導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇vr技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

［關(guān)鍵詞］虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì);應(yīng)用研究

vr技術(shù)通常是需要網(wǎng)絡(luò)以及多媒體技術(shù)來(lái)支撐，且其在功能性方面表現(xiàn)出是一種綜合的信息技術(shù)。VR就是虛擬現(xiàn)實(shí)，這種技術(shù)基于電腦的系統(tǒng)來(lái)將虛擬的情景在畫面當(dāng)中展示出來(lái)。并且，在展示的過(guò)程當(dāng)中，融入了人的語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)以及各種肢體動(dòng)作，使其能夠完整的在虛擬畫面中得到展現(xiàn)。由于VR技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較完善，所以將其廣泛的應(yīng)用到各種設(shè)計(jì)當(dāng)中。本文將針對(duì)VR技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行研究，從VR技術(shù)與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵入手，對(duì)應(yīng)用的效果和范圍展開具體的分析。

1VR技術(shù)概述和特征

1．1淺析VR技術(shù)

VR技術(shù)依舊是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是將一系列先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行集合，比如計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)，通過(guò)將這些技術(shù)進(jìn)行集合營(yíng)造出一個(gè)三維立體的虛擬環(huán)境，并且利用多種設(shè)備來(lái)使虛擬環(huán)境能夠支撐，最后實(shí)現(xiàn)多維度的信息空間。VR技術(shù)會(huì)根據(jù)用戶需求的差異性通過(guò)不同的技術(shù)手段來(lái)構(gòu)建不同的虛擬場(chǎng)景，并最終將虛擬的場(chǎng)景展現(xiàn)給用戶，使用戶能夠在立體場(chǎng)景中獲得趨向現(xiàn)實(shí)的感受效果。

1．2VR技術(shù)的特征分析

人類在進(jìn)行感知時(shí)依靠的是視覺(jué)、觸覺(jué)以及聽覺(jué)各方面能力，通過(guò)VR技術(shù)手段構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，其需要達(dá)到的最佳效果就是能夠滿足人類的感知能力。當(dāng)前的VR技術(shù)手段尚未達(dá)到比較完美的感知效果，但也具備一定的感知能力。并且，人們可以在虛擬的環(huán)境當(dāng)中能夠與虛擬的事物產(chǎn)生互動(dòng)，盡管這種互動(dòng)并不是真實(shí)意義上的觸覺(jué)效果，但是在一定程度上也能夠使人們視覺(jué)上感受到互動(dòng)，也是VR技術(shù)的一種獨(dú)有特征［1］。在虛擬的環(huán)境當(dāng)中最主要的特征是其構(gòu)想性，通過(guò)對(duì)虛擬環(huán)境的探索，人們?cè)谝欢ǔ潭壬蠞M足了想象力中的場(chǎng)景需求，這是VR技術(shù)中最顯著的特征。

2環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)中運(yùn)用VR技術(shù)的價(jià)值

我國(guó)的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)宗旨是能夠使用最低的成本設(shè)計(jì)出最大效益的設(shè)計(jì)方案。這就需要在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，要采取一切可行性的手段來(lái)對(duì)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果得到提升。那么將VR技術(shù)運(yùn)用到環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中也是適應(yīng)了當(dāng)前狀況的需求，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容在展現(xiàn)的過(guò)程中會(huì)使人難以理解，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的支撐，并且使設(shè)計(jì)方案能夠更直觀的展現(xiàn)出來(lái)，這將會(huì)促進(jìn)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效果達(dá)到更高層次。

3VR技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)之中的研究

3．1將藝術(shù)設(shè)計(jì)的效果直觀展現(xiàn)

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的展現(xiàn)從最早的手繪圖紙到電腦的效果圖制作再到建筑動(dòng)畫制作這一發(fā)展進(jìn)程，已經(jīng)經(jīng)歷了多次展現(xiàn)手段的變更。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在當(dāng)今時(shí)代的廣泛應(yīng)用也為環(huán)境藝術(shù)提供了新的展現(xiàn)形式。與傳統(tǒng)的展現(xiàn)形式相比，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景來(lái)對(duì)環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容加以展現(xiàn)，可以使客戶在虛擬環(huán)境中通過(guò)觸覺(jué)、視覺(jué)以及聽覺(jué)全方位加強(qiáng)對(duì)感官的刺激，使環(huán)境藝術(shù)的效果展現(xiàn)的更加直觀。

3．2改善環(huán)境藝術(shù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的英語(yǔ)與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中，在具體的應(yīng)用操作中，最有優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)是該技術(shù)促進(jìn)了環(huán)境藝術(shù)相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的提升。由于VR運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件在比較短的時(shí)間內(nèi)就可以構(gòu)建出三維立體結(jié)構(gòu)，代替了傳統(tǒng)意義上實(shí)體的框架結(jié)構(gòu)，在這一層面上就已經(jīng)對(duì)成本達(dá)到了降低的效果。而在三維立體虛擬環(huán)境當(dāng)中，對(duì)具體的物件進(jìn)行構(gòu)建也花費(fèi)不了太多時(shí)間，同樣只需要在軟件中進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整即可，也避免了在實(shí)際當(dāng)中花費(fèi)的時(shí)間和成本，極大的提升了環(huán)境藝術(shù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

3．3有效避免環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方案中的問(wèn)題

在環(huán)境技術(shù)設(shè)計(jì)中，往往需要借助多種知識(shí)體系，將其融合才能對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容達(dá)到完善效果，如果在其中運(yùn)用的部分知識(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤性的理解，就會(huì)對(duì)整體的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，甚至要重新整體進(jìn)行修改。而運(yùn)用VR技術(shù)則可以使這種問(wèn)題在操作中得到避免，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)當(dāng)中由于對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行建模的技術(shù)，在構(gòu)建開始以前需要通過(guò)表格圖示等形式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且對(duì)概念達(dá)到深層次的理解。VR技術(shù)在應(yīng)用中還可以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)的處理效果，使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)能夠在運(yùn)用VR技術(shù)的基礎(chǔ)上，有序的進(jìn)行運(yùn)作，每一個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)都能夠在特殊情況進(jìn)行單獨(dú)處理，使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間就得以解決，大大提升了設(shè)計(jì)的效率。

4結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代化科技層出不窮的背景下，要將科技有效的應(yīng)用到各領(lǐng)域當(dāng)中，使科技技術(shù)能夠發(fā)揮最大的作用。通過(guò)VR技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)當(dāng)中的運(yùn)用效果，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)形式上加以改進(jìn)，并且也促進(jìn)了其經(jīng)濟(jì)效益，所以VR技術(shù)能夠在這些相關(guān)的項(xiàng)目當(dāng)中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的價(jià)值，在以后可以更廣泛的對(duì)其進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn):

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選題一：移動(dòng)直播

參考方向：移動(dòng)直播技術(shù)升級(jí)、秀場(chǎng)直播模式分析、移動(dòng)直播內(nèi)容產(chǎn)業(yè)分析、傳統(tǒng)媒體移動(dòng)直播試水。2016是視頻直播的元年，看看各大互聯(lián)網(wǎng)公司、媒體在布局直播時(shí)的力度就知道了。直播實(shí)在是個(gè)太大的主題，雖然不能方方面面都進(jìn)行研究，但你至少可以將關(guān)注點(diǎn)聚焦在某一具體領(lǐng)域，比如以《華盛頓郵報(bào)》為例分析媒體轉(zhuǎn)型中的直播運(yùn)用，再比如Facebook等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的社交直播等等。

 

選題二：VR虛擬現(xiàn)實(shí)+內(nèi)容

參考方向：數(shù)字媒體VR報(bào)道實(shí)踐、VR紀(jì)錄片的生產(chǎn)與分發(fā)、國(guó)內(nèi)媒體VR新聞創(chuàng)新案例與應(yīng)用前景。當(dāng)今科技界聊的最多的話題，大概不是直播就是VR。VR真是一盤超大的棋，各個(gè)巨頭紛紛入局，不管是VR硬件設(shè)備，還是VR內(nèi)容生產(chǎn)似乎總有無(wú)窮的潛力等待挖掘，F(xiàn)acebook的小扎更是全力“押寶”VR。那你能研究些啥呢?數(shù)字化媒體如何運(yùn)用VR進(jìn)行多元化新聞報(bào)道呈現(xiàn)形式?VR內(nèi)容生產(chǎn)的現(xiàn)狀、前景與憂慮?更酷的同學(xué)是不是還可以學(xué)習(xí)美國(guó)大學(xué)生做個(gè)VR畢設(shè)?期待你們的腦洞!

 

選題三：資訊短視頻

參考方向：國(guó)內(nèi)短視頻創(chuàng)業(yè)綜述、青年用戶短視頻消費(fèi)習(xí)慣調(diào)查、社交時(shí)代短視頻的傳播特征。有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一夜之間，短視頻火了，網(wǎng)紅、垂直行業(yè)、社交巨頭...入局者甚多。媒體人轉(zhuǎn)型投身短視頻內(nèi)容創(chuàng)業(yè)，更讓大家對(duì)短視頻領(lǐng)域充滿好奇。短視頻為什么這么火?為什么這么多媒體人將創(chuàng)業(yè)目標(biāo)置于此?短視頻是如何帶來(lái)大規(guī)模流量的?互聯(lián)網(wǎng)、媒體巨頭又是如何布局短視頻大棋的?……多看看相關(guān)研究，你或許會(huì)有更多靈感。

 

選題四：突發(fā)新聞報(bào)道

參考方向：外媒如何利用社交媒體報(bào)道突發(fā)、直播在突發(fā)報(bào)道中的作用、突發(fā)報(bào)道中的社交信源核實(shí)方法論。近幾個(gè)月國(guó)際國(guó)內(nèi)突發(fā)新聞不斷，面對(duì)這樣的突發(fā)新聞，媒體作何反應(yīng)?如何報(bào)道?運(yùn)用什么先進(jìn)工具來(lái)提高報(bào)道效率?社交媒體如何聚合消息?發(fā)揮何種作用?成為“報(bào)道主力”后又對(duì)這個(gè)傳播版圖有著怎樣的影響?……當(dāng)下全新的傳播環(huán)境中，這些都是值得走心研究的好問(wèn)題。

 

選題五：IP價(jià)值

參考方向：媒體如何用IP思維打造新聞產(chǎn)品、特稿的IP變現(xiàn)之路、玄幻劇IP的營(yíng)銷與發(fā)行。將IP譽(yù)為當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的掘金礦似乎也不為過(guò)。“IP是個(gè)筐，什么都能裝。”看看暑期檔熱播的各大電影、電視劇哪個(gè)不是IP改變的功勞?里約奧運(yùn)只知道follow寧澤濤、泥石流，卻沒(méi)發(fā)現(xiàn)體育愛(ài)豆背后的巨大IP價(jià)值?布朗熊、可妮兔超可愛(ài)，可她們同屬的LINE“帝國(guó)”卻靠IP衍生創(chuàng)造了巨大的商業(yè)價(jià)值……年輕人，看劇看奧運(yùn)看電影玩的不亦樂(lè)乎時(shí)，可別錯(cuò)過(guò)值得研究的論文選題哦。

 

選題六：新聞編輯室“黑科技”

參考方向：外媒編輯室如何運(yùn)用AI系統(tǒng)提升效率、聊天機(jī)器人在新聞報(bào)道中的運(yùn)用、全球機(jī)器人寫作發(fā)展綜述。諸多媒體似乎一直在致力于新聞編輯室的工具改革，無(wú)論是《紐約時(shí)報(bào)》的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Stela，英國(guó)智能內(nèi)容服務(wù)軟件Echobox，還是具有寫稿、聊天功能的機(jī)器人，它們都在嘗試提高編輯室的工作效率，最終實(shí)現(xiàn)傳播效率的最大化。深入研究一下國(guó)內(nèi)外媒體的編輯室工具改革，新聞業(yè)務(wù)小能手說(shuō)不定就是你!

 

選題七：數(shù)據(jù)新聞

參考方向：媒體數(shù)字報(bào)道創(chuàng)新(以里約奧運(yùn)報(bào)道為例)、社交傳播環(huán)境下數(shù)據(jù)新聞的創(chuàng)新范式。

數(shù)字新聞仍是當(dāng)前新聞報(bào)道的一個(gè)熱門方向，從剛剛過(guò)去的里約奧運(yùn)中便可看出端倪?！都~約時(shí)報(bào)》、《金融時(shí)報(bào)》、《華盛頓郵報(bào)》、NBC、BBC等一票大佬媒體都使出渾身解數(shù)在數(shù)字新聞上做足功課。對(duì)新聞實(shí)務(wù)感興趣的童鞋不妨多多關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域。

 

選題八：粉絲經(jīng)濟(jì)

參考方向：SNH48的粉絲經(jīng)濟(jì)模式研究、社交媒體在粉絲經(jīng)濟(jì)中的作用、粉絲研究：新型粉絲關(guān)系下的粉絲權(quán)力。隨著現(xiàn)在以TFBOYS、SNH48為代表的各類男團(tuán)、女團(tuán)的崛起，粉絲經(jīng)濟(jì)也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。粉絲權(quán)力如何將偶像團(tuán)體推向名利的高點(diǎn)?偶像團(tuán)體又怎樣運(yùn)用“粉絲經(jīng)濟(jì)”來(lái)穩(wěn)固自己的根基?……這些或許都是值得你研究的問(wèn)題。

 

選題九：網(wǎng)絡(luò)綜藝

參考方向：網(wǎng)絡(luò)綜藝與電視綜藝的對(duì)比分析、網(wǎng)絡(luò)綜藝的營(yíng)銷之道(以《奇葩說(shuō)》為例)、傳統(tǒng)電視綜藝節(jié)目的互聯(lián)網(wǎng)+模式創(chuàng)新。近年來(lái)傳播環(huán)境的改變催生各種傳播內(nèi)容、傳播形態(tài)的轉(zhuǎn)變，網(wǎng)綜作為當(dāng)下的一支娛樂(lè)力量借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大勢(shì)迅速崛起。網(wǎng)綜領(lǐng)域似乎從來(lái)不缺新玩法，賣污、神后期等等各種各樣令人眼花繚亂的網(wǎng)綜術(shù)不斷出現(xiàn)，沖擊著我們的接納能力。

 

選題十：媒體從業(yè)狀況

參考方向：媒體人生存狀況調(diào)查、海外數(shù)字媒體裁員背后的問(wèn)題。關(guān)注媒體人從業(yè)狀況的童鞋看過(guò)來(lái)!媒體轉(zhuǎn)型的當(dāng)下，當(dāng)無(wú)冕之王的光環(huán)褪去，媒體人的生存狀況究竟如何?他們過(guò)得還好嗎?他們都在干嘛?媒體裁員已經(jīng)從傳統(tǒng)媒體蔓延到數(shù)字媒體了嗎?這些令人揪心的問(wèn)題，你或許可以通過(guò)對(duì)媒體人的量化研究與深入訪談入手。

篇3

3月17日，阿里巴巴宣布成立VR實(shí)驗(yàn)室，瞄準(zhǔn)的是VR購(gòu)物。同時(shí)，它會(huì)聯(lián)合旗下的阿里影業(yè)、阿里音樂(lè)、優(yōu)酷土豆，制作VR內(nèi)容。而今年下半年，騰訊將基于PC端和移動(dòng)端的兩款VR頭部顯示器。

根據(jù)美國(guó)風(fēng)險(xiǎn)投資數(shù)據(jù)公司CB Insights的數(shù)據(jù)，2017年第一季度，AR/VR領(lǐng)域的投資項(xiàng)目超過(guò)80個(gè)，同比增長(zhǎng)60%。報(bào)告還披露了Facebook和蘋果分別為其A/VR工作招聘了一千多名員工。

所謂VR，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)為用戶模擬出逼近現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境。其沉浸式體驗(yàn)和交互方式帶來(lái)的新的娛樂(lè)方式，吸引了從硬件技術(shù)到內(nèi)容生產(chǎn)和分發(fā)的多個(gè)公司。除了阿里巴巴、騰訊、Facebook和蘋果，HTC、三星、索尼等公司都在這個(gè)領(lǐng)域展開業(yè)務(wù)。

目前，這個(gè)行業(yè)的人才供應(yīng)遠(yuǎn)低于需求。人力資源平臺(tái)領(lǐng)英去年的一份針對(duì)全球范圍內(nèi)VR人才的報(bào)告顯示，在領(lǐng)英的人才庫(kù)里，有18%的人才需求來(lái)自VR行業(yè)，僅次于美國(guó)，但合適的VR人才只有2%。

熬過(guò)資本的冬天并存活下來(lái)的公司變得更加務(wù)實(shí)，而且開發(fā)了更多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景―除了去年的影視、游戲產(chǎn)業(yè)，今年它們還進(jìn)入到了醫(yī)療行業(yè)、制造業(yè)、零售業(yè)等新領(lǐng)域。

如果你對(duì)VR行業(yè)感興趣或者看好它的前景，我們將告訴你這個(gè)領(lǐng)域正在找哪些人、薪水怎么樣，以及怎樣可以加入。

AVRO備的核心職位主要有3種

VR硬件的核心技術(shù)很復(fù)雜，涉及算法、光學(xué)、系統(tǒng)開發(fā)、交互、圖形圖像等多個(gè)領(lǐng)域，核心職位圍繞的都是這些方向。它們也多是HTC、三星等硬件公司的VR業(yè)務(wù)范圍。

算法工程師

這是VR領(lǐng)域最基礎(chǔ)的職位。VR的功能是通過(guò)一副眼鏡，讓人既看到人眼看不到的東西，又能在虛擬空間中移動(dòng)，還能對(duì)虛擬景象形成真實(shí)感，因此需要一套算法把這些感官上的功能都實(shí)現(xiàn)。通常，算法工程師關(guān)注的是如何解決某一類特定問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)某一特定功能。在VR領(lǐng)域，這一職位主要需要懂計(jì)算機(jī)視覺(jué)、空間定位、交互技術(shù)、圖形圖像等算法。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)主要是指以攝像頭代替人眼識(shí)別目標(biāo)和提取特征，工程師需要探索最新的算法以及技術(shù)的可行性，負(fù)責(zé)視覺(jué)和圖像的處理；空間定位指的是通過(guò)VR設(shè)備使用者能確定自己在空間中的位置，高精度的空間定位可以為用戶帶來(lái)更好的沉浸感并降低眩暈程度；接下來(lái)，交互算法工程師負(fù)責(zé)手勢(shì)識(shí)別、視線估計(jì)、動(dòng)作捕捉、追蹤等相關(guān)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的研發(fā)，研究實(shí)際空間中的動(dòng)作如何延伸到虛擬空間中；然后是圖形圖像的處理，它要求在滿足性能的前提下提高畫質(zhì)，用更快的速度和更少的資源去畫像。

光學(xué)和人體工學(xué)工程師

光學(xué)要解決的是讓VR設(shè)備的鏡片在保證沉浸感和清晰度的同時(shí)，盡可能加大視場(chǎng)角，讓人在佩戴VR設(shè)備時(shí)看得更清晰；人體工學(xué)關(guān)注的則是人在佩戴VR眼鏡時(shí)的舒適度，設(shè)備是否透氣、不漏光、足夠輕盈等。目前消費(fèi)級(jí)的VR產(chǎn)品在這方面仍處于初級(jí)階段，如何讓人更舒適持久地使用VR設(shè)備，是行業(yè)發(fā)展的瓶頸之 一。系統(tǒng)架構(gòu)師

與成熟的智能手機(jī)、智能手表的開發(fā)系統(tǒng)不同，VR的系統(tǒng)架構(gòu)到目前為止并沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，面對(duì)陌生的領(lǐng)域，系統(tǒng)架構(gòu)師需要駕馭和設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)VR頭部顯示器及整個(gè)主機(jī)設(shè)備的集成。

BVR產(chǎn)業(yè)鏈上的工作還有這些

要實(shí)現(xiàn)VR體驗(yàn)，只有一部VR硬件設(shè)備可不夠，可以觀看的內(nèi)容、節(jié)目效果，以及應(yīng)用場(chǎng)景的開發(fā)，這些需要硬件公司以外的公司參與，F(xiàn)acebook等公司涉及的主要是這部分內(nèi)容。

3D引擎開發(fā)和3D美術(shù)

3D引擎開發(fā)人員主要負(fù)責(zé)VR場(chǎng)景的搭建―戴上VR眼鏡后你看到的“新世界”，就是所謂的VR場(chǎng)景。市場(chǎng)上主流的開發(fā)引擎有兩種，一種是可以快速開發(fā)的Unity3D引擎，一種是可以制作恢弘場(chǎng)景和細(xì)致光效的虛幻4引擎，這種引擎在游戲開發(fā)中常使用。

3D美術(shù)人員則需要制作3D美術(shù)素材，將素材置入場(chǎng)景后，再配合引擎程序員優(yōu)化游戲的性能。

內(nèi)容制作

你知道，無(wú)論電影還是游戲，當(dāng)你想要通過(guò)VR眼鏡獲得這些娛樂(lè)的時(shí)候，它們除了像一般的電影和游戲產(chǎn)品那樣需要腳本，還需要影視制作人員使用360度全景視頻的拍攝技術(shù)去拍攝和剪輯，這是二者在內(nèi)容制作方法上的不同之處。

銷售運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品經(jīng)理

不同于剛起步的人工智能，VR已經(jīng)邁入產(chǎn)業(yè)化階段，公司除了需要尖端技術(shù)人員，對(duì)市場(chǎng)銷售、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方面的人才同樣有需求。要求與其他領(lǐng)域大同小異，都是負(fù)責(zé)開拓市場(chǎng)和客戶，增加產(chǎn)品的銷售范圍等。因VR企業(yè)希望快速打開市場(chǎng)，銷售人才目前高居中國(guó)VR領(lǐng)域人才需求的第二位，高于全球水平。

產(chǎn)品經(jīng)理的職責(zé)也很共通，負(fù)責(zé)其他VR公司與本公司部門的配合，制定和推進(jìn)合作項(xiàng)目，把控整體合作項(xiàng)目的時(shí)間，并對(duì)最終合作質(zhì)量負(fù)責(zé)。

常規(guī)開發(fā)

和任何智能硬件一樣，VR也需要內(nèi)置一套系統(tǒng)，其中包括App Store一樣的平臺(tái)以及應(yīng)用軟件，這部分工作與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)行業(yè)的開發(fā)工作相似，即在實(shí)現(xiàn)VR設(shè)備的智能化的同時(shí)，保證軟件在不同平臺(tái)間能流暢交互。

C要進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，需要你有這些能力和資歷

技術(shù)崗位碩博優(yōu)先

VR行業(yè)的崗位主要指向三個(gè)方面：硬件、軟件和內(nèi)容制作。

硬件領(lǐng)域涉及到計(jì)算機(jī)、光學(xué)、電子、機(jī)械、生物學(xué)、自動(dòng)化等方向。軟件需要計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法設(shè)計(jì)與分析等相關(guān)背景。這兩個(gè)方面對(duì)工科背景的人才需求更大。VR內(nèi)容包括游戲、影視等，需要3D美術(shù)、拍攝方面的學(xué)術(shù)背景。

由于VR產(chǎn)業(yè)相對(duì)細(xì)分，產(chǎn)業(yè)上游硬件、軟件開發(fā)的崗位會(huì)以碩士、博士學(xué)歷優(yōu)先，因?yàn)榇T士和博士在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究方向更為明確，企業(yè)在篩選簡(jiǎn)歷時(shí)更容易適配崗位。

“如果畢業(yè)論文方向是圖形圖像、計(jì)算機(jī)視覺(jué)，就會(huì)非常搶手，不僅是VR行業(yè)，在人工智能領(lǐng)域也會(huì)受到歡迎?！笨其J國(guó)際高科技行業(yè)總監(jiān)田丹說(shuō)。

VR行業(yè)的核心技術(shù)崗位中，招人要求最高的是算法工程師，這也是最難招聘的崗位。學(xué)歷必須是碩士以上，同時(shí)是模式識(shí)別、信號(hào)處理等科班出身。另外，對(duì)深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)有了解是加分項(xiàng)。

至于市場(chǎng)銷售、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)甚至內(nèi)容領(lǐng)域的人才，這個(gè)行業(yè)對(duì)學(xué)歷背景要求不高，更看中經(jīng)驗(yàn)、人脈以及辦事的靈活度。畢竟，新興行業(yè)最需要資源嫁接能力。

應(yīng)屆生也有機(jī)會(huì)，尤其是海歸

打開招聘網(wǎng)站，VR技術(shù)崗位的招聘一般以最少一年工作經(jīng)驗(yàn)起步，往上的話，有的職位要求3到5年的工作經(jīng)驗(yàn)，有的甚至要求10年以上的經(jīng)驗(yàn)。這個(gè)門檻主要是因?yàn)閂R技術(shù)雖然還不怎么成熟，但它是高集成性產(chǎn)品，需要在算法、架構(gòu)、光學(xué)和人體工學(xué)等成熟技能的基礎(chǔ)上再提出應(yīng)用上的高要求。

但應(yīng)屆畢業(yè)生并非完全沒(méi)有機(jī)會(huì)。對(duì)國(guó)內(nèi)的VR公司來(lái)說(shuō)，開放應(yīng)屆畢業(yè)生招募主要有兩種情況。一是已經(jīng)在行業(yè)里挖到技術(shù)領(lǐng)域的大牛，需要為其配備團(tuán)隊(duì)，因此會(huì)招聘一定比例的應(yīng)屆畢業(yè)生。二是產(chǎn)品經(jīng)理這類崗位入門門檻不高，公司也愿意花時(shí)間培養(yǎng)。

相較而言，海歸會(huì)比較受到這個(gè)行業(yè)的歡迎。微鯨VR人力資源總監(jiān)Tony在為3D場(chǎng)景交互崗位招聘時(shí)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)很少有這方面的專業(yè)人才，但德國(guó)的3D場(chǎng)景交互領(lǐng)域向硅谷輸送了不少人。他后來(lái)意識(shí)到，這是因?yàn)榈聡?guó)的高校有對(duì)口專業(yè)，所以即使是剛畢業(yè)的應(yīng)屆生，Tony也會(huì)第一時(shí)間把對(duì)方請(qǐng)到公司來(lái)。

再說(shuō)到內(nèi)容領(lǐng)域，VR內(nèi)容領(lǐng)域要制作哪些內(nèi)容并沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)。畢竟，還沒(méi)有人敢下結(jié)論說(shuō)：VR只能用來(lái)做什么、不能做什么。這個(gè)行業(yè)眼下正是需要?jiǎng)?chuàng)意和研究拍攝方式的時(shí)候。

D這些領(lǐng)域，跨行到VR更容易

游戲

游戲是VR最早被應(yīng)用的場(chǎng)景之一。雖然VR游戲一度遇冷，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，從游戲行業(yè)跳到VR行業(yè)嘗試新的游戲形態(tài)未嘗不可。擅長(zhǎng)技術(shù)的話，可以繼續(xù)走Unity3D開發(fā)、3D建模和3D美術(shù)的路。即使有大量游戲公司仍在觀望，但VR游戲帶來(lái)的體驗(yàn)感確實(shí)是電腦、手機(jī)無(wú)法取代的。這也是HTC Vive、PS VR、Oculus等公司目前大量需求的產(chǎn)品。

互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體

互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體是VR行業(yè)人才來(lái)源的兩大核心區(qū)域。VR行業(yè)缺少的系統(tǒng)架構(gòu)人才在微軟、IBM、AMD、英特爾或者高通都能找到。

工業(yè)設(shè)計(jì)

截至目前，用戶對(duì)于VR硬件設(shè)施的體驗(yàn)普遍是抱怨“長(zhǎng)久佩戴時(shí)頭顯過(guò)重，舒適感不夠”。這就需要人體工程學(xué)領(lǐng)域的人才來(lái)改進(jìn)產(chǎn)品，他們一般會(huì)從設(shè)計(jì)領(lǐng)域找人，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)。

影視

影視行業(yè)從業(yè)者主動(dòng)跳到VR行業(yè)的比例相對(duì)更高。“他們對(duì)整個(gè)行業(yè)的理解和感知更多，當(dāng)他們意識(shí)到有新的拍攝方式可以嘗試，主動(dòng)投身的人就會(huì)更多?！盩ony說(shuō)。他以微鯨一位制片人為例，對(duì)方在電視臺(tái)累積了多年經(jīng)驗(yàn)，有自己的工作室，同時(shí)還在高校任教，最終選擇進(jìn)入VR領(lǐng)域就是想嘗試不一樣的東西。

E哪些公司在尋找人才？

初創(chuàng)公司

新技術(shù)面前，全球企業(yè)處于同一起跑線。以技術(shù)為核心的初創(chuàng)公司為了站穩(wěn)腳跟，同樣在該領(lǐng)域爭(zhēng)奪人才。暴風(fēng)魔鏡、蟻視、大朋、微鯨等國(guó)內(nèi)VR廠商熬過(guò)資本嚴(yán)冬，對(duì)招聘也有了更高需求?！俺跫?jí)崗位不難招，要招就招核心算法，特別是如果我們想超越海外同行，招人就更重要?！贝笈骎R合伙人兼首席戰(zhàn)略官章立說(shuō)。

大公司

雖然無(wú)論是Facebook，還是HTC、索尼，都沒(méi)有將技術(shù)研發(fā)落地中國(guó)，但巨頭們?yōu)榱嗽靹?shì)，頻頻聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，發(fā)起各類聯(lián)盟，為開發(fā)者提供諸多便利，這從另一個(gè)角度為從業(yè)者帶來(lái)了更多機(jī)會(huì)。

Fa c e b o o k今年4月宣布建立首個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）平臺(tái)，同時(shí)VR社交平臺(tái)Facebook Spaces的Beta版；微軟于5月10日宣布將開放Windows Mixed Reality開發(fā)者套件預(yù)購(gòu)。5月18日，Google也宣布要在今年年底推出Daydream VR一體機(jī)，其首批合作伙伴是HTC和聯(lián)想。

還有蘋果，在6月6日的WWDC大會(huì)上，蘋果宣布Mac將支持HTC Vive，開發(fā)者可在MacBook上使用SteamVR平臺(tái)。同時(shí)，AR方面推出開發(fā)套件ARKit。

從這些大公司的策略中也能看出，VR已經(jīng)不僅是它們手中的一張牌，混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，MR）、AR以及人工智能日后都將聯(lián)合起來(lái)。

F這行的薪水到底怎么樣？

去年5月，拉勾網(wǎng)了一份《VR/AR行業(yè)薪酬報(bào)告》，報(bào)告顯示，技術(shù)職位在過(guò)去幾年始終是核心訴求職位，即使崗位需求在2016年有所下降，也在總體崗位中占比50.5%。同時(shí)，市場(chǎng)方面的人才需求明顯提高，2016年占比12.3%，兩年間增長(zhǎng)了一倍。

根據(jù)報(bào)告，在VR行業(yè)，無(wú)論是技術(shù)、產(chǎn)品還是市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)等崗位，薪酬水平皆高于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。去年5月，全行業(yè)技術(shù)崗位月平均薪資為1.35萬(wàn)元，而VR/AR行業(yè)技術(shù)崗位的月平均薪資達(dá)到了1.85萬(wàn)元。即使是最弱勢(shì)的職能部門，薪資也高于行業(yè)平均值7100元，達(dá)到8300元/月。

Tony證實(shí)了這一現(xiàn)象。物以稀為貴，VR行業(yè)里技術(shù)崗薪水最高，而在技術(shù)崗里，算法工程師的薪酬排名第一。算法工程師如具備碩博學(xué)歷，年薪一般在30萬(wàn)元至60萬(wàn)元，3D引擎開發(fā)人才的年薪也在30萬(wàn)元至40萬(wàn)元。這還不包括公司為留住人才發(fā)放的期權(quán)和獎(jiǎng)金。非技術(shù)職位的薪水也會(huì)比原行業(yè)略高，但總體上相差不大。

科銳國(guó)際在《2017年薪酬指南》中也指出，在新技術(shù)領(lǐng)域里，計(jì)算機(jī)視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)方向薪酬漲幅最快。人才儲(chǔ)備主要在幾家跨國(guó)公司和頂級(jí)高校，VR行業(yè)的人才薪酬已經(jīng)在高點(diǎn)，人才流動(dòng)的吸引力更多來(lái)自職位前景。不過(guò)若遇到急缺位，跳槽漲幅可能高達(dá)50%以上甚至100%，比如算法類的崗位就是如此。

G進(jìn)這行前，你得有點(diǎn)心理準(zhǔn)備

如果你有興趣進(jìn)入這個(gè)新興行業(yè)試一試，章立和Tony提醒你：

篇4

關(guān)鍵詞：瑞雷波頻散曲線；正演計(jì)算；正演參數(shù)

1 概述

面波，在地球物理勘探中我們通常稱之為地滾波，反射波記錄下來(lái)的大多數(shù)都是瑞雷波[1]。瑞雷波在多層介質(zhì)中所產(chǎn)生的相速度隨頻率變化的現(xiàn)象被稱為瑞雷波的頻散[2]。而頻散曲線正是瑞雷波勘探獲得的直接成果。瑞雷波勘探技術(shù)作為一種新興的地球物理勘探方法，以其特有的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察、復(fù)合地基檢測(cè)等領(lǐng)域。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也暴露了許多問(wèn)題，這些問(wèn)題主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①瑞雷波的反演方法較多，但是這些方法均建立在一維模型基礎(chǔ)上，與被探測(cè)的三維目標(biāo)體存在較大的差異。因此如何實(shí)現(xiàn)瑞雷波的二維反演甚至是三維全空間反演是目前瑞雷波研究的重點(diǎn)內(nèi)容。②目前的面波數(shù)據(jù)處理采用的是基階面波，而高階面波的應(yīng)用將會(huì)大大改善目前的勘探精度和勘探效果。因此如何提取高階面波，以提高勘探精度特別是軟弱夾層的勘探能力，是擺在面波數(shù)據(jù)處理方面的一個(gè)難題。③瑞雷波解釋成果存在較大的多解性，特別是解釋結(jié)果隨著道間距、偏移距以及采集通道數(shù)出現(xiàn)較大的差別，這也是目前瑞雷波勘探所面臨的迫切需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，本論文利用瑞雷波正演計(jì)算程序，采用數(shù)值模擬的方法研究層狀分布的巖土體的縱波速度對(duì)巖土體中瑞雷波頻散曲線的影響規(guī)律。為進(jìn)一步優(yōu)化瑞雷波正演算法提供基礎(chǔ)資料。

2 基本原理

Knopoff快速計(jì)算法計(jì)算的是角速度為ω，相速度為VR的地震波在幾個(gè)水平、均勻介質(zhì)組成的層狀空間中的傳播問(wèn)題[3]。我們知道應(yīng)力與位移的關(guān)系式為：

δm=ρm（γm-1）cosPmAm-iρm（γm-1）

sinPmβm+ρmγmγβmcosQmCm-iρmγβmsinQmDm

τm=iρmγmγαmsinPmAm-ρmγmγαmcosPmBm-iρm（γm-1）sinQmCm+ρm（γm-1）cosQmDm（1）

對(duì)于自由表面，我們僅考慮地表面應(yīng)力不存在時(shí)的情況，則上式中的δ0=τ0=0，又有z=z0=0，所以P0=Q0=0，那么化簡(jiǎn)上式可以得到：

-ρ（γ1-1）A0-ρ1γ1γβ1C0=0 ρ1γ1γα1B0-ρ1（γ1-1）D0=0（2）

上式（2）提供了內(nèi)部任意界面在m層中的邊界條件。因?yàn)樵诘趍層界面處有位移及應(yīng)力連續(xù)條件，所以我們將（1）式與（2）式聯(lián)立得到一個(gè)齊次方程，其形式為：Λ（m）V（m）=0。對(duì)該方程進(jìn)行一系列理論推導(dǎo)與求解，最后我們可以得到頻散函數(shù)：

F=（ω，VR）=[U（n-1），iV（n-1），W（n-1），R（n-1），iS（n-1），-U（n-1）]Tn （3）

Knopff快速計(jì)算法計(jì)算頻散函數(shù)的關(guān)鍵部分是不斷由層參數(shù)去遞推新的矩陣元素，根據(jù)m的矩陣元素推出m+1層的矩陣元素直到頻散函數(shù)計(jì)算到n-1層為止。

3 數(shù)值模擬研究

本論文利用基于Knopoff快速計(jì)算法的瑞雷波正演計(jì)算軟件，模擬過(guò)程中采用三層地質(zhì)模型，通過(guò)對(duì)比分析研究巖土層縱波速度和橫波速度對(duì)頻散曲線的影響規(guī)律。對(duì)于縱波速度的影響，我們分層進(jìn)行討論。巖土體模型的參數(shù)設(shè)置如表1所示。

在以上參數(shù)設(shè)定基礎(chǔ)上，保持第二、第三層參數(shù)不變，將第一層縱波速度VP1依次設(shè)為330m/s、250m/s、200m/s、167m/s和143m/s，這樣保證每次輸入的巖土體參數(shù)代表的巖土體橫波速度與縱波速度之比VS / VP依次為0.3、0.4、0.5、0.6和0.7。得到第一層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響如圖1所示。

圖1 第一層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響

從圖中可以明顯看出，第一層縱波速度從330m/s變化到143m/s，其變化量達(dá)到57%，但是正演得到的瑞雷波頻散曲線在形態(tài)上是基本相同的，瑞雷波速度只是存在一定的變化，最大超過(guò)25m/s，其差值百分比達(dá)到30%。

第二層巖土體的縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響如圖2所示。

圖2 第二層巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響

從圖上可以清楚地看出，第二層巖土體縱波速度值從500m/s變化到214m/s，其變化量達(dá)到57%。但是正演得到的瑞雷波頻散曲線形態(tài)基本上相同，瑞雷波速度只是在低頻段出現(xiàn)較大的變化，最大變化量可以達(dá)到將近40m/s。

綜上所述，巖土體縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的影響較小，但是隨著巖土層埋藏深度的增加，其縱波速度對(duì)瑞雷波頻散曲線的低頻段速度值的影響程度逐漸增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧功敘.地球物理勘探基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[2]Rayleigh L. On Waves Propagated Along the Plane Surfaceof an Elastic Solid[J].Proceedings of the London Math-ematic Society，1887.

篇5

論文摘要:本文分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用．井對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究，最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等的現(xiàn)實(shí)可行性與指導(dǎo)性。

“虛擬現(xiàn)實(shí)”(簡(jiǎn)稱V R )，是一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)圖形交互技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬的實(shí)物與環(huán)境，通過(guò)多種傳感器設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境的直接交互。目前，VR技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，如在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域、城市建設(shè)領(lǐng)域等等。

一、 計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入

計(jì)算機(jī)技術(shù)用于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域已有多年，但最早的建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域是先模仿傳統(tǒng)工具的使用方式，表現(xiàn)為簡(jiǎn)單地模仿傳統(tǒng)的圖紙、圖板、針管筆等的使用方法。例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)主要是幫助設(shè)計(jì)者把設(shè)計(jì)、計(jì)算、畫圖、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理等繁重工作交給計(jì)算機(jī)完成 ，而設(shè)計(jì)者把主要精力用于創(chuàng)造性構(gòu)思。計(jì)算機(jī)可通過(guò)圖形設(shè)備向設(shè)計(jì)者展示設(shè)計(jì)結(jié)果。之后發(fā)展起來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (簡(jiǎn)稱 VR)能創(chuàng)造身臨其境的感覺(jué) ，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是迅速發(fā)展的一項(xiàng)綜合性計(jì)算機(jī)圖形交互技術(shù)。它集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡(luò)并行處理，利用計(jì)算機(jī)生成的三維空間圖像實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)合成技術(shù)，通過(guò)視、聽、觸覺(jué)，以圖表及動(dòng)畫方式呈現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)被動(dòng)靜態(tài)的信息傳遞方式。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，如在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域、建筑施工領(lǐng)域、建筑裝修領(lǐng)域等等。

二 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

1．建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域

在建筑設(shè)計(jì)中既要進(jìn)行空 間形象思維，又要考慮到以用戶的感受，是一系列的創(chuàng)新過(guò)程，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)等。建筑物的實(shí)際效果受設(shè)計(jì)者的藝術(shù)素養(yǎng)、生活閱歷、知識(shí)水平、設(shè)計(jì)水平、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等主觀因素的影響和限制，不同的設(shè)計(jì)者對(duì)于同樣功能要求的建筑所設(shè)計(jì)的作品在外觀上、環(huán)境的協(xié)調(diào)上可能截然不同。然而，如果應(yīng)用基于真實(shí)感三維圖形的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以將設(shè)計(jì)者心目中的建筑方案以可視、可觸、可聽的方式展現(xiàn)給專家、用戶，使他們能“身臨其境”，提出自己寶貴的意見，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)還能大大減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)省投資。

2．建筑施工領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工方面，也大有用武之地，可以進(jìn)行大量方案的比較和優(yōu)選。例如進(jìn)行大型土方工程挖運(yùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最優(yōu)設(shè)計(jì)是在日挖土量一定的情況下，如何確定挖土機(jī)與運(yùn)土載重汽車的最優(yōu)匹配，使挖運(yùn)系統(tǒng)取得最好的整體效益。大型土方工程挖運(yùn)系統(tǒng)的挖土機(jī)與載重汽車的匹配有很多方案，若要把全部方案的效益都計(jì)算出來(lái)進(jìn)行比較，幾乎是不可能的。對(duì)這一類問(wèn)題采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)比較、優(yōu)選，則很容易實(shí)現(xiàn)。再如對(duì)于有風(fēng)險(xiǎn)的大型工程項(xiàng)目，投資一旦失敗，將會(huì)遭到巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)這一類問(wèn)題，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，進(jìn)行仿真試驗(yàn)和評(píng)估，然后做出決策。同時(shí)還可以對(duì)不確定因素進(jìn)行預(yù)先模擬。

3．建筑裝修領(lǐng)

建筑裝修設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的綜合過(guò)程。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，裝修設(shè)計(jì)師根據(jù)建筑圖紙構(gòu)造出虛擬的室內(nèi)模型，并將其設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于室內(nèi)模型，最后以多面視圖、效果圖、家具圖、大樣 圖和結(jié)構(gòu)圖等手段表達(dá)設(shè)計(jì)效果。然而，這種離散的平面表現(xiàn)模式使得客戶和施工方難以全面地了解裝修效果。另外，繁瑣的工程量和造價(jià)估算過(guò)程也使得客戶難以準(zhǔn)確快速地對(duì)裝修方案進(jìn)行評(píng)估平選。如果在計(jì)算機(jī)中輸入實(shí)際房間的模型，設(shè)計(jì)者身處所需裝飾的房間，按照自己的構(gòu)思去裝飾、修改，并且可以變換 自己在房間中的位置，去觀察裝飾的效果 ，直到滿意為止，一切就將變得簡(jiǎn)單輕松。可以設(shè)想，在未來(lái)的裝飾工程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)代替現(xiàn)有的實(shí)際模型而顯示出其強(qiáng)大的生命力。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效地提高了裝修設(shè)計(jì)的效率，并且能夠增強(qiáng)設(shè)計(jì)師和客戶之間的溝通，增加客戶對(duì)設(shè)計(jì)方案的滿意程度。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)漫游技術(shù)

利用 VR技術(shù)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下可以構(gòu)造三維虛擬環(huán)境 ，人在進(jìn)入這一環(huán)境后可以和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以視覺(jué)為主體的全方位的動(dòng)態(tài)交互。一個(gè)建筑模型進(jìn)行可視化具有多角度觀察、放大、漫游、旋轉(zhuǎn)、任意選定路線的飛行或點(diǎn)面結(jié)合行駛效果的動(dòng)態(tài)顯示及可視點(diǎn)的判別等功能。虛擬現(xiàn)實(shí)建筑設(shè)計(jì)還可以讓人在虛擬的建筑環(huán)境甚至城市空間里，以不同的角度去窺視或欣賞其外部空間和內(nèi)部空間的動(dòng)感形象和平面布局特點(diǎn)。它所產(chǎn)生的融合性，要比模型或效果圖更形象、完整和生動(dòng)。

視景仿真和動(dòng)態(tài)漫游技術(shù)，同時(shí)也是進(jìn)行方案審察和評(píng)估的重要手段。利用VR技術(shù)在設(shè)計(jì)工程中可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示設(shè)計(jì)方案，可實(shí)時(shí)審視檢查規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改方案和細(xì)節(jié)。

篇6

【關(guān)鍵字】增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技，虛擬現(xiàn)實(shí)，ARToolKit，碰撞檢測(cè)，算法相交測(cè)試，虛實(shí)碰撞

緒論：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，以下簡(jiǎn)稱 AR）是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtualreality，以下簡(jiǎn)稱 VR）技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)。碰撞檢測(cè)算法作為虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，其主要作用是判斷虛擬空間中的兩個(gè)物體是否共享了部分空間。

通過(guò)對(duì) VR 進(jìn)行建模，構(gòu)成虛擬景物，并融入真實(shí)場(chǎng)景或物體，從而呈現(xiàn)給用戶一個(gè)虛擬對(duì)象與真實(shí)環(huán)境融為一體的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境，擴(kuò)展了虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。雖然目前 AR 技術(shù)已應(yīng)用到娛樂(lè)、訓(xùn)練、醫(yī)療和教育等各個(gè)方面，但目前 AR的進(jìn)一步應(yīng)用還是受到虛實(shí)交互相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究的限制。虛實(shí)交互技術(shù)指的是在 AR應(yīng)用中，虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景、物體或交互工具間的交互技術(shù)。

碰撞檢測(cè)算法作為虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）領(lǐng)域中的一個(gè)重要組成部分，其主要作用是判斷虛擬空間中的兩個(gè)物體是否共享了部分空間。隨著 VR 及其子領(lǐng)域增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）的快速發(fā)展，人們對(duì)虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感要求越來(lái)越高，能夠滿足實(shí)時(shí)性和精確性的快速碰撞檢測(cè)算法成為了研究熱點(diǎn)，其中基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法尤為受到關(guān)注。在 AR 中，由于虛擬場(chǎng)景混合在真實(shí)世界中，更需要實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè)以保證逼真效果。本文對(duì)基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法做了深入研究，提出了一種改進(jìn)的高效算法;基于本文提出的高效碰撞檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)了若干具有交互性的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

（1）綜合分析了各種包圍盒的特點(diǎn)，特別是 Sphere 包圍盒和 OBB 包圍盒的構(gòu)造過(guò)程;深入研究了 Sphere 和 OBB 結(jié)合形成的混合包圍盒層次結(jié)構(gòu)，以及基于這種混合結(jié)構(gòu)的剛體間的碰撞檢測(cè)算法。

（2）分析和研究了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)包 ARToolKit，利用本文提出的高效碰撞檢測(cè)算法在 ARToolKit 中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的交互功能;結(jié)合開源的物理引擎 ODE 和本文提出的碰撞檢測(cè)算法，基于 ARtoolKit 開發(fā)包設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高爾夫球運(yùn)動(dòng)中的推桿過(guò)程的具有交互性效果的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模擬應(yīng)用，程序運(yùn)行結(jié)果顯示，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果明顯，交互性比較強(qiáng)，這些應(yīng)用顯示了算法的穩(wěn)定性和可用性，并展現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用前景和吸引力。

（3）提出利用 AIS 算法檢測(cè) AR 應(yīng)用中是否有虛擬與實(shí)際物體在交互過(guò)程發(fā)生碰撞;提出了 AR 碰撞后虛擬物體響應(yīng)變形的體素 CA 變形模型（VoxelDeformation Cellular Automata， 以下簡(jiǎn)稱 VDCA）。AR 碰撞檢測(cè)技術(shù)包括在 AR應(yīng)用中檢測(cè)虛實(shí)碰撞事件的發(fā)生并在碰撞發(fā)生后進(jìn)行快速碰撞響應(yīng)。無(wú)論是檢測(cè)碰撞的發(fā)生還是對(duì)于碰撞的響應(yīng)，都要求實(shí)時(shí)處理，對(duì)于碰撞響應(yīng)，更要求有較快的實(shí)時(shí)渲染算法。由于 AIS 算法具有分類精確，對(duì)于原始數(shù)據(jù)維數(shù)與其它要求不敏感等特點(diǎn)，因此，本文對(duì)于碰撞檢測(cè)中的快速高維數(shù)據(jù)處理的難題，創(chuàng)新地引入了啟發(fā)式的算法 AIS，建立調(diào)整相關(guān) AIS CD 的實(shí)時(shí)處理模型，很好地解決了AR 應(yīng)用中虛擬與實(shí)際物體交互中的碰撞檢測(cè)發(fā)生的檢測(cè)問(wèn)題，并進(jìn)行了仿真分析。

二、碰撞檢測(cè)及算法

碰撞檢測(cè)是用于判斷若干物體在某一時(shí)刻是否占有相同區(qū)域的技術(shù)，它在CAD/CAM、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、3D 游戲、機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)仿真等領(lǐng)域中都非常重要。譬如，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，由于虛擬場(chǎng)景和真實(shí)世界混合在一起，為了避免用戶產(chǎn)生視覺(jué)錯(cuò)亂，碰撞檢測(cè)技術(shù)就必不可少。由于其重要性，在數(shù)十年的碰撞檢測(cè)算法研究過(guò)程中，人們提出了非常多的方法。當(dāng)前，研究最多、最優(yōu)秀的顯然是包圍盒分層結(jié)構(gòu)法。

在基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法中，RAPID非常重要，該算法的提出者創(chuàng)新地提出并優(yōu)化了用于 OBB 相交測(cè)試的分離軸測(cè)試法，簡(jiǎn)化了 OBB 包圍盒的簡(jiǎn)單性，從而可以利用 OBB 的緊密性構(gòu)建出實(shí)用的 OBB 層次包圍盒樹和相應(yīng)的碰撞檢測(cè)算法，并吸引更多研究者加入基于 OBB 的碰撞檢測(cè)算法研究當(dāng)中，這其中包括 SAT lite 算法和 Dual算法的作者們。其中，Dual 算法的提出比較晚，其文獻(xiàn)于 2010 年發(fā)表在 Computer-Aided Design 學(xué)報(bào)上，因此本章提出的改進(jìn)算法主要與 RAPID 和 Dual算法做性能比較。

包圍盒的主要類型有球包圍盒（Sphere）、軸對(duì)齊包圍盒（AABB）、方向包圍盒（OBB）、離散方向多面體（k-dops）和固定方向凸包（FDH）。球包圍盒和軸對(duì)齊包圍盒的簡(jiǎn)單性好，與之相反，方向包圍盒和固定方向凸包簡(jiǎn)單性差但緊密性好。離散方向多面比較特殊，它的這兩個(gè)特性有一定的折衷。目前，開始有一些研究采用混合包圍盒來(lái)同時(shí)獲得好的緊密性和簡(jiǎn)單性，如 J.W. Chang 等人提出的 Dual 算法。

與 Dual 算法類似，本文算法基于 Sphere-OBB 混合結(jié)構(gòu)并致力于降低 RAPID算法的 Cv，也就是改善 OBB 的簡(jiǎn)單性。但本文算法相比 Dual 算法，其 Nv增加（與RAPID 相比）的更少，Cv也降低了更多。本章算法的切入點(diǎn)是 Dual 算法失靈的地方，即 OBB 各個(gè)邊長(zhǎng)一樣長(zhǎng)以及長(zhǎng)短差別不大的情形。在這種情況下，Dual 算法的 OBB相交測(cè)試的精確性下降較大甚至很低。而本文的算法根據(jù)兩 OBB 的相對(duì)方向信息，在很大概率上推導(dǎo)出能分離 OBB 的分離軸，從而解決 Dual 算法的缺陷，特別是對(duì)于OBB 各邊長(zhǎng)度差別不大的情形。

盡管越來(lái)越多的文獻(xiàn)在致力于各種更實(shí)用的碰撞檢測(cè)算的研究，例如多核并行環(huán)境下的、基于 GPU的以及物體可變形的等等，但是研究剛體間的純粹的碰撞檢測(cè)算法仍有價(jià)值，因?yàn)楹芏嗥渌鞣N形式的碰撞檢測(cè)算法本質(zhì)上仍基于這些基本的算法。

三、 基于包圍盒的碰撞檢測(cè)算法研究現(xiàn)狀

層次包圍盒樹（Bounding Volume Hierarchy）技術(shù)的主要思想是利用一個(gè)簡(jiǎn)單的幾3何體將比較復(fù)雜的虛擬物體包圍住，并分層次從整體到局部建立包圍盒的樹狀結(jié)構(gòu);當(dāng)檢測(cè)兩個(gè)已建立層次包圍盒樹的物體是否碰撞時(shí)，首先檢查兩個(gè)物體的頂層包圍盒是否相交，若不相交，則判定兩個(gè)物體未碰撞，否則再對(duì)次級(jí)包圍盒進(jìn)行相交測(cè)試，直到葉子節(jié)點(diǎn)，即最底層的包圍盒所包圍的構(gòu)成物體的基本幾何元素。因?yàn)榘鼑兄g的相交測(cè)試相對(duì)比較簡(jiǎn)單，且不相交的包圍盒，其較低層次的包圍盒之間以及對(duì)應(yīng)的基本幾何元素之間肯定不相交，所以這種方法可以快速排除很多不需要檢測(cè)的基本幾何元素，從而大大加快碰撞檢測(cè)的速度?；趯哟伟鼑薪Y(jié)構(gòu)的碰撞檢測(cè)算法的時(shí)間復(fù)雜度可以由概括性的公式（1.1）來(lái)表示：

T= Nv × Cv + Np × Cp （1.1）

式中各個(gè)參數(shù)的含義如下：

T：算法執(zhí)行的總時(shí)間，Nv：包圍盒相交檢測(cè)總對(duì)數(shù)，Cv：包圍盒相交檢測(cè)平均花費(fèi)的時(shí)間，Np：組成虛擬物體的基本圖元的相交檢測(cè)總對(duì)數(shù)，Cp：圖元對(duì)相交檢測(cè)平均花費(fèi)的時(shí)間。Nv 和 Np與包圍盒的緊密性（tightness）相關(guān)，而 Cv與包圍盒的簡(jiǎn)單性（simplicity）相關(guān)。因此，算法的時(shí)間復(fù)雜度與建立層次樹所使用的包圍盒的緊密性和簡(jiǎn)單性有很大關(guān)系。包圍盒的主要類型有包圍球（Sphere）、軸向包圍盒（Aligned Axis Bounding Box，AABB）、方向包圍盒（Oriented Bounding Box，OBB）、k-dops（Discrete OrientationPolytopes）包圍盒和固定方向凸包（Fixed Direction Hull，F(xiàn)DH）等。

其中，Sphere和 AABB的簡(jiǎn)單性相對(duì)較好，但是緊密性比較差;與之相反，OBB和 FDH的簡(jiǎn)單性比較差但緊密性好。k-dops則比較特殊，它的這兩個(gè)特性的好壞取決于 k 的取值，是有彈性變化的，一般來(lái)說(shuō) k 越大，緊密性越好，復(fù)雜性也越高，選擇合適的k 值才能實(shí)現(xiàn)較好的綜合性能。各種包圍盒均有一定的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，都不能適用于所有場(chǎng)合，因此有必要結(jié)合多種包圍盒的優(yōu)點(diǎn)來(lái)構(gòu)建混合層次包圍盒樹，以進(jìn)一步提高碰撞檢測(cè)算法的速度。由于物體旋轉(zhuǎn)時(shí) Sphere 包圍盒不需要更新，因此這也是它的一個(gè)優(yōu)勢(shì)之一;OBB 包圍盒緊密性比較好，降低它的相交測(cè)試復(fù)雜性可以成為一個(gè)研究方向。

近年來(lái)出現(xiàn)了將 Sphere 和 OBB 相結(jié)合的做法，可以同時(shí)利用 Sphere 的簡(jiǎn)單性和 OBB 的緊密性以獲得更好的綜合性能，如：Jung-Woo Chang提出的 Dual 算法同時(shí)利用了 Sphere 和 OBB。本文的改進(jìn)算法亦基于此，并致力于簡(jiǎn)化 OBB 相交測(cè)試。Gottschalk S最先在 RAPID 算法中提出了基于分離軸測(cè)試的 OBB 相交測(cè)算法，極大地增加了基于 OBB 的碰撞檢測(cè)算法的適用范圍。Van Den Bergen和 Jung-Woo Chang等人分別提出了針對(duì)分離軸測(cè)試的改進(jìn)算法，其核心是相比 RAPID 算法，犧牲 OBB 相交測(cè)試結(jié)果的精確性，換取測(cè)試過(guò)程的簡(jiǎn)單性。

Van Den Bergen 提出的算法稱為 SAT lite，其算法在進(jìn)行 OBB 相交測(cè)試時(shí)僅僅在6 個(gè)方向向量上進(jìn)行分離軸測(cè)試，其算法速度比 RAPID 算法有所提高。Jung-Woo Chang 提出的 Dual 算法利用了 Sphere-OBB 混合結(jié)構(gòu)，在 OBB 相交測(cè)試中，只使用長(zhǎng)度較短的 5 個(gè)軸進(jìn)行分離軸測(cè)試。Dual 算法與 SAT lite 相比，其 Cv有所增加，而 Nv有所減少，總體性能高于 RAPID 和 SAT lite 算法。

靜態(tài)碰撞檢測(cè)是指某一時(shí)刻針對(duì)物體進(jìn)行的一次碰撞檢測(cè)，在一個(gè)動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中，一般隔一定的時(shí)間段進(jìn)行一次靜態(tài)碰撞檢測(cè)，這稱為離散碰撞檢測(cè)算法。離散碰撞檢測(cè)算法存在漏檢和穿刺等問(wèn)題，需要通過(guò)一些優(yōu)化方法來(lái)消除或降低這些問(wèn)題所產(chǎn)生的影響，如自適應(yīng)步長(zhǎng)法、回退法等。連續(xù)碰撞檢測(cè)算法可以更好地解決這些問(wèn)題，但是這類算法的計(jì)算速度比較慢，特別是在大規(guī)模虛擬場(chǎng)景中很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的碰撞檢測(cè);因此，雖然離散碰撞檢測(cè)算法存在一些缺陷，但由于其速度較快，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的實(shí)時(shí)性需求，目前仍是碰撞檢測(cè)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。而離散碰撞檢測(cè)算法是基于靜態(tài)碰撞檢測(cè)的，因此提高剛體間的靜態(tài)碰撞檢測(cè)速度仍非常有價(jià)值。

四、利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)展現(xiàn)碰撞檢測(cè)算法的測(cè)試過(guò)程

非一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，只是利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的與真實(shí)世界融為一體的特殊效果來(lái)展現(xiàn)碰撞檢測(cè)算法性能的測(cè)試過(guò)程。傳統(tǒng)的碰撞檢測(cè)算法的測(cè)試，如第三章所敘述的，在測(cè)試過(guò)程中，只能看到很多數(shù)字，即便用圖形系統(tǒng)渲染出來(lái)，也只能在屏幕上看到平面效果，而且無(wú)法隨意地切換角度觀察物體的距離和相互之間的方位。本節(jié)使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)開發(fā)包 ARToolKit 將用于測(cè)試碰撞檢測(cè)算法性能的兩個(gè)虛擬物體注冊(cè)到標(biāo)識(shí)物上，而測(cè)試用的位姿數(shù)據(jù)則先于注冊(cè)位姿矩陣 M 與虛擬物體作用，在 OpenGL 渲染系統(tǒng)中，即先將測(cè)試用位姿矩陣壓入模型視圖矩陣堆棧，再將注冊(cè)位姿矩陣 M 壓入模型視圖矩陣堆棧。這涉及到 ARToolKit 與 Benchmark 程序的結(jié)合 過(guò)程：

首先Benchmark 程序從文件中獲取物體的三角面片信息和測(cè)試用的位姿數(shù)據(jù)，并更新物體的狀態(tài);然后，ARToolKit 從 Benchmark 中獲取物體的信息，并使用位姿信息進(jìn)行渲染; Benchmark 將物體之間是否發(fā)生碰撞和使用被測(cè)試的碰撞檢測(cè)算法測(cè)試當(dāng)前狀態(tài)的物體所花費(fèi)的時(shí)間以及其他數(shù)據(jù)發(fā)送給 ARToolKit;最后：ARToolKit 將測(cè)試結(jié)果信息顯示出來(lái)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王. 虛擬現(xiàn)實(shí)中碰撞檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[博士學(xué)位論文]. 長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)，2006： 1-2

篇7

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；多媒體技術(shù)；結(jié)合；建筑景觀設(shè)計(jì)

21世紀(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，帶來(lái)更多的視覺(jué)感官體驗(yàn)[1-2]。計(jì)算機(jī)的三大網(wǎng)絡(luò)通信分別是多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（簡(jiǎn)稱VR）。而現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)的運(yùn)用，可給人們帶來(lái)豐富的體驗(yàn)，各行業(yè)內(nèi)的發(fā)展可能都與該技術(shù)相關(guān)，現(xiàn)代多媒體技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)的結(jié)合也越來(lái)越密切。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)建筑景觀設(shè)計(jì)起了促進(jìn)的作用。

1虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)興起于20世紀(jì)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、數(shù)字圖像處理等多個(gè)信息分支的成果，是一門較為綜合的科學(xué)計(jì)算信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指存在與計(jì)算機(jī)之中，虛擬的空間，但這個(gè)虛擬的空間利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造了一個(gè)集視聽、觸覺(jué)于一體的空間虛擬環(huán)境，即虛擬的現(xiàn)實(shí)空間。該技術(shù)的主要功能是通過(guò)某種聯(lián)系，使人與該種虛擬的環(huán)境中游歷，通過(guò)機(jī)器與人的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)人在虛擬的環(huán)境中達(dá)到最真實(shí)的感受[3]，與該虛擬環(huán)境進(jìn)行交流。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)生成仿真三維空間以及視、聽、嗅等感官，用戶借助機(jī)器，實(shí)現(xiàn)在真實(shí)的自然環(huán)境中的體驗(yàn)。當(dāng)使用者移動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，準(zhǔn)確的傳回3D世界影像，從而產(chǎn)生臨場(chǎng)感。該技術(shù)旨在使人體驗(yàn)設(shè)想的環(huán)境，廣泛應(yīng)用于各大設(shè)計(jì)以及娛樂(lè)行業(yè)。

1.2景觀設(shè)計(jì)中的虛擬技術(shù)

以往的景觀設(shè)計(jì)通過(guò)手繪圖紙實(shí)現(xiàn)預(yù)覽，但在施工完成后，建筑物還是會(huì)存在用戶不滿意的地方。因此將景觀設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來(lái)是非常有必要的。虛擬現(xiàn)實(shí)與景觀設(shè)計(jì)的結(jié)合經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間，技術(shù)研發(fā)人員從最初的圖形處理技術(shù)到設(shè)計(jì)專業(yè)建筑行業(yè)軟件，類似于3Dmax等軟件的開發(fā)和完善，使得三維的空間立體圖像越來(lái)越真實(shí)，效果可以與真實(shí)的物體相比較。通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算，給人視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)等感官真實(shí)的體驗(yàn)，可以在施工前根據(jù)用戶的需求修改，對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展十分有益。

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展情況

虛擬技術(shù)正處于高速發(fā)展的時(shí)候，各個(gè)國(guó)家均致力于它的研發(fā)與完善，并且認(rèn)識(shí)到該技術(shù)的廣闊發(fā)展空間，可以應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的起步較晚，直到90年代產(chǎn)生了一批優(yōu)秀的藝術(shù)家和藝術(shù)作品之后，數(shù)字媒體技術(shù)才在藝術(shù)領(lǐng)域展開應(yīng)用，隨后普及。建筑效果圖、動(dòng)畫、電影、游戲等均開始使用數(shù)字媒體技術(shù)，后期更是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，給用戶最佳的體驗(yàn)。

2VR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1沉浸式—?jiǎng)?chuàng)造全新視野

沉浸是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將用戶從以往的觀測(cè)者轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c者，通過(guò)與儀器的聯(lián)系，置身于虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境之中，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)提供的虛擬現(xiàn)實(shí)空間，用戶能夠全身心的投入其中，并且有感官的體驗(yàn)，產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)[4]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能夠給用戶帶來(lái)真實(shí)的體驗(yàn)，也改變了設(shè)計(jì)師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，增加了設(shè)計(jì)師的空間維度。設(shè)計(jì)師不再局限于傳統(tǒng)的二維平面，而是利用軟件設(shè)計(jì)真實(shí)的三維場(chǎng)景。設(shè)計(jì)師可以從任意的角度來(lái)觀測(cè)自己設(shè)計(jì)的作品，這使得原來(lái)的設(shè)計(jì)師的工作難度降低。并且通過(guò)全方位的視覺(jué)體驗(yàn)，設(shè)計(jì)師可以輕易地發(fā)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并改正。虛擬現(xiàn)實(shí)可以增加團(tuán)隊(duì)的合作，同步的完成設(shè)計(jì)，通過(guò)共同工作塑造一個(gè)建筑空間，避免團(tuán)隊(duì)工作的重復(fù)性，提高整體的工作效率。除此之外還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者與用戶的互動(dòng)，使得設(shè)計(jì)更加的完整。

2.2交互性—形成動(dòng)態(tài)體驗(yàn)

交互是指參與者可以操作虛擬環(huán)境中的物體，還可以從環(huán)境中獲得反饋的信息，使得機(jī)器能夠滿足人類的要求，實(shí)現(xiàn)更高潛能的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)可以幫助設(shè)計(jì)師在虛擬環(huán)境整改和完善其作品，建筑景觀設(shè)計(jì)師，可以借助SketchUp或AutoCAD等軟件就能使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中得到最真實(shí)的體驗(yàn)，使得設(shè)計(jì)者能夠在設(shè)計(jì)的過(guò)程中及時(shí)改正錯(cuò)誤的部分和設(shè)計(jì)的瑕疵。目前虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展較好，從三維到現(xiàn)在的結(jié)合感官，建筑師可通過(guò)該技術(shù)與其作品“對(duì)話”，還可有效的保證設(shè)計(jì)師思維的連續(xù)性，有效地提高了設(shè)計(jì)的整體效率。

3VR技術(shù)對(duì)于建筑景觀設(shè)計(jì)的意義

在建筑行業(yè)中，三維繪圖早已應(yīng)用在建筑行業(yè)中，然而三維繪圖僅能給人靜態(tài)的視覺(jué)體驗(yàn)，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的交互體驗(yàn)[5]。虛擬現(xiàn)實(shí)有效的改變了這一點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)三維畫面，還有感官體驗(yàn)，借助儀器數(shù)字化的人機(jī)接口。通過(guò)計(jì)算機(jī)復(fù)雜的計(jì)算，將自己置身于設(shè)計(jì)的景觀之中，到達(dá)最真實(shí)的體驗(yàn)。在建筑智能景觀的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)建立一個(gè)虛擬的真實(shí)環(huán)境，可以確保該設(shè)計(jì)的全方位的規(guī)范性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來(lái)必將大范圍的應(yīng)用于建筑景觀設(shè)計(jì)的行業(yè)。目前世界的整體信息化水平不斷提高和發(fā)展，建筑經(jīng)景觀設(shè)計(jì)師摒棄傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，轉(zhuǎn)而使用虛擬技術(shù)的方法。建立一個(gè)更新的思維方式和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)更好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，讓設(shè)計(jì)師發(fā)揮更大的想象力，擺脫掉原有的設(shè)計(jì)障礙，以更開闊的視野設(shè)計(jì)更優(yōu)秀的作品，利用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，使的建筑景觀設(shè)計(jì)更全面。在建筑景觀設(shè)計(jì)規(guī)劃的過(guò)程中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，采用科學(xué)的預(yù)測(cè)和分析的手段，以及參與社會(huì)大眾參與評(píng)選的手段，可以全面的確保整個(gè)設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性、大眾喜愛(ài)度等，具有較高的意義。

4結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)沉浸交互的設(shè)計(jì)體驗(yàn)，而這種體驗(yàn)可以幫助設(shè)計(jì)師完成更好的設(shè)計(jì)作品，使得設(shè)計(jì)變得有趣、生動(dòng)、簡(jiǎn)單，對(duì)復(fù)雜的建筑物更是起了巨大的幫助作用。在進(jìn)行建筑景觀設(shè)計(jì)時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)有著很大的優(yōu)勢(shì)，解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不能解決的問(wèn)題。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)蔓延到各行各業(yè)中，建筑師可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)。未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)還會(huì)不斷發(fā)展，研發(fā)出更優(yōu)秀的軟件，應(yīng)用到建筑景觀設(shè)計(jì)中。

作者:周文哲 單位:深圳市朗程師地域規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司

參考文獻(xiàn)：

[1]錢婧.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)建筑景觀設(shè)計(jì)的時(shí)空重構(gòu)[D].浙江師范大學(xué),2012.

[2]黃智冠.多媒體介入當(dāng)代景觀的研究[D].華南理工大學(xué),2010.

[3]劉藝.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于建筑景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].藝術(shù)科技,2015,(3):178.

篇8

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)電視;承載網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TP393.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16727800（2011）012012002

作者簡(jiǎn)介：鄭毛祥(1964-)，男，湖北天門人，碩士，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)通信；蘇雪（1972-），女，甘肅武威人，碩士，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

0引言

IPTV是承載于 IP 網(wǎng)絡(luò)的一種電信級(jí)業(yè)務(wù)，按各功能操作特點(diǎn)，可以分成4類業(yè)務(wù)：流媒體類、通信類、游戲類和信息服務(wù)類。流媒體類包括音視頻點(diǎn)播和音視頻直播。通信類業(yè)務(wù)包括視頻通信和短信。游戲類業(yè)務(wù)包括單機(jī)游戲和聯(lián)網(wǎng)游戲。信息服務(wù)類業(yè)務(wù)是通過(guò) STB 對(duì)信息進(jìn)行瀏覽，提供Web 和視音頻等多種方式。流媒體類業(yè)務(wù)對(duì)帶寬需求較高，通信類業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高。下文分析和探討了IPTV業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)解決方案和演進(jìn)發(fā)展要求。

1IPTV業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及組成

IPTV業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其承載結(jié)構(gòu)如圖1所示。IPTV業(yè)務(wù)承載網(wǎng)包括寬帶接入網(wǎng)、城域骨干網(wǎng)和骨干承載網(wǎng)三個(gè)層面。寬帶接入網(wǎng)部分完成用戶機(jī)頂盒到IPTV業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播/組播業(yè)務(wù)流的承載；城域骨干網(wǎng)完成省中心到區(qū)域中心或業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播/組播業(yè)務(wù)流的承載，以及區(qū)域中心到業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的直播/組播業(yè)務(wù)流的承載。

當(dāng)前，在骨干承載，IPTV業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)是分離承載的。在城域骨干，既有集中也有分離的組網(wǎng)方案。在寬帶接入，是融合承載互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和IPTV專有業(yè)務(wù)的。

2主要業(yè)務(wù)承載實(shí)現(xiàn)方案

2.1直播業(yè)務(wù)

2.1.1骨干網(wǎng)

全國(guó)性的電視廣播節(jié)目從內(nèi)容運(yùn)營(yíng)中心傳輸?shù)绞I(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中心時(shí)其流量及流向是確定的，所以在骨干網(wǎng)可通過(guò)多種方式承載電視廣播節(jié)目，包括應(yīng)用層廣播內(nèi)容傳輸、CDN系統(tǒng)應(yīng)用層組播、骨干網(wǎng)動(dòng)態(tài)組播方案。

圖1IPTV業(yè)務(wù)承載網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

（1）應(yīng)用層廣播內(nèi)容傳輸方案：利用傳輸線路（MSTP/RPR/裸光纖/SDH等）推送到省份中心節(jié)點(diǎn)。

（2）CDN系統(tǒng)應(yīng)用層組播方案：通過(guò)CN2高性能網(wǎng)絡(luò)承載；使用Splitter方式旁路CacheServer，提高IPTV業(yè)務(wù)流承載質(zhì)量。

（3）CN2骨干網(wǎng)動(dòng)態(tài)組播方案：如圖2所示，在CN2骨干網(wǎng)內(nèi)啟用動(dòng)態(tài)組播路由協(xié)議。CN2骨干網(wǎng)絡(luò)采用PIMSM協(xié)議，并通過(guò)MBGP和MSDP支持跨域組播。

2.1.2城域骨干網(wǎng)

為進(jìn)一步完成視頻直播業(yè)務(wù)的推送，將IPTV業(yè)務(wù)直播內(nèi)容從省IPTV直播中心送抵城域骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層（BRAS/SR），一般建議采用以下兩種方式：①利用傳輸線路（MSTP/RPR/裸光纖/SDH等）推送到BRAS/SR；②利用單播推送到區(qū)域中心，再利用城域組播推送到BRAS/SR。

通過(guò)城域網(wǎng)組播承載時(shí)，有兩種實(shí)現(xiàn)方式：

一種方式是通過(guò)各級(jí)設(shè)備啟用PIM等動(dòng)態(tài)組播路由協(xié)議，建立組播源到業(yè)務(wù)控制點(diǎn)間的組播樹。在城域網(wǎng)匯聚/骨干層設(shè)備間啟用PIMSM或PIMDM動(dòng)態(tài)路由協(xié)議；在業(yè)務(wù)滲透率不高時(shí)可能引起組播樹的頻繁重建，產(chǎn)生較大延遲。適合IPTV大規(guī)模開展之后。

另外一種方式是通過(guò)靜態(tài)組播配置，在城域網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)組播數(shù)據(jù)的透明通道，將送抵城域骨干網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)的IPTV業(yè)務(wù)內(nèi)容按照靜態(tài)配置的組播樹路徑送抵寬帶接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)靜態(tài)加入組播組，匯聚層核心啟用組播路由協(xié)議建立組播共享樹，避免組播路徑中的單點(diǎn)設(shè)備故障。（適合于IPTV業(yè)務(wù)開展初期）。

現(xiàn)網(wǎng)中多采用的是靜態(tài)組播配置的城域網(wǎng)組播方案來(lái)實(shí)現(xiàn)直播業(yè)務(wù)流向業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)的推送。

2.1.3寬帶接入網(wǎng)

承載IPTV直播業(yè)務(wù)的寬帶接入網(wǎng)實(shí)施方案有兩種方式：一種是BRAS作為業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)方式（單邊緣），一種是SR作為業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)方式（多邊緣）。其中BRAS接入網(wǎng)關(guān)方式又按組播復(fù)制點(diǎn)的不同分為兩類。具體方案如下：

（1）BRAS接入網(wǎng)關(guān)方式。BRAS作為組播復(fù)制點(diǎn)方案：

該方案是IPTV業(yè)務(wù)部署初期選擇的方案。

圖2IPTV骨干層動(dòng)態(tài)組圖3BRAS組播復(fù)制

播承載方案業(yè)務(wù)提供方案

ADSL Modem使用單PVC上聯(lián)到DSLAM設(shè)備，該P(yáng)VC可同時(shí)承載用戶的IPTV業(yè)務(wù)和寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)。原有的寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)與IPTV業(yè)務(wù)的分離在BRAS上實(shí)現(xiàn)。BRAS采用虛擬路由器（VR）的方式，不同的VR為不同的業(yè)務(wù)提供接入，實(shí)現(xiàn)邏輯上的業(yè)務(wù)分離，并通過(guò)各自所屬的Uplink端口（或邏輯子端口）分別上聯(lián)到城域網(wǎng)核心層。IPTV用戶和寬帶用戶均采用PPPoE的認(rèn)證方式，使用不同的PPPoE帳號(hào)后綴。BRAS根據(jù)用戶帳號(hào)的后綴不同，把IPTV用戶終結(jié)在專用的VR上。實(shí)現(xiàn)兩種業(yè)務(wù)流邏輯分開，便于管理、分析、統(tǒng)計(jì)和QoS的實(shí)施。

OLT/DSLAM作為組播復(fù)制點(diǎn)方案：

隨著IPTV用戶群不斷增大，BRAS復(fù)制點(diǎn)將成為流量瓶頸。有效的解決辦法是組播復(fù)制點(diǎn)下降到DSLAM層面。

圖4OLT/DSLAM組播復(fù)制圖5雙PVC DSLAM組播復(fù)

業(yè)務(wù)提供方案制業(yè)務(wù)提供方案

STB采用DHCP認(rèn)證方式（IPoE），BRAS作為DHCP服務(wù)器。BRAS需要完善AAA功能。直播數(shù)據(jù)流從專門的組播VLAN下發(fā)到DSLAM/OLT設(shè)備。DSLAM/OLT設(shè)備要求能實(shí)現(xiàn)跨VLAN組播，即VLAN1000（組播VLAN）的組播數(shù)據(jù)能送到跟CVLAN100（點(diǎn)播VLAN）成映射關(guān)系的PVC/LAN端口上。

（2）SR接入網(wǎng)關(guān)方式。如果BRAS在承擔(dān)了原來(lái)寬帶業(yè)務(wù)的前提下，在性能、帶寬冗余、QoS能力、組播支持等方面未能滿足IPTV業(yè)務(wù)的需求，建議IPTV業(yè)務(wù)接入到專有SR，同時(shí)直接過(guò)渡到遠(yuǎn)期方案，用DSLAM做復(fù)制。

ADSL Modem使用雙PVC上聯(lián)，一條PVC承載原有的寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，另一條PVC承載IPTV業(yè)務(wù)。IP DSLAM把從用戶側(cè)上來(lái)的兩個(gè)PVC邏輯鏈路分別映射到各自上聯(lián)的VLAN ID。其中一個(gè)VLAN提供寬帶上網(wǎng)業(yè)務(wù)，另外一個(gè)VLAN提供IPTV業(yè)務(wù)。

STB采用DHCP認(rèn)證方式，SR作為DHCP服務(wù)器。SR需要完善AAA功能。

2.2點(diǎn)播業(yè)務(wù)

點(diǎn)播業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)流主要分內(nèi)容分發(fā)流和媒體服務(wù)流。內(nèi)容分發(fā)流承載在CN2骨干和城域骨干網(wǎng)上。媒體服務(wù)流承載在城域網(wǎng)上。

全國(guó)內(nèi)容運(yùn)營(yíng)中心通過(guò)CN2骨干網(wǎng)將內(nèi)容通過(guò)存儲(chǔ)CDN分發(fā)到各省級(jí)IPTV業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中心。內(nèi)容的分發(fā)一般是在網(wǎng)絡(luò)相對(duì)空載時(shí)進(jìn)行的，對(duì)承載網(wǎng)的要求不高。同一般互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)承載的需要一樣。內(nèi)容的分發(fā)采用的是單播方式，通過(guò)HTTP或RTSP控制分發(fā)流程。

省級(jí)IPTV業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中心通過(guò)城域骨干將內(nèi)容通過(guò)CDN分發(fā)到城域網(wǎng)CDN區(qū)域中心節(jié)點(diǎn)。然后通過(guò)城域骨干，把內(nèi)容進(jìn)一步分發(fā)到位于城域網(wǎng)邊沿的CDN邊緣節(jié)點(diǎn)。分發(fā)實(shí)現(xiàn)方案同上。對(duì)承載網(wǎng)的需求和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)一樣。

IPTV用戶通過(guò)寬帶接入網(wǎng)接入到BRAS/SR后，就近訪問(wèn)所屬范圍的CDN邊緣節(jié)點(diǎn)，獲取VoD節(jié)目數(shù)據(jù)。城域網(wǎng)IPTV POP節(jié)點(diǎn)至用戶STB，用戶點(diǎn)播的節(jié)目應(yīng)有80%在IPTV 邊緣節(jié)點(diǎn)命中，20%在區(qū)域中心。點(diǎn)播用戶接入方式同BTV。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳巧熙.IPTV承載網(wǎng)解決技術(shù)探討[J].中國(guó)新通信,2006(8).

[2]劉靜.組播技術(shù)以及在IPTV上的應(yīng)用[C].2007通信理論與技術(shù)新發(fā)展――第十二屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）,2007.

[3]喻文學(xué).IPTV承載網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及問(wèn)題研究[J].通信世界,2005(14).

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根據(jù)原國(guó)家新聞出版廣電總局的年度新聞出版產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告，2016年期刊總印數(shù)比前一年降低6.3%，總印張降低9.4%；與2016年相比，2017年期刊出版總印數(shù)降低7.6%，總印張降低10.1%；與2017年相比，2018年期刊出版總印數(shù)降低8.0%，總印張降低7.3%。反觀數(shù)字出版，2016年數(shù)字出版總收入5720.85億元，2017年數(shù)字出版總收入7071.93億元，2018年數(shù)字出版總收入8330.78億元。可以預(yù)見，隨著時(shí)間的推移，數(shù)字出版在期刊領(lǐng)域也將承擔(dān)越來(lái)越重要的角色。由于數(shù)字出版的發(fā)展和技術(shù)發(fā)展密不可分，本文嘗試從技術(shù)的角度分析數(shù)字出版態(tài)勢(shì)，并進(jìn)一步探討我國(guó)科技期刊的發(fā)展態(tài)勢(shì)以及新技術(shù)可能為數(shù)字出版帶來(lái)的變化。

一、數(shù)字出版領(lǐng)域和新技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵詞

在數(shù)字出版方面，本文研究了2019年數(shù)字出版會(huì)議和期刊編輯領(lǐng)域的論文來(lái)探討數(shù)字出版領(lǐng)域的關(guān)鍵詞。在技術(shù)方面，本文通過(guò)調(diào)研互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展了解了新技術(shù)的關(guān)鍵詞。1．?dāng)?shù)字出版領(lǐng)域的關(guān)鍵詞。2019年，重要的數(shù)字出版會(huì)議主辦方主要有中國(guó)期刊協(xié)會(huì)和中國(guó)新聞出版研究院。會(huì)議報(bào)告題目關(guān)于數(shù)字出版的關(guān)鍵詞有：數(shù)字產(chǎn)業(yè)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)模式、數(shù)據(jù)、移動(dòng)、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、5G、AR+、人工智能/AI/機(jī)器人、平臺(tái)、云計(jì)算、新媒體、大數(shù)據(jù)、創(chuàng)新產(chǎn)品、智慧產(chǎn)品、知識(shí)付費(fèi)、微課程、全媒體、在線、智庫(kù)、閱讀、精準(zhǔn)、IP、傳播、數(shù)字出版、知識(shí)服務(wù)、融合發(fā)展、出版未來(lái)、人才等。在期刊調(diào)研方面，本文調(diào)研了期刊和編輯出版領(lǐng)域的重要期刊——《中國(guó)科技期刊研究》《科技與出版》《編輯學(xué)報(bào)》等，分析了2019年刊發(fā)的文章。這些文章涉及數(shù)字出版領(lǐng)域的關(guān)鍵詞主要有：媒體融合、5G、AR、移動(dòng)出版、xml/html、共媒體云和自媒體庫(kù)、人工智能、平臺(tái)、產(chǎn)品、APP、在線、新媒體、區(qū)塊鏈、知識(shí)圖譜、知識(shí)服務(wù)、社區(qū)服務(wù)、精準(zhǔn)推送、全媒體、智慧媒體、數(shù)字出版、造船、有聲閱讀、賦能、書刊互動(dòng)、轉(zhuǎn)型、智庫(kù)、知識(shí)付費(fèi)、編輯出版工具等。從上述關(guān)鍵詞我們可以分析出，在數(shù)字出版方面，期刊和技術(shù)方分別都在哪些方面開展了工作，期刊在數(shù)字出版方面的融合可以從哪些方面突破。圖1是從2019年度相關(guān)會(huì)議和期刊論文調(diào)研得出的與數(shù)字出版相關(guān)的關(guān)鍵詞。從中可以看出，數(shù)字出版會(huì)議和相關(guān)報(bào)告更多地從技術(shù)層面出發(fā)，考慮技術(shù)、產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)。數(shù)字出版相關(guān)論文更多地從編輯出版角度進(jìn)行分析，涉及期刊出版各環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞方面兩者有所重疊，也有所不同。例如，數(shù)字出版相關(guān)論文較少關(guān)注5G、產(chǎn)品，更多關(guān)注和專業(yè)以及學(xué)術(shù)研究息息相關(guān)的數(shù)據(jù)（尤其是科學(xué)數(shù)據(jù)）、知識(shí)服務(wù)、編輯業(yè)務(wù)和人才隊(duì)伍；而數(shù)字出版會(huì)議和相關(guān)報(bào)告則相對(duì)較多地關(guān)注5G、IP運(yùn)營(yíng)等技術(shù)或者產(chǎn)品。雙方均關(guān)注融合發(fā)展、數(shù)字出版、人工智能、新媒體等。專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和編輯出版團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在一定程度上融合，但是雙方的發(fā)力點(diǎn)還是有所不同。因此，若要促進(jìn)科技期刊融合發(fā)展，編輯出版方需要更好地表述自己的需求，技術(shù)方也需要更深入地做好需求調(diào)研，更好地按照期刊的思路研發(fā)產(chǎn)品，如此建設(shè)的系統(tǒng)和平臺(tái)才能更好滿足期刊出版的需求。上述調(diào)研也給數(shù)字出版的研究帶來(lái)啟發(fā)。一方面，研究數(shù)字出版可從期刊編輯工作流程出發(fā)，研究各個(gè)環(huán)節(jié)中哪些環(huán)節(jié)可以利用數(shù)字化提高工作效率，或者整個(gè)工作流程中有哪些困難需要機(jī)器幫助解決；或從現(xiàn)有數(shù)字出版的實(shí)際態(tài)勢(shì)出發(fā)，研究同行在做哪些工作。另一方面，可研究新技術(shù)的特點(diǎn)，即研究其可能給數(shù)字出版領(lǐng)域帶來(lái)哪些變化。2．新技術(shù)關(guān)鍵詞。那么，我們需要關(guān)注哪些新技術(shù)呢？哪些新技術(shù)能代表新一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展呢？2019年第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)在浙江烏鎮(zhèn)召開，會(huì)議的主題是“智能互聯(lián)開放合作——攜手共建網(wǎng)絡(luò)空間命運(yùn)共同體”。會(huì)上公布了15項(xiàng)代表性領(lǐng)先的科技成果，它們的主要關(guān)鍵詞是人工智能、機(jī)器、分布式、共享、智慧、自適應(yīng)、5G等，這些關(guān)鍵詞也說(shuō)明了新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，是近幾年技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)。我們可以看出，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是和數(shù)字出版息息相關(guān)的新技術(shù)，是5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。另外，還有和數(shù)字出版領(lǐng)域緊密結(jié)合的碎片化技術(shù)、語(yǔ)義技術(shù)、新媒體技術(shù)（微信公眾號(hào)、小程序、短視頻等）。下面我們逐一分析這些技術(shù)的特點(diǎn)，以便后續(xù)進(jìn)一步探討它們?cè)跀?shù)字出版方面的應(yīng)用。5G是下一代信息社會(huì)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，它的特點(diǎn)是高速率、大容量、低延時(shí)、低功耗，這些特點(diǎn)使得更多資源可以部署到云上，單位時(shí)間可以傳輸更多的內(nèi)容或者整合更大量的數(shù)據(jù)；使得虛擬現(xiàn)實(shí)、萬(wàn)物互聯(lián)等成為可能；也使得智慧城市、智慧社區(qū)等得以實(shí)現(xiàn)。從期刊出版的角度來(lái)說(shuō)，5G將可能改變知識(shí)內(nèi)容、平臺(tái)、存儲(chǔ)、流通、渠道、服務(wù)、消費(fèi)、終端呈現(xiàn)等的方式，對(duì)行業(yè)帶來(lái)深度的變革。大數(shù)據(jù)技術(shù)包括數(shù)據(jù)分析技術(shù)、事件處理技術(shù)、數(shù)據(jù)流通技術(shù)。我們可以從數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)挖掘與分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、數(shù)據(jù)展現(xiàn)與應(yīng)用方面去思考期刊出版相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、處理、重新聚合、呈現(xiàn)形式等，思考大數(shù)據(jù)技術(shù)可能為數(shù)字出版帶來(lái)哪些新的應(yīng)用。我們可以從分布式存儲(chǔ)方面考慮期刊相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的架構(gòu)、設(shè)計(jì)以及分布式關(guān)系模型；可以從數(shù)據(jù)流通角度考慮期刊數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量、安全等；可以從數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、創(chuàng)造新價(jià)值、提升新能力，從而考慮新一代數(shù)字出版服務(wù)業(yè)態(tài)。云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，云計(jì)算的計(jì)算速度甚至達(dá)到每秒10萬(wàn)億次，可以將繁多的系統(tǒng)以及云資源連接在一起以提供各種服務(wù)。云計(jì)算的特點(diǎn)是可以有效兼容各種不同種類的硬件和軟件，支持資源以及新業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，具有高可擴(kuò)展性；支持多業(yè)務(wù)體系按需服務(wù)，按需配備計(jì)算能力和資源；使用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)提高可靠性；使用戶突破時(shí)間和空間的限制享受虛擬現(xiàn)實(shí)的服務(wù)；支持海量信息處理以便提供超大規(guī)模服務(wù)等［1］。云計(jì)算技術(shù)逐漸成熟，將使得對(duì)運(yùn)算能力要求高的產(chǎn)品得以運(yùn)用，使得對(duì)運(yùn)算能力要求高的服務(wù)得以實(shí)現(xiàn)，使得跨空間、跨時(shí)間的虛擬服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)，使得跨平臺(tái)、跨數(shù)據(jù)庫(kù)的資源得以快速整合。人工智能產(chǎn)業(yè)在大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)算法、計(jì)算能力三大要素的推動(dòng)下逐漸成熟，人工智能研究讓計(jì)算機(jī)模擬人的思考過(guò)程以及智能行為，如學(xué)習(xí)、問(wèn)題求解、自動(dòng)推理、智能檢索、思考、規(guī)劃等，其相關(guān)的技術(shù)包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等［2］。期刊可以思考，現(xiàn)階段或者未來(lái)在數(shù)字出版中，哪些環(huán)節(jié)可以用計(jì)算機(jī)或者機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)，思考利用計(jì)算機(jī)和機(jī)器人可以幫助我們實(shí)現(xiàn)哪些人工難以完成的工作。物聯(lián)網(wǎng)作為信息通信技術(shù)的典型代表，其技術(shù)和應(yīng)用的普及以及逐漸成熟，將推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的新時(shí)代，可穿戴設(shè)備、智能家居、自動(dòng)駕駛汽車、智能機(jī)器人等新設(shè)備將接入互聯(lián)網(wǎng)。這使得未來(lái)學(xué)術(shù)出版物的產(chǎn)品、終端等呈現(xiàn)多樣化。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)可以更多地思考學(xué)術(shù)出版的產(chǎn)品以及終端。區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)是去中心化、分布式和安全。期刊可以從這三個(gè)特點(diǎn)考慮在這方面有要求的產(chǎn)品和環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括VR（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）和MR（混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)）。VR是利用電腦模擬產(chǎn)生虛擬世界，讓使用者如同身臨其境一般，是純虛擬數(shù)字畫面。AR是通過(guò)電腦技術(shù)將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間，是虛擬數(shù)字畫面和裸眼現(xiàn)實(shí)。MR包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，指的是結(jié)合數(shù)字化的現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界而產(chǎn)生的新可視化環(huán)境，MR是數(shù)字化現(xiàn)實(shí)加虛擬數(shù)字畫面。虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)將使得學(xué)術(shù)傳播更加真實(shí)、直觀、多方位、多角度。和期刊緊密結(jié)合的語(yǔ)義技術(shù)、碎片化技術(shù)、新媒體技術(shù)、視頻技術(shù)等，這些期刊界比較熟悉，這里不再贅述。

二、我國(guó)科技期刊數(shù)字出版狀況

根據(jù)《中國(guó)科技期刊發(fā)展藍(lán)皮書（2017）》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)科技期刊中，5020種期刊共有1375個(gè)主管單位、4381個(gè)出版單位。平均每個(gè)出版單位出版1.15本期刊，僅出版1種期刊的出版單位就有4205家［3］。我們可以看出，我國(guó)期刊眾多，但是小而散，這些小而散的科技期刊很難有比較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力單獨(dú)開展數(shù)字出版的轉(zhuǎn)型。尤其是和國(guó)際大出版商相比，我國(guó)科技期刊的數(shù)字出版還落后很多。進(jìn)行國(guó)際合作的英文學(xué)術(shù)期刊，充分利用國(guó)際數(shù)字出版平臺(tái)，在一些流程中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，是眾多國(guó)內(nèi)英文科技期刊的選擇。即使如此，我國(guó)科技期刊一直堅(jiān)持不懈地利用一切可利用的資源逐步摸索出自己的數(shù)字化發(fā)展之路。在科技期刊數(shù)字出版過(guò)程中，期刊出版人體驗(yàn)了如圖2（1）到（5）所示的媒體傳播發(fā)展過(guò)程。尤其是近幾年，科技期刊媒體融合技術(shù)和產(chǎn)品日新月異，科技期刊、期刊集群、超大規(guī)?？壕跀?shù)字出版和媒體融合方面做了大量探索，并取得一定的成績(jī)。圖2媒體傳播的發(fā)展1．期刊的數(shù)字出版我國(guó)科技期刊在數(shù)字出版方面?zhèn)戎赜谄诳霭嫒鞒痰臄?shù)字化以及為學(xué)科服務(wù)。目前，我國(guó)科技期刊出版流程中很多環(huán)節(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、融媒體發(fā)展?？萍计诳瘮?shù)字出版的重點(diǎn)是采編審校、出版、學(xué)術(shù)傳播和知識(shí)服務(wù)等環(huán)節(jié)。在出版方面，我國(guó)很多科技期刊除出版整期外，還做優(yōu)先出版、預(yù)出版，也有期刊支持已經(jīng)提交預(yù)印本庫(kù)的文章，還有期刊平臺(tái)支持連續(xù)文章出版。相當(dāng)數(shù)量的科技期刊實(shí)現(xiàn)了xml制作、html展示、全媒體出版，并實(shí)現(xiàn)一次制作多元，還支持讀者針對(duì)文章內(nèi)容、圖、表等進(jìn)行交流和評(píng)論，甚至記筆記、翻譯和分享。我國(guó)有100多家期刊加入雙語(yǔ)出版，使得中文期刊的文章被翻譯后得以在海外傳播。也有期刊打造多媒體欄目，有的視頻，通過(guò)多媒體的方式為讀者直觀地呈現(xiàn)原始的研究成果和重大發(fā)現(xiàn)。在學(xué)術(shù)傳播方面，期刊也是百花齊放。有的通過(guò)論文改編或者寫文章評(píng)論的方式在其他平臺(tái)進(jìn)行學(xué)術(shù)推廣；有的充分利用各種數(shù)據(jù)庫(kù)、社交平臺(tái)、學(xué)術(shù)傳播平臺(tái)、學(xué)術(shù)媒體進(jìn)行學(xué)術(shù)傳播，例如《中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)》的平臺(tái)可以直接對(duì)接ResearchGate傳播期刊論文；有的開通微信、微博、博客等進(jìn)行學(xué)術(shù)社交；有的做精準(zhǔn)推送；有的增加在線的微視頻、音頻等內(nèi)容；有的充分利用新媒體領(lǐng)域的短視頻平臺(tái)，如今日頭條、九州云播等開展專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)推廣活動(dòng)。在知識(shí)服務(wù)方面充分發(fā)揮學(xué)科特色，如將研究區(qū)域嵌入地圖，進(jìn)行線上線下推送相關(guān)專業(yè)信息、科普信息等；或者充分利用淘寶、抖音、快手等平臺(tái)展示專業(yè)內(nèi)容或科普內(nèi)容。2．期刊集群的數(shù)字出版期刊集群側(cè)重為所屬期刊提供各種單刊不易實(shí)現(xiàn)的服務(wù)，降低刊均成本。例如，學(xué)科刊群比單個(gè)期刊容易整合更多學(xué)科資源，為本學(xué)科提供更豐富的服務(wù)，并且還能為所屬期刊提供多種出版服務(wù)，進(jìn)行整體學(xué)術(shù)推廣，相比單刊有更大的學(xué)術(shù)影響力。近些年有眾多聲音指出，我國(guó)科技期刊很難與國(guó)際大出版商同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的原因是我國(guó)期刊小散弱，因此呼吁我國(guó)期刊規(guī)?；l(fā)展和集群化發(fā)展。這些年也確實(shí)形成了一系列的期刊集群，并逐年擴(kuò)大，如中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)期刊集群、科學(xué)出版社期刊群、高等教育出版社期刊集群、清華大學(xué)出版社期刊群、浙江大學(xué)出版社期刊群、中國(guó)光學(xué)期刊群、中國(guó)地理資源期刊集群等。這些期刊群均建設(shè)了自己的網(wǎng)站，并獲得了一定的資金支持。在資源整合方面，如中國(guó)材料期刊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了期刊資源的集成，除此之外還整合了圖書、專利、專家、會(huì)議等學(xué)科資源，并增加了虛擬專輯、會(huì)議系統(tǒng)等。中國(guó)煤炭網(wǎng)有期刊庫(kù)、專題庫(kù)、專家?guī)?、視頻庫(kù)以及煤炭視聽板塊（專家報(bào)告、特別訪談、煤炭科普、會(huì)議活動(dòng)等），整合了行業(yè)資源。在平臺(tái)建設(shè)方面，清華大學(xué)出版社期刊集群平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了預(yù)出版、OA出版等，還制定TUP-JATS的xml標(biāo)準(zhǔn)。浙江大學(xué)出版社期刊中心實(shí)現(xiàn)了全流程的數(shù)字化期刊集群平臺(tái)建設(shè)，平臺(tái)集投審稿、內(nèi)容、運(yùn)營(yíng)推廣、讀者服務(wù)于一體，打通底層數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多終端訪問(wèn)。中華醫(yī)學(xué)會(huì)建設(shè)CAMJATS標(biāo)準(zhǔn)，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)處理期刊相關(guān)數(shù)據(jù)，曾中標(biāo)國(guó)家數(shù)字復(fù)合出版工程的試點(diǎn)單位和示范單位，并升級(jí)采編平臺(tái)以及出版平臺(tái)，進(jìn)一步進(jìn)行資源整合，實(shí)現(xiàn)采、編、審、排、加工、多形態(tài)、富媒體出版、移動(dòng)出版、質(zhì)量管理、新媒體學(xué)術(shù)推廣、期刊銷售、會(huì)議服務(wù)等一體化、現(xiàn)代化的出版和服務(wù)體系。高等教育出版社實(shí)現(xiàn)采編、運(yùn)營(yíng)管理、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)、市場(chǎng)營(yíng)銷與海外合作的體系化發(fā)展。在學(xué)術(shù)推廣方面，國(guó)內(nèi)的期刊集群化平臺(tái)常對(duì)接一些學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)和學(xué)術(shù)推廣平臺(tái)，例如Almetric、TrendMD、Kudos、PubMed、CSCD、百度學(xué)術(shù)等。在知識(shí)服務(wù)方面，國(guó)內(nèi)的學(xué)科期刊集群通常整合該學(xué)科的各種學(xué)術(shù)資源，為該學(xué)科研究人員提供知識(shí)服務(wù)，或者為期刊、編輯等提供行業(yè)服務(wù)。例如中國(guó)激光雜志社提供協(xié)同會(huì)議系統(tǒng)、DOI注冊(cè)、編輯加工等行業(yè)服務(wù)，該集群通過(guò)舉辦會(huì)議聚攏專家資源和學(xué)術(shù)資源，同時(shí)也為光學(xué)領(lǐng)域提供服務(wù)［4］。3．超大期刊集群的數(shù)字出版國(guó)內(nèi)的超大期刊集群，有知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普、龍?jiān)?、超星等，特點(diǎn)是能更好地利用大數(shù)據(jù)資源和技術(shù)為期刊出版的上游、期刊出版環(huán)節(jié)以及期刊出版的下游提供服務(wù)。下面以知網(wǎng)為例敘述超大期刊群的數(shù)字出版。知網(wǎng)整合了我國(guó)95%以上的中文學(xué)術(shù)資源，擁有我國(guó)最大最全的中文學(xué)術(shù)資源庫(kù)，也擁有我國(guó)最廣最全的讀者群。知網(wǎng)在期刊上游環(huán)節(jié)，為作者以及研究人員提供的服務(wù)有：如何查資料、如何申請(qǐng)課題、怎么做實(shí)驗(yàn)、怎么做科研等信息；讀者可通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、CNKISCHOLAR、全球?qū)W術(shù)快報(bào)、CNKI知識(shí)元搜索（碎片化地搜索圖、表、概念、數(shù)字……）等檢索學(xué)術(shù)論文、基金、碎片化資源、全媒體資源等；可以通過(guò)龐大的學(xué)者成果庫(kù)、學(xué)者圈子等獲取專家信息，進(jìn)行學(xué)術(shù)社交；可以通過(guò)研究型學(xué)習(xí)平臺(tái)獲取或者管理自己關(guān)注的學(xué)術(shù)資源；可以通過(guò)大數(shù)據(jù)研究平臺(tái)利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取學(xué)術(shù)熱點(diǎn)等信息。在期刊全流程出版環(huán)節(jié)，編輯可以利用選題策劃、學(xué)術(shù)熱點(diǎn)、期刊按需出版中的用戶分析等模塊進(jìn)行選題策劃，利用采編排發(fā)一體化出版系統(tǒng)（包括學(xué)術(shù)不端檢測(cè)、文章創(chuàng)新性檢測(cè)、

篇10

關(guān)鍵詞：航向控制；極點(diǎn)配置；遺傳算法

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）12-2871-03

1 船舶航向控制概述

目前，水運(yùn)是完成地區(qū)之間、國(guó)與國(guó)之間大宗貨物貿(mào)易最有效最經(jīng)濟(jì)最廣泛的運(yùn)輸方式。船舶在海上航行時(shí)，不可避免地要偏離給定航向，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是船舶受到海風(fēng)、海流、海浪等海洋環(huán)境擾動(dòng)的影響。船舶航向的改變會(huì)導(dǎo)致較大的航向偏差，進(jìn)而導(dǎo)致航行距離的增大及運(yùn)輸成本的增大，也會(huì)對(duì)船上的設(shè)備、貨物及乘員產(chǎn)生不利影響。為了節(jié)省能源和盡快到達(dá)目的地，必須盡量減小航向偏差[1]。

船舶的航向控制直接影響到船舶的操縱性能、安全性能和經(jīng)濟(jì)性能，航向控制問(wèn)題本身是一個(gè)復(fù)雜而重要的問(wèn)題。不論何種船舶，為了完成使命，必須進(jìn)行航向控制。船舶推進(jìn)、運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)的操縱控制、船舶運(yùn)動(dòng)機(jī)理等問(wèn)題目前已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，相關(guān)的研究成果已經(jīng)發(fā)表，見文獻(xiàn)[2-6]。

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備需求量的增加以及對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)水平要求的提高，人們對(duì)船舶的自動(dòng)控制裝置（自動(dòng)舵）的需求和要求也逐步提高[7]。自動(dòng)舵是保證船舶自動(dòng)導(dǎo)航時(shí)的操縱性能的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是用來(lái)自動(dòng)保持船舶在給定航向或給定航跡上航行。基于自動(dòng)舵的航向控制具有較高的研究?jī)r(jià)值。

本文將介紹基于極點(diǎn)配置方法以及基于遺傳算法的航向控制策略。

2 船舶航向控制策略研究

下面結(jié)合工作實(shí)踐，討論船舶航向控制問(wèn)題。

2.1 基于極點(diǎn)配置方法的船舶航向控制

在基于極點(diǎn)配置方法研究船舶航向控制問(wèn)題之前，我們需要首先建立六自由度剛體運(yùn)動(dòng)方程。

定義：

[f0=τ1=[X，Y，Z]T] 為外部力

[m0=τ2=[K，M，N]T] 為外部力關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)

[v0=v1=[u，v，ω]T] 為[[X0，Y0，Z0]]的線性速度

[ω=v2=[p，q，r]T] 為[[X0，Y0，Z0]]的角速度

[rG=[xG，yG，zG]T] 為重心

則可以得到如下的運(yùn)動(dòng)方程：

[m[u-vr+wq-xG（q2+r2）+yG（pq-r）+zG（pr+q）]=Xm[v-wp+ur-yG（r2+p2）+zG（qr-p）+xG（qp+r）]=Ym[w-uq+vp-zG（p2+q2）+xG（rp-q）+yG（rq+p）]=ZIxp+（Iz-Iy）qr-（r+pq）Ixz+（r2-q2）Iyz+（pr-q）Ixy+m[yG（w-uq+vp）-zG（v-wp+ur）]=KIyq+（Ix-Iz）rp-（p+qr）Ixy+（p2-r2）Izx+（qp-r）Iyz+m[zG（u-vr+wq）-xG（w-uq+vp）]=MIzr+（Iy-Ix）pq-（q+rp）Iyz+（q2-p2）Ixy+（rq-p）Izx+m[xG（v-wp+ur）-yG（u-vr+wq）]=N]

以上方程可以寫成更簡(jiǎn)單的形式

[MRBν+CRB（ν）ν=τRB] （1）

其中[ν=[u，v，w，p，q，r]T]表示線性及角速度向量，[τRB=[X，Y，Z，K，M，N]T]表示外部力及時(shí)刻所構(gòu)成的擴(kuò)展向量，矩陣[MRB]，[CRB]的定義見文獻(xiàn)[8]。如果只考慮sway-yaw和roll，由（1）可以得到如下的狀態(tài)空間模型，

[v（t）r（t）ψ（t）p（t）?（t）=-1Tv0000KvrTr-1Tr00001000ω2nKvp00-2ξωn-ω2n00010v（t）r（t）ψ（t）p（t）?（t）+KdvTvKdrTr0ω2nKdp0δ（t）+001Tr0000ω2n00ωψ（t）ω?（t）]

定義[x（t）=vT（t）rT（t）ψT（t）pT（t）?T（t）T]，[ω（t）=ωTψ（t）ωT?（t）T]，則以上狀態(tài)空間模型可以簡(jiǎn)化為

[x（t）=Ax（t）+B1δ（t）+B2ω（t）] （2）

其中矩陣[A，B1，B2]與上面狀態(tài)空間模型的各個(gè)矩陣相對(duì)應(yīng)。

對(duì)于（2）所描述的系統(tǒng)，我們采用極點(diǎn)配置方法研究解耦控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。

將公式（2）中的舵角控制器分解為[δ（t）=δroll（t）+δyaw（t）]。選擇[δroll（t），δyaw（t）]分別為

[δroll（t）=-G1p（t）-G2?（t）δyaw（t）=-G3r（t）-G4（ψ（t）-ψd）]

其中[G1，G2，G3，G4]為調(diào)節(jié)器增益矩陣。

為利用解耦的極點(diǎn)配置方法，我們采用如下的解耦模型

[s2+2ξnωns+ω2n=ω2nKdpδroll（1+Trs）sψ（s）=Kdrδyaw（s）]

可以根據(jù)如下方程來(lái)計(jì)算調(diào)節(jié)器增益矩陣[G1，G2，G3，G4]，

[2ξnωn+ω2nKdpG1?2ξ?ω?（1+KdpG2）ω2n?ω2?1+KdrG3Tr?2ξψωψKdrG4Tr?ω2ψ]

另外，為保證頻率分離，所設(shè)計(jì)的控制器應(yīng)該滿足如下條件：

[ωψ1-2ξ2ψ+4ξ4ψ-4ξ2ψ+2

對(duì)于零點(diǎn)在右半象平面的船舶，艏搖的帶寬必須小于右半平面的最小零點(diǎn)。因此艏搖的帶寬有可能十分接近縱向旋轉(zhuǎn)的帶寬。因?yàn)槲覀儽仨氝M(jìn)行頻率分離，這樣可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能較差。用現(xiàn)有文獻(xiàn)中的一些簡(jiǎn)化模型并不能分析到這些影響系統(tǒng)性能的因素，然而，用本文的模型可以有效地解決該問(wèn)題。

2.2 基于遺傳算法的船舶航向控制

遺傳算法 （Genetic Algorithms） 是解決高度復(fù)雜工程問(wèn)題的一種計(jì)算方法[9]，其基本原理是仿照基因遺傳學(xué)原理和生物進(jìn)化自然選擇過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化搜索。

2.2.1 遺傳算法的基本原理

遺傳算法是基于“優(yōu)勝劣汰，適者生存”的生物進(jìn)化理論發(fā)展起來(lái)的，其基本思想是將欲求解的問(wèn)題進(jìn)行編碼，每一個(gè)可能解均用字符串形式表示。其基本操作包括選擇、交叉和變異。應(yīng)用遺傳算法對(duì)一個(gè)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化的一般步驟如下：

第一、確定決策變量及各種約束條件。第二、確定目標(biāo)函數(shù)的類型及數(shù)學(xué)描述。第三、確定表示可行解的染色體編碼方法。第四、確定個(gè)體適應(yīng)度的評(píng)價(jià)方法。第五、設(shè)計(jì)遺傳算子，即確定選擇運(yùn)算、交叉運(yùn)算、變異運(yùn)算等遺傳算子。第六、確定遺傳算法的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

2.2.2 基于自適應(yīng)在線遺傳算法整定的PID航向控制

本節(jié)采用遺傳算法，根據(jù)航向控制系統(tǒng)的輸入、輸出信息構(gòu)造自適應(yīng)度函數(shù)，并在每個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)都要進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，即進(jìn)行PID參數(shù)的在線整定，從而達(dá)到在線優(yōu)化的目的。

先按經(jīng)驗(yàn)選取一組[Kp，Ki，Kd]參數(shù)，然后在這組參數(shù)的周圍（小范圍內(nèi)）隨機(jī)產(chǎn)生多組，形成初始種群。在所得到的初始種群的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行參數(shù)整定，這樣處理的優(yōu)點(diǎn)在于避免參數(shù)選取范圍過(guò)大的問(wèn)題，從而減少初始尋優(yōu)的盲目性，節(jié)省計(jì)算量[10]。

為了防止產(chǎn)生超調(diào)，并獲取滿意的動(dòng)態(tài)特性，采用誤差累積的加權(quán)、誤差絕對(duì)值、誤差變化率等作為每個(gè)采樣時(shí)間的某個(gè)個(gè)體的最小目標(biāo)函數(shù)值。

[J（i）=α|error（i）|+βerror（i）dt+γerror（i）dt]

為了避免超調(diào)，采用懲罰功能，即一旦產(chǎn)生超調(diào)，將超調(diào)量作為最優(yōu)指標(biāo)的一項(xiàng)，此時(shí)最優(yōu)指標(biāo)為

[If error（i）

最后，針對(duì)每個(gè)采樣時(shí)間進(jìn)行PID參數(shù)的遺傳算法優(yōu)化。在仿真程序中，如果代數(shù)Ge大于O，則程序?yàn)槊總€(gè)采樣時(shí)間進(jìn)行代數(shù)為Ge代的在線遺傳算法整定PID控制器，如果指定代數(shù)Ge選為0，則程序退化為不進(jìn)行遺傳優(yōu)化的一般PID控制。程序設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。

圖1 在線整定PID航向控制原理圖

3 結(jié)論

船舶航向控制的原理就是操縱人員在自動(dòng)舵上設(shè)定一個(gè)所需的航向，船上的羅經(jīng)測(cè)得實(shí)際航向和設(shè)定的航向進(jìn)行比較，將比較得到的誤差送入到航向控制器。在控制器中經(jīng)過(guò)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)舵的航向控制所需要的控制規(guī)律，其輸出信號(hào)送到舵角隨動(dòng)系統(tǒng)中，再控制舵機(jī)裝置轉(zhuǎn)舵。該文主要研究了基于極點(diǎn)配置方法和基于遺傳算法的船舶航向控制問(wèn)題，所得到的結(jié)果對(duì)于工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[l] 江娜.SVM及其在船舶航向控制系統(tǒng)故障預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文，2008.

[2] 張顯庫(kù)，賈欣樂(lè).船舶運(yùn)動(dòng)控制[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.

[3] 賈欣樂(lè)，楊鹽生.船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型——機(jī)理建模及辨識(shí)建模[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，1999.

[4] T I Fossen.Marine Control Systems-Guidance， Navigation and Control of Ships， Rigs and Underwater Vehicles [M].Norway University of science and Technology，Trondheim，Norway，2002. （下轉(zhuǎn)第2887頁(yè)）

（上接第2873頁(yè)）

[5] D Wang， J Huang. Neural Networks-Based Adaptive Dynamic Surface Control for a Class of Uncertain Nonlinear Systems in Strict-Feedback Form[J].IEEE Trans. Neural Networks，2005，16（1）：195-202.

[6] .基于動(dòng)態(tài)神經(jīng)模糊模型的欠驅(qū)動(dòng)水面船舶運(yùn)動(dòng)控制[D].大連：大連海事大學(xué)博士學(xué)位論文，2010.

[7] 涂武.船舶航向最優(yōu)控制與仿真研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

[8] T I Fossen.Guidance and Control of Ocean Vehicles[M].Chichester，U.K.：Wiley， 1994.