【摘 要】
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航海模拟器系统利用模拟方法进行不同环境下的船舶操作动态仿真,可有效替代实船进行虚拟船舶操纵训练且应用广泛。由于传统的航海模拟器仅通过三维虚拟视景的相对运动来体现船舶的六自由度运动,未提供真实船舶运动体感。本文提出使用运动平台体感模拟提高传统航海模拟器模拟效果,达到航海模拟器进行船舶运动体感模拟的目的,本文提出将六自由度运动平台应用在航海模拟器中,通过六自由度运动平台与体感模拟算法为航海模拟器使用人
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航海模拟器系统利用模拟方法进行不同环境下的船舶操作动态仿真,可有效替代实船进行虚拟船舶操纵训练且应用广泛。由于传统的航海模拟器仅通过三维虚拟视景的相对运动来体现船舶的六自由度运动,未提供真实船舶运动体感。本文提出使用运动平台体感模拟提高传统航海模拟器模拟效果,达到航海模拟器进行船舶运动体感模拟的目的,本文提出将六自由度运动平台应用在航海模拟器中,通过六自由度运动平台与体感模拟算法为航海模拟器使用人员提供动态加速度体感模拟;相对于航空、车辆体感模拟,船舶运动运动体感模拟存在特殊性,本文提出在船舶运动体感低于人体感知阈值时对船舶姿态进行模拟,并最终完成六自由度运动平台在航海模拟器中的应用。本文对六自由度平台在航海模拟器中应用研究的主要内容如下:（1）利用Stewart六自由度运动平台结合传统航海模拟器搭建基于六自由度运动平台航海模拟器,并进行了运动平台与航海模拟器之间通信数据的解析。（2）在对Stewart六自由度并联平台运动学分析的基础上,基于最小二乘法求解自回归模型的方法对发送至运动平台的船舶动态数据进行预测,并利用GPU实现了运动平台数据预测的并行加速。（3）对经典洗出算法接收速率超频导致运动失效及坐标变换存在的缺陷进行改进,并通过粒子群智能算法对经典洗出算法参数进行寻优,得出最适合该平台的洗出参数。本文利用Simulink仿真模块对改进后的洗出算法进行仿真实验,将大连海事大学“V.Dragon 5000”航海模拟器中某双桨双舵船的Z形试验数据作为仿真信号输入,进行了船舶Z形试验时的体感模拟仿真,并对仿真结果进行了分析,实验结果表明:优化后的洗出算法对比经典洗出算法,有效提高了在六自由度运动平台上的体感效果,进而增强了传统航海模拟器的运动体感。最后通过六自由度运动平台搭建运动平台航海模拟器实例,完成六自由度平台在航海模拟器中的应用,实现了在航海模拟器中进行体感模拟的创新。
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