[01056208]基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统

该项目研究综合应用虚拟现实、系统仿真和计算机图形等新技术研制完成了一个具有船舶机舱视景的基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统。系统采用并成功实现了分别在物理与虚拟控制台上完成对于船舶柴油主机三维运动模型的实时操作控制和多子系统分布式可视化交互仿真、虚拟机舱漫游等关键技术。该系统的主要技术性能指标为：(1)系统仿真模型的(典型工况测试)动态误差＜10％；柴油主机转速控制仿真误差≤1.5％。(2)船舶电站仿真自动、手动准同步方式并车；频率差△f＜0.2Hz，相位差△φ＜10°。(3)驾控台与集控台主机遥控操作程序和主要功能包括：起动换向程序；加速程序；减速程序；跟踪调速程序；停车程序；慢转起动功能；主机三次自动再起动功能；自动越过临界转速区。(4)单台柴油发电机组的手/自动起动、合闸、调速、调频等操作；任意两台发电机的手/自动并车、负载均分、负载转移、解列、停机等仿真操作功能。(5)虚拟机舱漫游仿真系统可实热敏电阻机舱的连续立体显示，具有“进入”机舱的临场感的仿真效果。该系统具有使用或不使用立体眼镜二个版本，均可实现立体显示的自动漫游和手动漫游功能。(6)虚拟集控室与虚拟驾驶台遥控仿真系统可操纵虚拟车钟、虚拟油门杆和虚拟按钮完成与物理控制台同样的对主机二维运动模型的操作控制。可实现虚拟盘台间和与物理盘台之间的控制部位相互无扰切换。该仿真系统与国内外同类技术相比处于技术领先水平。该科技成果的主要创造性和先进性体现在：(1)在国内外首先提出并实现了基于虚拟现实技术的船舶轮机仿真系统；(2)通过对虚拟现实和三维计算机图形技术的综合运用，完成了应用于轮机仿真器的虚拟机舱漫游系统和船舶柴油主机运动三维透视可控模型，首次使该轮机仿真器成为具有动态视景和真实感的操纵仿真器。(3)设计并完成了高分辨率的VGA墙显示系统，使得机舱动力装置系统图象生动，可显示的系统数量大大增加。应用范围：该成果可在国内外航海高等院校、航运公司及有关科研单位的教学、培训和科研等领域推广应用，具有较大的社会和经济效益。生产使用条件：市场及经济效益预测：船舶轮机训练仿真器作为现代化航海教育与科研的重要设备，运用轮机仿真器快速有效地培养高级船员，将模拟器培训来代替船员的部分海上经历的有效性已得到国际海事组织(IMO)的高度重视和认可。轮机仿真器对于航海高等院校和培养符合STCW78/95海员培训发证和值班标准国际公约要求的轮机工程专业学生和有关教师进行相关科研工作，对于航运公司培训高级船员具有重要现实意义。船舶仿真器的训练费用仅为实船训练费用的1/8-1/10。此外，船舶轮机仿真器也是进行船舶动力装置及其自动控制系统科研工作的重要设备。该项目开发研制的基于虚拟现实技术的DMS-2000型船舶轮机仿真系统可在国内外航海高等院校教学科研和航运公司的船员培训中推广应用，具有很好的应用前景。合作方式：已使用推广情况近一年来，国内青岛远洋船员学院、长航集团职工大学、天津理工学院等院校和马来西亚海运学院已与该实验室多次洽谈为他们研制新型轮机模拟器的项目。其中大连海事大学航海动态仿真与控制交通部重点实验室与广东亚仿科技有限公司联合为青岛远洋船员学院研制轮机模拟器项目已达成协议，第一期工程研制经费180万元，将在近期该院该项经费到位后实施。马来西亚海运学院提出为其研制的大型轮机仿真器要求采用与DMS-2000系统相同的配置，报价为60万美元(含虚拟现实与VGA显示系统)。课题组已经向马来西亚海运学院提交了英文应标书和详细的系统配置和性能指标清单，该项目洽谈进展顺利，接近达成协议。获奖情况2001年大连市科技进步一等奖，2002年辽宁省科技进步二等奖。