[发明专利]一种基于GPU的动力定位船舶三维视景仿真系统及方法

权利要求书

1.一种基于GPU的动力定位船舶三维视景仿真系统，其特征在于：包括数据库模块、海洋平台及船舶建模模块、动力定位传感器处理信息模块、运动控制模块、实体与海洋场景仿真模块、GPU加速渲染模块、C#后台调用与驱动模块、动力定位效果显示模块；

所述数据库模块，通过相关设计图纸和实地物体测量的数据获得实物包括外观、几何形状的数据，对采集到的数据信息进行转换、整理和存储；

所述海洋平台及船舶建模模块，根据动力定位船舶行驶环境的需要，采用3D MAX软件按照三维建模的方法，构造出包括本船，目标船，海洋平台，灯塔的环境所需多样化的参照物模型；而后，采用三维建模软件Multigen Creator构造包括近海岸、风、浪、流以及晴天、雨天、阴天的海洋场景模型；

所述动力定位传感器处理信息模块，根据输入的C#后台调用与驱动模块中的接口状态和运动控制模块中的运动状态，开发仿真循环接口来获得三种状态：-1、0、1，其中，-1表示接口没有连接，0表示已经结束，1表示仿真接口正常且正在运行；

所述运动控制模块，用于响应动力定位传感器处理信息模块对应的信息，通过解析C#后台调用与驱动模块的结果数据集，生成实体与海洋场景仿真模块的运动控制指令以及动力定位效果显示模块需要的运动参数；同时该模块根据实体与海洋场景仿真模块和动力定位效果显示模块反馈的场景对象运动状态，给出三个返回值，-1、0、1，其中，-1表示运动已经结束，可以将其回收处理，0表示运动对象没激活，1表示对象已经激活且正在运动；

所述实体与海洋场景仿真模块，根据接收运动控制模块输出的对象的运动特效，对导入的构造模型几何文件建立场景树，模型的运动需要定义约束关系和运动路径，模型的不同节点挂在一个场景树上的不同节点上；运动部分和不运动部分分别挂在场景树不同的节点上，根据模型的布置与协调，统一对各个模型及场景在Vega Prime仿真平台上进行渲染，最终形成复杂的场景环境图，将其输出给GPU加速渲染模块；

所述GPU加速渲染模块，接收经过实体与海洋场景仿真模块处理后得到的几何场景图，通过这些场景和特效命令进一步加工处理，通过GPU的功能，减轻CPU的工作负担，场景环境图经过GPU加速渲染模块进行加速，使得其渲染仿真的速度大大加快，增加了场景模型显示连续性，实现了模型运动与场景显示的实时性与真实感；

所述C#后台调用与驱动模块，包括C#多场景仿真接口状态监控和C#多场景仿真接口信息处理，具体即通过监控C#后台调用与驱动模块接口的运行过程，开发仿真循环接口来获得三种状态：-1、0、1，其中，-1表示接口没有连接，0表示已经结束，1表示仿真接口正常且正在运行；而后，通过解析法对C#输出的结果信息进行处理；

所述动力定位效果显示模块，用于实现场景仿真的显示，通过C#后台调用与驱动模块的C#多场景仿真接口信息的处理过程对实体与海洋场景仿真模块进行驱动，实现对场景环境的调用与控制，最终的效果通过动力定位效果显示模块展现。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPU的动力定位船舶三维视景仿真系统，其特征在于：所述动力定位传感器处理信息模块根据输入的C#后台调用与驱动模块中的接口状态和运动控制模块中的运动状态实现两方面功能：其一、信息接收方面是指当监控到C#接口状态是0的时候，将结果文件中的其他对象模型添加到任务中；当监控到运动控制模块中的运动状态是0的时候，将相应对象模型回收处理；其二、信息传递方面是指对C#后台调用与驱动模块和运动控制模块产生的信息进行调度和控制，用来保证仿真效果的实时性，视景仿真的任务严格按照顺序执行，实现流程是首先监控消息接收的情况、视景对象的运动状态、运动对象的生命周期，根据接收的信息进行匹配是否有三维视景中运动对象需要的数据，若有，将解析的结果数据输出给视景对象运动控制模块；若无，查询新的接收信息，继续循环，直到运动控制模块给出0的状态，将相应对象进行回收处理。