CN109657333A - 一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，利用三维空间坐标X、Y、Z轴的模拟空间处理，在客户端界面中，在施工开始时，获取到2组三维线段数据，在三维空间程序中这2组数据通过空间轴向坐标绘制出来；之后获取到的第3组数据是和第2组同在线段范围内的，计算在地图中的位置数据即所传数组的当前点，和第3组数据的最近点做连线形成连续绘制的效果，展示在三维空间的地图上该方法采用了三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。

Description

一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法
技术领域
本发明涉及海洋工程的仿真技术领域，特别涉及一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法。
背景技术
国家对海洋资源重视程度日益增加，并且海洋周边资源管理需求日益严峻的情况下，海缆建设任务就突出展现出来，围绕南中国海广阔海域的海缆建设及其管理是现阶段首要任务，所以结合南中国海海底地形数据为基础，融合海底地物、海缆路由、工程、环境等多样勘察信息，整合实际情况，利用海缆施工过程中实时数据传送，实现三维空间层面的三维海缆施工过程仿真模拟施工轨迹的展示。
如果实际施工中进行整合海缆施工过程数据，没有对施工真实环境的判断，会有很多未知风险因素，造成很多不必要的人工、物力浪费，同时也需要考虑自然环境因素的影响下时间的浪费，使成本提高，风险加大。船舶海缆施工时进行三维仿真模拟施工轨迹的实现，可以在三维空间中利用维度数据观察海缆施工情况以及周围环境的预测，管理海缆施工操作，同时模拟天气以及地形环境，使施工过程中减小风险，降低成本。
现有技术(CN103592853A)公开了一种动力定位半实物仿真方法，动力定位半实物仿真平台的研发需要一定的经济条件，而一般的研究人员和实验室不具备相应的条件。另一现有技术(CN103645642A)公开了一种船舶动力定位的运行仿真平台，要求在VC开发平台下建立动态链接库，将拟在该仿真系统上检验的控制算法以动态链接库的形式加载到仿真系统中，而这要求使用者具备较强的VC编程能力，不便于使用；另外，该现有技术(CN103645642A)仅用历时曲线的形式显示船舶的运行状态，不能直观逼真地展现船舶的运行状态，且该专利仅能进行动力定位控制算法的仿真验证。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，该方法采用了三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。
本发明的另一目的在于提供一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，该方法占用硬件系统显卡CPU小，内存少，且运行速度快，能提高软件功能的使用效率，并且可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，适应多种显卡类型(如AMD(ATI)的显卡、NVIDIA的显卡、以及Inter内置显卡)。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明提供一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：客户端上传数据：登陆客户端，进入海缆船舶施工模块，上传海缆施工实时数据，施工开始；
步骤二：根据上传的数据模拟海缆施工过程并绘制成模拟施工轨迹，且具体步骤为：
a、开启三维海缆施工仿真模拟，获取前2组三维线段实时数据，在三维空间里面将其绘制出来；
b、获取第3组三维线段数据，第3组数据是和第2组同在线段范围内，在三维空间里面将其绘制出来，根据船舶行进的位置，获取在2组数据上面位置数据数组的当前点，和下面第3组数据的最近点连接成线，连续绘制成模拟施工轨迹；
c、继续绘制N个点，具体操作和实现与b相同。
在本发明中，采用三维空间坐标X、Y、Z轴的模拟空间处理，在的客户端界面中，船舶开始海缆施工，三维海缆仿真模拟施工过程开启；船舶海缆施工前会上传实时数据在船舶预推列表中，三维空间程序中获取海缆施工位置数据，在三维地图上定位船舶施工行进的位置，实时同步更新。
在施工开始时，获取到2组三维线段数据，这两组数据分为上下两条，在三维空间程序中这2组数据通过空间轴向坐标绘制出来；之后获取到的第3组数据是和第2组同在线段范围内的，计算在地图中的位置数据即所传数组的当前点，和第3组数据的最近点做连线形成连续绘制的效果，展示在三维空间的地图上，这种采用三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。
具体地，还包括步骤三：施工结束后，三维海缆施工过程仿真模拟同步停止绘制，保证施工轨迹绘制的精确性。
具体地，还包括步骤四：客户端再次开启施工后，三维仿真施工模拟数据继续连接停止部分的数据开始绘制模拟施工轨迹，直至施工完成。方便长时间的绘制施工轨迹。
具体地，所述步骤a具体步骤包括：
a1、开启三维海缆施工仿真模拟，通过数据上传后台服务实时推送给客户端本地数据库中；
a2、从本地数据库中获取最开始点和第二个点数据构成前2组数据，且每组数据中包含水平线和水深值数据；
a3、获取前两组数据后，在三维空间内前后依次模拟绘制，两组数据绘制完成后连接成线并在三维空间中显示；所述三维空间由X、Y、Z维度轴坐标组成，且所述三维空间中X轴、Y轴代表经纬度，Z轴代表水深值。
具体地，所述步骤b中获取并绘制第三组3维数据线段的具体步骤包括：
b1、步骤a中绘制展示完成后，三维空间模拟自动从本地数据中加载获取第三组数据，得到第三组数据的点位后数据，即水面经纬度值和水深值；
b2、通过三维空间模拟绘制，即步骤a。
具体地，所述步骤b中判断第3组数据与第2组数据在相同线段范围内的具体步骤包括：
b11、三维模拟器获取本地数据库中海缆点位数据信息，得到海缆点间距离和总距离的长度；
b12、在三维空间模拟中，以X轴、Y轴和圆点为水平面，得到第三组数据的点位的水面经纬度值；
b13、比较第二组数据的点位数据的经纬度值，点间距长度和数据库中得到的一致，即在同线段范围内。
具体地，所述步骤b中，得到所述当前点的信息后，在模拟的水平面坐标中将所述当前点与同线段内的所述第2组数据连接成线显示。
在本发明中，上述步骤从本地数据库中提取数据的方式，占用硬件系统显卡CPU小，内存少，且运行速度快。可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，适应多种显卡类型(如AMD(ATI)的显卡、NVIDIA的显卡、以及Inter内置显卡)。
本发明的优势在于：相比于现有技术，在本发明当中，使用一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，该方法采用了三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。另外，该方法占用硬件系统显卡CPU小，内存少，且运行速度快，能提高软件功能的使用效率，并且可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，适应多种显卡类型(如AMD(ATI)的显卡、NVIDIA的显卡、以及Inter内置显卡)。
附图说明
图1是本发明一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法中模拟施工轨迹流程图。
图2是本发明一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法中所绘制的三维仿真施工轨迹线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
参见图1-2，本发明提供一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：客户端上传数据：登陆客户端，进入海缆船舶施工模块，上传海缆施工实时数据，施工开始；
步骤二：根据上传的数据模拟海缆施工过程并绘制成模拟施工轨迹，且具体步骤为：
a、开启三维海缆施工仿真模拟，获取前2组三维线段实时数据，在三维空间里面将其绘制出来；
b、获取第3组三维线段数据，第3组数据是和第2组同在线段范围内，在三维空间里面将其绘制出来，根据船舶行进的位置，获取在2组数据上面位置数据数组的当前点，和下面第3组数据的最近点连接成线，连续绘制成模拟施工轨迹；
c、继续绘制N个点，具体操作和实现与b相同。
步骤三：施工结束后，三维海缆施工过程仿真模拟同步停止绘制。
步骤四：客户端再次开启施工后，三维仿真施工模拟数据继续连接停止部分的数据开始绘制模拟施工轨迹，直至施工完成。
在本实施例中，步骤a具体步骤包括：
a1、开启三维海缆施工仿真模拟，通过数据上传后台服务实时推送给客户端本地数据库中；
a2、从本地数据库中获取最开始点和第二个点数据构成前2组数据，且每组数据中包含水平线和水深值数据；
a3、获取前两组数据后，在三维空间内前后依次模拟绘制，两组数据绘制完成后连接成线并在三维空间中显示；三维空间由X、Y、Z维度轴坐标组成，且三维空间中X轴、Y轴代表经纬度，Z轴代表水深值。
在本实施例中，步骤b中获取并绘制第三组3维数据线段的具体步骤包括：
b1、步骤a中绘制展示完成后，三维空间模拟自动从本地数据中加载获取第三组数据，得到第三组数据的点位后数据，即水面经纬度值和水深值；
b2、通过三维空间模拟绘制，即步骤a。
在本实施例中，步骤b中判断第3组数据与第2组数据在相同线段范围内的具体步骤包括：
b11、三维模拟器获取本地数据库中海缆点位数据信息，得到海缆点间距离和总距离的长度；
b12、在三维空间模拟中，以X轴、Y轴和圆点为水平面，得到第三组数据的点位的水面经纬度值；
b13、比较第二组数据的点位数据的经纬度值，点间距长度和数据库中得到的一致，即在同线段范围内。
在本实施例中，步骤b中，得到所述当前点的信息后，在模拟的水平面坐标中将所述当前点与同线段内的所述第2组数据连接成线显示。
在本发明中，采用三维空间坐标X、Y、Z轴的模拟空间处理，在客户端界面中，船舶开始海缆施工，三维海缆仿真模拟施工过程开启；船舶海缆施工前会上传实时数据在船舶预推列表中，三维空间程序中获取海缆施工位置数据，在三维地图上定位船舶施工行进的位置，实时同步更新。
在施工开始时，获取到2组三维线段数据，这两组数据分为上下两条，在三维空间程序中这2组数据通过空间轴向坐标绘制出来；之后获取到的第3组数据是和第2组同在线段范围内的，计算在地图中的位置数据即所传数组的当前点，和第3组数据的最近点做连线形成连续绘制的效果，展示在三维空间的地图上，这种采用三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。
另外，在本发明中，从本地数据库中提取数据的方式，占用硬件系统显卡CPU小，内存少，且运行速度快。可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，适应多种显卡类型(如AMD(ATI)的显卡、NVIDIA的显卡、以及Inter内置显卡)。
本发明的优势在于：相比于现有技术，在本发明当中，使用一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，通过客户端上传海缆运行数据在本地数据库中，三维空间绘制技术绘制展现一条船舶图形；该方法采用了三维空间层面的维度计算实现施工轨迹仿真模拟的展示功能，提高了二维平面中施工轨迹数据的有效性；三维模拟海缆施工仿真环境，能够及时处理施工问题，提高了施工的效率。另外，该方法占用硬件系统显卡CPU小，内存少，且运行速度快，能提高软件功能的使用效率，并且可以在有限的硬件支援上使用，减小对显卡GPU的依赖，适应多种显卡类型(如AMD(ATI)的显卡、NVIDIA的显卡、以及Inter内置显卡)。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：客户端上传数据：登陆客户端，进入海缆船舶施工模块，上传海缆施工实时数据，施工开始；
步骤二：根据上传的数据模拟海缆施工过程并绘制成模拟施工轨迹，且具体步骤为：
a、开启三维海缆施工仿真模拟，获取前2组三维线段实时数据，在三维空间里面将其绘制出来；
b、获取第3组三维线段数据，第3组数据是和第2组同在线段范围在三维空间里面将其绘制出来，根据船舶行进的位置，获取在2组数据上面位置数据数组的当前点，和下面第3组数据的最近点连接成线，连续绘制成模拟施工轨迹；
c、继续绘制N个点，具体操作和实现与b相同。
2.如权利要求1所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，还包括步骤三：施工结束后，三维海缆施工过程仿真模拟同步停止绘制。
3.如权利要求2所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，还包括步骤四：客户端再次开启施工后，三维仿真施工模拟数据继续连接停止部分的数据开始绘制模拟施工轨迹，直至施工完成。
4.如权利要求1所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，所述步骤a具体步骤包括：
a1、开启三维海缆施工仿真模拟，通过数据上传后台服务实时推送给客户端本地数据库中；
a2、从本地数据库中获取最开始点和第二个点数据构成前2组数据，且每组数据中包含水平线和水深值数据；
a3、获取前两组数据后，在三维空间内前后依次模拟绘制，两组数据绘制完成后连接成线并在三维空间中显示；所述三维空间由X、Y、Z维度轴坐标组成，且所述三维空间中X轴、Y轴代表经纬度，Z轴代表水深值。
5.如权利要求1所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，所述步骤b中获取并绘制第三组3维数据线段的具体步骤包括：
b1、步骤a中绘制展示完成后，三维空间模拟自动从本地数据中加载获取第三组数据，得到第三组数据的点位后数据，即水面经纬度值和水深值；
b2、通过三维空间模拟绘制，即步骤a。
6.如权利要求1所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，所述步骤b中判断第3组数据与第2组数据在相同线段范围内的具体步骤包括：
b11、三维模拟器获取本地数据库中海缆点位数据信息，得到海缆点间距离和总距离的长度；
b12、在三维空间模拟中，以X轴、Y轴和圆点为水平面，得到第三组数据的点位的水面经纬度值；
b13、比较第二组数据的点位数据的经纬度值，点间距长度和数据库中得到的一致，即在同线段范围内。
7.如权利要求1所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，所述步骤b中获取当前点的具体步骤包括：通过获取的本地数据库中的海缆点位信息，在三维空间中运行船舶模拟时，实时更新船舶行进的位置；根据船舶行进的位置，得到当前点；所述海缆点位信息包括点水平面经纬度值、点水深值、点间距、设置的船速、方位角和船舶运行时间。
8.如权利要求7所述的基于unity3d框架的三维海缆施工过程仿真模拟的方法，其特征在于，所述步骤b中，得到所述当前点的信息后，在模拟的水平面坐标中将所述当前点与同线段内的所述第2组数据连接成线显示。
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