航行在海洋中的船舶由于受到海浪作用会产生摇荡运动。对于带有舰载机的大型船舶，船舶的摇荡运动会威胁舰载机起降的安全。所以在设计此类舰船时，船舶的耐波性是设计者应着重考虑的问题。仿真船舶在海浪中直航时的运动姿态可以帮助设计人员评估其所设计船舶的耐波性。同时，对船舶运动姿态进行短期预报不仅能够使船员对船舶摇荡带来的负面影响做出及时应对，降低安全事故的发生几率；还有助于研究人员研究船舶减摇设备的主动式控制策略。因此本文对大型船舶直航运动仿真及运动姿态预报展开研究。首先，给出船舶运动方程及海浪干扰力方程。基于傅汝徳—克雷洛夫假设，对规则波作用于船舶的扰动力及力矩进行建模，根据叠加原理将之推广，建立长峰波海浪作用于船舶的扰动力及力矩模型。运用切片理论计算船舶运动方程中的水动力参数及海浪干扰力方程的波浪干扰力系数，从而建立适于仿真大型船舶直航运动姿态的数学模型。利用此模型仿真某大型船舶在海浪中的直航运动，针对仿真结果做出分析，总结出其运动规律。然后，建立了船舶直航运动姿态视景仿真系统。根据系统各部分功能的不同，将系统划分为四个功能子块，即船舶三维模型、数值仿真模块、船舶运动姿态虚拟显示模块及人机交互模块。利用视景仿真专业建模软件MultiGen Creator绘制船舶三维模型；使用C++语言编写数值仿真模块代码实现解船舶运动方程的功能，完成数值仿真模块的程序设计；利用Vega软件搭建虚拟海洋场景并实现系统的船舶运动姿态三维实时显示功能；编写代码，设计人机交互界面。设计模块间的通信策略及软件系统的程序流程控制方案，在VC++6.0环境下，编程实现对视景仿真系统的搭建。利用视景仿真系统仿真船舶直航运动姿态，仿真结果表明本系统具有良好的实时性与友好的人机交互性，系统可以准确地给出船舶直航运动的数值仿真结果，并在三维虚拟环境中逼真地展现船舶运动姿态。最后，设计基于自回归模型的船舶运动姿态预报方法。将限定记忆递推最小二乘法应用于预报模型的参数估计中，有效地解决了普通递推最小二乘法(RLS)在估计模型参数时出现的数据冗余问题。给出了预报模型的阶次判定方法，设计了船舶运动姿态递推预报算法。利用所设计的预报算法对某船舶的运动姿态进行了预报，预报结果表明使用该方法预报船舶运动姿态可以取得令人满意的效果。