【摘要】：航空母艦上各項作業(yè)的順利進(jìn)行,均依賴于甲板作業(yè)人員的互相協(xié)助。合理的人員作業(yè)規(guī)劃,可以提高艦載機(jī)的出動架次率,影響航母作戰(zhàn)能力。在虛擬環(huán)境中通過仿真技術(shù),研究虛擬人的運(yùn)動路徑以及作業(yè)動作,模擬真實活動場景已成一種趨勢。如何在虛擬環(huán)境中利用路徑規(guī)劃技術(shù),保證虛擬人在復(fù)雜環(huán)境中安全避開虛擬環(huán)境中的障礙物,順利高效率地到達(dá)目標(biāo)地點已成研究熱點。在開展艦載機(jī)出動回收仿真過程中,虛擬人在行走時會遇到艦載機(jī)、飛機(jī)牽引車和其他虛擬人等,為了能夠真實地呈現(xiàn)虛擬人的運(yùn)動以及相關(guān)動作,采用基于行為的虛擬人路徑規(guī)劃方法解決虛擬人運(yùn)動路線的問題。并利用DI-Guy添加甲板不同作業(yè)類型的虛擬人員的行走動作、以及完成不同作業(yè)的動作,實現(xiàn)仿真過程人員動作可視化。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)開發(fā)設(shè)計了虛擬人路徑規(guī)劃及仿真子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)包括通信模塊、基本行為分類模塊、行為決策模塊、環(huán)境信息模塊、監(jiān)控模塊、行為規(guī)劃控制器模塊、虛擬人作業(yè)動作仿真模塊和二維、三維顯示模塊九個模塊。(2)虛擬人運(yùn)動路徑規(guī)劃基本行為設(shè)計。建立環(huán)境模型,對甲板、設(shè)備、資源以及艦載機(jī)等不同類型的運(yùn)動物體進(jìn)行分別建模。在環(huán)境模型的基礎(chǔ)上,通過辨識檢測不同障礙物的類型,完成虛擬人運(yùn)動行為映射。虛擬人行為主要分為運(yùn)動虛擬人基本行為和靜態(tài)虛擬人主動避障行為。依據(jù)行為映射結(jié)果,設(shè)計不同的反應(yīng)模式即避障行為方法。(3)虛擬人行為融合。為了讓虛擬人在運(yùn)動過程中同時考慮避障以及運(yùn)動目標(biāo)點,設(shè)計了避障行為和奔向目標(biāo)行為的融合。對不同的行為進(jìn)行優(yōu)先級設(shè)定,緊急行為和靜態(tài)虛擬人主動避障行為優(yōu)先級最高,直接快速避開障礙物。其他情況時利用模糊邏輯控制算法,為虛擬人設(shè)置了行為融合控制器,將其他三種避障行為和奔向目標(biāo)行為進(jìn)行融合。此處的行為融合既考慮避開障礙物又考慮如何能使得虛擬人盡快到達(dá)目標(biāo)點。(4)采用DI-Guy進(jìn)行虛擬人行為構(gòu)建,然后利用Vega將三維虛擬人導(dǎo)入場景中,為虛擬人添加一系列行走、作業(yè)動作并實時更新位置,實現(xiàn)甲板作業(yè)虛擬人員運(yùn)動和作業(yè)過程的三維可視化。對于仿真過程中特定的動作,利用DI-Guy Motion Editor進(jìn)行動作設(shè)計。(5)在艦載機(jī)出動回收仿真系統(tǒng)中驗證該路徑規(guī)劃方法的可行性。將基于行為的路徑規(guī)劃仿真實驗結(jié)果與采用基于人工勢場法的路徑規(guī)劃仿真實驗結(jié)果進(jìn)行比較,得出基于行為的路徑規(guī)劃方法在仿真系統(tǒng)中更加理想的結(jié)果。
【圖文】：

甲板作業(yè)人員對于艦載機(jī)出動回收過程會產(chǎn)生極其重要的影響。在艦載機(jī)出動回收仿真系統(tǒng)中，為甲板作業(yè)虛擬人員進(jìn)行動態(tài)路徑規(guī)劃，對其真實性顯得至關(guān)重要。虛擬人工作區(qū)域內(nèi)包含一系列的運(yùn)動或靜止的物體，例如艦載機(jī)、牽引車和其他虛擬人員等因此本章主要從以下方面進(jìn)行介紹:甲板虛擬人員工作環(huán)境及作業(yè)流程；甲板虛擬人員及運(yùn)動物體；甲板虛擬人員動態(tài)路徑規(guī)劃的特點。據(jù)以上介紹，掌握甲板虛擬人員工作環(huán)境、工作流程及內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上對甲板虛擬人動態(tài)路徑規(guī)劃及仿真系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計設(shè)計。2.1 甲板虛擬人員工作環(huán)境及作業(yè)流程分析（1）工作環(huán)境航母甲板虛擬人員工作空間即為整個甲板界面，，甲板上的資源主要有飛機(jī)彈射器阻攔索、著陸軌道、電梯口。現(xiàn)以福特號航母為例，對航母甲板資源進(jìn)行具體分析，如圖 2.1 所示：

圖 2.2 艦載機(jī)出動回收流程圖艦載機(jī)起飛作業(yè)流程是指艦載機(jī)從停機(jī)坪到起飛至空中作業(yè)的過程，在飛行前一系列飛前檢查，主要包括彈藥檢查、裝備檢查、油壓管路檢查、擋流完畢并合格后飛行員登機(jī)并駕駛飛機(jī)至起飛點的彈射器位置，進(jìn)行軍械檢射桿等彈射裝置、彈射起飛、回收彈射桿等。艦載機(jī)起飛作業(yè)的具體流程：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.771

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本文編號：2660890