航海模拟器与分布交互仿真技术

该文介绍采用ＤＩＳ技术开发航海模拟器系统的设计思想及主要技术，包括船舶操纵数学模型、以电子海图为背景的船舶动态显示、雷达／ＡＲＰＡ图象、用 ＯｐｅｎＧＬ开发三维视景、仪表以及网络技术。

航海模拟器中多通道三维视景显示技术

提出了船舶操纵模拟器三维视景仿真中多视景显示规则、多视景显示顺序及多通道视景的实现原理和技术,应用这种技术易于实现全景显示,既提高了显示速度,也保证了图像的正确显示。

航海雷达电磁波绕射仿真模型及其应用

模拟电磁波绕射并应用于航海雷达模拟器 ,突破了雷达模拟技术中多年一成不变的几何关系运算。实践证明 ,这种模拟方法能够大幅度提高航海雷达仿真质量。

航海模拟器视景中沿岸山脉实景纹理图象拍摄

航海模拟器是一种能部分模仿海上真实情况 ,专门为满足航海教育与培训、航海技术研究等目的而设计研制的装置 ,其核心技术之一是海上视景模拟。针对航海模拟器视景中岛屿与背景山脉纹理图象的拍摄与影像质量 ,给出理论依据、具体要求与实现方式 ,并分析了以实拍照片作为纹理源进行纹理映射的可行性。

不同视点重叠图象拼接方法研究

不同视点重叠图象的拼接算法大都需要估计相机参数和每个像素的深度等 ,要求有较多的源图象 ,由于海上实景拍摄难度大 ,因此符合要求的源图象十分有限 .这些现有的算法对于生成生成船舶操纵模拟器中的视景并不适用 .根据船舶操纵模拟器对视景的要求和背景实景图象拍摄的具体要求 ,依据三维成像几何理论 ,建立了相邻重叠图象的成像几何模型 .在此基础上经数学推算得出 ,仅当重叠区域中的两物点位于同一景深面上或位于两视点垂直平分面上时 ,在左右像面上两相应像点间的距离才不产生变化 .由此提出在一定条件下的不同视点重叠图象的基于视点垂直平分面最深景物线和基于同深景物面平行景物线对的匹配算法和图象拼接的平滑算法 .实验结果表明 ,该算法的拼接效果较好 ,可推广到对背景几何精度要求不高的中远距离不同视点重叠图象的拼接应用中 .

船舶操纵模拟器视景中的地形生成技术

从船舶操纵模拟器视景中地形绘制的需要出发 ,分析常用的三维地形造型方法、大型船舶操纵模拟器对视景的具体要求 ,综合考虑地形绘制的几何精确度、真实感与实时性 ,提出了船舶操纵模拟器中岛屿与陆地背景山脉的几何建模方法。

船舶操纵模拟器视景中的山形建模

船舶操纵模拟器是一种能够部分模仿海上真实情况 ,专门为满足航海教育与培训、航海技术研究等目的而设计研制的装置 ,其核心技术之一是海上视景模拟 ,而地形地貌是海上视景中的重要组成部分 .根据船舶操纵模拟器实时视景显示的需要 ,在分析航行船舶对可视范围内重要岛屿与背景山脉的几何精度要求的基础上 ,提出了基于等高线的山形堆积建模和山形轮廓建模方法 ,并给出了山形轮廓图形的误差定义、有效适用范围 ,以及船舶操纵模拟器中地形建模的误差准则 ,该方法生成图形的数据量较小 ,其图形更新速率与几何精度能达到船舶操纵模拟器实时视景显示的要求 .

基于空间频率和小波变换的图像融合方法

为了更好的对多光谱图像和高分辨图像进行融合,根据小波变换有三个方向的高频细节这一特点,提出了一种计算空间频率的新方法。利用这种空间频率、IHS和小波变换方法对多光谱图像和高分辨图像进行了融合,得到了具有较好的空间分辨率和光谱信息的融合图像,并对融合图像进行了评价。实验结果表明该方法得到的融合图像优于传统IHS变换法和传统小波变换方法。

航海模拟器视景的研究

在对ＯｐｅｎＧＬ所采用的坐标系及各种变换作了详细地分析和论证的基础上，就建立航海模拟器视景显示过程中的模型视变换阵进行了推导，对ＯｐｅｎＧＬ采用的透视投影变换及透视投影变换阵作了细致地分析与推导，并由此对正确设置视见体参数提出了具体的建议．

一类不确定非线性系统的变结构鲁棒控制及应用

针对一类具有不确定性的非线性系统，在假定系统模型不确定性界已知的情况下，提出一个变结构鲁棒控制算法。以船舶减摇鳍非线性控制系统为例，进行变结构鲁棒自适应控制器的设计，经仿真研究表明，它可以使控制系统具有较强的鲁棒性。

船舶航向自适应鲁律PID自动舵设计

利用野本模型作为船舶航向控制系统的模型，在给出船舶航向自动舵传统PID型控制律设计方法的基础上，考虑到船舶航向控制系统模型中存在参数不确定性和外界干扰不确定性，建立含有不确定性项的船舶航向误差控制系统的状态方程，提出了船舶航向自适应鲁棒PID控制律算法，利用Lyapunov理论证明了所提出算法的稳定性，并且利用MatlabSimulink工具箱进行仿真研究．

船舶操纵模拟器环幕投影误差分析

根据大型船舶操纵模拟器研制的需要,对模拟器7通道270°宽视场角环幕投影视景的圆柱面环幕透视投影进行分析,建立了圆柱面环幕透视投影变换模型和圆柱面透视投影误差纠正模型。并针对大连海事大学的船舶操纵模拟器进行分析,求出该模拟器环幕透视投影可能产生的最大误差及所需的误差纠正值。分析结果表明,该大型船舶操纵模拟器所作的误差校正满足航海模拟器对视景的误差要求。

电子海图上距离和真方位的计算精度

本文论述了计算电子海图上任意两点间的实地距离（大圆弧距离）和真方位的方法，给出了电子海图上点状物标的地理坐标的获取算法，对电子海图数据库中物标的地理坐标进行了误差估计，运用数学分析方法对距离和真方位的计算精度进行了估算。

计算机辅助几何设计中的剖分匹配FBM算法

针对航海动态仿真系统的设计、制造与模拟，在针对分形布朗运动（FBM）进行理论研究的基础上，提出一种具有二维、三维造型功能的交互式CAGD（计算机辅助几何设计）算法，即对于不同格式的剖分，实时地生成各种不同的FBM或类FBM曲线、曲面。此算法成功地运用在地形、地貌的模拟上。

一种新的视频图像分块匹配压缩算法

视频图像压缩的分形压缩方法是当今图像压缩编码中的热门话题,通过研究双变量分形函数空间,得出了一些关于双变量分形函数的有用的结果;提出了一种基于双变量分形函数空间理论的帧内分块匹配视频图像压缩算法;给出了算法框图和帧间编码的有效花费函数,形成了一种新的视频图像分块匹配压缩算法,在计算机上实现效果良好。

航海模拟器视景中夜景和雾景研究

详细介绍了航海模拟器视景中夜景和雾景生成的一般方法，并首次对夜景中灯光的能见距离以及雾景的能见距离作了定量分析，提出了保证图形显示准确性的方法．所提出的理论和方法应用在交通部重点科研项目“多功能航行安全仿真系统”中，取得了令人满意的效果．

不匹配不确定MIMO系统的变结构鲁棒控制

针对工程领域中常见的一类不匹配不确定 ＭＩＭＯ系统，即不确定性不是发生在控制输入通道中的系统，如工程中具有执行器的控制系统，提出了一种建立鲁棒切换超平面的方法。进而设计滑模变结构鲁棒控制策略，该策略可确保整个闭环系统具有全局实际稳定性。最后针对一个典型的不匹配不确定系统的例子，给出了变结构鲁棒控制器的设计过程，并且进行仿真研究，证明了有效性。

一种基于灰度评价的图像分块压缩算法

针对分形图像压缩算法中匹配定义域块搜索存在的速度慢、只是局部最优的缺点 ,提出了一种基于灰度评价的图像分块压缩算法 ,即用灰度评价的方法来区分图像 ;同时 ,对映射集增加对比度和亮度的约束 ,从而大大提高了图像的可分性、压缩比和压缩速度 ;最后 ,用随机迭代的方法完成图像的解码 ,保真效果良好 。

港口航道交通流仿真模型的研究

根据海上交通工程方法研究了交通流的生成与发展规律以及交通网络的时空分布 ,提出了基于航路的港口航道交通流的仿真模型 ,其中船舶避碰模型采用操船者主观危险度 SJ模型 ,开发了以电子海图为背景的仿真系统 ,仿真结果与客观事实相符 .

网络环境下的电子海图应用系统开发平台的研究

论证了网络环境下的电子海图应用系统开发平台的设计要求和研制的关键技术 .该平台支持Internet/Intranet,能够实现电子海图数据库的共享 .利用它能够快速高效地建立符合船务公司、救捞局、海事局。