜船航海模拟器的压载水系统仿真。建立了空压机、泵、压载舱的压力、电流、液位数学模型,以动画和数字形式显示空压机的电流和压载舱的液位、容积和压力。系统由61个窗体组成,采用随机... 为了提高半潜船操纵及船员培训水平,用VB实现了半潜船航海模拟器的压载水系统仿真。建立了空压机、泵、压载舱的压力、电流、液位数学模型,以动画和数字形式显示空压机的电流和压载舱的液位、容积和压力。系统由61个窗体组成,采用随机数据读取方式与船舶配载计算系统通信,传送各舱容积并获取船舶吃水和姿态角度数据。经过测试系统能够模拟半潜船的各项实际压排水情况,仿真效果令人满意。 展开更多
关键词 船舶、舰舶工程 半潜船 压排水 仿真 航海模拟器 空压机 数学模型
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桥墩附近流场分布及对通航船舶的影响 被引量:11
11
作者 罗伟林 甘浪雄 邹早建 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第1期66-70,共5页
基于桥区船舶通航模型试验,分析桥墩附近流场对桥区船舶通航受控运动和失控漂移运动的影响。采用CFD技术对桥墩周围三维流场进行数值模拟。综合试验结果和数值分析,提出影响桥区船舶安全通航的流速范围和通航宽度。
关键词 水路运输 桥区通航 桥墩 流场 模型试验 数值模拟
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公约、技术与航海模拟器的发展 被引量:38
12
作者 金一丞 尹勇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-6,36,共7页
航海模拟器的发展既受到各种技术进步的影响,也深受相关条约法规的制约。挪威船级社2007年10月对航海模拟器系统认证标准的修改充分印证了这一点。跨入新世纪以来,随着虚拟现实技术的进步,尤其是图形技术的快速发展为实时生成具有影视... 航海模拟器的发展既受到各种技术进步的影响,也深受相关条约法规的制约。挪威船级社2007年10月对航海模拟器系统认证标准的修改充分印证了这一点。跨入新世纪以来,随着虚拟现实技术的进步,尤其是图形技术的快速发展为实时生成具有影视级真实感视景成为可能,图形生成系统从高档图形工作站到微机集群的转换,软件几何校正边缘融合技术在宽视场角环幕投影中的应用大幅度降低了视景系统在航海模拟器中的开发成本,为多本船航海模拟器系统创造了条件,包括多本船体系结构在内的综合化趋势将越来越明显。另一方面,六自由度船舶运动数学模型的研究也显得越来越迫切,需要投入更多的精力。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 航海模拟器 STCW公约 培训 发证 值班
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船艇指挥综合模拟训练系统 被引量:7
13
作者 陈锦标 施朝健 +3 位作者 陈希真 王胜正 关克平 石永辉 《上海海事大学学报》 北大核心 2007年第1期150-155,共6页
介绍船艇指挥综合模拟训练系统的基本要求、系统构成、系统完成的主要功能,并介绍为使系统达到逼真的仿真目标,模拟船艇模型调制、视景图像数据库建立和多通道图像融合以及系统软件连接等系统主要技术的实现.
关键词 系统仿真 船舶 数学模型 三维视景
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STCW公约马尼拉修正案下的航海模拟器发展战略 被引量:27
14
作者 金一丞 尹勇 《中国航海》 CSCD 北大核心 2012年第3期5-10,共6页
STCW公约是对航海模拟器的发展影响最深的公约之一。通过对STCW公约马尼拉修正案中与航海模拟器有关修改内容的介绍和分类,提出了航海模拟器的发展战略在STCW公约马尼拉修正案履约要求下应遵循的原则提出研发符合STCW公约要求的ECDIS操... STCW公约是对航海模拟器的发展影响最深的公约之一。通过对STCW公约马尼拉修正案中与航海模拟器有关修改内容的介绍和分类,提出了航海模拟器的发展战略在STCW公约马尼拉修正案履约要求下应遵循的原则提出研发符合STCW公约要求的ECDIS操作模拟器、完善现有全任务航海模拟器的功能,以满足BRM等培训的需要。建议尽早开发特殊培训需要的模拟器,尽早开展在远程教学和电子教育中应用模拟器的相关研究。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 航海模拟器 STCW公约马尼拉修正案 培训 发证 值班
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船舶操纵模拟器单船避碰自动评估系统 被引量:9
15
作者 王德龙 任鸿翔 肖方兵 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第1期44-48,共5页
为实现对船舶避碰操纵的自动评估,研究一种基于船舶操纵模拟器的自动评估系统。首先,根据《1972年国际海上避碰规则》及航海惯例建立评价指标体系;其次,以专家评估法与隶属度函数评估法相结合的方式建立评估模型;再次,给出自动评估系统... 为实现对船舶避碰操纵的自动评估,研究一种基于船舶操纵模拟器的自动评估系统。首先,根据《1972年国际海上避碰规则》及航海惯例建立评价指标体系;其次,以专家评估法与隶属度函数评估法相结合的方式建立评估模型;再次,给出自动评估系统的评估流程,使用C++程序设计语言开发单船避碰自动评估系统;最后,在船舶操纵模拟器上进行单船避碰自动评估测试。结果表明,运用该评估系统进行评估,效果比较理想。 展开更多
关键词 水路运输 船舶操纵模拟器 避碰 自动评估 隶属度函数 行动时机
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船舶操纵模拟器技术性能标准研究 被引量:21
16
作者 施朝健 胡甚平 陈锦标 《上海海事大学学报》 北大核心 2005年第2期4-8,共5页
在调查和分析国内船舶操纵模拟器的需求情况、国际公约规定、国外船舶操纵模拟器的性能指标的基础上,对我国船舶操纵模拟器技术性能标准进行探讨,确定了标准的基本内容。考虑到船舶操纵模拟器在我国安装和应用的具体情况,将船舶操纵模... 在调查和分析国内船舶操纵模拟器的需求情况、国际公约规定、国外船舶操纵模拟器的性能指标的基础上,对我国船舶操纵模拟器技术性能标准进行探讨,确定了标准的基本内容。考虑到船舶操纵模拟器在我国安装和应用的具体情况,将船舶操纵模拟器分为C1-C3 3个级别,以切合不同层次和类型训练的实际需求。针对不同级别船舶操纵模拟器,制定了相应的技术性能与设备配置要求。 展开更多
关键词 航海模拟系统 船舶操纵模拟器 性能标准
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船舶模拟器在引江济汉通航工程与长江交汇口布置中的应用 被引量:10
17
作者 孔宪卫 李金合 +2 位作者 冯小香 郝媛媛 李君涛 《水道港口》 2010年第4期276-281,共6页
对采用船舶操纵模拟器进行通航建筑物平面布置优化的方法进行了论证,建立了代表船舶的操纵运动数学模型,并根据国家规范对代表船舶的操纵性进行了率定。用船舶操纵模拟器对引江济汉通航工程与长江交汇口的平面设计方案进行了研究,结果... 对采用船舶操纵模拟器进行通航建筑物平面布置优化的方法进行了论证,建立了代表船舶的操纵运动数学模型,并根据国家规范对代表船舶的操纵性进行了率定。用船舶操纵模拟器对引江济汉通航工程与长江交汇口的平面设计方案进行了研究,结果表明设计方案下代表船舶在交汇口的最大通航上限流量仅为15 000 m3/s,不满足设计要求。优化方案加大了上下游连接段的弯曲半径,进而提高了上下游航线的转弯半径,减小了航线上的横流,使船舶有足够的空间调顺船位。 展开更多
关键词 船舶操纵模拟器 平面布置优化 引江济汉 通航工程
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内河船舶模拟器中河流的绘制方法综述 被引量:6
18
作者 翟小明 尹勇 +1 位作者 神和龙 肖方兵 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第3期41-45,126,共6页
河流视景对提高内河船舶操纵模拟器中整个视景的逼真度有重要作用,而河流等流体的流动特性和自身复杂的物理特征一直是其可视化的难点。因此,综述国内外内河船舶模拟器的研究现状,并结合其需求查阅河流虚拟仿真建模方法方面的相关文献,... 河流视景对提高内河船舶操纵模拟器中整个视景的逼真度有重要作用,而河流等流体的流动特性和自身复杂的物理特征一直是其可视化的难点。因此,综述国内外内河船舶模拟器的研究现状,并结合其需求查阅河流虚拟仿真建模方法方面的相关文献,对相关技术进行分类,指出相关方法的优缺点,对河流可视化方面需要研究的问题进行总结。针对内河船舶操纵模拟器中河流视景的需求,探究适合的仿真建模方法,为进一步深入研究提供理论基础。 展开更多
关键词 水路运输 模拟器 河流 绘制 综述
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基于GIS和AIS的水上交通宏观态势评估系统 被引量:5
19
作者 黄亮 文元桥 +3 位作者 周春辉 肖长诗 刘益 张哲源 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第1期53-57,共5页
为快速、准确地从海量的船舶轨迹中获取水上交通宏观态势,利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术在海量时空数据组织、统计分析及动态可视化等方面的优势,设计区域水上交通宏观态势评估系统总体架构,提出基于全球四... 为快速、准确地从海量的船舶轨迹中获取水上交通宏观态势,利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术在海量时空数据组织、统计分析及动态可视化等方面的优势,设计区域水上交通宏观态势评估系统总体架构,提出基于全球四叉树金字塔索引的船舶轨迹数据组织模式,引入水上交通流动态密度、速度场和宏观复杂度等3种态势评估因子,开发水上交通宏观态势评估原型系统。该系统能实时感知区域水上交通宏观态势及其动态变化,为水上交通安全管理和保障提供参考。 展开更多
关键词 态势感知 四叉树金字塔索引 宏观复杂度 动态密度图 动态速度场
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基于AIS航海模拟器目标船服务器的设计与实现 被引量:6
20
作者 索永峰 杨神化 +1 位作者 陈国权 林文锦 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第1期43-47,共5页
针对现有航海模拟器目标船航线设计需要教练员人工设定以及所制定航路带有一定主观盲目性的缺陷,设计基于自动识别系统(AIS)真机的目标船生成服务器系统。该系统可实现港口范围内船舶AIS信息的实时接入,达到航海模拟器仿真系统模拟真实... 针对现有航海模拟器目标船航线设计需要教练员人工设定以及所制定航路带有一定主观盲目性的缺陷,设计基于自动识别系统(AIS)真机的目标船生成服务器系统。该系统可实现港口范围内船舶AIS信息的实时接入,达到航海模拟器仿真系统模拟真实海上交通流的的效果。实际仿真训练表明,该方法提高了交通模拟的逼真度,有效仿真了真实操船环境带来的压迫感;同时,仿真系统自动生成海上通航环境,切实提高了航海模拟器训练中训练场景编制的工作效率。 展开更多
关键词 水路运输 AIS 航海模拟器 目标船 三维视景 虚拟现实
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