基于UE4船舶操纵训练场景的开发
这是一篇关于UE4,虚拟现实,视景仿真,训练场景,气象仿真的论文, 主要内容为船舶航行事故大部分是由人为因素引起的,人为因素中因船员技能不足酿成的事故占一半,加强船员技能的培训将有助于减少海上航行事故的发生。通过模拟不同的航行场景和设置各种航行障碍,航海模拟器可为驾驶员提供逼真的训练场景,可在短期内提高船员的船舶航行操纵水平。与实船训练相比,航海模拟器虽然降低了训练成本和风险,提高了训练效果,但也存在结构复杂、开发周期长、维护成本高等问题。随着虚拟仿真技术的发展,UE4(Unreal Engine 4)由于其开发周期短,可移植性高,场景效果逼真等特点,在三维场景仿真中扮演着重要的角色。本文利用UE4引擎对船舶操纵训练场景进行研究开发,以提供一个开发简单、维护成本低、视觉效果逼真的仿真环境。本文的主要研究工作如下:(1)对雨雪不同的物理特性和运动属性进行研究分析,对粒子系统的实现原理进行分析,通过UE4引擎的粒子编辑器分别制作出雨雪粒子特效,结合雨雪等级划分标准,模拟不同的降雨、降雪等气象环境;通过对船舶码头等模型材质的重写,结合时间曲线的运用实现降雪天气下船舶表面的积雪效果模拟;根据海雾等级划分标准建立海雾等级与能见度关系模型,通过对能见距离的改变模拟了不同等级的雾况。(2)通过对各种海浪仿真模型的比较分析,选择Gerstner波模型作为本文的海浪仿真模型,结合UE4引擎的材质系统对海浪进行渲染,并通过修改海浪材质参数实现了对不同海况效果的模拟;同时采用纹理映射方法完成了对海浪泡沫与船舶航行尾迹的模拟。(3)对船舶操纵训练场景进行需求分析,并在UMG(Unreal Motion Graphics)系统中进行了用户界面设计,将天空、气象、海浪和船舶等信息集成到船舶操纵训练场景中,开发了一个可以切换天气,设置海面状况,可以设置目标船舶的参数以实现目标船自行运动,通过操作界面控制本船运动的系统,实现了船舶操纵模拟训练中的不同场景的仿真。本文研究实现的基于UE4船舶操纵训练场景原型系统运行流畅,视觉效果逼真,操作简单,基本可以满足船员操纵船舶训练的需求。
水下油气生产系统三维可视化交互系统设计与实现
这是一篇关于水下油气生产系统,工况实时预测,段塞流,水合物,视景仿真的论文, 主要内容为水下生产系统是深水油气开发的关键。由于长期处于复杂水下环境,且其内部管道具有多转向、多变径的特点,整个生产环节常面临和偶然性矛盾或突发的不可控因素,决策和操作的任意失误都可能造成巨大的经济损失,尤其是生产管道内的段塞流和水合物生成,会对整个系统产生巨大影响。由于管道内部的不可见性,给观测流体的动态带来了困难,因此,结合实际生产数据和水下油气生产系统操控流程,开发水下油气生产系统三维可视化交互系统,实现水下油气生产系统管道内段塞流水合物进行预测及三维可视化模拟具有重大意义。首先,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体方案设计。深入分析水下油气生产系统三维可视化交互系统需求,对系统进行整体分析,确立开发流程;对常用开发平台进行对比分析,确定开发平台,完成了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体架构设计。其次,开展了水下油气生产系统三维视景仿真模块设计与测试。根据我国南海某气田深水水下油气生产系统整体布局方案,建立了海洋环境下的水下油气生产系统虚拟场景;基于流体基本方程和流体纹理可视化计算方法对流体进行了物理运动的渲染;通过编写脚本,开发了仿真运动控制模块,实现了关键阀门的交互式运动控制;完成了三维视景仿真模块设计,并进行单元功能测试,验证了本模块设计的合理性和可用性。再次,开展了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计与测试。建立水下油气生产系统管道内段塞流与水合物预测数学模型,并通过编程进行求解,完成了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计,并进行功能测试与实时性测试,验证了本模块设计的合理性和有效性。最后,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能实现与测试。进行了界面设计、接口模块开发,实现实时的通信和交互功能,完成了系统集成与测试,验证了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能性和合理性。该系统可为管理人员和操作人员从视觉上提供具有沉浸感且足够逼真的三维场景,提供安全、经济、可靠、有效的仿真环境,对水下油气生产系统设备提高可用性、降低风险和成本具有重要的科学意义和现实工程应用价值。
水下油气生产系统三维可视化交互系统设计与实现
这是一篇关于水下油气生产系统,工况实时预测,段塞流,水合物,视景仿真的论文, 主要内容为水下生产系统是深水油气开发的关键。由于长期处于复杂水下环境,且其内部管道具有多转向、多变径的特点,整个生产环节常面临和偶然性矛盾或突发的不可控因素,决策和操作的任意失误都可能造成巨大的经济损失,尤其是生产管道内的段塞流和水合物生成,会对整个系统产生巨大影响。由于管道内部的不可见性,给观测流体的动态带来了困难,因此,结合实际生产数据和水下油气生产系统操控流程,开发水下油气生产系统三维可视化交互系统,实现水下油气生产系统管道内段塞流水合物进行预测及三维可视化模拟具有重大意义。首先,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体方案设计。深入分析水下油气生产系统三维可视化交互系统需求,对系统进行整体分析,确立开发流程;对常用开发平台进行对比分析,确定开发平台,完成了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体架构设计。其次,开展了水下油气生产系统三维视景仿真模块设计与测试。根据我国南海某气田深水水下油气生产系统整体布局方案,建立了海洋环境下的水下油气生产系统虚拟场景;基于流体基本方程和流体纹理可视化计算方法对流体进行了物理运动的渲染;通过编写脚本,开发了仿真运动控制模块,实现了关键阀门的交互式运动控制;完成了三维视景仿真模块设计,并进行单元功能测试,验证了本模块设计的合理性和可用性。再次,开展了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计与测试。建立水下油气生产系统管道内段塞流与水合物预测数学模型,并通过编程进行求解,完成了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计,并进行功能测试与实时性测试,验证了本模块设计的合理性和有效性。最后,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能实现与测试。进行了界面设计、接口模块开发,实现实时的通信和交互功能,完成了系统集成与测试,验证了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能性和合理性。该系统可为管理人员和操作人员从视觉上提供具有沉浸感且足够逼真的三维场景,提供安全、经济、可靠、有效的仿真环境,对水下油气生产系统设备提高可用性、降低风险和成本具有重要的科学意义和现实工程应用价值。
基于UE4船舶操纵训练场景的开发
这是一篇关于UE4,虚拟现实,视景仿真,训练场景,气象仿真的论文, 主要内容为船舶航行事故大部分是由人为因素引起的,人为因素中因船员技能不足酿成的事故占一半,加强船员技能的培训将有助于减少海上航行事故的发生。通过模拟不同的航行场景和设置各种航行障碍,航海模拟器可为驾驶员提供逼真的训练场景,可在短期内提高船员的船舶航行操纵水平。与实船训练相比,航海模拟器虽然降低了训练成本和风险,提高了训练效果,但也存在结构复杂、开发周期长、维护成本高等问题。随着虚拟仿真技术的发展,UE4(Unreal Engine 4)由于其开发周期短,可移植性高,场景效果逼真等特点,在三维场景仿真中扮演着重要的角色。本文利用UE4引擎对船舶操纵训练场景进行研究开发,以提供一个开发简单、维护成本低、视觉效果逼真的仿真环境。本文的主要研究工作如下:(1)对雨雪不同的物理特性和运动属性进行研究分析,对粒子系统的实现原理进行分析,通过UE4引擎的粒子编辑器分别制作出雨雪粒子特效,结合雨雪等级划分标准,模拟不同的降雨、降雪等气象环境;通过对船舶码头等模型材质的重写,结合时间曲线的运用实现降雪天气下船舶表面的积雪效果模拟;根据海雾等级划分标准建立海雾等级与能见度关系模型,通过对能见距离的改变模拟了不同等级的雾况。(2)通过对各种海浪仿真模型的比较分析,选择Gerstner波模型作为本文的海浪仿真模型,结合UE4引擎的材质系统对海浪进行渲染,并通过修改海浪材质参数实现了对不同海况效果的模拟;同时采用纹理映射方法完成了对海浪泡沫与船舶航行尾迹的模拟。(3)对船舶操纵训练场景进行需求分析,并在UMG(Unreal Motion Graphics)系统中进行了用户界面设计,将天空、气象、海浪和船舶等信息集成到船舶操纵训练场景中,开发了一个可以切换天气,设置海面状况,可以设置目标船舶的参数以实现目标船自行运动,通过操作界面控制本船运动的系统,实现了船舶操纵模拟训练中的不同场景的仿真。本文研究实现的基于UE4船舶操纵训练场景原型系统运行流畅,视觉效果逼真,操作简单,基本可以满足船员操纵船舶训练的需求。
水下油气生产系统三维可视化交互系统设计与实现
这是一篇关于水下油气生产系统,工况实时预测,段塞流,水合物,视景仿真的论文, 主要内容为水下生产系统是深水油气开发的关键。由于长期处于复杂水下环境,且其内部管道具有多转向、多变径的特点,整个生产环节常面临和偶然性矛盾或突发的不可控因素,决策和操作的任意失误都可能造成巨大的经济损失,尤其是生产管道内的段塞流和水合物生成,会对整个系统产生巨大影响。由于管道内部的不可见性,给观测流体的动态带来了困难,因此,结合实际生产数据和水下油气生产系统操控流程,开发水下油气生产系统三维可视化交互系统,实现水下油气生产系统管道内段塞流水合物进行预测及三维可视化模拟具有重大意义。首先,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体方案设计。深入分析水下油气生产系统三维可视化交互系统需求,对系统进行整体分析,确立开发流程;对常用开发平台进行对比分析,确定开发平台,完成了水下油气生产系统三维可视化交互系统总体架构设计。其次,开展了水下油气生产系统三维视景仿真模块设计与测试。根据我国南海某气田深水水下油气生产系统整体布局方案,建立了海洋环境下的水下油气生产系统虚拟场景;基于流体基本方程和流体纹理可视化计算方法对流体进行了物理运动的渲染;通过编写脚本,开发了仿真运动控制模块,实现了关键阀门的交互式运动控制;完成了三维视景仿真模块设计,并进行单元功能测试,验证了本模块设计的合理性和可用性。再次,开展了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计与测试。建立水下油气生产系统管道内段塞流与水合物预测数学模型,并通过编程进行求解,完成了水下油气生产系统管道内段塞流和水合物预测模块设计,并进行功能测试与实时性测试,验证了本模块设计的合理性和有效性。最后,开展了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能实现与测试。进行了界面设计、接口模块开发,实现实时的通信和交互功能,完成了系统集成与测试,验证了水下油气生产系统三维可视化交互系统功能性和合理性。该系统可为管理人员和操作人员从视觉上提供具有沉浸感且足够逼真的三维场景,提供安全、经济、可靠、有效的仿真环境,对水下油气生产系统设备提高可用性、降低风险和成本具有重要的科学意义和现实工程应用价值。
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