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基于UE4防海盗训练场景的研究
| 论文题名： | 基于UE4防海盗训练场景的研究 |
| 关键词： | 船员培训;防海盗训练;仿真系统;路线规划 |
| 摘要： | 海洋运输是全球商业贸易往来中极为重要的组成部分，其中海运贸易量约占国际贸易总量的四分之三。近些年来，部分海域发生的武装劫持事件逐渐增多，严重危害着海上人员的生命安全，给防范海盗带来了巨大的挑战。 防海盗实船演习主要按照固定且有序的应变部署表进行人员集合、喷射水枪等演练。然而这种实操训练并不能完全营造出在海盗船追击的紧急状态下的训练氛围，训练的效果会受到一定程度的影响。现有的航海模拟器主要培训船员驾驶操纵技能，没有加入海盗角色参与的特定防海盗训练场景，导致无法进行有效的防海盗仿真训练。为此，本文根据海盗船的行为特征进行仿真，并构建防海盗训练场景，为防海盗训练提供具有符合海盗船行为的仿真系统，具体研究内容如下。 （1）防海盗训练原型分析。现有的防海盗训练仿真场景可参考的相关资料较少，为确保系统训练内容的准确性和系统稳定性，本文首先归纳总结出海盗船袭击目标的选取方式、组织模式、伪装特点、攻击特点等行为规律。然后根据海盗船行为特征完成仿真系统的需求分析，为防海盗训练系统的设计提供科学的理论依据。 （2）海盗的行为仿真研究。本文将智能体的定义与海盗船的实际特征相结合，构建出海盗船智能体，并对海盗船自治智能体的路径规划、决策控制以及运动分别进行研究。为产生相对规律性的路径需求，本文在改进的A*算法的基础上，结合附着点进行路线规划，产生较为符合规律效果的海盗船自主追击路径。海盗船的行为逻辑复杂且灵活性较高，因此，本文提出了多Agent-多行为树控制系统，使得海盗船能在较为合适的时机进行相应的动作。本文结合PhysX模块实现物理模拟，负责完成碰撞检测以及在虚拟仿真世界中对象间的物理交互，使得海盗船Agent产生较为真实的运动效果，最大限度地模拟现实航海环境下海盗船的航行特征。 （3）防海盗三维仿真场景集成。通过3DsMax、Maya等建模软件对虚拟场景中船舶、障碍物等进行建模。利用UE4的级联子粒子系统对水炮进行仿真效果模拟，并结合骨骼动画系统完成海盗攀爬动画的设计，以达到较为合理的实物仿真交互效果。 基于UE4构建的防海盗仿真场景既可以作为单机训练场景，也可以作为现有航海模拟器中的防海盗场景模块。结果表明，本设计能较为真实地展示海盗船游弋、追击等效果，有助于受训人员更加全面地了解海盗的行为活动，并可以有针对性地进行防海盗操作，提升防海盗训练的质量。 |
| 作者： | 朱伟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘秀文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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