本文關(guān)鍵詞：近海海浪的建模仿真研究

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【摘要】：近年來,人們嘗試用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬三維海浪,由此導(dǎo)致三維海浪建模和仿真在軍事戰(zhàn)艦對抗方面、影視作品、海洋工程、游戲開發(fā)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。鑒于海浪仿真受空間、動態(tài)等多種因素影響,使海浪仿真成為計算機(jī)圖形學(xué)研究的熱點。本文首先從近海海浪的特征入手,在分析水深與波形參數(shù)的關(guān)系基礎(chǔ)的上,得出受水深變化而產(chǎn)生次峰較多的淺水譜形的特點,通過增加一個深度因子來克服JONSWAP譜能量過于集中于主峰的缺陷,使譜形產(chǎn)生次峰,可用于近海淺水波浪模擬。為表現(xiàn)海浪細(xì)節(jié),本文第二步提出一種方形-方形細(xì)分的閾值濾尖峰算法來克服傳統(tǒng)分形算法生成海浪的折痕、尖峰等問題。通過方形-方形細(xì)分法計算海浪曲面的插值點,同時控制閾值的大小,對曲面的不同尖峰進(jìn)行濾除,完成海面網(wǎng)格點的繪制。然后,通過分析傳統(tǒng)海浪分形算法,得出相鄰插值點之間信息傳遞跨度過大是產(chǎn)生波浪折痕、尖峰現(xiàn)象的主要原因。為此提出了一種新的適用于近海海浪仿真的閾值濾尖峰的細(xì)分算法。最后在分析了數(shù)字信號處理器DSP具有功耗低、實時計算速率高的優(yōu)點,并且DSP芯片上集成的眾多端口功能可以很容易地建立起系統(tǒng),提出運用DSP處理器來計算海浪高度,并在DSP硬件平臺上實現(xiàn)了該算法,為近海區(qū)域的大面積海浪的實時仿真提供了有效的應(yīng)用基礎(chǔ)。OpenGL仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的JONSWAP譜適合于模擬近海,可以生成的逼真、平滑、柔和的淺水海浪。新的分形算法能有效地減少生成波浪的折痕、尖峰現(xiàn)象,具有較好的真實感和實時性,達(dá)到了近海淺水實時仿真的目的。
【關(guān)鍵詞】：近海模擬 改進(jìn)JONSWAP譜 方形方形細(xì)分法 閾值濾尖峰算法
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P731.22;TP391.9
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究的目的及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 近海海浪建模方法14-18
• 1.2.2 海浪繪制技術(shù)18-19
• 1.3 近海海浪模擬目前存在的問題19-20
• 1.4 本文主要的內(nèi)容20
• 1.5 本文各章節(jié)安排20-23
• 第二章 基于OpenGL的海浪仿真的實現(xiàn)23-35
• 2.1 OpenGL簡介23-27
• 2.1.1 OpenGL的基本特點23-25
• 2.1.2 OpenGL的基本功能25
• 2.1.3 OpenGL的工作流程25-26
• 2.1.4 OpenGL的繪圖流程26-27
• 2.2 基于OpenGL繪制海浪場景的基本原理27-28
• 2.2.1 基于OpenGL編程的基本原則27-28
• 2.2.2 基于OpenGL繪制海浪的基本原理28
• 2.3 海浪場景的設(shè)計與實現(xiàn)28-34
• 2.3.1 設(shè)置開發(fā)環(huán)境28
• 2.3.2 構(gòu)建OpenGL海浪場景模擬的程序框架28-31
• 2.3.3 繪制波面網(wǎng)格31-32
• 2.3.4 渲染波面32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 近海海浪模型的研究35-49
• 3.1 海浪譜模型35-38
• 3.1.1 海浪運動的影響因素35-37
• 3.1.2 Pierson-Moscowitz譜37-38
• 3.2 JONSWAP譜模型38-43
• 3.2.1 波浪從深海到淺海的傳播與折射38-42
• 3.2.2 JONSWAP譜海浪模型42-43
• 3.3 改進(jìn)的JONSWAP譜模型43-44
• 3.3.1 水深與波形參數(shù)之間的關(guān)系43-44
• 3.3.2 加入深度因子的JONSWAP譜改進(jìn)模型44
• 3.4 實驗結(jié)果分析44-46
• 3.4.1 MATLAB上近海海面的比較44-45
• 3.4.2 OpenGL上近海海面的比較45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-49
• 第四章 閾值濾尖峰的細(xì)分算法在近海海浪仿真中的應(yīng)用49-59
• 4.1 MPD網(wǎng)格細(xì)分算法49-53
• 4.1.1 MPD網(wǎng)格細(xì)分算法原理49-50
• 4.1.2 菱形-方形細(xì)分法50-52
• 4.1.3 三角形細(xì)分法52-53
• 4.1.4 方形-方形細(xì)分法53
• 4.2 閾值濾尖峰算法53-54
• 4.2.1 近海海浪場景尖峰產(chǎn)生的原因53
• 4.2.2 閾值濾除尖峰原理53-54
• 4.3 基于MPD的閾值濾尖峰算法的近海海浪仿真步驟54-55
• 4.4 實驗結(jié)果對比分析55-57
• 4.4.1 普通分形與閾值濾尖峰法仿真結(jié)果比較55-56
• 4.4.2 閾值濾尖峰算法仿真結(jié)果與真實海浪的對比56
• 4.4.3 普通分形與閾值濾尖峰法仿真實時性比較56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 基于嵌入式硬件平臺的近海海浪仿真算法的實現(xiàn)59-69
• 5.1 嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的搭建59-63
• 5.1.1 ADSP-BF538簡介59-60
• 5.1.2 LAN91C111模塊60-62
• 5.1.3 DSP與LAN91C111的硬件連接62-63
• 5.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊63-67
• 5.2.1 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸63-65
• 5.2.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 論文總結(jié)69
• 6.2 研究課題展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄A (碩士研究生期間的科研成果)77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：905005