面向船舶总布置设计的虚拟仿真建模及评估方法研究

论文摘要

船舶CAD技术已为船舶设计提供了强大的设计手段,但目前的船舶CAD只是以辅助绘图和结构性能分析为主,很难改变船舶设计中各设备间的结构关系,尤其是在用户最为关注的总布置设计阶段,CAD技术很难发挥它的作用,更谈不上设计过程的实时交互。因此必须探索一条新的途径来加以解决。将虚拟现实技术应用于船舶设计就是一条新的解决途径。面对现代化军事要求,现代的舰船设计越来越复杂,由舰船建立的虚拟模型的数据越来越庞大,使得虚拟仿真系统很难实现实时交互。因此,本文在分析现有的船舶CAD和虚拟现实技术研究基础上,对建模技术进行了探讨和分析,针对面向船舶总布置设计的虚拟仿真建模及评估方法研究课题,本文将Tribon系统建立的精确三维模型转为3DS模型文件,然后采用Visual C++编程序方法调用OpenGL图形库实现舰船模型的再现,并对此大型网格模型提出了边折叠递进网格模型简化算法,实现模型的简化,加速了船舶大型数据模型的虚拟仿真和进行总布置方案评估时的实时显示。本文还提供了对舰船总布置设计方案进行评估的有效方法——二次模糊评估方法,为舰船评估专家对方案的评估提供了依据。本课题研究在理论和实践上将为船舶虚拟布置设计提供参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 虚拟仿真现实系统概述
• 1.2.1 虚拟现实系统的组成与分类
• 1.2.2 虚拟现实仿真的关键技术
• 1.3 国内外船舶虚拟现实研究现状
• 1.3.1 国外船舶虚拟现实研究现状
• 1.3.2 国内船舶虚拟现实研究现状
• 1.4 课题研究内容
• 第2章 舰船总布置虚拟仿真知识库设计
• 2.1 舰船总布置虚拟仿真模型知识库的构建
• 2.2 舰船类型库的构建
• 2.3 舰船总布置设计内容、原则知识库
• 2.3.1 驱逐舰系统组成
• 2.3.2 驱逐舰总布置设计知识库
• 2.3.3 舰炮布置设计知识库
• 2.4 水面舰船虚拟仿真建模知识库
• 2.5 本章小结
• 第3章 舰船虚拟总布置实时交互关键技术
• 3.1 实时场景生成技术
• 3.2 舰船真实感图象生成关键技术
• 3.3 舰船图象实时显示技术研究
• 3.3.1 LOD模型概述
• 3.3.2 LOD模型分类
• 3.3.3 LOD模型简化算法的实现
• 3.3.4 LOD模型简化存在的问题
• 3.3.5 LOD连续显示策略
• 3.4 加速舰船虚拟模型实时显示策略
• 3.4.1 划分区域，分层管理
• 3.4.2 动态调度
• 3.4.3 纹理替换
• 3.5 本章小结
• 第4章 舰船边折叠递进网格模型简化算法
• 4.1 模型简化算法综述及简化原则
• 4.2 舰船边折叠递进网格模型简化算法描述
• 4.2.1 边折叠递进网格模型简化原理
• 4.2.2 边折叠递进网格模型简化算法要素的确定
• 4.2.3 确定折叠新点
• 4.2.4 边折叠递进网格模型简化算法总结
• 4.2.5 网格模型恢复
• 4.3 舰船边折叠算法约束条件及特征保持
• 4.3.1 边折叠递进网格模型简化算法约束条件
• 4.3.2 边折叠递进网格模型简化算法特征保留
• 4.3.3 加入特征保持策略边折叠算法流程图
• 4.4 模型简化算法程序框架及实例
• 4.5 本章小结
• 第5章 舰船总布置评估方法研究
• 5.1 舰船总布置设计评估指标分析
• 5.2 舰船模糊综合评估方法
• 5.2.1 舰船模糊评估方法原理
• 5.2.2 舰船二级模糊评估算法
• 5.3 舰船总布置设计方案合理性评估模型
• 5.4 舰船总布置设计方案选择综合评估计算实例
• 5.4.1 评估指标权重的确定
• 5.4.2 二级综合模糊评估
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢