內(nèi)河船舶操縱模擬器視景系統(tǒng)的建模與仿真

翟小明，尹 勇，任鴻翔

(大連海事大學(xué) 航海動(dòng)態(tài)仿真與控制實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連116026)

0 引 言

內(nèi)河航運(yùn)是現(xiàn)代綜合運(yùn)輸體系中重要組成部分，它是連接內(nèi)陸腹地與沿海地區(qū)的紐帶，在運(yùn)輸和集散進(jìn)出口貨物中起著重要的作用[1]。內(nèi)河航運(yùn)的空前發(fā)展對(duì)內(nèi)河航運(yùn)人才的要求越來(lái)越高，亟待建立一支高素質(zhì)的內(nèi)河船員隊(duì)伍保障內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展。為確保內(nèi)河船員隊(duì)伍高速度、高質(zhì)量發(fā)展，交通運(yùn)輸部海事局2007年下發(fā)了《中華人民共和國(guó)內(nèi)河船舶船員實(shí)際操作考試辦法》，其中第二十一條規(guī)定“經(jīng)主管機(jī)關(guān)認(rèn)可，考試發(fā)證機(jī)關(guān)可采用模擬器開(kāi)展實(shí)際操作考試”；2015年交通運(yùn)輸部通過(guò)了《中華人民共和國(guó)內(nèi)河船舶船員適任考試和發(fā)證規(guī)則》(交通運(yùn)輸部令2015年第21號(hào))，在文件中第三章第二十五條明確規(guī)定：“實(shí)際操作考試應(yīng)當(dāng)通過(guò)對(duì)相應(yīng)船舶、模擬器或者其他設(shè)備的操作等方式，對(duì)內(nèi)河船舶船員專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用、操作及應(yīng)急等能力進(jìn)行技能測(cè)評(píng)”；國(guó)際海事組織(International Maritime Organization, IMO)在《STCW 78/95公約》和2010年最新修訂的STCW(International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers)馬尼拉修正案中多次強(qiáng)調(diào)了船舶模擬器的作用，并就其在航海訓(xùn)練中的應(yīng)用做出了明確的強(qiáng)制性與建議性規(guī)定[2-4]。我國(guó)海事局也就該公約在《海船船員適任考試和評(píng)估大綱》以及“有關(guān)專(zhuān)業(yè)和特殊培訓(xùn)考試和評(píng)估大綱”中對(duì)強(qiáng)制性和非強(qiáng)制性模擬器訓(xùn)練提出了要求，這都為利用內(nèi)河船舶操縱模擬器進(jìn)行內(nèi)河船員實(shí)操培訓(xùn)和考試提供了依據(jù)。

船舶操縱模擬器已在航海教學(xué)和培訓(xùn)中發(fā)揮著積極和顯著的作用，針對(duì)內(nèi)河船員的培訓(xùn)與考試可利用內(nèi)河船舶操縱模擬器。內(nèi)河船舶操縱模擬器作為航海模擬器的一種，其開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)集中體現(xiàn)在行為真實(shí)感、環(huán)境真實(shí)感和物理真實(shí)感3方面。其中環(huán)境真實(shí)感主要由視景系統(tǒng)所確定，由于視覺(jué)可為人們提供70%以上的有用信息，因此視景系統(tǒng)是模擬器操縱者獲取信息的最直接、數(shù)量最大的來(lái)源，視景系統(tǒng)的好壞己成為評(píng)價(jià)航海模擬器成敗的關(guān)鍵[5]。內(nèi)河船舶操縱模擬器的視景系統(tǒng)應(yīng)具備如下特點(diǎn)：符合河水流動(dòng)現(xiàn)象的仿真；滿(mǎn)足視景系統(tǒng)仿真實(shí)時(shí)性要求。現(xiàn)有船舶操縱模擬器并不能完全適用于內(nèi)河船員培訓(xùn)，尤其是船舶模擬器的視景仿真系統(tǒng)環(huán)境真實(shí)感不夠真實(shí)，未體現(xiàn)河流流動(dòng)效果[6]。筆者結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建高真實(shí)感的內(nèi)河船舶操縱模擬器視景仿真系統(tǒng)。

1 內(nèi)河船舶模擬器發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)外航海模擬器主要由挪威的KongsbergMaritime公司，英國(guó)Transas公司以及荷蘭VSTEP等商業(yè)性公司研制與開(kāi)發(fā)。

2014年11月，Kongsberg Maritime公司為適應(yīng)將來(lái)更高級(jí)和綜合的航海仿真培訓(xùn)，推出新一代船橋模擬器，被命名為K-SIM NAVIGATION[7-8]。K-SIM NAVIGATION視景系統(tǒng)采用Kongsberg開(kāi)發(fā)的第七代視景系統(tǒng)SeaView R5，該系統(tǒng)基于OpenSceneGraph(OSG)三維圖形引擎開(kāi)發(fā)，以Multigen Creator作為建模軟件。K-SIM NAVIGATION以高級(jí)的物理引擎和先進(jìn)的水動(dòng)力建模技術(shù)為特色，船舶、物體以及其他設(shè)備能像真實(shí)世界中一樣的體現(xiàn)和交互。視景系統(tǒng)的主要功能及特點(diǎn)有：SeaView R5視景系統(tǒng)可真實(shí)地體現(xiàn)船間、岸壁效應(yīng)并且能提供不同天氣狀況(晴天、多云)、不同海況(風(fēng)、浪、流)、不同時(shí)間(黎明、白天、夜晚)條件下的航行、操縱模擬；可真實(shí)地表現(xiàn)不同海況下的海面、深度可達(dá)16 m的三維海浪以及風(fēng)驅(qū)動(dòng)下的白浪運(yùn)動(dòng)。

2015年12月，英國(guó)船商公司為巴拉圭CAFyM中心安裝了該公司研發(fā)的最新航海操縱模擬器Navi-Trainer Professional 5000(NTPRO 5000)，這是船商公司首次為內(nèi)河航行培訓(xùn)機(jī)構(gòu)安裝船舶操縱模擬器，該模擬器主要用于在巴拉那—巴拉圭內(nèi)河航道上進(jìn)行拖輪操縱的船員培訓(xùn)[9]。TRANSAS為NTPRO 5000提供了一個(gè)全新的高度真實(shí)的視景系統(tǒng)，該視景系統(tǒng)展示全新的海面波紋，包括三維船首波、漂浮物體的干擾波、整個(gè)場(chǎng)景的折射、水面透明和光反射、白浪、泡沫及飛濺。NTPRO 5000也是第一個(gè)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)陰影計(jì)算的航海模擬器，其冰區(qū)效果在視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)模型上都完全滿(mǎn)足DNV標(biāo)準(zhǔn)。場(chǎng)景中能顯示天空、三維云、雨雪等視景特效；視景的水平視場(chǎng)角可達(dá)到360°，能模擬各個(gè)時(shí)間段的天氣變化以及不同能見(jiàn)度的天氣情況。

VSTEP成立于2002年，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，其開(kāi)發(fā)的航海模擬器通過(guò)DNV GL 最高等級(jí)A級(jí)別認(rèn)證，并滿(mǎn)足最新的STCW標(biāo)準(zhǔn)[10]。其核心產(chǎn)品NAUTIS航海模擬器配備了240°或者360°視景系統(tǒng)，可顯示不同時(shí)段、不同能見(jiàn)度、以及不同天氣的視景；性?xún)r(jià)比更高并開(kāi)放接口方便用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)。

上述3家國(guó)外商業(yè)公司開(kāi)發(fā)的最新航海模擬器都達(dá)到甚至超出STCW、DNV GL以及IMO Model course的標(biāo)準(zhǔn)，但從可查閱的資料分析，只有Transas公司為巴拉圭CAFyM中心安裝了一套NTPRO 5000航海模擬器用于內(nèi)河拖輪船員培訓(xùn)，該系列航海模擬器視景系統(tǒng)基于Seagull 6000開(kāi)發(fā)，視景系統(tǒng)中的河水仍是基于海水建模方法生成。其他兩家都未提到關(guān)于內(nèi)河船舶操縱模擬器的視景研發(fā)。

1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代末，以“引進(jìn)、消化、自主研發(fā)”為基本路線，上海海事大學(xué)、大連海事大學(xué)、海軍大連艦艇學(xué)院以及武漢理工大學(xué)和集美大學(xué)等國(guó)內(nèi)相關(guān)高等航海院校開(kāi)始研發(fā)航海模擬器，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已取得重大突破[5]。

大連海事大學(xué)V.Dragon系列模擬器視景系統(tǒng)配備了360°視場(chǎng)角的投影，場(chǎng)景中主要有海面、陸地、碼頭及其重要設(shè)施、助航設(shè)施、典型建筑物、港區(qū)的城市背景、目標(biāo)船等；海面能隨風(fēng)向和風(fēng)力的作用做相應(yīng)的起伏運(yùn)動(dòng)；能生成不同能見(jiàn)度等級(jí)的霧景；能模擬日晝的連續(xù)變化以及雨、雪等[11]；整個(gè)畫(huà)面的更新速度高于30幀/s。該模擬器的視景系統(tǒng)以較低的成本為操縱者提供了較逼真、具有一定沉浸感的虛擬海上訓(xùn)練環(huán)境。2010年后，大連海事大學(xué)在V.Dragon系列模擬器基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，先后為國(guó)內(nèi)多家航海院校及培訓(xùn)中心安裝用于船員培訓(xùn)的內(nèi)河船舶模擬器，但視景系統(tǒng)構(gòu)建仍基于原有船舶操縱模擬器的海水視景系統(tǒng)，并沒(méi)有針對(duì)內(nèi)河船舶操縱模擬器視景系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行建模和仿真，從發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，并未實(shí)現(xiàn)視景系統(tǒng)的建模與仿真[6]。

上海海事大學(xué)研制的綜合船舶操縱模擬器配備了較為完整的駕駛臺(tái)設(shè)備，具備雷達(dá)模擬器的全部功能[12]。該模擬器的視景系統(tǒng)配備12通道360度寬視場(chǎng)角大屏幕投影；場(chǎng)景管理采用Vega Prime平臺(tái)；可顯示白天與夜間及各種能見(jiàn)度的場(chǎng)景；可生成海浪并反映風(fēng)向、風(fēng)速的影響；可模擬船舶尾跡效果。2011年，上海海事大學(xué)為長(zhǎng)江海事培訓(xùn)中心安裝了國(guó)內(nèi)第一套專(zhuān)門(mén)用于內(nèi)河船員培訓(xùn)、考試的內(nèi)河船舶模擬器。隨后，上海海事大學(xué)為國(guó)內(nèi)多家航海院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)安裝了內(nèi)河船舶模擬器，這些內(nèi)河船舶操縱模擬器的視景系統(tǒng)也是基于其原有的航海模擬器視景系統(tǒng)搭建，不足以體現(xiàn)內(nèi)河船舶操縱模擬器的視景系統(tǒng)環(huán)境真實(shí)感。

2 視景系統(tǒng)的建模

內(nèi)河船舶模擬器的河流視景具有場(chǎng)景模型豐富、場(chǎng)景尺度大、場(chǎng)景的環(huán)境真實(shí)感要求高等特點(diǎn)。場(chǎng)景模型主要包括：河流場(chǎng)景、地形場(chǎng)景、建筑物場(chǎng)景以及岸界其他場(chǎng)景。因此，搭建內(nèi)河船舶操縱模擬器視景系統(tǒng)首先要對(duì)場(chǎng)景模型建模，之后采用相關(guān)的可視化技術(shù)并選擇高效的三維渲染引擎進(jìn)行場(chǎng)景繪制。

2.1 河流視景模型的建模

內(nèi)河船舶操縱模擬器對(duì)仿真實(shí)時(shí)性有著較高的要求，視景的更新速率不低于30幀/s，河流視景在繪制過(guò)程中，每幀都需要與河流視景數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，因此良好的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)是內(nèi)河船舶模擬器運(yùn)行性能好壞的重要影響因素。內(nèi)河船舶模擬器河流視景的數(shù)據(jù)庫(kù)采用樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將視景中各個(gè)對(duì)象定義為獨(dú)立的模塊，利于用戶(hù)管理和操作；同時(shí)樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)也便于視景驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行讀取。

筆者針對(duì)河流視景模型的建模主要基于Multigen Creator軟件，Multigen Creator三維虛擬仿真建模軟件擁有針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用優(yōu)化的OpenFlight數(shù)據(jù)格式，強(qiáng)大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專(zhuān)業(yè)選項(xiàng)及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)庫(kù)，并能與三維渲染程序良好結(jié)合，在視景仿真、模擬訓(xùn)練、城市仿真、交互式游戲及工程應(yīng)用、科學(xué)可視化等實(shí)時(shí)仿真領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用[13-16]。圖1為Multigen Creator創(chuàng)建視景數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)。

圖1 Multigen Creator軟件的層次結(jié)構(gòu)Fig. 1 Hierarchical structure of Multigen Creator

Multigen Creator為用戶(hù)提供了內(nèi)嵌VegaPrime的建模環(huán)境，構(gòu)建三維河流視景等場(chǎng)景時(shí)，可實(shí)時(shí)、高效地編輯、管理多個(gè)模型，所見(jiàn)即所得的三維建模環(huán)境極大地提升了建模的效率和質(zhì)量。

2.2 河流場(chǎng)景模型LOD結(jié)構(gòu)

內(nèi)河船舶模擬器河流視景仿真系統(tǒng)中，包含了數(shù)百萬(wàn)的模型。在河流視景仿真過(guò)程中，可利用GPU加速場(chǎng)景模型的繪制速度。但圖形顯示卡的內(nèi)存和計(jì)算能力有限，一旦加載過(guò)多的場(chǎng)景模型，并超出圖形顯卡的顯存或計(jì)算能力，仿真系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)卡頓，即不能達(dá)到實(shí)時(shí)渲染。為提升內(nèi)河船舶模擬器河流視景仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可利用細(xì)節(jié)層次(Level of Detail,LOD)技術(shù)創(chuàng)建河流場(chǎng)景模型以及渲染河流視景。LOD技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的復(fù)雜三維場(chǎng)景表達(dá)技術(shù)之一，其基本思想是在不影響渲染外觀的前提下，根據(jù)實(shí)際情況選擇一種更為簡(jiǎn)單的方式來(lái)表達(dá)要渲染的物體，減輕系統(tǒng)繪制場(chǎng)景的負(fù)擔(dān)。LOD技術(shù)使系統(tǒng)既能夠提供足夠的細(xì)節(jié)，又能保持相對(duì)較快速和穩(wěn)定的顯示。筆者選擇的Multigen Creator建模軟件在創(chuàng)景河流場(chǎng)景模型時(shí)，通過(guò)LOD技術(shù)可創(chuàng)建包含不同細(xì)節(jié)版本的模型，可在河流視景的實(shí)時(shí)系統(tǒng)多邊形預(yù)算范圍內(nèi)，有效地提升內(nèi)河船舶模擬器河流視景仿真系統(tǒng)的渲染速度和環(huán)境真實(shí)感。圖2為筆者構(gòu)建河流視景LOD時(shí)采用的Multigen Creator的嵌套結(jié)構(gòu)示意。

圖2 Multigen Creator嵌套結(jié)構(gòu)Fig. 2 Nested structure of Multigen Creator

2.3 河流流體運(yùn)動(dòng)建模

河流作為內(nèi)河船舶模擬器視景系統(tǒng)的重要組成部分，其建模與仿真的結(jié)果直接影響內(nèi)河船舶操縱模擬器的環(huán)境真實(shí)感。筆者在進(jìn)行河流流體建模時(shí)，主要考慮河流流體的流動(dòng)性特征，提出一種基于過(guò)程法構(gòu)建河流流體運(yùn)動(dòng)模型。內(nèi)河船舶操縱模擬器視景系統(tǒng)中的河流流動(dòng)具有一定的方向性，且受真實(shí)的岸界限制。因此，筆者提出利用流函數(shù)的性質(zhì)求解河流流動(dòng)速度場(chǎng)。

流函數(shù)概念的提出是僅對(duì)不可壓縮流體的平面流動(dòng)而言的[17]。不可壓縮流體做平面流動(dòng)時(shí)必須滿(mǎn)足質(zhì)量守恒方程[18]：

(1)

平面流動(dòng)的流線微分方程為

udy-vdx=0

(2)

式(2)是式(1)成為某一函數(shù)ψ(x,y)全微分的必要且充分條件，即

于是：

代入到式(2)，兩者之和等于0。ψ稱(chēng)為流函數(shù)。

關(guān)于流函數(shù)，有兩個(gè)重要性質(zhì)：

1)沿同一流線流函數(shù)數(shù)值為常數(shù)，即ψ=C。

所以，通過(guò)任意曲線AB的流量：

圖3 流線與流量關(guān)系Fig. 3 Relationship between streamline and flow

2.4 河流流體運(yùn)動(dòng)仿真

根據(jù)流函數(shù)基本理論介紹可知，在二維平面計(jì)算流體速度場(chǎng)時(shí)，流函數(shù)的導(dǎo)數(shù)即為速度矢量分量。筆者在仿真河流流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，利用該性質(zhì)以及河道的真實(shí)邊界構(gòu)建恰當(dāng)?shù)牧骱瘮?shù)，之后基于有限差分的方法求解河道內(nèi)各點(diǎn)的速度場(chǎng)。圖4是基本河道示意，其中Q為兩河道邊界流線間的單位體積流量；ψL為河道左邊界流線的流函數(shù)值；ψR(shí)為河道右邊界流線的流函數(shù)值。

圖4 河道示意Fig. 4 Sketch map of river channel

為測(cè)試算法的實(shí)用性，筆者選取內(nèi)河船舶模擬器中海道圖50000進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所用的PC為：Intel Core 2 Duo CPU，2.8GHz，內(nèi)存3G，顯卡為NVIDIA GeForce GT 630。圖5為基于筆者建模方法仿真的真實(shí)河道內(nèi)河流流體速度場(chǎng)分布，其中曲線為河流流體的流線，箭頭為河流流體速度場(chǎng)。

圖5 河道內(nèi)河流流體速度場(chǎng)分布Fig. 5 Velocity filed distribution of river flow in river channel

由圖5可見(jiàn)，沿著河道方向，河流流體速度場(chǎng)與流線相切，符合流函數(shù)的性質(zhì)，能體現(xiàn)河流方向流動(dòng)性，這也是河水區(qū)別于海水的一個(gè)重要特性。河流流體速度越靠近河道中間，速度越大；反之，越靠近河道邊界，速度越小。符合河流流體真實(shí)的真實(shí)流動(dòng)情況。

3 視景系統(tǒng)仿真

通過(guò)分析比較現(xiàn)有的主流三維視景程序，筆者選取OSG作為河流視景的三維渲染引擎，主要基于3方面的因素：

1)現(xiàn)有的航海模擬器視景系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具為OSG。筆者選擇OSG作為河流視景的視景開(kāi)發(fā)程序，可方便地與現(xiàn)有視景系統(tǒng)交互、節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和精力、較快捷地將現(xiàn)有內(nèi)河河流視景集成到航海模擬器的視景系統(tǒng)。

2)OSG自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。OSG是一個(gè)高性能的開(kāi)源三維圖形引擎，不僅具有開(kāi)源的特點(diǎn)，還包含了大規(guī)模場(chǎng)景的分頁(yè)支持，多線程、多顯示的渲染，粒子系統(tǒng)與陰影，支持多文件格式等功能。因此被廣泛的應(yīng)用在可視化仿真、游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算、三維重建、地理信息、太空探索等領(lǐng)域。

3)OSG的LOD類(lèi)支持Multigen Creator創(chuàng)建的最普遍的靜態(tài)離散細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)，即它的每個(gè)子節(jié)點(diǎn)都是一種細(xì)節(jié)層次的表達(dá)方案。

視景系統(tǒng)仿真的源數(shù)據(jù)仍基于海道圖50000建模，河流流體速度場(chǎng)源于上述河流流體運(yùn)動(dòng)建模結(jié)果。實(shí)驗(yàn)環(huán)境與2.4節(jié)一致，整個(gè)河流場(chǎng)景約為6×4 km2，河道長(zhǎng)度約為12 km。圖6為視點(diǎn)逐漸靠近河流表面視景仿真效果。筆者在繪制河流視景系統(tǒng)時(shí)，充分利用GPU處理圖形場(chǎng)景的能力和優(yōu)勢(shì)，在Shader中實(shí)現(xiàn)部分河流表面繪制以及反射關(guān)照等效果。圖6(c)為視點(diǎn)距河流表面較近時(shí)繪制效果，因只是一張靜態(tài)圖片，不能展現(xiàn)筆者算法實(shí)現(xiàn)的河流方向性流動(dòng)效果。但可看出渲染的三維河流視景河流表面平滑、具有河流表面反射效果、場(chǎng)景范圍大。整個(gè)視景系統(tǒng)可極大提升內(nèi)河船舶操縱模擬器的環(huán)境真實(shí)感。

圖6 場(chǎng)景繪制效果Fig. 6 Scene rendering

由圖6可見(jiàn)，筆者在視景系統(tǒng)建模及三維場(chǎng)景渲染時(shí)均采用了LOD技術(shù)，可控制場(chǎng)景的模型顯示細(xì)節(jié)，因此極大地提升了視景系統(tǒng)的繪制效率。表1給出了視點(diǎn)到河流表面不同距離情況下的場(chǎng)景模型數(shù)量以及繪制幀率。LOD技術(shù)的應(yīng)用和GPU的優(yōu)勢(shì)使得視景系統(tǒng)渲染過(guò)程中，場(chǎng)景模型數(shù)量自適應(yīng)視點(diǎn)到河面的距離，減少了場(chǎng)景模型的繪制數(shù)量，提升了整個(gè)視景系統(tǒng)的繪制效率，在不同視點(diǎn)到河流表面的距離情況下，視景系統(tǒng)的仿真幀率始終保持在60 FPS，遠(yuǎn)超過(guò)三維圖形渲染的實(shí)時(shí)繪制要求。

表1 不同視線距離下場(chǎng)景繪制結(jié)果Table 1 Results of scene rendering with different view distances

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者主要研究了內(nèi)河船舶操縱模擬器中三維場(chǎng)景模型的建模與仿真。選擇海道圖50000作為實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源，場(chǎng)景模型建模利用Multigen Creator軟件并采用LOD技術(shù)構(gòu)建不同細(xì)節(jié)層次模型?；谶^(guò)程法的河流流體運(yùn)動(dòng)模型可真實(shí)體現(xiàn)河流流動(dòng)特性，最終基于GPU和三維渲染引擎OSG實(shí)現(xiàn)了內(nèi)河船舶操縱模擬器河流視景系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1] SMITH L D, NAUSS R M. Investigating strategic alternatives for improving service in an inland waterway transportation system[J].InternationalJournalofStrategicDecisionSciences, 2010, 1(2):62-81.

[2] 金一丞, 尹勇. STCW公約與航海模擬器的發(fā)展[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 28(3): 51-55.

JIN Yicheng, YIN Yong. STCW convention and the development of marine simulator[J].JournalofDalianMaritimeUniversity, 2002,28 (3): 51-55.

[3] 金一丞, 尹勇. 公約、技術(shù)與航海模擬器的發(fā)展[J]. 中國(guó)航海, 2010, 33(1): 1-6,36.

JIN Yicheng, YIN Yong. Maritime simulators :convention and technology[J].NavigationofChina, 2010, 33(1): 1-6,36.

[4] 金一丞, 尹勇. STCW公約馬尼拉修正案下的航海模擬器發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 中國(guó)航海, 2012, 35(3): 5-10.

JIN Yicheng, YIN Yong. Development strategy of marine simulator in light of the manila amendments to STCW convention[J].NavigationofChina, 2012, 35(3): 5-10.

[5] 翟小明, 尹勇, 神和龍,等. 內(nèi)河船舶模擬器中河流的繪制方法綜述[J]. 中國(guó)航海, 2014,37(3): 41-45,126.

ZHAI Xiaoming, YIN Yong, SHEN Helong, et al.Review on methods of rendering of rivers in inland river ship simulator[J].NavigationofChina, 2014,37 (3): 41-45,126.

[6] 翟小明, 尹勇, 神和龍. 內(nèi)河船舶模擬器中河流流動(dòng)效果模擬[J]. 大連海事大學(xué)學(xué)報(bào), 2016,42(1): 13-16.

ZHAI Xiaoming, YIN Yong, SHEN Helong.Flow effect simulation of river in inland-river ship simulator[J].JournalofDalianMaritimeUniversity, 2016, 42(1): 13-16.

[7] KONGSBERG. K-SIM NAVIGATION [EB/OL]. [2016-12-16].https://www.kongsberg.com/～/media/Kongsberg%20Digital/Simulation/Ship%20Bridge%20Simulator/Downloads/K-Sim-Navigation-Product-sheet.ashx.

[8] 江玉玲. KONGSBERG大型船舶操縱模擬器的系統(tǒng)分析[J]. 南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 8(1): 67-71.

JIANG Yuling.System analysis of KONGSBERG full mission ship handling simulator[J].JournalofNantongVocational&TechnicalShippingCollege, 2009,8 (1): 67-71.

[9] TRANSAS.Transas supplies the first simulation complex for inland navigation training in the Republic of Paraguay [EB/OL]. [2016-12-16]. http://www.transas.com/transas-supplies-the-first-simulation-complex-for-inland-navigation-training-in-the-republic-of-paraguay.

[10] VSTEP. VSTEP’s NAUTIS maritime simulators [EB/OL]. (2016-12-16).http://vstepsimulation.com/product/nautis/.

[11] 任鴻翔. 航海模擬器中基于 GPU 的海洋場(chǎng)景真實(shí)感繪制 [D]. 大連: 大連海事大學(xué), 2009.

REN Hongxiang.RelisticSceneRenderingofOceanBasedonGPUinMarineSimulator[D]. Dalian: Dalian Maritime University, 2009.

[12] 王勝正, 施朝健, 石永輝,等. 360°環(huán)形柱幕立體視景系統(tǒng)航海模擬器[J]. 上海海事大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 29(2): 1-6.

WANG Shengzheng,SHI Chaojian,SHI Yonghui, et al. Navigaton simulator with 360 cylindrical stereo visual system[J].JournalofShanghaiMaritimeUniversity, 2008,29 (2): 1-6.

[13] AN DING L I, CHEN D F. Research on scene modeling techniques based on OpenGVS in visual driving simulation system[J].JournalofEngineeringDesign, 2006, 13(5): 312-316.

[14] 彭亮,黃心漢. 基于VC和Vega Prime聯(lián)合開(kāi)發(fā)的巡航導(dǎo)彈仿真系統(tǒng)研究[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,41(1):219-224.

PENG Liang, HUANG Xinhan. Simulation system of cruise missile using VC and Vega Prime[J].JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology), 2010,41(1):219-224.

[15] WU S B, WANG X W, GENG R N, et al. Development of virtual driving simulation system and its application[J].EnergyProcedia, 2011, 13: 3690-3696.

[16] YANG X P, PENG-FEI X U, ZHEN H U. Research on visual simulation system of deep-sea vehicle[J].OceanEngineering, 2012, 30(1): 137-144.

[17] WHITE F M.FluidMechanics[M]. New York:McGraw Hill Higher Education, 2010.

[18] BRIDSON R.FluidSimulationforComputerGraphics[M]. Wellesley M A:A K Peters,Ltd., 2008.