基于Vega Prime的船舶视景仿真

陈姚节 鲁福章 葛程

摘要：本文基于Vega Prime引擎实现了船舶在海洋上驾驶仿真时船舶和海洋参数的模拟，从而模拟真实船舶航行时船的运动姿态和海洋效果，以及实时的天空环境的仿真。

关键词：船舶仿真；视景

中图分类号：G642.0；G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0240-02

一、引言

船舶驾驶是一项非常复杂的“人-机-环境”工程。它不仅要求驾驶人员具备丰富而扎实的理论知识，而且更需要具有相当的航海实际经验，能应付各种紧急情况、保障航行安全。目前，随着虚拟现实技术与计算机仿真技术的飞速发展，船舶驾驶仿真的应用范围越来越广，除基本的船员技能训练与适任评估外，航海科学研究、海事模拟分析、港口建设工程设计模拟论证以及航海教育与培训等方面都得以广泛的应用。因此，船舶驾驶模拟仿真的开发有着广泛的实用背景。

二、船舶参数设置

如图所示，显示的是船舶规格参数的设置，包括中心位置、长、宽、船头角度等参数。对于如下不同尺寸的船，应该设置成不同的尺寸。图1.1、1.2、1.3分别给出三种不同的船舶模型：

另外还可以设置船的其他一些参数：最大速度（节）、最大转向速率（度/秒）以及在海洋中产生浪花的宽度和角度等。下图是集装箱船的参数设置：

三、海洋参数设置

在VEGA PRIME的海洋模块中，对于海洋观察者的设置，有如下四种：ObserverCentered、FixedLocation、SurfZone和Technique。由于船在海洋上航行，观察者即在船上随着船一起运动，因此应该设置为以观察者为中心的ObserverCentered类型。并且为了节约一定的资源，可以设置合适的海洋的远裁切面距离，剔除超出观察者一定距离的海洋，并进行绘制。

同时，对于海洋本身的一些细节参数，可以进行如下图所示的设置：

上图即为海洋中一些参数的设置，包括海浪等级、海洋表面风速、产生的海浪达到的最大高度、海浪方向等。这些参数的设置可以让整个海洋的海浪产生不同的海洋效果。

三、实时天空环境设置

天空环境的设置包括太阳、月亮、云、风、雨、雪等的设置。同时可以设置年月日以及时分秒，并随着当前时间的改变而改变太阳的位置，以及月亮的出现。如下图所示设置年月日、场景的相对经纬度位置，以及时间和时间改变的快慢（1则是按正常时间进行改变）。

图6分别是12：00分时刻使用散装船在上海黄浦江东方明珠塔段视景仿真的实验结果。

五、结论

本文使用VEGA PRIME引擎，模拟出真实船舶航行时船的运动姿态和海洋效果，以及实时的天空环境的仿真，仿真效果逼真，运行流畅，对于船舶运动的研究具有一定的价值；并且运用在船舶驾驶模拟器上，具有一定的应用价值。

参考文献：

[1]朱偲.动态海洋环境仿真中的若干关键技术研究[D].华中科技大学，2010.

[2]周世波，熊振南.天津港虚拟现实仿真系统的研究与实现[J].测绘科学，2012，（4）.