[发明专利]一种基于OGRE引擎的大型船舶柴油主机虚拟现实系统

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，特别是一种基于OGRE引擎的大型船舶柴油主机虚拟现实系统。

背景技术

近几年来，随着虚拟现实(VR)技术的不断发展，利用虚拟现实技术和计算机仿真技术，建立一个具有听觉、视觉和触觉的多模式虚拟环境，借助于虚拟现实的输入输出设备，设计者可在虚拟环境中进行人机交互。

由于实物试验平台建设和使用时，不论试验平台的利用率高低，会消耗大量的水、电、柴油等资源，并产生一定的设备折旧、维修、维护及环境治理费用。当需要进行某些新方案、新设备验证时，实物试验平台必须购置大量新设备，费用较高、采购周期较长，且新技术的应用存在一定的技术风险，一旦出现问题，很容易造成设备损坏。研发的主柴油机虚拟现实技术系统能够模拟实际机舱或实验室中主柴油机系统教学的几乎所有内容，具有可以无限次安装、经济适用的特点。为学生提供了大量的实际操作机会，不仅可以使学员在没有安装实际设备的培训中快速地掌握职业技能，而且使学生在走上航海运输岗位之后能够大大地缩短适应期。培训和学习的效果良好，在虚拟现实技术的培训过程中学生能够真正地成为学习的主体，由以前的“被动式学习”转变为“主动式学习”，而且还具有高度的自由性。可以节省大量的购买和维修保养等费用开支；具有良好的安全性，不会造成人员的伤害和设备的损坏。

Ogre是一个成熟、稳定的实时3D引擎。引擎中的类库建立在底层的系统库(如:Direct3D和OpenGl)之上，并对其进行了抽象，更方便于开发者编程实现对虚拟系统的开发。在该引擎的基础上很容易实现船舱漫游系统的搭建及渲染。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种基于OGRE的船舶柴油机虚拟现实仿真系统。

本发明采用的技术方案如下一种基于OGRE引擎的大型船舶柴油主机虚拟现实系统，包括：

模型建立单元，该单元采集目标柴油主机参数和相关的实船参数，建立船舶主柴油机的三维仿真模型；

碰撞检测单元，该单元调取所述的三维仿真模型，该单元接收所述的三维仿真模型作为动态活动对象和静态的环境对象；通过构建动态活动对象中可能产生运动冲突的模型顶点的射线段结合模型运行距离，计算射线段其它模型层次包围盒的相交情况，判定当前动态活动对象中的各部件模型以及动态活动对象和环境对象是否产生碰撞；

场景显示单元，对经所述碰撞检测单元检测不存在碰撞冲突的三维仿真模型输出显示，完成船舶柴油主机虚拟显示。

作为优选的实施方式，所述的碰撞检测单元判定碰撞的方法具体为：

选取动态活动对象中具有相对运动的模型A和模型B，获取模型A全部的顶点坐标；获取模型B的AABB层次包围盒信息和模型B全部三角面片的顶点坐标，三角面片总数记作f，并将f个三角面顶点信息构建成顶点纹理V；

创建所述模型A各个顶点的射线，所述的各射线相互平行，射线方向与模型A移动的方向一致；

假设模型A有n个顶点，第i个顶点坐标记为(x_i，y_i，z_i)，设定阈值l作为碰撞精度，模型A全部顶点的射线方向记作(u_i，v_i，w_i)，其中，求得第i个顶点对应的第i条射线另一端点为(x_i+lu_i，y_i+lv_i，z_i+lw_i)；

在模型A向模型B运动靠近过程中，模型A运行距离d，实时计算模型A各顶点射线与模型B层次包围盒的是否相交；

如所有的射线均与六个矩形面不相交，说明模型A与模型B未发生碰撞，输出所述的三维仿真模型。

更进一步的，模型A与模型B的层次包围盒发生碰撞时，碰撞检测单元记录射线新的端点位置分别为：

P₀(x_i+du_i,y_i+dv_i,z_i+dw_i)

P₁(x_i+(1+d)u_i,y_i+(1+d)v_i,z_i+(1+d)w_i)