船舶水动力性能的模拟体验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种船舶水动力性能的模拟体验系统，包括：虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备；信息处理设备用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，获取船舶的运行参数；虚拟仿真试验平台用于根据信息处理设备输出的运行参数，对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真，获取船舶的运动状态参数；VR设备，用于承载体验者并接收虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置，以实现沉浸式体验船舶的航行。本实施例的系统利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态，并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境，便于体验者进行体验。

【技术实现步骤摘要】
船舶水动力性能的模拟体验系统
本专利技术涉及仿真试验
，尤其涉及一种船舶水动力性能的模拟体验系统。
技术介绍
在海上航行时，船舶遭遇到的风浪对船舶的航行性能产生很大的影响，造船界一直在研究波浪中的船舶水动力性能如何进行科学合理的测评，且已经成为当今研究的热点。更加大型、更加智能和更加优良的环境适应性是水面舰船总体发展的趋势和研究的目标，因此具备在风浪中良好的船舶水动力性能，科学合理地建立船舶水动力性能的评估指标体系已经成为研究热点。船舶工程领域，船舶的水动力性能通常需要进行船模试验，现有技术中需要建立使用和设计的船舶几何相似的船模进行阻力性能、耐波性能等各种试验，其成本高，其不能获取有效的测试结果。为此，业内开始使用虚拟试验平台模拟船舶，以通过程序方式实现船舶性能的模拟，然而这些模拟无法让真人体验，如何提供一种便于真人体验模拟真实船舶航行的系统成为当前需要解决的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种船舶水动力性能的模拟体验系统，利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态，并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境，使体验者体验到船舶在广阔无际的海洋中航行的感觉。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：第一方面，本专利技术实施例提供一种船舶水动力性能的模拟体验系统，包括：虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备；所述信息处理设备，用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，并对船舶相关信息进行解算，获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数；所述虚拟仿真试验平台，用于根据信息处理设备输出的运行参数，对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真，获取船舶的运动状态参数；所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体，基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序，所述VR设备，用于承载体验者，并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置，以实现沉浸式体验船舶的航行。可选地，所述船舶相关信息包括下述的一项或多项：海水、风、浪、流参数；发动机功率的输入参数；船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数；船舶舵偏角的输入参数。可选地，所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。可选地，所述VR设备包括：数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块；数据处理模块，用于接收所述状态参数，并进行实时解析，以获取图形画面信息；显示模块，用于动态显示所述船舶的状态参数；AR场景模块，用于在虚拟显示环境下实现360°视景显示；控制模块，用于接收体验者输入的指令，记录或协同所述信息处理设备控制所述虚拟仿真试验平台。可选地，还包括：音效模块，用于基于OpenAL3D声音引擎模拟船舶航行过程中听到的环境音和相关提示信息。可选地，信息处理设备包括：航行控制单元，用于解析用户输入的航行参数，以传输虚拟试验平台控制虚拟船舶的运行；船舶推进单元，用于解析用户输入的船舶执行系统的参数，以传输至虚拟试验平台进行模拟运行；质量特性解算单元，用于解析用户输入的船舶质量参数信息，获取调整虚拟试验平台中船舶的质量、中心或转动惯量；海洋环境解算单元，用于采用预设的风浪流运动关系对输入的海洋环境参数进行解算，获取影响虚拟试验平台中船舶的环境参数。可选地，所述模拟体验系统还包括：图像采集装置；所述图像采集装置，用于实时采集VR设备和虚拟试验平台中各设备的运行信息并存储。可选地，所述信息处理设备，还用于根据体验者待体验的航行路径，构建影响该航行路径的部分或全部的气象体验模型，并在获取气象体验模型周期性输出的航行路径匹配的气象信息，根据该气象信息计算船舶的运行参数。可选地，所述模拟体验系统还包括：嵌设在VR设备中的报警装置和/或停止装置；所述报警装置为体验者能够接触触发的按钮，所述停止装置为体验者能够接触触发的按钮，且在停止装置被触发之后，所述VR设备断开与虚拟仿真试验平台的通信，并安全停止。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术的模拟体验系统，通过接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，借助于虚拟仿真试验平台进行协同仿真，获取用于输入VR设备的船舶的运动状态参数，以对实现体验者的体验过程，进而通过AR虚拟现实技术使体验者获得船舶航行的沉浸式体验。即，结合体验者的实际操作，利用计算机仿真技术模拟船舶在不同海洋环境中的航行姿态，并结合虚拟现实技术从视觉角度营造一个逼真的船舶航行环境，使体验者体验到船舶在广阔无际的海洋中航行的感觉，较好的获取体验信息，且能够有效实现对船舶水动力性能的仿真测试。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的船舶水动力性能的模拟体验系统的结构示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的船舶水动力性能的模拟体验系统的结构示意图；图3为对构建气象影响的气象运动的示意图。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一如图1所示，图1示出了本专利技术一实施例的船舶水动力性能的模拟体验系统的结构示意图，本实施例的模拟体验系统包括：虚拟仿真试验平台12、VR设备13和信息处理设备11；所述信息处理设备11，用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，并对船舶相关信息进行解算，获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数；所述虚拟仿真试验平台12，用于根据信息处理设备输出的运行参数，对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真，获取船舶的运动状态参数；所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体，基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序，所述VR设备13，用于承载体验者，并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置，以实现沉浸式体验船舶的航行。举例来说，所述船舶相关信息可包括下述的一项或多项：海水、风、浪、流参数、气象信息及气象影响区域、发动机功率的输入参数等；船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数；船舶舵偏角的输入参数等。此外，在具体应用中，所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。需要说明的是，本实施例的所述VR设备可包括：数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块；数据处理模块，用于接收所述状态参数，并进行实时解析，以获取图形画面信息；显示模块，用于动态显示所述船舶的状态参数；AR场景模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶水动力性能的模拟体验系统，其特征在于，包括：虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备；/n所述信息处理设备，用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，并对船舶相关信息进行解算，获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数；/n所述虚拟仿真试验平台，用于根据信息处理设备输出的运行参数，对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真，获取船舶的运动状态参数；所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体，基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序，/n所述VR设备，用于承载体验者，并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置，以实现沉浸式体验船舶的航行。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶水动力性能的模拟体验系统，其特征在于，包括：虚拟仿真试验平台、VR设备和信息处理设备；
所述信息处理设备，用于接收用户输入的用于VR体验的船舶相关信息，并对船舶相关信息进行解算，获取虚拟仿真试验平台中船舶的运行参数；
所述虚拟仿真试验平台，用于根据信息处理设备输出的运行参数，对海洋环境和船舶运动模型进行协同仿真，获取船舶的运动状态参数；所述虚拟仿真试验平台为以计算机为载体，基于流体力学和水动力模型建立的模拟物理水池中船舶运动状态的程序，
所述VR设备，用于承载体验者，并接收所述虚拟仿真试验平台输出的运动状态参数调整承载装置，以实现沉浸式体验船舶的航行。


2.根据权利要求1所述的模拟体验系统，其特征在于，所述船舶相关信息包括下述的一项或多项：
海水、风、浪、流参数、气象信息及气象影响区域；
发动机功率的输入参数；
船舶质量、船舶中心、船舶转动惯量的输入参数；
船舶舵偏角的输入参数。


3.根据权利要求1所述的模拟体验系统，其特征在于，
所述虚拟仿真试验平台与所述VR设备之间采用UDP传输协议传输数据。


4.根据权利要求1所述的模拟体验系统，其特征在于，所述VR设备包括：数据处理模块、AR场景模块、显示模块和控制模块；
数据处理模块，用于接收所述状态参数，并进行实时解析，以获取图形画面信息；
显示模块，用于动态显示所述船舶的状态参数；
AR场景模块，用于在虚拟显示环境下实现360°视景显示；
控制模块，用于接收体验者输入的指令，记录或协同所述信息处理设备控制所述虚拟仿真试验平台。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王晓原，夏媛媛，姜雨函，朱慎超，张兰，王赞恩，高杰，
申请(专利权)人：智慧航海青岛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37