多波束海底地形三维虚拟仿真研究

基于多波束探测获得的高精度海底地形数据,通过对水下地形进行设色纹理渲染生成地形和纹理数据集,以三维建模软件Multigen Creator和Terra Vista为主要工具,采用细节层次LOD(Levels of Detail)技术和虚拟纹理映射技术,建立起视景仿真领域通用的OpenFlight数据格式的三维地形数据库模型。利用交互式三维可视化分析软件Vega Prime可以真实直观地反映海底地形环境,实现了海底地形的三维可视化与漫游,可以更直观地表现和解译水下地形数据。虚拟现实技术为海洋测量数据的三维可视化展示方面提供了新的技术途径,在水下目标分析、航行保障和水下AUV、ROV安全保障中具有良好的应用前景。     

基于Multigen Creator和Vega的连云港市港口三维场景可视化研究

以三维建模软件Creator和实时场景驱动软件Vega为平台,以连云港市港口为例,阐述了基于Multigen Creator和Vega软件创建大规模场景及场景漫游的一般过程和方法,论述了在三维场景构建中原数据处理、地形生成、道路构建、外部引用、纹理映射及实例化等建模技术,以及在Vega／LynX平台下实现虚拟场景漫游的方法。     

网格虚拟地理环境体系结构研究

通过将网格技术与虚拟地理环境结合,以服务为核心,构造虚拟数据库,形成网格虚拟地理环境(G ridV irtual Geograph ic Environm ent,G rid-VGE),实现异构数据的集成与共享、任务的分解、闲散资源的充分利用、扩充虚拟地理环境的服务等。在详细阐述了G rid-VGE的框架结构及其关键技术的探讨后,以三维可视化地形漫游为例展示G rid-VGE中的一个应用实例。     

虚拟场景漫游中基于视点的碰撞检测研究及实现

碰撞检测是实现虚拟场景漫游重要组成部分,精确、实时的碰撞检测是提高场景漫游真实性,增强用户沉浸感的重要手段。提出了基于视点的碰撞检测方法,并通过改进该算法实现了漫游过程中的地形跟随。实践证明,所提出的方法能够满足实际应用需求。     

虚拟海洋环境仿真关键技术与应用研究

本文利用虚拟现实和可视化技术,对虚拟海洋环境仿真中海浪仿真、海风仿真与风海流仿真等关键技术进行研究,并基于研究成果开发了交互式虚拟海洋仿真系统。结合中国海洋大学丰富的海洋实践教学经验,对东方红2号海洋调查船进行三维建模,并运用体素化分析方法模拟其在海面的运动情况,构建了虚拟海洋环境观测载体。系统根据涉海专业出海实践内容设计观测实验,还原了海风观测实验和CTD观测实验,能有效缓解当前涉海高校实践教学资源的不足,提高海洋人才的培养质量。     

基于OSG的南海岛礁三维地理信息系统的设计与实现

采用OSG开发技术实现南海岛礁三维地理信息系统主要功能。采用LOD技术和数据动态加载技术提高了系统海量数据的处理效率,实现了海量地理信息数据的动态显示和漫游。融合基础DEM数据、高分辨率遥感影像数据、三维模型数据,实现了基于三维可视化空间的信息查询和多媒体信息的显示及空间分析等地理信息系统功能,达到了良好的效果。     

虚拟现实技术的发展过程及研究现状

分析了虚拟现实(VR)技术区别于相邻近的技术的重要特征，回顾了虚拟现实技术发展的三个阶段。介绍了虚拟现实技术在美国等国家的研究现状、主要技术及关键技术的开发状况。     

模拟系统:在家体验航海乐

韩国机械研究院海洋船舶工程研究中心的李昌珉研究员及其领导的研究小组,研制出一种可进行船舶海洋操纵演练的航海模拟系统。这种航海模拟系统,采用计算机虚拟现实技术,将操作台、引擎功率调节器、速度计、方位角测定器等船舶航行装置及仪表,与计算机相连接,在虚拟的大海上进行航海演练。     

基于VRGIS的城市道路交通微观仿真系统研究

将GIS技术和虚拟现实技术运用到城市交通仿真系统的微观仿真研究中,在城域景观VRGIS一体化仿真平台基础上建立了城市道路交通微观仿真系统,通过标准化数据模型完成GIS输入交通仿真数据,利用VR技术实现交通仿真的三维可视化,以一种人机交互模式实现虚拟城市环境中的交通微观仿真。该系统用于英国纽卡斯尔市中心重建项目的方案评价中,通过对3种规划方案的优劣对比,为交通管理部门提供一定的决策支持。     

VPN安全性与地址冲突研究

为了解决校园网络升级改造过程中引入DMZ与VPN技术后,导致的内网资源安全性降低与虚拟IP地址碰撞的难题,在传统VPN解决方案基础上,提出虚拟IP地址生成算法与IP地址连接池的思想。异地用户通过VPN访问内网资源时,必需使用IP地址连接池来获取虚拟IP地址,实现虚拟IP地址分配的动态管束,有效控制虚拟IP地址的随意分配,避免因争夺虚拟IP地址资源而产生的碰撞问题。这种方法对于提高VPN网络的安全性和访问效率,遏制黑客通过匹配IP地址的方式入侵内网、保护内网资源安全与解决地址冲突问题非常有效。     

用于水下潜器的惯性导航系统安装和初始对准技术

水下潜器通常采用捷联惯性导航和多普勒计程仪组合导航系统。为提高惯性导航系统的导航精度,保障水下潜器顺利作业,文章以高性能惯导系统PHINS为例,介绍其安装和初始对准技术。PHINS在安装时须计算其与船体的偏差以及与船体和外部传感器的力臂,尤其与多普勒计程仪组合时应执行传感器自动对准程序;PHINS的初始对准是其精确导航的前提,可在海上或静态时进行;惯导系统的安装误差和初始对准精度对于其导航精度具有决定性的影响。     

High precision fiber SINS with spin technology

Fiber strapdown inertial navigation system （FSINS） is presently used in several applications related to marine navigation. However, the absolute position from FSINS contains the error that increases with time, which prevents its long-term use for the ship cruise. In order to improve the performance of FSINS based on our present inertial sensors, the spin technology was proposed in the system to mitigate the navigation errors and a prototype of the proposed system was developed in Navigation Lab. The prototype contains the IMU, temperature controller, rotating configuration, navigation and I/O electronics group, control and display, power supply subsystem and other modules. In the proposed spin technology, the IMU is rotated back and forth in azimuth through four orthogonal positions relative to the ship’s longitudinal axis. Experimental testing was conducted for the prototype in the laboratory and the results showed that the RFSINS’s navigation performance is improved 10 times.     

基于ICCP匹配算法的海底地形匹配辅助导航

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向,采用ICCP算法作为对准匹配算法,利用实测地形数据和已知地形数据库,进行仿真计算,修正惯性导航系统累计误差,得到水下载体的最佳匹配位置,以提高水下载体的导航精度。     

Survey of underwater robot positioning navigation

Underwater robot positioning and navigation achieve autonomous underwater robot movement based on the premise that positioning obtains the coordinates of the relative position of the underwater robot using a sensor, and navigation yields a known location to the destination path planning. Due to the location of an underwater robot and the complex and changing environment in which it operates, it is difficult to achieve precise positioning using the traditional positioning method. This paper systematically analyzes and summarizes several typical localization and navigation methods of underwater robots, such as multisensor information fusion technology, underwater acoustic localization and navigation methods, GPS buoy, underwater vision, SLAM and coordinate localization and navigation of multiple underwater robots. Multisensory information fusion technology integrates the advantages of the above methods, enhances the system stability and robustness, overcomes the disadvantages of traditional positioning and navigation, and enables the autonomous navigation and positioning of underwater robots. Underwater acoustics enable flexible and convenient positioning, whereas GPS can achieve high-precision and high-positioning navigation information, and visual positioning effectively overcomes the problem of error accumulation. Multirobot cooperative positioning resolves the problem of positioning failure caused by the collapse of a single system and completes complex tasks that cannot be completed by a single robot, thus enhancing the stability and robustness of the system. This paper systematically describes the realization of these methods, presents an actual analysis of their respective advantages and problems, and discusses the development of the field of research prospects and application prospects.     

虚拟现实技术在声学多普勒流速剖面仪保障业务中的应用初探

虚拟现实（VR）是典型的军民融合技术,在军民装备保障业务中应用广泛,可让用户熟练掌握高价值装备的操作和维修规程。为满足近年来国内海洋系统大量引进声学多普勒流速剖面仪（ADCP）装备在计量检定和维护保养等方面的迫切需求,文章从VR的技术定义和系统组成出发,总结ADCP国内计量检定和使用维护等保障工作的现状,并详细探讨利用VR技术构建ADCP仿真保障系统在ADCP保障业务中的可能应用和潜在价值,为我国ADCP保障业务的发展提供建议。     

A study of increasing the precision of navigation position for submerged body

Currently, most submerged bodies use the long-baseline acoustic position system (LBL) to identify the navigation position for submerging. A precise navigation position is always the target pursued by underwater technology. The conventional long-baseline acoustic position systems normally use Kalman filter correction to handle the problem of positional errors. This article proposes a new modification, which is based on the periodically measured actual navigation distance, and associated with the three-dimensional geometrical relations between the transponder on the seabed and the navigation distance. This new modification employs the iterative approximation to modify the errors of the measured navigation position from the conventional long-baseline acoustic position system. In order to verify the availability of the modified model by the essay, the study uses the navigation position for an underwater surveying submerged body as the study object. After the numerical simulation analysis, the result shows that the modification was presented by the article can only use very few iterations to precisely modify the errors of the measured navigation position from the conventional long-baseline acoustic position system, which is highly applicable for positioning in long-term and long-distance submersion. Moreover, the modification method proposed by the paper can also help submersion positioning for the underwater vehicle, as well as the military submerged body.     

惯性技术视角下动态重力测量技术评述(三):惯性导航与重力测量的融合

动态重力仪和惯性导航系统的核心元件都是惯性元件,即陀螺仪和加速度计(重力传感器可以认为是一种特殊的加速度计),因此重力测量与惯性导航具有紧密的联系。从比力测量、物理与数学平台、惯性手段辅助重力测量,以及重力辅助惯性导航等方面分析了重力仪与惯性导航系统的紧密联系。并对惯性导航与重力测量的融合应用进行了分析。     

航海通告自动获取系统的设计与实现

目前,从互联网获取航海通告数据是提高海图产品现势性、保障舰船航行安全的主要途径之一。基于对国内外网站特点、网页结构及网络爬虫技术、数据库技术的研究,提出了自动获取航海通告网页数据的总体方案;通过研发应用系统,实现了通告爬取、数据整理、数据库管理等主要功能。测试结果表明:较之传统工作方式,利用该系统获取的航海通告数据具有准确性、完整性、实时性和高效性,将为海图一体化生产体系提供更高质量的基础数据源支持。     

水下导航定位技术在大洋科考调查中的应用

水下声学定位、惯性导航定位、多普勒声纳以及组合导航定位是目前我国大洋科考调查工作中的几种主要水下导航定位技术。通过分析常规调查装备、ROV、AUV和载人潜水器等4类主要水下科考设备的导航定位系统实测数据,给出不同水下导航定位模式的现场作业精度,为我国大洋科考调查工作中水下导航定位技术的选择与应用等工作提供参考。     

国际标准电子海图显示平台的研制

随着我国数字海图产品不断的生产完善,研制自主知识产权的“电子海图显示与信息系统（ECDIS）”逐渐成为工作的重心,而这项任务的核心是符合S-57数据传输标准及S-52电子海图模式的显示平台的研制,以此为基础才能研制出我国自主知识产权的ECDIS。在研究电子海图国际标准化的基础上,通过大量的技术实践,实现了自主知识产权的国际标准电子海图显示平台,为我国建立自主知识产权的ECDIS打下了坚实的基础。