船舶訓(xùn)練平臺是以水上適應(yīng)性為目的的實景仿真訓(xùn)練裝置,兼具船員訓(xùn)練和娛樂游戲等功能。現(xiàn)有的船舶訓(xùn)練平臺技術(shù)上多采用計算方法實現(xiàn)船體的運動仿真,通常難以真實模擬船舶姿態(tài),其視場也往往是計算機(jī)仿真模擬,并非實景影像的再現(xiàn),實際應(yīng)用的滿意度多存在一定不足,難以滿足高端訓(xùn)練項目特別是海員訓(xùn)練的要求。課題對常規(guī)的商船海員適應(yīng)性訓(xùn)練和游戲娛樂產(chǎn)業(yè)等具有重要價值,對于我國現(xiàn)代化海軍建設(shè)亦具有重要意義。海軍是我國國防力量的重要兵種,也是我國海疆安全和人民幸福的重要保障,其綜合實力的提升不僅需要先進(jìn)的軍事裝備,更需要一流的海軍士兵,課題項目有望以低廉的成本實現(xiàn)海軍士兵的選拔和日常的適應(yīng)性訓(xùn)練。課題在融合慣性傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了交互式虛擬船舶訓(xùn)練平臺,研究內(nèi)容主要包括:1)方案設(shè)計。針對現(xiàn)有船舶訓(xùn)練平臺存在的問題并結(jié)合船舶運動特特征,給出系統(tǒng)性能指標(biāo)以及功能需求。根據(jù)設(shè)計指標(biāo)和慣性導(dǎo)航原理,對系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟硬件進(jìn)行了方案設(shè)計,確定了卡爾曼濾波的歐拉角解算算法為本文的姿態(tài)解算算法。2)機(jī)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)設(shè)計指標(biāo),對本設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料、尺寸以及關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計、選型和校核。同時,對系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了運動學(xué)分析,結(jié)果表明能夠滿足設(shè)計指標(biāo)。3)軟硬件設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)功能需求,對各個模塊進(jìn)行了硬件搭建和軟件編寫。其中,數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸;服務(wù)器實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和保存;平臺控制模塊實現(xiàn)了對船舶訓(xùn)練平臺的運動控制;VR眼鏡實現(xiàn)了全景AR視景系統(tǒng)的運行。4)系統(tǒng)測試。針對系統(tǒng)的各個方面進(jìn)行了多項實驗,包括傳感器數(shù)據(jù)精度實驗、系統(tǒng)模塊間通信實驗以及平臺控制性能實驗�，F(xiàn)場實驗表明,本課題的交互式船舶訓(xùn)練平臺能夠真實的再現(xiàn)航海船舶的姿態(tài)和視景環(huán)境,可滿足水上適應(yīng)性訓(xùn)練,特別是高端訓(xùn)練項目如海軍士兵和商業(yè)海員的實景訓(xùn)練需求,并滿足游戲娛樂行業(yè)的交互式體驗的需求。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U676.2
【部分圖文】：

圖 1-1 飛行訓(xùn)練裝置的下平臺為基座，固定不動，上平臺由六個液鉸鏈與基座連接，同時通過三自由的鉸鏈與上的鉸鏈連接，與主液壓缸通過單自由度的鉸鏈性進(jìn)行了詳細(xì)的論述，奠定了多自由度運動平平有限，該裝置仍停留在設(shè)計階段，并未研制度運動平臺領(lǐng)域做出理論研究工作，該運動平，醫(yī)療，娛樂等領(lǐng)域。 年代，美蘇兩國開展了多方面的軍事競賽，也軍事訓(xùn)練中。有了 Stewart 的理論支撐，美國 訓(xùn)練航天飛行員[17]，如圖 1-2 所示。

圖 1-1 飛行訓(xùn)練裝置練裝置的下平臺為基座，固定不動，上平臺由六個液壓缸由度的鉸鏈與基座連接，同時通過三自由的鉸鏈與上平臺自由度的鉸鏈連接，與主液壓缸通過單自由度的鉸鏈連接的可行性進(jìn)行了詳細(xì)的論述，奠定了多自由度運動平臺的技術(shù)水平有限，該裝置仍停留在設(shè)計階段，并未研制出產(chǎn)自由度運動平臺領(lǐng)域做出理論研究工作，該運動平臺后，車輛，醫(yī)療，娛樂等領(lǐng)域。紀(jì) 70 年代，美蘇兩國開展了多方面的軍事競賽，也是由應(yīng)用于軍事訓(xùn)練中。有了 Stewart 的理論支撐，美國 NASA臺用于訓(xùn)練航天飛行員[17]，如圖 1-2 所示。

第一章 緒論電缸驅(qū)動的兩自由度搖擺平臺，如圖 1-3 該搖擺平臺采用伺服控制系統(tǒng)，可以模擬遇到 7 級大風(fēng)時的姿態(tài)[18]。同期，美國國家生物動力學(xué)實驗室（National Biodynamaboratory）研制了一套六自由度船舶訓(xùn)練平臺，如圖 1-4 所示。該船舶訓(xùn)練平臺采用驅(qū)動，最大可載重 1000kg，六個自由度上的工作空間分別是：橫搖±22°，縱搖±25搖±23°，橫蕩±0.3m，縱蕩±2.8m，升沉±0.18m[19]。這些應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的船練平臺大都為了模擬真實的戰(zhàn)斗場景，來進(jìn)行軍事人員在海上作戰(zhàn)的適應(yīng)性訓(xùn)練，船病藥物的研究以及船用設(shè)備的性能測試研究。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李俐;丁振國;葉澤;彭友;;海上暈船因素的分析[J];世界海運;2013年10期

2 陳偉海;楊洋溢;吳星明;陳泉柱;;繩驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人張力約束工作空間分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2011年07期

3 陳浩磊;鄒湘軍;陳燕;陳燕;劉天湖;;虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最新發(fā)展與展望[J];中國科技論文在線;2011年01期

4 何景峰;靳軍;李保平;葉正茂;韓俊偉;;火控系統(tǒng)測試用6自由度運動模擬器研制[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2010年07期

5 孔慶福;宋金陽;張曉東;吳雄學(xué);;船舶輪機(jī)模擬訓(xùn)練裝置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];艦船科學(xué)技術(shù);2010年01期

6 葉柏龍;蔣蔚;;時延對實時多人游戲的影響[J];網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用;2009年05期

7 宋國峰;程忠濤;袁立鵬;任勇;程忠志;;運動模擬器及其運動平臺系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2008年06期

8 陳建華;李剛強(qiáng);傅調(diào)平;;海軍兵種戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練模擬系統(tǒng)建設(shè)研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2007年11期

9 王文武,趙琳,郝燕玲,楊樹國;基于VR的潛艇航行訓(xùn)練模擬器設(shè)計[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2001年05期

10 章桂明，李維嘉，劉令勛;潛艇運動模擬系統(tǒng)的分析設(shè)計[J];華中理工大學(xué)學(xué)報;1994年10期

本文編號：2887117