[發明專利]一種航海模擬器中實時岸線碰撞檢測方法和裝置

在審

• 申請號: 201810233437.8
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108446496A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 景乾峰;尹勇;劉秀文;神和龍
• 申請（專利權）人: 景乾峰;大連海馳科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 盤錦大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 徐淑東;崔雪

本發明涉及航海模擬器領域，提供一種航海模擬器中實時岸線碰撞檢測方法，所述航海模擬器中實時岸線碰撞檢測方法包括：步驟100、讀取原始岸線數據，并對原始岸線數據進行簡化處理；步驟200、對輸出的簡化岸線數據，進行劃分網格處理，得到網格數據；步驟300、利用得到的網格數據，進行船舶碰撞檢測。其中，步驟200包括以下步驟201至步驟203：步驟201、利用簡化岸線數據，確定網格參數；步驟202、利用確定的網格參數，對簡化岸線數據進行劃分網格；步驟203、輸出劃分網格后，得到的網格數據。本發明的方法在減少碰撞檢測的運算量的同時保持了計算精度，能夠在碰撞未發生的過程中實時的傳遞距離船舶最近的岸線信息。

技術領域

本發明涉及航海模擬器領域，尤其涉及一種航海模擬器中實時岸線碰撞檢測方法和裝置。

背景技術

根據航海模擬器標準的要求，航海模擬器應盡可能地符合真實環境中的情況。由于船舶在岸線附近航行時，與岸線的交互主要體現在岸壁效應以及碰撞反饋，所以開發高效的碰撞檢測方法可以增強航海模擬器作為VR系統的行為真實感。

在船舶與岸線的碰撞檢測過程中，由于岸線數據較多，大量的數據計算勢必耗費一定時間，因此航海模擬器中的岸線碰撞檢測主要存在以下兩方面技術難點：一是平衡碰撞檢測模塊與主程序的性能開銷，保證程序實時性；二是碰撞發生后，準確地傳遞碰撞信息給船舶運動數學模型，方便船舶岸壁效應以及碰撞力的計算。

在航海模擬器領域中，常見的岸線碰撞檢測方法如下：

現有技術一采取包圍盒法與相交測試法結合的方法進行航海模擬器中的船舶碰撞檢測，其船舶采取AABB包圍盒，配合人工選取船舶運動方向上的碰撞敏感點進行檢測。圖1為現有技術一中船舶的AABB包圍盒示意圖。如圖1所示，現有技術一在檢測過程中，首先通過包圍盒進行粗略檢測，然后通過敏感點與模型的所有面片進行點與面的相交檢測。該方法需要人為選取船舶運動方向上的敏感點，而船舶平面運動方向隨時在變化，且不同船舶需要選取不同的敏感點，人工選取的工作量較大，實用性較差；由于采用敏感點進行檢測，最終檢測的結果只是敏感點是否相交，無法給出較為精確的碰撞點信息，而且對于船舶港內運動而言，在船舶距離岸線較近的情況下，船舶會受到岸壁效應的影響，很難準確的傳遞岸線數據信息。

現有技術二采取船舶輪廓線的方法進行岸線碰撞檢測，其中船舶輪廓線通過一系列比例參數計算而得。圖2為現有技術二根據比例系數構建的船舶輪廓點示意圖。如圖2所示，現有技術二對岸線的碰撞檢測區分了單碼頭和雙碼頭情況，并且需要進行坐標系轉換，涉及大量矩陣運算，計算量較大，且坐標轉換后的檢測基于一個人為設定的安全距離，僅能提供是否碰撞，無法進一步給出準確的碰撞點信息，有一定的局限性；由于現有技術二中并未對岸線數據進行簡化或剖分，在面對大量岸線數據時計算量呈幾何級別增長，無法保證算法的實時性，且并未考慮提供未碰撞之前的最近岸線數據，無法進行船舶岸壁效應等計算。

現有技術三采取軸向包圍盒技術，分別對船舶和橋體構建碰撞檢測包圍盒，并且根據橋墩實際情況來選取不同的包圍盒進行建模。圖3為現有技術三橋墩建立的包圍盒示意圖。如圖3所示，該方法隨未提及岸線碰撞檢測，但岸線三維模型與橋墩都可采用相同方式建立包圍盒，該方法仍然存在建模工作量巨大，由于采用包圍盒，降低了碰撞檢測的精度，現有技術三雖進行了一定的方法優化，但未提及程序運行的實時性。

綜上，上述現有技術存在的缺點如下：

1、主要方法都基于包圍盒法，包圍盒本身是一種簡化方法，采取該方法后無法得到準確的碰撞點信息。

2、沒有考慮過船舶逐漸接近岸線的過程，只提供基礎的碰撞檢測，并未提供在船舶接近岸線的過程中距離船舶最近的岸線數據。

3、對于岸線數據處理通常是建立包圍盒，并未進行進一步的簡化以及劃分工作以進一步提高程序實時性。

4、前期人工干預工作量較大，實施過程中通用性較低。

發明內容