基于WebGL与WebSocket的船舶操纵训练环境仿真
这是一篇关于航海仿真,船舶操纵,WebGL技术,WebSocket协议的论文, 主要内容为船员的操纵能力对保障海事航行安全至关重要,所以通过训练提高船员的操纵能力必须作为重中之重。国内起初运用VR(Virtual Reality)技术或者仿真技术逼真地再现船舶操纵训练系统中的三维环境,培训人员可以身临其境地进行船舶航行操纵训练,在短时间内达到理想而有效的培训效果,但由于大型船舶操纵训练系统成本高、开发周期长、可扩展性差,而且场地固定,受训人数和培训时间都受到限制,这些弱点都难以保证受训人员有足够的训练时间。随着HTML5的出现和广泛使用以及JavaScript虚拟引擎性能的提升,基于Web的船舶仿真训练系统逐渐发展起来,它允许多用户随时随地地进行船舶操纵训练。但沉重繁琐的浏览器插件安装是Web渲染的一个弊端,不仅限制了模型的可移植性,而且还不利于维护和更新。WebGL(Web Graphic Library)的出现解决了需插件安装、可移植性差等缺点,利用它可以直接创建逼真的三维场景。同时WebSocket通信协议的出现,实现了浏览器端与服务器端之间的双向连接,不仅浏览器端可以向服务器端传输数据,服务器端也可以向浏览器端推送数据,使得浏览器端与服务器之间的数据交换变得更加简单,避免了传统轮询、Ajax轮询等传统传输方式占用带宽率高、服务器无法主动传输数据等缺点,从而满足了船舶操纵训练对实时数据传输的要求。本文综合考虑WebGL与WebSocket的诸多特性,搭建了基于B/S(Browser/Server)架构的船舶操纵训练系统。利用WebGL技术渲染船舶操纵训练的三维场景,使用WebSocket协议实现船舶操纵训练信息的实时交互,为多船员的船舶操纵训练提供了一个协同互见、不受时空限制的逼真环境,能有效地提高船员的训练水平。主要的研究工作包含如下:1,)船舶操纵训练系统的框架设计系统采用B/S架构,数据库端使用MySQL数据库存储用户的信息、港口数据和船舶信息;服务器端使用SpringBoot框架搭建服务器,并完成数学模型解算的工作;前端使用JavaScript、HTML、CSS完成界面设计,主要有船舶静态信息区、船舶动态信息区以及船舶操纵控制区。2)基于WebGL的船舶操纵训练环境的三维场景仿真采用WebGL技术实现Web端的船舶操纵训练环境的三维仿真,其中包括海面、近岸地形、岛屿、海面助航设施的可视化,海面航行的船舶的三维可视化,还包括雨、雪等的气象仿真。3)基于WebSocket协议的船舶操纵环境数据实时交互采用WebSocket协议作为数据传输的通道,实现了 Web端向服务器端发送船舶操控信息,服务器端向所有训练中的Web端推送练习环境信息、所有船舶的位置姿态、以及其它航行环境信息,最后对网络延迟进行了实验和分析,并在此基础上提出了基于时间补偿的改进方法。
基于WebGL与WebSocket的船舶操纵训练环境仿真
这是一篇关于航海仿真,船舶操纵,WebGL技术,WebSocket协议的论文, 主要内容为船员的操纵能力对保障海事航行安全至关重要,所以通过训练提高船员的操纵能力必须作为重中之重。国内起初运用VR(Virtual Reality)技术或者仿真技术逼真地再现船舶操纵训练系统中的三维环境,培训人员可以身临其境地进行船舶航行操纵训练,在短时间内达到理想而有效的培训效果,但由于大型船舶操纵训练系统成本高、开发周期长、可扩展性差,而且场地固定,受训人数和培训时间都受到限制,这些弱点都难以保证受训人员有足够的训练时间。随着HTML5的出现和广泛使用以及JavaScript虚拟引擎性能的提升,基于Web的船舶仿真训练系统逐渐发展起来,它允许多用户随时随地地进行船舶操纵训练。但沉重繁琐的浏览器插件安装是Web渲染的一个弊端,不仅限制了模型的可移植性,而且还不利于维护和更新。WebGL(Web Graphic Library)的出现解决了需插件安装、可移植性差等缺点,利用它可以直接创建逼真的三维场景。同时WebSocket通信协议的出现,实现了浏览器端与服务器端之间的双向连接,不仅浏览器端可以向服务器端传输数据,服务器端也可以向浏览器端推送数据,使得浏览器端与服务器之间的数据交换变得更加简单,避免了传统轮询、Ajax轮询等传统传输方式占用带宽率高、服务器无法主动传输数据等缺点,从而满足了船舶操纵训练对实时数据传输的要求。本文综合考虑WebGL与WebSocket的诸多特性,搭建了基于B/S(Browser/Server)架构的船舶操纵训练系统。利用WebGL技术渲染船舶操纵训练的三维场景,使用WebSocket协议实现船舶操纵训练信息的实时交互,为多船员的船舶操纵训练提供了一个协同互见、不受时空限制的逼真环境,能有效地提高船员的训练水平。主要的研究工作包含如下:1,)船舶操纵训练系统的框架设计系统采用B/S架构,数据库端使用MySQL数据库存储用户的信息、港口数据和船舶信息;服务器端使用SpringBoot框架搭建服务器,并完成数学模型解算的工作;前端使用JavaScript、HTML、CSS完成界面设计,主要有船舶静态信息区、船舶动态信息区以及船舶操纵控制区。2)基于WebGL的船舶操纵训练环境的三维场景仿真采用WebGL技术实现Web端的船舶操纵训练环境的三维仿真,其中包括海面、近岸地形、岛屿、海面助航设施的可视化,海面航行的船舶的三维可视化,还包括雨、雪等的气象仿真。3)基于WebSocket协议的船舶操纵环境数据实时交互采用WebSocket协议作为数据传输的通道,实现了 Web端向服务器端发送船舶操控信息,服务器端向所有训练中的Web端推送练习环境信息、所有船舶的位置姿态、以及其它航行环境信息,最后对网络延迟进行了实验和分析,并在此基础上提出了基于时间补偿的改进方法。
基于WebGL与WebSocket的船舶操纵训练环境仿真
这是一篇关于航海仿真,船舶操纵,WebGL技术,WebSocket协议的论文, 主要内容为船员的操纵能力对保障海事航行安全至关重要,所以通过训练提高船员的操纵能力必须作为重中之重。国内起初运用VR(Virtual Reality)技术或者仿真技术逼真地再现船舶操纵训练系统中的三维环境,培训人员可以身临其境地进行船舶航行操纵训练,在短时间内达到理想而有效的培训效果,但由于大型船舶操纵训练系统成本高、开发周期长、可扩展性差,而且场地固定,受训人数和培训时间都受到限制,这些弱点都难以保证受训人员有足够的训练时间。随着HTML5的出现和广泛使用以及JavaScript虚拟引擎性能的提升,基于Web的船舶仿真训练系统逐渐发展起来,它允许多用户随时随地地进行船舶操纵训练。但沉重繁琐的浏览器插件安装是Web渲染的一个弊端,不仅限制了模型的可移植性,而且还不利于维护和更新。WebGL(Web Graphic Library)的出现解决了需插件安装、可移植性差等缺点,利用它可以直接创建逼真的三维场景。同时WebSocket通信协议的出现,实现了浏览器端与服务器端之间的双向连接,不仅浏览器端可以向服务器端传输数据,服务器端也可以向浏览器端推送数据,使得浏览器端与服务器之间的数据交换变得更加简单,避免了传统轮询、Ajax轮询等传统传输方式占用带宽率高、服务器无法主动传输数据等缺点,从而满足了船舶操纵训练对实时数据传输的要求。本文综合考虑WebGL与WebSocket的诸多特性,搭建了基于B/S(Browser/Server)架构的船舶操纵训练系统。利用WebGL技术渲染船舶操纵训练的三维场景,使用WebSocket协议实现船舶操纵训练信息的实时交互,为多船员的船舶操纵训练提供了一个协同互见、不受时空限制的逼真环境,能有效地提高船员的训练水平。主要的研究工作包含如下:1,)船舶操纵训练系统的框架设计系统采用B/S架构,数据库端使用MySQL数据库存储用户的信息、港口数据和船舶信息;服务器端使用SpringBoot框架搭建服务器,并完成数学模型解算的工作;前端使用JavaScript、HTML、CSS完成界面设计,主要有船舶静态信息区、船舶动态信息区以及船舶操纵控制区。2)基于WebGL的船舶操纵训练环境的三维场景仿真采用WebGL技术实现Web端的船舶操纵训练环境的三维仿真,其中包括海面、近岸地形、岛屿、海面助航设施的可视化,海面航行的船舶的三维可视化,还包括雨、雪等的气象仿真。3)基于WebSocket协议的船舶操纵环境数据实时交互采用WebSocket协议作为数据传输的通道,实现了 Web端向服务器端发送船舶操控信息,服务器端向所有训练中的Web端推送练习环境信息、所有船舶的位置姿态、以及其它航行环境信息,最后对网络延迟进行了实验和分析,并在此基础上提出了基于时间补偿的改进方法。
面向智慧校园的虚拟实验平台研究与实现
这是一篇关于虚拟实验平台,WebSocket通信协议,SSM框架,WebGL技术的论文, 主要内容为智慧校园是一种借助于物联网、虚拟化和云计算等前沿科技来改变师生和校园资源交互方式的信息服务平台。它采用应用服务软件作为载体,与学校的教学资源进行整合,目前已成为校园信息化建设的热点。虚拟实验平台是智慧校园的应用成果之一,它是一种通过网络技术构建的仿真教学系统。学校采用虚拟教学既可以提高学生的学习热情,又可以为学校提供新的教学模式。本文首先对国内某高校的虚拟实验管理系统进行分析,总结网络虚拟实验平台的功能,并分析其目前存在的问题。通过研究发现,在实验指导模块,该虚拟实验平台提供在线实验指导书,学生在做虚拟实验的过程中遇到问题时可对其进行翻阅,但是此功能的特点是查阅效率低,不能即时解决学生的疑问;而且该平台的实验报告设置成让学生填空的方式,其优点是系统可以自动识别答案,提高了评阅效率,其缺点是实验报告功能单一,无法准确判断学生对实验的掌握程度。针对上述问题,本文主要围绕虚拟实验平台的设计与实现进行需求分析、总体设计以及程序开发实现。在需求分析阶段,本文得出了虚拟实验平台的虚拟实验、用户管理、网络聊天室和虚拟实验管理四个详细的功能模型以及学生、老师、管理员三个用户角色模型。在总体设计阶段,首先,本文通过对Client/Server和Browser/Server两种结构进行分析和比较,基于可拓展性和可维护性,选用Browser/Server结构来进行本文的虚拟实验平台开发;然后,本文从实际需求出发选择MySQL数据库和E-R模型图完成了系统数据库表的设计;此外,本文在对Http和WebSocket两种网络通信协议的特点进行分析和比较后,选用WebSocket网络通信协议为平台内置的网络聊天室带来稳定高效的传输效果。在开发实现阶段,本文借助SSM框架和MVC的设计模式对平台进行分层开发,有效的保障了软件的扩展性;针对虚拟实验操作,本文采用Unity3D的WebGL技术进行开发,保证学生借助浏览器即可操作虚拟仪器进行实验;针对实验图片上传问题,本文采用Nginx和Ftp搭建图片服务器,解决了集群环境下用户访问图片的问题;出于对平台安全性的考虑,本文采用Shiro安全框架实现了用户的认证与授权。综上所述,本文设计并实现了虚拟实验平台内置的网络聊天室以供师生交流,提高了答疑解惑的效率,取代了在线实验指导书,改进了实验指导方式。聊天室具有群聊和私聊两个模式,既方便多人讨论问题,又便于用户私底下对问题进行深入的探讨。本文在实验报告的功能模块中,设计了图文并茂的模式,不仅能够填写文字信息,还能够上传实验结果图片,使得老师能够更加深入全面地了解学生对实验的掌握程度。本文研究的虚拟实验平台不仅给学生提供了一个学习实践的场所,给老师提供了一种辅助教学的模式,还给学校节约了真实实验场景中需要用到的实验仪器和材料,因此本文研究的虚拟实验平台具有非常高的现实意义。
基于WebGL的开放BIM跨平台可视化系统研究
这是一篇关于BIM,IFC标准,轻量化,跨平台,WebGL技术的论文, 主要内容为BIM(Building Information Modeling)作为建筑业信息化的核心技术,被“十三五”规划明确列为重点支持的技术领域。BIM可视化不仅是建筑信息化的技术基础,同时也决定了其他建筑管理技术的拓展空间。目前,BIM可视化系统大多数基于C/S(Client/Server)架构,该架构可视化系统存在依赖软件平台,运行期间占用计算资源非常大的缺陷,无法满足建筑行业频繁的数据交互、数据共享新需求,并且不能通过浏览器实现资源共享。随着Web、WebGL技术的成熟,BIM可视化系统从C/S架构走向B/S(Browser/Server)架构。B/S架构可视化系统很大程度上区别于C/S架构可视化系统,表现在不需要安装特定软件,直接使用浏览器访问指定网址即可,用户可以在不同的OS(操作系统)中使用BIM模型。此外,B/S架构可视化系统对数据组织方式的调整及轻量化处理,既确保了其在不同配置终端上使用的稳定性,也在保障模型数字化、信息化的前提下带来更流畅的用户体验。本文以实现建筑信息模型轻量级展示为目标,结合IFC数据交换标准和WebGL三维可视化技术对BIM可视化系统进行了理论研究和应用开发,并完成了以下工作:首先,讨论了不同架构可视化系统在渲染模型时的优缺点,提出了基于B/S架构的系统开发,并且分析了B/S架构可视化系统的总体需求与功能需求。然后,通过研究IFC标准及IFC文件数据结构,完成了IFC文件解析流程的设计。在解析IFC文件获取模型信息的同时,参数化重构模型构件几何体,并对几何体进行三角化处理,完成了系统文件转换模块的设计。对转换后的JSON格式数据以基本数据列表和类构件几何数据列表进行存储,完成了系统数据存储结构的设计。随后,基于文件转换和数据存储,通过使用Three.JS加载JSON格式中间文件实现模型重载,在Scene场景对象中引入光源、相机对象实现模型着色渲染,完成了系统数据渲染模块的设计。通过改变相机对象参数实现模型变换,通过创建ray()函数,建立关联机制实现模型拾取、属性查询,完成了系统模型交互功能模块的设计。通过以上设计实现了基于WebGL的开放BIM跨平台可视化系统的开发。最后,结合案例验证了该可视化系统模型展示的一致性、完整性、流畅性与高效性,模型交互功能的多样性与实用性,浏览器兼容的友好性。该系统解决了BIM数据的轻量化和跨平台问题,实现了模型和建筑图的在线浏览和信息交互。
面向建筑信息模型的三维可视化系统前端设计与实现
这是一篇关于B/S架构,BIM应用,WebGL技术,模型可视化的论文, 主要内容为在传统的建筑行业中,若要绘制建筑模型,大多会采用CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)进行制图,尽管能够通过一些电子设备提高绘制的效率,但是仍需要耗费巨大的人力。随着科技以及数字化技术的蓬勃发展,BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)渐渐被人们所关注,并受到了广大建筑行业人员的青睐,是建筑行业发展的新趋势,在Web端针对BIM开发三维可视化系统是大势所趋。系统的功能模块主要分为模型的仿射变换、模型的分解、设置、天空盒、构件变换以及home复位等,可以实现模型的平移旋转缩放、模型爆炸、页面全屏显示、改变页面背景颜色、构件的聚焦、属性、透明化、隐藏、线框化、隔离、改变构件颜色、绘制构件的包围盒、模型复原等功能。其中采用ES6中Promise相关的API技术实现模型构件在浏览器上的加载与渲染,并且利用Ray Caster射线投射技术实现构件的拾取。通过上述技术与功能模块的开发,从而实现三维系统的可视化以及交互,加之利用天空盒的效果,给用户一种“不识庐山真面目,只缘身在此山中”的身临其境的绝妙感受。并且用户不需要在浏览器中安装任何插件以及扩展程序便可随时在浏览器中查看三维模型并与之进行交互,对用户也没有任何专业上的限制。该系统以谷歌浏览器为主要的运行环境,成功实现了面向建筑信息模型的三维可视化系统。该系统的运行结果表明,三维模型可以在浏览器中流畅的进行渲染,进而进行与模型的交互,可以提升用户的体验,并且也为建筑行业的人员带来了极大的便利。
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