視景仿真作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種,通過將視景仿真技術(shù)引入到水下航行器對接領(lǐng)域,可以實(shí)現(xiàn)用戶對虛擬模型的交互控制,直觀地展示智能水下航行器動(dòng)態(tài)對接的過程。通過Creator軟件完成智能水下航行器、母艇與回收裝置、海底地形等模塊的三維設(shè)計(jì),借助Vega軟件進(jìn)行三維場景渲染。在此基礎(chǔ)上,基于所建立的半物理仿真平臺(tái),通過在MFC框架下對Vega程序進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)仿真場景的驅(qū)動(dòng)。最后對智能水下航行器動(dòng)態(tài)回收的過程進(jìn)行三維場景展示,提高了代入感與真實(shí)性,并進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(23)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

AUV模塊Fig.5TheAUVmodule

，使AUV保持與母艇縱向速度一致，同時(shí)調(diào)整姿態(tài)至適合坐落，準(zhǔn)備進(jìn)入坐落階段。此時(shí)導(dǎo)引方式以光學(xué)導(dǎo)引為主，聲學(xué)導(dǎo)引為輔，母艇背部的列光源可以增加攝像機(jī)捕捉范圍，提高導(dǎo)引能力。坐落段：當(dāng)AUV調(diào)整自身速度、位置姿態(tài)適合坐落時(shí)，開始垂直坐落，通過識別布置在回收裝置上的光源不斷調(diào)整自身艏向與位置，當(dāng)AUV距離回收裝置較近時(shí)，導(dǎo)引系統(tǒng)難以發(fā)揮作用，此時(shí)關(guān)閉垂向推進(jìn)器依靠慣性“降落”到回收裝置內(nèi)，然后關(guān)閉所有推進(jìn)器，鎖緊完成回收。整個(gè)整個(gè)回收系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Systemstructurediagram2視景模塊建模及場景構(gòu)建為了能夠直觀的體驗(yàn)真實(shí)的對接過程圖像，下面首先將構(gòu)建三維仿真環(huán)境，包括海底地形、AUV載體、母艇與對接裝置。首先應(yīng)該建立起海底地形的虛擬場景，為了模擬真實(shí)的海洋環(huán)境，首先通過GeoSwathPlus軟件，把測深側(cè)掃聲吶得到的實(shí)際海底地形數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波插值和網(wǎng)格化處理，將得到的原始地形信息轉(zhuǎn)換為TIFF文件，然后利用Creator軟件生成DED文件，同時(shí)通過細(xì)節(jié)層次技術(shù)設(shè)置層次細(xì)節(jié)參數(shù)，在盡量保證視覺觀感的前提下，增加仿真的實(shí)時(shí)性。對于AUV模型，因?yàn)椴煌课坏膸缀涡螤畈煌�，所以分�?部分建模，分別是主艇體、側(cè)推、主推、螺旋槳葉片。首先，依照機(jī)器人的實(shí)際尺度，通過幾何體工具箱對機(jī)器人外形進(jìn)行粗略建模，再通過幾何修改工具將模型進(jìn)行更細(xì)致的設(shè)計(jì)，提高精度。圖2地形建模Fig.2Terrainmodule圖3主艇體Fig.3Themainhull圖4尾部Fig.4Thestern主艇體可以分為首部、中部以及尾部，側(cè)、垂推由槽道管與槳葉組成，主推包括4臺(tái)導(dǎo)管槳，呈一定的內(nèi)傾角分布，?

Φ慕換タ刂瞥絳蚣純賞瓿篩髦質(zhì)?景仿真操作。在Vega的主循環(huán)程序里面，每進(jìn)行一次主循環(huán)，三維場景就能完成一次更新。當(dāng)Vega主循環(huán)完成時(shí)，求解一次AUV的動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合初始條件的空間位置以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以解算出當(dāng)前時(shí)刻AUV的三維坐標(biāo)和狀態(tài)信息，線程之間通過定義全局變量將狀態(tài)信息傳遞給Vega線程，線程之間的通信過程如圖9所示[9]�？梢钥闯�，包含視景效果的仿真模塊以AUV動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，與MFC環(huán)境下改寫的Vega程序相結(jié)圖5AUV模塊Fig.5TheAUVmodule圖6回收裝置模塊Fig.6Recoveryunitmodule第42卷孫葉義，等：智能水下航行器動(dòng)態(tài)對接三維視景仿真研究·49·

【參考文獻(xiàn)】：
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