为了提高船舶在航行时具有更高的安全性和经济性，系统在设计开发中需要经过多次下水实验，来验证船舶运动算法的有效性和控制系统的合理性。然而每次实验都要采集相应的数据进行处理分析，从中得到比较全面的性能评价，在此基础上对系统进行进一步的优化。

通过多次实验优化最终形成的成品系统，这种方法会使系统的开发周期变得很长，并且要花费大量的人力物力财力。就以上的情况，用计算机仿真技术来研究船舶运动已成为了一个必然的趋势。通过模拟不同的海面状况，对系统的算法进行仿真优化，对系统的算法进行仿真优化，不仅可以减少人力物力的浪费，还可以减少在水上实验次数，这样就降低了系统开发的时间和成本。

但是，我们发现在之前的仿真是很局限的，每次从建模（数学和环境）到模型的转换，一定要保证每一步的准确性，这样就会让我们用很多的时间在建模上；同时在数据分析中，每次都需要对数据和波形的分析。因此，在我们现在没有条件进行双机仿真和物理仿真的情况下，单机仿真技术对于我们初学者无非是一个很好的实验平台，这种仿真可以较为准确的建立船舶模型和环境模型来反映真实的对象。仅使用一台PC，利用仿真软件设计船舶运动仿真系统并进行仿真，实现船舶对环境干扰、控制的回应。这对我们研究在水中船舶的运动的系统和特征有着很大的影响和意义，主要体现在以下几点：

（1）简化仿真流程

我们每次实验只需要用几个步骤就可以获得我们所需的数据，使工作人员不在浪费过多的时间在重复上这样没有意义的工作上，从而节约了时间、提高了效率。

（2）加快船舶运动控制器的开发

模块化与系统的容错性，使得我们可以依据需求，改变船舶模型和环境干扰的参数。这让仿真系统可以适用于不同类型船舶从而进行仿真的需求。

（3）更真实地模拟海洋环境

在计算机技术进步的脚步下，随着对流动现象的本质更加深入的了解认识，数值计算方式的优化，所获得的船舶运动仿真模型及数据也越来越精准，更有利于模拟真实的海洋环境和船舶的运动，反之，也可以使所构建的系统对验证算法更有利。

（4）增强实验的直观性

通常船舶运动姿态的记录方式是从运动参数或者向量的波形图，这些波形图一般只有专业人士才能看懂，并不适用于船舶运动的研究推广。根据虚拟实现技术所生成的直观显示仿真技术无非是一种新兴的方式带领我们去研究船舶运动。本系统通过计算机3D动画实现立体图像的构建，可以更为直观的显示船舶的运动和姿态，不仅能方便研究船舶运动，而且又能让人真实的融入其中，直观的做出合理的判断从而操控，因为其直观的界面和场景更改是普通人也可以看懂以往很难懂的情况，不仅使实验更直观，也对知识的小白化和偶记有着非常深远的意义。

1。2相关技术的国内外发展及现状

1。2。1船舶运动建模的发展及现状

1。2。2船舶在波浪中的运动特性的研究现状

1。2。3船舶运动仿真的发展及现状

1。3本文的主要研究内容文献综述

本文的研究船舶运动仿真系统通过虚拟现实技术及系统仿真技术来实现，全文分为四章，具体内容如下：

第1章，绪论。本章说明本课题的背景以及研究意义，并讲述本课题的设计的技术的国内外发展现状，并说明本文的研究工作以及内容。

第2章，本章主要研究船舶运动仿真的数学模型。首先从运动学和动力学的角度对船舶运动进行分析，从而获得船舶运动方程。由于船舶一般处于相对复杂的海面状况下，紧接着分析了环境干扰作用力的模型，其中有风、海浪、洋流等环境作干扰用力的数学模型，并给出相关参数的计算方法。本章主要是为船舶运动仿真系统设计打基础。