船舶机舱虚拟现实仿真系统的实现方法

基于虚拟现实技术的船舶操纵培训模拟系统设计虚拟现实（VR）是一种虚拟环境的技术，可用于模拟现实生活中的各种场景。

随着VR技术的发展和普及，越来越多的领域开始应用VR技术，如医疗、建筑、游戏等。

在船舶操纵培训方面，VR技术也被广泛应用，而基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统也因其具有的优点而备受推崇。

一、VR技术在船舶操纵培训中的应用VR技术使得船员可以在真实场景下模拟船舶操纵，这对于提高船员的实战能力和经验是非常有益的。

在传统的航海教育中，船员只能通过船上实习和在模拟器中训练来提高自己的技能。

但是这种方式并不能完全反映出真实的航海环境，并且还会受到外界因素的影响。

而基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统，则可以建立高度逼真的船舶操纵场景，提供类似于真实情况下的操纵体验。

二、基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统的实现方式基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统是由计算机软件和硬件系统组成的，在软件上，可以根据不同的航线和船型建立相应的模拟场景，包括船舶运行过程中的各种情况和突发事件。

在硬件方面，可以使用VR头盔、手柄等设备，使得船员可以获得更加真实的操纵体验。

三、基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统的优点1、提高实战能力和经验船员可以在虚拟环境下更加真实地模拟船舶操纵，可以更好地培养实战能力和经验，同时还可以在孔子的安全前，提高船员的应急处理能力。

2、节约成本基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统可以取代传统的航海教育方式，大大节省船员培训的成本，同时还可以减少由于互动环境或场景不同而造成的困惑和控制效率低下的问题。

3、提高航海安全性通过虚拟环境的模拟，船员可以更好地掌握航海技能，提高操作技能和敏捷度，从而更好地控制航向、速度等，降低事故的发生率，提高航海安全性。

四、总结基于VR技术的船舶操纵培训模拟系统可以为船员提供更加真实、高效、安全的培训方案，优化船员培训方式，使船员更加快速地获得实践经验和完善技能，从而提高船舶工作的安全性和效率，降低事故的发生率。

基于虚拟现实的船舶模拟系统设计与实现近年来，随着科技的发展，虚拟现实技术也越来越得到广泛应用。

虚拟现实技术可以让人们身临其境地体验不同场景，让人仿佛置身于真实世界之中。

航运业也不例外，基于虚拟现实技术的船舶模拟系统已经开始广泛应用。

为什么需要船舶模拟系统？船舶模拟系统是指以船舶为对象，通过计算机技术和控制技术，将船舶的运动状态在计算机上进行仿真，使用户能够视觉化、感知化地体验船舶的运动状态。

虚拟现实技术的应用使得船舶模拟系统能够更加真实地体现实际航行情况，从而提高船舶航行的安全性、减少事故的发生。

船舶模拟系统的应用范围非常广泛。

对于大型船舶，航行前的模拟能够提前发现问题，避免事故的发生。

对于船员培训，则可以让船员更加深入地了解船舶运动状态，提高其风险意识和船舶操控技能。

此外，船舶模拟系统还可以用于船舶的设计和研发等方面。

虚拟现实技术在船舶模拟系统中的应用虚拟现实技术是船舶模拟系统得以实现的关键。

通过虚拟现实技术，可以将真实的航行情况以仿真方式显示出来，让使用者身临其境地感受船舶的运行状态。

虚拟现实技术包括三个关键技术：模拟技术、交互技术和立体视觉技术。

模拟技术是指模拟真实船舶的运动状态，交互技术是指通过设备和软件等进行人机交互，立体视觉技术则是通过3D技术对模拟场景进行真实显示。

其中，交互技术的发展至关重要。

交互技术的发展决定了使用者是否能够更加真实地体验到船舶的运行状态。

目前，虚拟现实技术主要使用手柄和头戴设备进行交互。

手柄可以模拟操纵杆等设备，帮助使用者更好地掌握船舶操纵技巧。

头戴设备则可以提高使用者的沉浸感，让其仿佛置身于真实的航行环境之中。

船舶模拟系统的设计与实现船舶模拟系统的设计与实现需要考虑以下几个方面：1. 船舶模型的建立。

船舶模型的建立是船舶模拟系统的第一步。

船舶模型需要包含船舶的各项参数，如船速、船姿、荷载条件等。

船舶模型的建立需要通过船舶设计软件进行。

2. 船舶运动模型的建立。

船舶机舱虚拟漫游技术作者：陈黄骞赵树培来源：《科技创新导报》2012年第06期摘要：虚拟现实技术仿真越来越受到人们的关注，应用虚拟现实技术实现用户在虚拟机舱中的漫游是一项值得挑战的项目。

随着虚拟现实的日益成熟，将彻底实现机舱漫游，有利于提高船员的操作水平，培养优秀的航运人才。

关键词：虚拟现实船舶机舱三维建模实时漫游中图分类号：U675.79 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(c)-0000-00随着计算机技术、通信技术及其他相关技术的飞速发展，信息的可视化成为新的应用发展方向，基于虚拟现实的仿真技术日益成为当前研究的热点。

VR 利用计算机和电子技术产生逼真的视、听、触、力等三维感觉, 用户通过专门的交互装置(例如立体眼镜、立体头盔等) 与虚拟环境交互, 产生身临其境的感觉。

VR技术的特征：（1）交互性是指用户通过使用专用设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作程度。

（2）想象性 VR技术极大地依赖人类的想象力，可以充分发挥人类的创造性。

（3）临场感使用户产生身临其境的感觉。

当然,并非任何一个VR系统都具有上述的所有特征。

美国是VR技术的发源地，目前美国在该领域的研究一直处于领先。

我国VR技术与其相比还有一定的差距，所以要量体裁衣，制定发展计划。

在船舶轮机仿真领域，VR的应用较少，特别是一些高尖端的应用。

虚拟机舱漫游仿真系统再现了实船的机舱,通过鼠标操作任意改变视点,在虚拟机舱中进行漫游。

实时虚拟仿真一个逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境。

船舶机舱虚拟现实仿真系统的具体实现方法：1 三维虚拟场景的建立船舶机舱设备繁多、结构复杂、舱柜层次迭起。

綜合考虑开发工作量,研制周期和轮机仿真器现有要求,采用三维建模和照片贴图相结合的方案,对机舱中的主要设备船舶柴油主机建立三维模型,对其它设备和机舱背景采取贴图的方法, 这样可达到较高的图象分辨率和较好的图象输出量。

基于Unity3D的船舶机损事故虚拟仿真软件的开发夏禹1，胡以怀1，方云虎2，张成2，芮晓松2（1.上海海事大学商船学院，上海201306；2.招商局金陵鼎衡船舶（扬州）有限公司，江苏江都225217）摘要：针对船舶机损事故在现实中难以重现的特殊性和危险性，通过建立船舶机损事故现场模型，综合利用3dsMax和Uni⁃ty3D软件设计开发了船舶机损事故案例虚拟仿真软件，以3D虚拟播放的方式展现各种机损场景。

着重介绍了虚拟仿真软件的开发技术和实现过程，包括场景搭建和缸套碎裂制作、软件特效开发、场景漫游和渲染设置等，简化了UI界面设计和视频播放自动化的方法，起到了很好的船舶事故教学培训效果。

关键词：Unity3D；船舶机损事故；3ds Max模型；虚拟仿真中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)10-0001-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：1背景在船舶系统中主机舱设备是事故发生率最高的部位，且其故障而引发的事故往往是较大事故，会造成较大的经济损失[1]。

2015年12月3日，东莞市海龙疏浚工程有限公司所属的无动力工程船“海龙浚1号”轮由“大跃”轮拖带从山东潍坊驶往辽宁盘锦，在大连普兰店湾附近水域抛锚避风期间，“海龙浚1号”轮进水沉没。

据调查，事故原因与该工程船遭遇大风浪，通风管没有及时关闭，海水通过通风管灌入机舱致使船舶储备浮力丧失有关。

另外还存在拖带人员处置经验不足、应急预案不全面的问题。

船舶机损事故类型多，成因复杂，应对和处理难度大，受场地、时间等因素制约且不存在真实的船舶应急事故处理的训练现场（如主机起火与机舱进水等）。

如果能建立一套船舶机损事故案例虚拟仿真软件，用于船舶机损事故的案例教学和应急训练，使船员通过事故案例重演的方式从以往的机损事故中获得经验教训，以掌握船舶机损事故现场情况和应对处理流程，可以实现船舶应急情况分析和机损事故处理工作的高效化、科学化，这也说明了开发一套船舶机损事故虚拟仿真软件的必要性[2]。

基于虚拟现实技术的船舶操纵模拟系统研究与实现近年来，随着虚拟现实技术的不断发展和普及，越来越多的领域开始引入这一技术，其中船舶行业也不例外。

船舶作为重要的交通工具，其操纵和安全性一直是人们关注的重点，而虚拟现实技术则为船舶操纵和培训提供了全新的解决方案。

本文将从虚拟现实技术的优势、船舶操纵模拟系统的概述、系统架构设计、开发流程以及应用前景等方面来阐述基于虚拟现实技术的船舶操纵模拟系统研究与实现。

一、虚拟现实技术的优势虚拟现实技术（VR）是一种基于计算机模拟的交互式3D图形技术，其可以模拟真实世界的场景、环境和对象，并通过头戴式显示器、手柄等装备来实现人机交互。

相较于传统的二维图形技术，虚拟现实技术的优势主要有以下几点：1.具有更加真实的感受通过虚拟现实技术，用户可以身临其境地感受到3D场景，从而更加直观的了解和感受物体和环境，真实感更加强烈。

2. 提供更加自由的交互方式传统的计算机只能通过键盘鼠标等输入设备与用户进行交互，而虚拟现实技术可以通过头戴式显示器、手柄等装备实现身体语言交互，使得交互更加知觉化、直观化。

3. 更加专业的模拟能力虚拟现实技术在模拟现实环境、场景和对象方面拥有更强的实时性和准确性，可以提供非常逼真的模拟场景，从而实现更加专业的模拟训练和模拟操作。

二、船舶操纵模拟系统的概述船舶操纵模拟系统是一种运用虚拟现实技术实现的船舶操作模拟训练系统，其主要目的是提高船舶驾驶员的操纵技能、提高应对自然灾害、避障等极端情况的应变能力，避免因为无法应急而造成事故。

船舶操纵模拟系统是基于真实的船舶数据，以虚拟的形式呈现，通过舵、推、泊等设备来让使用者模拟操作不同船型船体。

三、系统架构设计船舶操纵模拟系统的架构分为软硬件两个层面，具体的架构如下图所示：1.硬件架构硬件架构主要分为输入设备和输出设备两部分，输入设备主要包括头戴式显示器、手柄等虚拟现实装备，输出设备则包括舵、推、泊等模拟设备，通过这些设备可以实现对船舶操纵的模拟。

基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发随着科技的不断发展与进步，虚拟现实技术的应用越来越广泛，其中的船舶模拟仿真系统在航海、造船、海事管理等领域也得到越来越广泛的应用。

本文将着重介绍基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发。

一、虚拟现实技术对船舶模拟仿真系统的应用前景船舶模拟仿真系统应用于虚拟现实技术中，使得用户可以身临其境地感受船舶航行、操纵、航线规划、船舶交通管理等，形成一种“真实”的感觉。

同时，虚拟现实技术还可以实现真实舍不得现实环境的限制，节省成本并提高安全性。

因此，基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的应用前景广阔。

二、虚拟现实技术船舶模拟仿真系统开发的实现方式1、技术软件的选择：有一些虚拟现实技术软件可以帮助开发者快速的进行船舶模拟仿真系统的开发。

主流的软件包括：Unity3D、Unreal Engine等。

这些软件提供了用户友好的用户界面，减轻了船舶模拟仿真系统开发的难度。

2、虚拟现实技术硬件的选择：为了实现真实的虚拟环境，开发者需要选择相应的硬件设备，例如头盔、手柄、感应器等。

这些设备可以帮助用户更好地与系统进行交互，并增强用户体验。

3、实现船舶数学模型：在虚拟环境中，船舶数学模型是至关重要的，在船舶模拟仿真系统中，开发者需要先行实现复杂的船舶数学模型，然后才能完成相应的模拟。

4、设计场景：场景的设计是船舶模拟仿真系统开发中不可或缺的环节。

开发者可以基于现有的地图、卫星图像等资料进行场景的设计，或使用模型库进行设计，提高制作效率。

三、基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发需要注意的事项1、精度要求高：为了达到模拟船舶行驶、操纵、应对海情的真实感觉，开发者需要在虚拟现实场景中完整重现船舶行驶时发生的各种条件变化，例如风向、水流、潮汐、岛礁、冰山等因素。

2、虚拟现实技术硬件的限制：受到现有技术的限制，虚拟现实技术硬件设备在长时间使用时，会产生眩晕感和感觉疲劳，限制了应用的范围。

3、成本高：基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的开发成本远高于传统的船舶模拟仿真系统，特别是针对对航海、船舶交通管理、海事教育等领域的定制需求，一定程度上限制了应用的普及和推广。

船舶轮机仿真器引入虚拟现实技术的研究目前，我国船舶制造业发展迅速，从船舶制造的整体情况来看，在技术上、要求上都较为严格，为了更好的开展船舶轮船的各项工作，采用仿真器引入虚拟现实技术具有重要意义。

该技术能够在很大程度上帮助操作人员进行仿真训练，从而提高传播轮机的操作水平。

下面文章就对该技术的应用展开探讨。

标签：船舶轮机;仿真器;虚拟现实;虚拟技术引言针对当前工作实际情况，用仿真器实施针对性模拟，并根据实际情况进行仿真训练，操作人员需熟练掌握各种先进的操作方法。

借助于仿真器来系统化模拟各种突发情况，能够较大程度、较高水平地提升操作人员应对各种突发事件的能力，这有助于事故相应损失程度的大幅减轻。

对于硬件仿真平台来讲，其在对那些紧急情况进行模拟时，往往有一定不足与困难，如模拟船舶各种突发性紧急事件，而针对软件模拟，其则能较好地解决上述问题。

一、相关概述（一）虚拟现实技术分析虚拟现实技术是近年来在计算机图形学、仿真技术、人机接口技术、多媒体技术及传感技术基础上发展起来的一门交叉技术。

它是指采用以计算机技术为核心的现代高新技术生成逼真的视觉、听觉、触觉等一体化的在特定范围的虚拟环境;也是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作以及交互的一种全新的方式。

用户使用必要的特定设备，例如：数据衣、数据手套、数据鞋、立体头盔和立体眼镜等，就可以自然地与虚拟环境中的客体进行交互并相互影响，从而产生身临现场的感受和体验[1]。

（二）仿真系统概述船舶轮机仿真训练系统将数据服务器作为其中心，以星形网络结构的形式，把Internet服务器、各子系统仿真工作站、可视化仿真演示工作站、工控机及教师与学生用机融合在一起，组建一个呈分布式状态的仿真系统。

依据网络拓扑在结构方面的差异，可以将其分为如下部分：可视化仿真演示工作站、配电盘、实際台盘桥控制台、Internet服务器、设备分布及运行状态指示工控机、集控室控制台、学生与教师用机及各子系统相对应的仿真工作站等。