發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 08:46

【摘要】：艦船火災(zāi)消防是艦船安全的重要保障之一,為了保證艦船人員的安全,為了在艦船發(fā)生火災(zāi)時(shí)能及時(shí)并且迅速的對(duì)艦船火災(zāi)進(jìn)行正確的處理,對(duì)艦船人員的訓(xùn)練必不可少。但傳統(tǒng)的在真實(shí)場景中的訓(xùn)練方式不僅花費(fèi)大量的人力和財(cái)力,而且訓(xùn)練效率和人員安全也得不到保證。所以需要一種新的訓(xùn)練方法來彌補(bǔ)傳統(tǒng)消防法訓(xùn)練方式的不足。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),實(shí)現(xiàn)虛擬場景中的消防訓(xùn)練既能減少訓(xùn)練所花費(fèi)的時(shí)間和資金,也能保障訓(xùn)練人員的安全提高效率,這種方法是對(duì)傳統(tǒng)消防訓(xùn)練方法的一次新的突破。本文設(shè)計(jì)的虛擬艦船火災(zāi)消防系統(tǒng),通過模擬艦船人員在發(fā)現(xiàn)艦船發(fā)生火災(zāi)之后行動(dòng)來對(duì)艦船人員進(jìn)行訓(xùn)練。本文系統(tǒng)首先利用三維建模軟件3DsMax搭建了艦船場景、艦船控制室的模型以及消防設(shè)施的模型,同時(shí)利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了火焰、煙霧等不規(guī)則物體的模擬。在本文系統(tǒng)中用戶可以控制虛擬人物在場景中進(jìn)行第一人稱視角的虛擬漫游漫游,可以通過鍵盤按鍵控制在甲板可視范圍內(nèi)的隨機(jī)位置生成火焰。在生成火焰之后,用戶可以選擇甲板上不同的消防設(shè)施來進(jìn)行滅火操作。同時(shí)本文還設(shè)計(jì)了主控室來監(jiān)控艦船的整體狀態(tài),用戶可以通過甲板上的虛擬門戶進(jìn)入主控室,在主控室中的顯示器上可以查看當(dāng)前艦船的整體狀況,若是主控室發(fā)生火災(zāi),用戶可以通過消防按鈕控制消防管道進(jìn)行滅火。另外本文系統(tǒng)還對(duì)生成火焰的時(shí)間、用戶完成滅火的時(shí)間等信息進(jìn)行存檔,在下一次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以讀出上次用戶訓(xùn)練的具體信息。本文在利用粒子系統(tǒng)對(duì)火焰等不規(guī)則物體進(jìn)行模擬的過程中,對(duì)火焰渦流現(xiàn)象的模擬方法進(jìn)行了深入研究和分析,在傳統(tǒng)利用火焰粒子螺旋運(yùn)動(dòng)模擬火焰渦流現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,提出了一種基于矢量場的火焰渦流模擬方法,該方法利用矢量場和GPU粒子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的CPU粒子進(jìn)行火焰渦流的模擬,減少了粒子系統(tǒng)所占用的內(nèi)存空間,加快了粒子吸引的渲染速度。另外本文還利用LOD技術(shù)對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,針對(duì)復(fù)雜粒子系統(tǒng),提出了一種基于視點(diǎn)和模型重要性的粒子系統(tǒng)LOD算法,該方法在傳統(tǒng)LOD算法的基礎(chǔ)上,增加了模型重要性作為判斷何時(shí)調(diào)用精簡模型的依據(jù),取得了較為理想的效果。本文最終實(shí)現(xiàn)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的艦船火災(zāi)消防系統(tǒng)模擬了艦船人員進(jìn)行火災(zāi)消防的過程,用戶可以更加直觀的進(jìn)行消防訓(xùn)練,同時(shí)也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在艦船火災(zāi)消防方面的一次嘗試,為以后的研究提供了便利,具有較大的實(shí)用性和參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U674.7;TP391.9

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本文編號(hào)：2622015