应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法

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船舶运动可视化建模与轻量化处理技术研究的开题报告

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

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。

船行波和舰船浪花生成技术研究与实现

Research and Implementation of Generating Technology of Ship Wakes
Fangfang Li*, Sikun Li, Wenke Wang
Laboratory of Virtual Reality, College of Computer, National University of Defense Technology, Changsha Email: *183715133@ Received: Aug. 4th, 2014; revised: Sep. 3rd, 2014; accepted: Sep. 11th, 2014 Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
收稿日期：2014年8月4日；修回日期：2014年9月3日；录用日期：2014年9月11日
摘
要
舰船海面行驶时产生的船行波和浪花是一种复杂的水动力现象。近年来随着虚拟仿真技术的不断发展，舰船航迹的模拟仿真在许多领域有着越来越广泛的应用，但是如何逼真的模拟船行波以及舰船浪花仍是困扰我们的关键问题之一。本文提出一种基于开尔文波的三维船行波模拟方法，该方法依据舰船的航行速度和时间，以及船行波轨迹上的位置点与舰船的距离计算船行波轨迹点的高度值以及轨迹点运动；根据舰船模型的长度、宽度以及舰船的吃水长度比，建立粒子发射器模型，模拟船只运行中的头浪、艉浪。基于OsgOcean海浪模拟平台，设计实现了三维船行波的模拟和舰船浪花特效生成算法，取得了较好的仿真模拟效果，满足了应用需求。

国外舰船流场测试及可视化技术研究

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。

基于Unity3D的船舶航迹三维显示系统

船舶运输体系的关键技术。传统的船舶航迹显示系统存在数据处理速率低、
三维显示精准度低的缺陷，无法满足现今船舶行业的需求。随着科技的不断发展，Unity3D 游戏引擎应运而生。该软件是为了使游戏变为三维形式，增加游戏体验而产生的游戏引擎，其可以实现三维场景的搭建，并进行场景的交互[2]。因此，本文基于 Unity3D 游戏引擎对船舶航迹三维显示系统进行设计。船舶航迹三维显示系统中软件系统是核心部分，本文主要对系统软件部分进行分析。
QIU Le (Zibo Vocational Institute, Zibo 255314, China)
Abstract: The traditional ship track three-dimensional display system has the shortcomings of low data processing speed and low precision of three-dimensional display. Therefore, a ship track three-dimensional display system based on Unity3D is proposed. The core part of the system is the software part, so we mainly design the system software. According to the purpose of the system, the overall structure of the three-dimensional track display system is proposed. The acquired ship track parameters are processed to obtain ADS data, then the color is processed, and the processed data are stored as KML files. Unity3D game engine is used to build the three-dimensional display background. Through the establishment of the data information subsystem and the three-dimensional display background, the operation of the ship track three-dimensional display system is realized. The experimental results show that the data processing speed and display accuracy of the designed ship track three-dimensional display system are 30% and 20% higher than those of the traditional system, which shows that the designed ship track three-dimensional display system has high effectiveness.

一种基于数据驱动的舰船三维态势图展示方法[发明专利]

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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海洋水动力数值预报产品三维可视化表达探讨

场景（海面起伏、潮涨潮落、礁石岸线淹没等），并利用三维建模技术再现海岸和海面景观，最终加上实
际光照条件下的光影效果，将实时动态的海洋场景
与静态的岸边景物相结合，模拟展示预报结果，为
基金项目：国家海洋局海洋公益性行业科研专项（２０１００５０３６）作者简介：吴向荣（１９７４一），女，高级工程师，硕士研究生，主要从事海洋观测预报工作。Ｅ— ｍａｉｌ：ｗｘｒｘｍ＠１６３．ＯＯＩＴＩ
１引言
海洋环境预报、海洋灾害预警服务是以实时海洋观测资料为基础，采用先进的数值模拟技术为手段，对未来海洋环境演变做出预测，并且对即将可能发生的海洋灾害做出预警。海洋环境预报、海洋灾害预警服务为协助海洋行政主管部门在海洋防灾减灾工作方面提供了科技支撑，提高了海洋职能部门的决策能力，极大地降低了海洋灾害给社会经济造成的损失，保障人民生命、财产安全。但是，随着海洋经济的快速发展，当前的海洋
收稿日期：２０１４ — ０６ — １１
、
抽象的局限性，本文对海洋预报三维可视化进
行了初探，将三维可视化技术及虚拟现实技术应用于海洋预报工作中，以数值预报结果作为水动力要素本底数据，通过可视化模型计算，模拟海洋真实
第３２卷第２ｔ，Ｕ￣２０１５年４月

一种基于视频的航道船舶三维模型动态呈现方法[发明专利]

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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ＷａｅａｅＳＤｉｐｒｉｅＮａｕｅｔｒＷｖ ’ ｓｅｓｖｔｒ
ＭＡａＴｉｎ，ＨＵＡＮＧｎｕＪａｇｏ，ＷＡＮＧｈｎｉＲｕａｇ，ＺＨＡＮＧｎｅＱｕｆｉ
（ｌｇｆＭａｉｅＥｎｉｅｉｇ，ＮｏｔＣｏｌｅｏｒｎｇｎｅｒｎｅｒｈｗｅｔｒｌｔｃｎｃｌＵｎｖｒｉｙ，Ｘｉｎ７０７ｓｅｎＰｏｙｅｈｉａｉｅｓｔ１０２，Ｃｈｉａａｎ）
关键词：弥散特性；船航迹；舰三维视景仿真；开放场景图；粒子系统中图分类号：ＴＰ９．文献标志码：Ａ３１９文章编号：２３９７２１）８０４ —５０５ —８Ｘ（０１０ —０９０
ＮｅＶｉｕｌｚｔｏｅｈｏｏｈｉａｅｗｓａｉａｉｎＭｔｄｆｒＳｐＷｋｓＡｐｐｙｎｇｌｉ
马天，黄建国，王汝夯，张群飞
（北工业大学航海学院，７０７，安）西１０２西
摘要：针对三维海洋仿真中舰船航迹再现的实时性与显示效果之间的矛盾，出了一种应用水渡提
弥散特性的可视化新方法．该方法将水面波的弥散特性应用到船首产生破浪的运动建模中，建立了简化的船行波粒子系统模型；然后根据船尾航迹的宽度距离扩散规律，建立了尾部航迹的粒子系
第４５卷
第８期
西
安
交
通
大学学
报
Ｖｏ．５Ｎｏ８１４．
Ａｕｇ２１１．０
２１年８月０１
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩＡＮＩＪＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩ

应用水波弥散特性的舰船航迹三维可视化新方法
统模型，并采用后续渲染技术实现跟海面的融合；最后基于开放场景图粒子系统，ＶＳ０５平台在２０
对新方法进行具体实现．水声对抗仿真系统中的实际应用表明，新方法更符合物理运动规律，对整
个系统帧速的影响小于１帧／，更好的实时性和显示效果．ｓ有
ｓｓｅｙｔｍ．Ｔｈｅｓｒａｅｄｓｒｉｔｅｏｔｒｗａｓｕｅｏｅｔｂｌｓｈｅｍｏｔｏｏｌｏｏｗｕｆｃｉｐｅｓｖｅｎａｕｒｆｗａｅｖｅｉｓｄｔｓａｉｈｔｉｎｍｄｅｆｂ
ＡｂｔａｔＡｅｖｓａｉｔｏｔｏｏｈｐｗａｅｐｌｉｇｄｓｅｓｖａｕｅｏｔｒｗａｅｉｓｒｃ：ｎｗｉｕｌａｉｎｍｅｈｄｆｒｓｉｋｓａｐｙｎｉｐｒｉｅｎｔｒｆｚｗａｅｖｓｐｏｏｅｏｓｌｅｔｅｃｎｒｄｃｉｎｂｔｅｅｌｔｅａｄｄｓｌｙｅｆｃｎｏｅｎｓｅｅｓｍｕａｉｎｒｐｓｄｔｏｖｈｏｔａｉｔｅｗｅｎｒａ — ｉｎｉｐａｆｅｔｉｃａｃｎｉｌｔｏｍｏ
ｗａｅ，ａｄｔｅｈｏｗａｅＳｐｒｉｌｙｔｍｏｅｓｂｉ．Ｔｈｈｐ — ｋａｔｃｅｓｓｅｖｓｎｈｎｔｅｂｗｋ ’ ａｔｅｓｓｅｍｄｌｉｕｌｃｔｅｓａｅｌｅｐｒｉｌｙｔｍｉｍｏｅｓｂｉａｅｎｔｅｄｓａｃ — ｄｈｓｒａｉｃｐｉｅｏｔｒｋ，ｎｈｏｔｒｎｅｉｇｄｌｕｌｂｓｄｏｈｉｔｎｅｗｉｔｐｅｄｄｓｉｌｆｓｅｎｗａｅａｄｔｅｐｓ — ｅｄｒｎｉｔｎｔｃｎｑｅｉｓｄｔｒｅｗｉｈｓａｓｒａｅＴｈｎａｌｔｅｅｍｏｅｓａｅｒａｉｅｎＶＳ０５ｐａ — ｅｈｉｕｓｕｅｏｍｅｇｔｅｕｆｃ．ｅｌｈｓｄｌｒｅｌｄｏ２０ｌｔｚｆｒｂｓｄｏｐｎｓｅｅｇａｈ’ ａｔｌｙｔｍ．Ｔｈｐｌａｉｎｒｓｌｓｉｎａｏｓｉｏｆｏ — ｏｍａｅｎｏｅｃｎｒｐＳｐｒｉｅｓｓｅｃｅａｐｉｔｅｕｔａｃｕｔｃｎｒｎｃｏｎｃｔｔｎｓｍｕａｉｎｓｓｅｓｏｔａｈｅｈｄｈｓｂｔｅｅｆｒｎｅｉｅｌｔｎｉｐａａｉｉｌｔｙｔｍｈｗｈｔｔｅｍｔｏａｅｔｒｐｒｏｍａｃｎｒａ— ｉｏｏｍｅａｄｄｓｌｙｅｆｃｉｃｈｔｏｓｉｒｃｏｄｎｅｗｉｈｔｅｐｙｉａａａｄｉｍｐｃｎｔｅｓｓｅｆｅｔｓｎｅｔｅｍｅｈｄｉｎｍｏｅａｃｒａｃｔｈｈｓｃｌｌｗｎｔｉａｔｏｈｙｔｍｓ