船舶机舱虚拟角色漫游路径规划

发布时间：2023-03-25 05:05

　　在虚拟现实技术被广泛应用的背景下,轮机模拟器也逐渐从二维仿真向三维视景仿真进行转变。本文针对当前三维轮机模拟器中虚拟角色漫游功能单一和漫游质量一般的问题,提出采用改进A*算法实现虚拟角色对单目标的自动漫游,并在此基础上,将遗传算法与A*算法结合以实现虚拟角色对多目标的自动漫游。以“育鲲”轮虚拟机舱为实例,成功进行了虚拟角色自动漫游仿真实验。本文主要做了以下几方面的工作:采用冗余节点剔除法、引入斥力函数、引入双向机制对传统A*算法进行改进,优化规划路径的质量。采用冗余节点剔除法对A*算法进行了平滑处理,解决了传统A*算法无效转折点过多的问题;引入了斥力函数对A*算法进行了安全处理,解决了路径紧贴障碍物的问题;针对改进后的A*算法效率明显降低的问题,将双向搜索机制引入到A*算法中,并对双向搜索机制进行了优化。在MATLAB中进行路径规划仿真实验证明了改进算法的有效性。将遗传算法和改进A*算法相结合,并对遗传A*算法进行聚类改进,实现对多目标的路径规划功能。将遗传算法引入到改进A*算法中,使其可进行对多目标的路径规划,扩展了漫游功能;针对因船舶机舱设备密度大而导致的漫游不流畅的问题,对遗传A...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状与发展趋势
        1.2.1 路径规划研究现状与发展趋势
        1.2.2 船舶机舱虚拟漫游功能研究现状与发展趋势
    1.3 论文组织架构
2 路径规划基本理论
    2.1 路径规划算法概述
        2.1.1 图的遍历算法
        2.1.2 贪心算法
        2.1.3 Dijkstra算法
        2.1.4 传统A^*算法
    2.2 场景地图表示方法概述
        2.2.1 栅格法
        2.2.2 四叉树法
        2.2.3 可见点法
        2.2.4 导航网格法
    2.3 本章小结
3 基于改进A^*算法的单目标路径规划
    3.1 对传统A^*算法的路径分析
    3.2 对A^*算法的平滑处理
        3.2.1 平滑处理原理
        3.2.2 平滑处理A*算法仿真实验
    3.3 对A^*算法的安全处理
        3.3.1 安全处理原理
        3.3.2 安全处理A^*算法仿真实验
    3.4 对A^*算法的双向改进
        3.4.1 双向改进原理
        3.4.2 双向A^*算法仿真实验
    3.5 本章小结
4 基于遗传A^*算法的多目标路径规划
    4.1 遗传算法的基本理论
    4.2 多目标路径规划算法原理
        4.2.1 编码
        4.2.2 种群初始化
        4.2.3 适应度函数
        4.2.4 遗传操作
        4.2.5 进化逆转
    4.3 多目标路径规划仿真实验
    4.4 对遗传A^*算法的聚类改进
        4.4.1 聚类改进的原理
        4.4.2 聚类改进遗传A^*算法
        4.4.3 聚类改进遗传A^*算法仿真实验
    4.5 本章小结
5 船舶虚拟机舱自动漫游功能的设计与实现
    5.1 Unity3d引擎简介
    5.2 船舶虚拟机舱场景的建立
        5.2.1 船舶虚拟机舱模型建立
        5.2.2 虚拟角色模型建立
    5.3 自动漫游功能的组成
        5.3.1 视角切换功能
        5.3.2 跨地图路径规划功能
        5.3.3 场景中障碍物的设置
        5.3.4 小地图的制作
        5.3.5 实现自动漫游功能相关脚本
    5.4 船舶虚拟机舱自动漫游仿真实验
        5.4.1 对单目标的自动漫游仿真实验
        5.4.2 对多目标的自动漫游仿真实验
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3770602