应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法

船舶运动可视化建模与轻量化处理技术研究的开题报告引言船舶是重要的水上运输工具，其设计与运动性能对于海洋运输、海事安全、航行效率及能源消耗等方面有着显著的影响。

近年来，针对船舶运动的可视化建模与轻量化处理技术引起了广泛关注。

该技术可以帮助设计师更好地了解船舶在不同工况下的运动状态并对其进行优化改进；同时还可以对船舶进行动态模拟和实时监控，提高航行安全和运行效率。

因此，本文拟开展船舶运动可视化建模与轻量化处理技术研究，以期为船舶设计与运营提供技术支持。

研究内容1. 船舶运动仿真建模技术根据船舶的几何形态、物理特性和工况条件，建立船舶的运动仿真模型，包括自由船舶运动、受限船舶运动、航行员模拟等方面。

探索建模技术的方法与技巧，改进现有模型中的不足之处，提高模拟精度和逼真性。

2. 轻量化处理技术研究针对船舶运动建模中的大规模计算和数据处理等问题，研究轻量化处理技术，优化建模算法和数据结构，提升计算速度和效率。

研究如何利用GPU加速、并行计算等技术处理大量数据，提高应用速度和响应能力。

3. 船舶运动场景可视化技术将仿真模型运用到实际的船舶设计和运营中，建立可视化的场景，实时展示船舶的运动状态、航向、航速等信息。

探索基于虚拟现实和增强现实技术进行可视化，为设计师和操作人员提供更直观、真实的视觉体验。

研究方法1. 文献综述首先，对国内外船舶运动仿真建模技术和可视化处理技术的发展现状进行综述和分析，梳理和总结已有的研究成果和方法，识别出其优点和不足之处，为后续研究提供参考和借鉴。

2. 算法实现在前期研究的基础上，根据研究目标和需求，选择合适的算法和工具实现船舶运动仿真建模和可视化处理。

通过实验和测试，优化算法和参数，提高模拟精度和运算效率。

3. 场景模拟基于仿真模型和可视化处理技术，设计和实现船舶运动场景模拟，并进行实际测试和应用。

评估场景模拟的准确性、效率和可行性，探索其潜在应用领域。

预期结果1. 实现船舶运动可视化建模和轻量化处理技术，提高模拟精度和计算效率，为船舶设计和运营提供技术支持。

ADS—B飞行器航迹监视的三维可视化探讨文章通过分析ADS-B二维航迹监视的局限性，提出了ADS-B与三维地理信息系统结合的构想，并详细论述了ADS-B三维航迹监视系统的实现方法和关键技术问题。

标签：ADS-B；监视系统；地理信息系统；三维可视化引言ADS-B（广播式自动相关监视）是一种新型的基于卫星定位和地空数据链的航空器运行监控技术。

飞行学院于2005年开始引入ADS-B系统，加强了对训练飞机的运行监视，进而提升了飞行安全品质，使学院的管制指挥达到了世界一流水平，也为学院带来了巨大的经济效益。

目前飞行学院使用的ADS-B系统的软硬件都是从美国ADS-B Technologies公司进口的产品，价格昂贵，维护成本高。

从学院的长远发展和未来新技术推广方面考虑，如果能够实现整个系统的国产化，必将大幅减少飞行训练的投资成本。

1 ADS-B技术简介及存在的问题ADS-B系统主要包括机载通用访问收发机（UAT）和地面基站（GBT）两部分。

装载ADS-B系统的飞机接收GPS定位信息并计算得到飞机的精确位置信息，然后将其与飞机的其他数据结合，通过UAT对外广播，作用空域中载有ADS-B系统的飞机和地面GBT接收该广播信息并进行数据处理，然后传送给显示终端进行实时跟踪显示，这样就实现了监控飞机飞行状态的功能。

目前ADS-B 系统的终端显示软件都是经过ADS-B服务器的授权可以通过普通网络获取服务器发送的飞机经度、纬度、高度、速度、航向、识别码等信息，结合软件自带的地图数据，在显示器上恢复飞机实时的飞行状态，供空管指挥人员参考。

该终端显示系统也有很多不足：只能以二维平面的形式显示飞机所在的水平位置，其他如速度、高度、航向等仅能以数字显示，不够直观；显示终端的地图数据是不带高程信息的简单地形图，不能很好的反映真实的地形地貌以及建筑物信息。

据了解，目前国内正在使用的ADS-B显示系统都是平面二维系统，无法对飞行器活动进行三维感知和立体呈现，这一现状亟需得到改善。

国外舰船流场测试及可视化技术研究随着人类对海洋深度的不断探索和对海洋气候变化的认识，海况对海上航运和海洋建设的影响越来越受到关注。

而对于实际运用在海上的舰船来说，设计一个外形符合性能要求，能够在复杂的海况下稳定运行的船体，其流场特性是必须要研究的。

而舰船流场测试及可视化技术的研究就是为了找到舰船流场中的特性，配合使用数值模拟软件整合测试结果，提出改进意见和评估设计方案，让舰船外形和参数设计能够更加符合实际使用需求。

在舰船流场测试方面，早期的大多数研究只是通过模型的水上运动状态，对运动参数进行基本分析，数据需要由水池中的模型制作而来。

而现在，通过计算机辅助技术，越来越多的研究者可以在数字计算机-辅助设计（CAD）框架下对舰船进行完整的测试。

通过光学成像仪器(PIV)、Stereoscopic Particle Image Velocimetry（SPIV）技术等测量设备，同时利用图像处理以及数据采集分析技术，记录下测量船舶流场的数据，比如流速流向等。

当然，研究人员在进行舰船流场测试时，也需要考虑得到的数据的准确性和精度，以及实验结果在实际使用中所带来的价值，才能更好地综合信息以便用于设计优化和改进。

同时，获取测试数据后，通过对其进行数值建模，可以更加准确地详细展示出舰船流场特性。

而数值模拟软件则通常包括从中等级的商用代码到最高水平的研究用代码。

其中，流体动力学（CFD）软件是船舶流场研究最常用的工具之一。

在这方面，基于CFD的数值模拟技术也已经发展到可以通过数值模拟指导改进完整的海洋工业设计的地步。

通过将统计结果可视化后，研究者可以更加直观地理解模型的运动状态和行为，以及从中获取更多有用的信息，为舰船的设计优化提供有力的技术支持。

需要注意的是，舰船流场测试及可视化技术的研究可以为舰船设计和海洋工程领域的学者和实践者提供很多有益的途径，但也需要具备一定的技术和理论素养，同时在测试过程中，也需要遵循相关的规范和标准，以确保实验结果具有说服力和参考价值。

专利名称：一种基于数据驱动的舰船三维态势图展示方法专利类型：发明专利
发明人：肖俊东,罗威,管旭军,李家志,杨瑜婷
申请号：CN201710889814.9
申请日：20170927
公开号：CN107705361A
公开日：
20180216
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于数据驱动的舰船三维态势图展示方法，以计算机图形学为基础，在屏幕上绘制三维效果的场景和物体，使用三维引擎进行渲染，将收到的态势数据展现为三维态势，目标类型与实际模型保持一致，通过一定的直观方法表现目标的属性，目标位置使用本舰相对坐标，通过计算转成相应摄像机视角坐标。

同时，为目标的显示与删除提供判定原则，对于选中的目标可进行详细属性的查看和快捷指挥控制。

可大大增加指挥控制的效率。

申请人：中国舰船研究设计中心
地址：430064 湖北省武汉市武昌区紫阳路268号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
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专利名称：一种基于视频的航道船舶三维模型动态呈现方法专利类型：发明专利
发明人：何坤金,王淋,陈正鸣,张莉军,李强,邓子越,于笳韵,刘向雨,韩磊,戴逸聪
申请号：CN201410166991.0
申请日：20140423
公开号：CN103942843A
公开日：
20140723
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于视频的航道船舶三维模型动态呈现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：分别创建航道和船舶的三维模型，对船舶的三维模型进行参数化配置；步骤二：基于视频提取静态航道和运动船舶的特征信息，静态航道是指视频中的航道，所述运动船舶是指视频中的船舶；步骤三：根据提取的特征信息，实现运动船舶的实例化，完成运动船舶对应的三维模型与静态航道对应的三维模型的融合。

本发明能够对航道现场中船舶的运行状况进行直观、实时地三维动态呈现，系统运行效率高，同时支持浏览器模式的三维展示，并能服务于运营船舶的远程管理和控制，对航道管理及三维模型快速呈现具有重要意义。

申请人：河海大学常州校区
地址：213022 江苏省常州市晋陵北路200号
国籍：CN
代理机构：南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：董建林
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三维可视化技术在海底环境探测中的应用摘要：近年来，很多海底环境探测人员在日常工作中都不断创新和改变传统的技术，而是应用三维可视化技术，这样可以大幅度提升海底环境探测的准确性、完整性和合理性。

基于此，本文主要从概述三维可视化技术、三维可视化技术在海底环境探测中的应用现状以及三维可视化技术在海地环境探测中的具体应用三个方面进行详细分析，希望可以为同行人提供参考意见。

关键词：三维可视化技术；海底环境；探测；应用近年来，随着社会经济的不断发展以及科技的日益进步，我国很多海洋部门有关工作人员为了可以提高海底环境探测的准确性和科学，开始尝试着在海底环境探测中合理应用三维可视化技术。

通过应用该技术，也可以保证海底环境探测工作更加顺利的开展。

一、概述三维可视化技术就三维可视化技术来讲，可以为多源、大量且复杂的多波束测量数据的分析以及解释提供全新的技术手段。

一般来说，三维可视化软件可以输入各种各样的数据，主要包括通用专业软件，比如：ISIS以及ESRI等生成的栅格数据以及非栅格数据，还有ASCII等等。

通过这些数据可以自动生成相应的数字高程模型，而且利用表面纹理，生成直观生动且容易掌握的三维场景。

这里提到的三维场景和普通多媒体软件的最终生成结果有明显的区别，带有很多明确的属性信息，比如：水深，还有地理坐标等等，所以能够利用地形剖面以及坡度等等属性信息，所以能够利用地形剖面以及坡度等等量测，实施定量的地学探究分析。

比如：就某个区域的多波束量测数据来讲，表示三维可视化技术有着非常显著的应用优势。

因为此区域西南方有着相当复杂的地形，所以地形图表示方式通常没有直观的表达，导致部分地形信息出现丢失的情况，有些等高线之间的空白位置无详细清楚的地形信息。

而且在三维环境下，相同的数据在进行色彩以及明暗等等处理后，可以获得更好的表达效果[1]。

地形图等高线之间空白位置，也就是地形起伏不足10米的微地形特点，均充分体现出来，对于部分应用而言，这些特征起到至关重要的作用。

舰船装备维修信息可视化及应用随着信息技术的不断发展，舰船装备的维修工作也逐渐向着数字化、网络化、智能化方向发展。

舰船装备的维修工作需要对海量的维修信息进行收集、整合、分析和应用，以达到高效率、高准确性、高安全性的维修目的。

为了实现这一目标，可视化技术的应用在舰船装备维修信息管理中显得不可或缺。

首先，舰船装备维修信息可视化可以帮助维修人员更直观地了解舰船装备的维修情况。

在舰船装备中，维修人员需要对各个部位的机件、设备、管线、电缆等进行检修维护，这些维修工作涉及到的信息非常复杂。

通过可视化技术，可以将每个部位的维修情况以图表、动画等形式呈现出来，方便维修人员了解修复过程中的进展情况。

例如，将设备的维修记录按时间序列呈现出来，可以帮助维修人员了解设备在特定时间内的故障情况和维修历史，方便维修人员判定设备的状态和维修重点。

其次，舰船装备维修信息可视化可以帮助决策者更直观地评估维修效果和维修质量。

舰船装备是军舰最重要的装备之一，其运行状态和维修质量直接关系到军舰的作战能力和安全性。

通过可视化技术，可以将维修质量评价指标以图表、动画等形式呈现出来，方便决策者了解维修效果的好坏、维修质量的高低，进而决策当前维修工作是否达到了要求。

最后，舰船装备维修信息可视化可以帮助实现智能化维修管理。

在大数据和人工智能技术的支持下，数字化维修方案可以通过可视化的方式呈现给维修人员，这将大大提高维修效率和精度。

例如，维修人员只需要用手机拍照上传到维修平台，系统会自动根据拍摄图像识别故障设备位置和维修方法，并推荐最优解决方法。

此外，基于可视化技术，还可以实现设备状态监控和预测维修，通过特定的传感器和算法对设备运行状态进行实时、动态监控，并对设备未来可能出现的故障进行预测，提前采取相应措施，避免设备故障影响到舰船的作战任务。

综上所述，舰船装备维修信息可视化已经成为舰船维修管理的不可或缺的一部分。

将可视化技术应用于舰船装备的维修信息管理中，可以提高维修效率和准确性，并且使得决策者可以更直观地了解维修成效和维修质量，同时也可以帮助实现智能化的维修管理。

基于AIS的桥区船舶轨迹三维可视化模型雷进宇;初秀民;徐武雄【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》【年(卷),期】2016(016)003【摘要】船舶自动识别系统（Automatic Identify System, AIS）在海上交通中得到广泛应用，大量的船舶AIS轨迹数据被采集存储并应用于船舶交通的分析.AIS 数据中通常包含着多维度的时间属性、空间属性、船舶属性等信息，然而传统的二维轨迹可视化方法往往只展现出船舶轨迹数据的空间属性.本文针对此不足提出了一种能同时展示时间、空间和速度的三维可视化模型，充分展示AIS数据的多维特性.并通过实例说明该可视化模型能使人更直观深入地理解AIS轨迹数据的时空特性.最后选取桥区的船舶轨迹数据进行分析实验，结果表明，该模型能准确地表现出桥区船舶的通航状态.【总页数】8页(P88-94,100)【作者】雷进宇;初秀民;徐武雄【作者单位】武汉理工大学智能交通系统研究中心，武汉430063; 国家水运安全工程技术研究中心，武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心，武汉430063; 国家水运安全工程技术研究中心，武汉430063;武汉理工大学智能交通系统研究中心，武汉430063; 湖北科技学院电信学院，湖北咸宁437100【正文语种】中文【中图分类】U664.5【相关文献】1.基于AIS信息的船舶轨迹聚类模型及应用 [J], 肖潇;邵哲平;潘家财;纪贤标2.基于卡尔曼滤波算法船舶AIS轨迹估计研究 [J], 徐铁;蔡奉君;胡勤友;杨春3.基于AIS数据的集装箱船舶典型运动轨迹研究 [J],4.基于AIS数据的船舶轨迹修复方法研究 [J], 张黎翔;朱怡安;陆伟;文捷;崔俊云5.基于联邦学习的船舶AIS轨迹谱聚类算法研究 [J], 吕国华;胡学先;张启慧;魏江宏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

船舶交通三维可视化研究与实现韩晓宁【摘要】The paper introduces the components of the vessel traffic service (VTS) system and analyzes the inadequacies of the application of two-dimensional visualization for ship transportation. It studies the components and display of navigation environment with VTS in the three-dimensional settings, presents the visualization model of ships in such typical situations as grounding, collision and anchorage, and realizes the three-dimensional visualization system, in the hope of laying foundations for the future development of three-dimensional visualization for national VTS.%文中介绍了船舶交通管理系统（VTS）的组成，分析了船舶交通二维可视化应用的不足，研究了VTS在三维场景中通航环境的组成要素和展示内容，给出了船舶搁浅、碰撞、锚泊等典型场景下的可视化模型，实现了VTS三维可视化系统，为国产VTS三维可视化的后续发展奠定基础。

【期刊名称】《中国海事》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P45-47)【关键词】船舶;VTS;三维;可视化【作者】韩晓宁【作者单位】中国电子科技集团公司第二十八研究所，南京 210007【正文语种】中文【中图分类】U664.82港口水域是船舶碰撞、搁浅等事故发生的高频区域，当前，我国大部分港口都采用了VTS系统进行船舶航行的组织和监管，其在保障船舶交通安全、提高船舶航行效率和保护海洋环境方面发挥了重要的作用，但该系统目前主要是基于二维电子海图进行的船舶交通监视，在船舶碰撞、搁浅、狭窄航道通行以及过桥监视中存在先天的不足，无法直观展现航道水深、船舶真实大小、船舶吃水状况等船舶航行中的多维度信息，同时无法实现对码头、泊位等港口设施以及港口区域水上、水下复杂场景的立体展示与实时浏览，对于基于水深与航道的交通组织支持能力较弱。

船舶航行安全信息可视化关键技术摘要：随着通信技术的发展,航行安全信息的通信方式日益多样化，包括甚高频数据交换系统、海上数字广播系统(NAVDAT)和移动互联网等地面通信系统以及相关卫星通信系统等。

船舶航行安全信息系指通过媒体传播的、与船舶航行及各种水上活动安全有关的,用以描述水域通航环境状况的各种消息、情况和情报的综合。

关键词:航行安全信息；可视化技术；随着移动通信、计算机、网络技术和数据库技术的迅速发展，各种自动化传感器技术的普及，数据信息规模都在以空前的速度产生和被收集，而且随着大容量、高速度、低价格的存储设备的相继问世，人们获取数据、存储数据变得越来越容易，数据量急剧增大，人类社会正式进入大数据（ＢｉｇＤａｔａ）时代。

另一方面，人工智能、机器学习等新技术的兴起，使得大量数据的分析处理能力又上了一个台阶，为智能航运的发展提供了良好的环境。

智能航运的发展得到了社会各界的普遍重视，且随着船舶交通管理系统（ＶｅｓｓｅｌＴｒａｆｆｉｃＳｅｒｖｉｃｅｓ，ＶＴＳ）和船舶自动识别系统（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＡＩＳ）在港口和内河航道的广泛使用，航海业相关的政府部门和企业已经积累了大量的航海信息资源，这其中就包括了船舶航行数据。

借助于先进的技术手段及分析方法，对这些航行数据进行深入挖掘，就可以从中获取到反映航道交通状态及船舶航行行为的有效信息，为航道的交通诱导及控制提供有效参考。

1可视化概述可视化技术是对事物建立模型或者图像，以图的形式呈现。

利用交互功能，直接在界面上操作图表对数据进行分析、推理和决策的交叉学科。

可视化技术融合了数据处理、数据挖掘、图像处理、计算机图形学、人机交互等技术等多个学科的信息处理技术，以表格、图形、图像等形象化的方式呈现出分析事物以及其内在的联系。

利用可视分析的相关工具和交互式技术，从大量的、不规则、不确定的数据中提取出关联性的信息并整合，得到更深层的理解。

水下环境和声纳处理数据的三维可视化技术研究的开题报告一、研究背景随着人类的科技不断发展，水下探测和水下资源开发已成为人类探索海洋的重要领域。

而水下环境的复杂性和不确定性给水下探测和开发带来了巨大的挑战，导致现有的方法和技术难以满足对水下环境的细致描述和分析。

近年来，随着计算机技术和可视化技术的不断进步，三维可视化技术在水下环境和声纳处理领域逐渐得到了广泛的应用。

二、研究内容本文将重点研究水下环境和声纳处理数据的三维可视化技术，并尝试探索如何将多种数据融合并以三维形式展示。

主要包括以下几方面的内容：1. 声纳探测数据的三维可视化技术研究。

研究声纳探测数据在三维环境中的可视化呈现，以及如何处理和准确地展示声纳信号的数据。

2. 水下环境三维可视化技术研究。

研究如何将测量得到的水下环境数据在三维环境中呈现，包括水下地形、物体、植被等信息。

并尝试通过虚拟现实技术实现用户与水下环境的互动。

3. 多数据融合三维可视化技术研究。

将多源数据包括声纳探测数据、水下环境数据、气象数据等，融合在一起并以三维形式展现。

并探究多数据融合的可视化效果和实际应用价值。

三、研究方法本研究将采用以下方法：1. 实践探索法。

通过构建水下环境的三维模型，尝试利用Unity等游戏引擎技术实现水下环境的三维可视化。

2. 数据处理算法。

采用Matlab等计算机语言，研究声纳信号的多维数据处理算法，以及多源数据的融合算法。

3. 用户体验调查。

通过问卷调查等方式，探究用户体验与多数据融合实现的可视化效果。

四、预期结果本研究预期实现的具体成果包括：1. 完成一套基于三维可视化技术的水下环境展示系统，实现了声纳信号数据和水下环境数据的三维可视化呈现。

2. 提出了一种基于多数据融合的三维可视化技术，实现了多源数据的三维融合，提高了可视化效果和实际应用价值。

3. 进一步挖掘水下环境和声纳信号数据的特征，探究其在三维可视化领域中的应用价值。

五、结论本文将探讨水下环境和声纳探测数据的三维可视化技术研究，提出了基于多数据融合的三维可视化技术，实现了较高质量的可视化效果和实际应用价值。

船行波的三维可视化仿真
胡一笑;姜昱明
【期刊名称】《计算机应用》
【年(卷),期】2008(028)B06
【摘要】从经典的Kelvin模型出发对船行波进行仿真，把船行波积分分为了船首和船尾两部分，并把船首部分的水粘性对船行波的影响考虑进去，使得船行波仿真更加真实。

在求解积分方程时采用了收敛速度较快的龙贝格积分法，实现了三雏船行波的可视化仿真。

实验结果表明该方法可以灵活实现动态、逼真的三雏船行波仿真。

【总页数】3页(P247-249)
【作者】胡一笑;姜昱明
【作者单位】西安电子科技大学计算机学院,西安710071
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于三维可视化与虚拟仿真技术的综采工作面生产仿真研究 [J], 徐雪战;孟祥瑞;何叶荣;赵光明;王向前
2.船行波的三维可视化仿真 [J], 胡一笑;姜昱明
3.基于粒子系统的船行波三维仿真 [J], 王怀兵;徐新;陈姚节
4.基于三维仿真技术的虚拟展项设计——以高速综合检测列车三维可视化应用为例[J], 孙昕然
5.基于三维仿真技术的虚拟展项设计——以高速综合检测列车三维可视化应用为例[J], 孙昕然
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