文档介绍：大连海事大学
博士学位论文
航海模拟器视景中大规模近岸海浪的模拟
姓名:李永进
申请学位级别:博士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:金一丞
20091201
摘要目前航海模拟器中几乎所有的练习区域都是在近岸海域,但国内外现有的模拟器却基本上都在使用开阔海域的海浪模型,这些模型显然不能正确地模拟近岸海浪的各种效果。为了提高航海模拟器视景中海浪的真实感,本文通过研究现有的各种海浪模型,提出了一系列模拟大规模近岸海浪的方法。对于近岸海面运动的模拟,针对不同面积的海域提出了不同的方法。面积在笥业暮S颍扔肂喾匠讨苯咏獬稣瞿D夂S蛞欢问奔涞暮面高度场序列,在绘制时再将其重新合成“无限长母叨瘸⌒蛄欣茨D夂C娴运动。面积在笥业暮S颍扔猛衷残突浩路匠糖蠼獬瞿D夂S蚋词牟高分布,再根据这些值用指数曲面拟合海面运动。面积在笥业暮S颍先用抛物型缓坡方程求解模拟海域的波浪参数分布和一个瞬时海面高度场,再利用这些参数用余弦曲面拟合海面运动。面积在左右的海域,先用模型在一个粗糙的网格上求解模拟海域的波浪参数分布,再根据这些参数和视点位置用快速傅立叶变换的方法拟合视野内海面的运动。对于近岸海面几何建模与绘制,提出一种视点相关的扇形海面网格,提出基于可编程图形处理器的绘制方法来模拟海面的反射、折射、泡沫、眩光等光影效本文提出的这些方法已应用于大连海事大学搜救模拟器和浙江海洋学院航海模拟器等系统。实际应用情况证明,采用本文方法模拟的大规模近岸海浪物理真实感强,视觉效果逼真,绘制效率较高,适用于航海模拟器等实时虚拟现实系统。关键词:近岸海浪模拟;海面绘制胶DD馄果。中文摘要
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糍加学位论文作者签名:么叁垂塑∥莎朋轹辟大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明保密口在——年解密后适用本授权书。导飙学位论文版权使用授权书不保密叫朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭厂原创性声明雕魃漫槿型墨塑基生态趣搓适崖海退的搓拯::。除论文中已经注明引本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》泄期刊馀贪电子杂志社ⅰ吨泄宦畚娜氖菘狻中国科学技术信息研究本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成博士学位论文用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。果。本声明的法律责任由本人承担。本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定,即:大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学所仁菘庵校⒁缘缱映霭嫖镄问匠霭娣⑿泻吞峁┬畔⒎瘛1C艿穆畚脑诮饷芎遵守此规定。本学位论文属于:论文作者签名:签,●●
创新点摘要航海模拟器的模拟区域一般都会选择近岸海域,但模拟器中现有的海浪模拟方法却基本没有考虑海浪在近岸传播过程中受海底地形、海岸及海工建筑的影响而产生的各种效果。作者通过研究现有的各种海浪模型,提出了一系列模拟大规模近岸海浪的方法,并将其应用于航海模拟器。本文主要的创新点如下;基于不同的海浪数学模型,给出了四种海面运动建模方法:①基于类方程直接解算出模拟海域一段时间的海面高度场序列,将其处理成“无限长”的高度场序列来模拟海面运动。该方法可以逼真地模拟近岸海浪浅化、折射、绕射、②基于椭圆型缓坡方程求解出模拟海域复数形式的波高分布,根据这些值用随时间变化的指数曲面实时拟合海面运动。该方法可以逼真地模拟近岸波浪浅化、折射、绕射和反射等现象。③基于抛物型缓坡方程求解模拟海域的波浪参数分布和一个瞬时的海面高度场,根据这些参数用随时间变化的余弦曲面实时拟合海面运动。该方法可以模拟大面积近岸海浪浅化、折射和绕射等现象。④基于模型在一个粗糙的网格上求解模拟海域的波浪参数分布,根据这些参数和视点的位置用快速傅立叶变换的方法拟合视场内海面运动。该方法可以模拟非常大区域的近岸海浪的浅化、折射、风能输入等效果,并容易过渡到开阔海域的波浪。源蠊婺=逗C娴募负谓S牖嬷疲岢錾刃魏C娴募负谓7椒ê突于可编程图形处理器来模拟海面反射、折射、泡沫、眩光和浪花等光影效果的绘制方法,该方法可实时地绘制大面积效果逼真的近岸海面。7⒘私逗@四D馐泳跋低橙砑⒂τ糜诤胶DD馄髦胁煌哪D獬景,验证了上述建模方法的可行性。现象。
第滦髀航海模拟器概述船模拟器发展到多本船航海模拟系统【浚淮泳钟蛲低撤⒄沟交チM低场,。航航海模拟器是一种典型的人在回路中的实时仿真系统【。