發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 05:04

　　 船舶訓(xùn)練平臺(tái)是以水上適應(yīng)性為目的的實(shí)景仿真訓(xùn)練裝置,兼具船員訓(xùn)練和娛樂(lè)游戲等功能。現(xiàn)有的船舶訓(xùn)練平臺(tái)技術(shù)上多采用計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)船體的運(yùn)動(dòng)仿真,通常難以真實(shí)模擬船舶姿態(tài),其視場(chǎng)也往往是計(jì)算機(jī)仿真模擬,并非實(shí)景影像的再現(xiàn),實(shí)際應(yīng)用的滿意度多存在一定不足,難以滿足高端訓(xùn)練項(xiàng)目特別是海員訓(xùn)練的要求。課題對(duì)常規(guī)的商船海員適應(yīng)性訓(xùn)練和游戲娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)等具有重要價(jià)值,對(duì)于我國(guó)現(xiàn)代化海軍建設(shè)亦具有重要意義。海軍是我國(guó)國(guó)防力量的重要兵種,也是我國(guó)海疆安全和人民幸福的重要保障,其綜合實(shí)力的提升不僅需要先進(jìn)的軍事裝備,更需要一流的海軍士兵,課題項(xiàng)目有望以低廉的成本實(shí)現(xiàn)海軍士兵的選拔和日常的適應(yīng)性訓(xùn)練。課題在融合慣性傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了交互式虛擬船舶訓(xùn)練平臺(tái),研究?jī)?nèi)容主要包括:1)方案設(shè)計(jì)。針對(duì)現(xiàn)有船舶訓(xùn)練平臺(tái)存在的問(wèn)題并結(jié)合船舶運(yùn)動(dòng)特特征,給出系統(tǒng)性能指標(biāo)以及功能需求。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)和慣性導(dǎo)航原理,對(duì)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟硬件進(jìn)行了方案設(shè)計(jì),確定了卡爾曼濾波的歐拉角解算算法為本文的姿態(tài)解算算法。2)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)本設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料、尺寸以及關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、選型和校核。同時(shí),對(duì)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,結(jié)果表明能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。3)軟硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能需求,對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了硬件搭建和軟件編寫(xiě)。其中,數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸;服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和保存;平臺(tái)控制模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶訓(xùn)練平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制;VR眼鏡實(shí)現(xiàn)了全景AR視景系統(tǒng)的運(yùn)行。4)系統(tǒng)測(cè)試。針對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn),包括傳感器數(shù)據(jù)精度實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)模塊間通信實(shí)驗(yàn)以及平臺(tái)控制性能實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明,本課題的交互式船舶訓(xùn)練平臺(tái)能夠真實(shí)的再現(xiàn)航海船舶的姿態(tài)和視景環(huán)境,可滿足水上適應(yīng)性訓(xùn)練,特別是高端訓(xùn)練項(xiàng)目如海軍士兵和商業(yè)海員的實(shí)景訓(xùn)練需求,并滿足游戲娛樂(lè)行業(yè)的交互式體驗(yàn)的需求。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U676.2
【部分圖文】：

圖 1-1 飛行訓(xùn)練裝置的下平臺(tái)為基座，固定不動(dòng)，上平臺(tái)由六個(gè)液鉸鏈與基座連接，同時(shí)通過(guò)三自由的鉸鏈與上的鉸鏈連接，與主液壓缸通過(guò)單自由度的鉸鏈性進(jìn)行了詳細(xì)的論述，奠定了多自由度運(yùn)動(dòng)平平有限，該裝置仍停留在設(shè)計(jì)階段，并未研制度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域做出理論研究工作，該運(yùn)動(dòng)平，醫(yī)療，娛樂(lè)等領(lǐng)域。 年代，美蘇兩國(guó)開(kāi)展了多方面的軍事競(jìng)賽，也軍事訓(xùn)練中。有了 Stewart 的理論支撐，美國(guó) 訓(xùn)練航天飛行員[17]，如圖 1-2 所示。

圖 1-1 飛行訓(xùn)練裝置練裝置的下平臺(tái)為基座，固定不動(dòng)，上平臺(tái)由六個(gè)液壓缸由度的鉸鏈與基座連接，同時(shí)通過(guò)三自由的鉸鏈與上平臺(tái)自由度的鉸鏈連接，與主液壓缸通過(guò)單自由度的鉸鏈連接的可行性進(jìn)行了詳細(xì)的論述，奠定了多自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的技術(shù)水平有限，該裝置仍停留在設(shè)計(jì)階段，并未研制出產(chǎn)自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域做出理論研究工作，該運(yùn)動(dòng)平臺(tái)后，車輛，醫(yī)療，娛樂(lè)等領(lǐng)域。紀(jì) 70 年代，美蘇兩國(guó)開(kāi)展了多方面的軍事競(jìng)賽，也是由應(yīng)用于軍事訓(xùn)練中。有了 Stewart 的理論支撐，美國(guó) NASA臺(tái)用于訓(xùn)練航天飛行員[17]，如圖 1-2 所示。

第一章 緒論電缸驅(qū)動(dòng)的兩自由度搖擺平臺(tái)，如圖 1-3 該搖擺平臺(tái)采用伺服控制系統(tǒng)，可以模擬遇到 7 級(jí)大風(fēng)時(shí)的姿態(tài)[18]。同期，美國(guó)國(guó)家生物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（National Biodynamaboratory）研制了一套六自由度船舶訓(xùn)練平臺(tái)，如圖 1-4 所示。該船舶訓(xùn)練平臺(tái)采用驅(qū)動(dòng)，最大可載重 1000kg，六個(gè)自由度上的工作空間分別是：橫搖±22°，縱搖±25搖±23°，橫蕩±0.3m，縱蕩±2.8m，升沉±0.18m[19]。這些應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的船練平臺(tái)大都為了模擬真實(shí)的戰(zhàn)斗場(chǎng)景，來(lái)進(jìn)行軍事人員在海上作戰(zhàn)的適應(yīng)性訓(xùn)練，船病藥物的研究以及船用設(shè)備的性能測(cè)試研究。
【參考文獻(xiàn)】

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