基于带符号距离函数的海上围油栏运动模拟及离散方法技术

本发明专利技术公开了一种基于带符号距离函数的海上围油栏运动模拟及离散方法，包括以下步骤：基于质点弹簧模型的围油栏运动模拟；基于带符号距离函数的围油栏离散。本发明专利技术采用基于SDF方法进行溢油交互模拟时更加直观。在进行交互处理时，只需要查询当前位置处的SDF值即可判断当前位置是否需要进行交互处理。比传统的方法更加便捷、更加直观。本发明专利技术采用基于SDF方法的海上溢油交互方法，具有天然的并行性，便于移植到GPU中进行并行加速。在进行围油栏SDF计算的过程中，可以根据需要将每个网格节点的计算分配给一个GPU内核，这样非常便于进行并行加速。本发明专利技术可以模拟围油栏拖带运动效果，具有更高的物理真实感。

【技术实现步骤摘要】
基于带符号距离函数的海上围油栏运动模拟及离散方法
本专利技术属于计算机仿真领域、航海场景仿真
，特别涉及一种航海模拟器中围油栏与海面溢油的交互方法。
技术介绍
海上溢油模拟中，海上溢油与海上溢油应急设备之间的交互尤为重要。该交互涉及围油栏对海上溢油的围控，通常用于模拟围油栏对海上溢油的围控，阻止海上溢油的扩散。如何更加真实地体现溢油与溢油设备之间的交互是溢油交互过程中的一个难点。构建基于虚拟现实技术的海上溢油应急培训系统，可大大提高培训人员的应急能力，减少实际应急训练的成本。通过应急演练的开展可以对演练中暴露出的问题和不足进行总结，对应急预案进行修改和完善，使之更具有针对性、实用性、可操作性。以往海上溢油交互通常采用碰撞检测方法或者采用基于几何的方法进行。其中基于几何的方法采用基于多边形裁剪算法实现溢油与围油栏的交互。该方法首先需要构建溢油多边形及围油栏轮廓裁剪多边形，而后采用围油栏的裁剪多边形进行海上溢油之间的交互。该方法是一种基于几何的方法，缺乏物理真实感，裁剪结果受到围油栏裁剪多边形的影响，且不便于并行化处理。本专利技术涉及的的参考文献如下：[1]梅玉龙，《应急演练计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于带符号距离函数的海上围油栏运动模拟及离散方法，其特征在于：包括以下步骤：A、基于质点弹簧模型的围油栏运动模拟采用质点弹簧模型进行围油栏运动的模拟，通过质点弹簧模型进行围油栏驱动；由于质点弹簧模型可能出现强烈的震荡，为此增加阻尼器(2)提升质点弹簧模型的稳定性；所述的质点弹簧模型包括弹簧(1)和阻尼器(2)，所述的阻尼器(2)与弹簧(1)并联；弹簧(1)的形变视作线性弹性变化，并遵守胡克定律；对于质点i，连接质点j的弹簧(1)产生的作用力为：Fsi＝Ks(|xij|‑lij)xij/|xij|   (1)其中：xij＝xi–xj为质点i和质点j之间位置差异向量；Ks为弹性系数；lij为质...

【技术特征摘要】
1.基于带符号距离函数的海上围油栏运动模拟及离散方法，其特征在于：包括以下步骤：A、基于质点弹簧模型的围油栏运动模拟采用质点弹簧模型进行围油栏运动的模拟，通过质点弹簧模型进行围油栏驱动；由于质点弹簧模型可能出现强烈的震荡，为此增加阻尼器(2)提升质点弹簧模型的稳定性；所述的质点弹簧模型包括弹簧(1)和阻尼器(2)，所述的阻尼器(2)与弹簧(1)并联；弹簧(1)的形变视作线性弹性变化，并遵守胡克定律；对于质点i，连接质点j的弹簧(1)产生的作用力为：Fsi＝Ks(|xij|-lij)xij/|xij|(1)其中：xij＝xi–xj为质点i和质点j之间位置差异向量；Ks为弹性系数；lij为质点i和质点j之间的初始位移差；阻尼器(2)产生的阻尼的计算公式为：Fds＝Kd(νj-νi)(2)其中Kd为弹簧阻尼系数，νi和νj分别为质点i和j的速度向量；B、基于带符号距离函数的围油栏离散，即基于SDF的围油栏离散进行海上围油栏交互模拟时，需要对围油栏进行离散；采用SDF进行围油栏离散，具体离散公式如式(3)所示；首先将围油栏所在区域离散到背景网格中，然后根据式(3)分别计算每个网格节点的SDF值；其中Γ为围油栏所在区域；x、y、z分别为围油栏节点在三个坐标轴方向的坐标位置；为围油栏节点处的带符号距离函数即SDF；围油栏节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹长军，尹勇，孙霄峰，神和龙，刘秀文，任鸿翔，张秀凤，任俊生，肖方兵，丛琳，刘春雷，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21