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原文传递虚拟轮船六自由度航行视景仿真

论文题名：	虚拟轮船六自由度航行视景仿真
关键词：	轮船航行;视景仿真;多边形建模;Perlin噪声算法
摘要：	随着虚拟现实技术的发展，轮船航行视景仿真也经历了从质点到二维再到三维运动方程的变化。与其他物体运动不同的是，轮船航行受风、海流等多种环境因素的影响，因此，轮船航行视景仿真一直是热点也是难点。针对现有轮船视景仿真存在轮船建模不能同时兼顾细节和渲染效率、海面模拟浪尖处易失真、轮船运动外力分析不够详细的问题，本文在总结轮船建模、海面模拟、轮船运动模拟已有研究的基础上，通过3ds Max软件使用多边形建模方法，搭配UVLayout、ZBrush等软件完成轮船的建模，通过Perlin噪声算法完成海面的建模，利用MMG思想建立六自由度运动方程，并详细分析风、海流对轮船运动的影响。　　本文的主要研究内容及成果如下: 　　首先，对系统的可视化和运动功能进行需求分析，确定技术路线，对系统进行总体设计并给出系统的流程图。　　其次，研究分析常用的虚拟轮船建模方法，通过对比分析以及结合轮船模型的几何和运动特点选择出合适的建模方式。通过3ds Max建模软件完成虚拟轮船的几何建模，根据动力学原理完成轮船的六自由度运动模型以及在风、流扰动下的运动模型。　　然后，结合Perlin噪声算法并运用unity3D引擎完成轮船航行海上环境的搭建，为系统增添粒子系统模拟雨雪天气特效，利用三次贝塞尔曲线算法实现船尾尾迹特效，使用层次包围盒法对船体进行碰撞检测进一步增强系统的沉浸感。　　最后，编写控制轮船航行的程序并利用Unity图形用户界面设计系统完成人机交互界面的设计，最终实现用户可实时在线设置航行环境参数，并以第三视角自主漫游的虚拟轮船六自由度航行视景仿真系统。
作者：	孙攀攀
专业：	计算机技术
导师：	郑凯东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安石油大学
学位年度：	2022