vr技術(shù)論文范文

導語：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，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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［關(guān)鍵詞］虛擬現(xiàn)實技術(shù);環(huán)境藝術(shù)設(shè)計;應用研究

vr技術(shù)通常是需要網(wǎng)絡以及多媒體技術(shù)來支撐，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，這種技術(shù)基于電腦的系統(tǒng)來將虛擬的情景在畫面當中展示出來。并且，在展示的過程當中，融入了人的語音語調(diào)以及各種肢體動作，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，所以將其廣泛的應用到各種設(shè)計當中。本文將針對VR技術(shù)應用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計當中進行研究，從VR技術(shù)與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的內(nèi)涵入手，對應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)實技術(shù)，其實質(zhì)是將一系列先進技術(shù)進行集合，比如計算機仿真技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)以及多媒體技術(shù)，通過將這些技術(shù)進行集合營造出一個三維立體的虛擬環(huán)境，并且利用多種設(shè)備來使虛擬環(huán)境能夠支撐，最后實現(xiàn)多維度的信息空間。VR技術(shù)會根據(jù)用戶需求的差異性通過不同的技術(shù)手段來構(gòu)建不同的虛擬場景，并最終將虛擬的場景展現(xiàn)給用戶，使用戶能夠在立體場景中獲得趨向現(xiàn)實的感受效果。

1．2VR技術(shù)的特征分析

人類在進行感知時依靠的是視覺、觸覺以及聽覺各方面能力，通過VR技術(shù)手段構(gòu)建的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，其需要達到的最佳效果就是能夠滿足人類的感知能力。當前的VR技術(shù)手段尚未達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)境當中能夠與虛擬的事物產(chǎn)生互動，盡管這種互動并不是真實意義上的觸覺效果，但是在一定程度上也能夠使人們視覺上感受到互動，也是VR技術(shù)的一種獨有特征［1］。在虛擬的環(huán)境當中最主要的特征是其構(gòu)想性，通過對虛擬環(huán)境的探索，人們在一定程度上滿足了想象力中的場景需求，這是VR技術(shù)中最顯著的特征。

2環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中運用VR技術(shù)的價值

我國的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計宗旨是能夠使用最低的成本設(shè)計出最大效益的設(shè)計方案。這就需要在實際設(shè)計過程中，要采取一切可行性的手段來對環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的質(zhì)量和效果得到提升。那么將VR技術(shù)運用到環(huán)境藝術(shù)設(shè)計當中也是適應了當前狀況的需求，環(huán)境藝術(shù)設(shè)計方案的內(nèi)容在展現(xiàn)的過程中會使人難以理解，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用，可以為環(huán)境藝術(shù)設(shè)計提供相應的支撐，并且使設(shè)計方案能夠更直觀的展現(xiàn)出來，這將會促進環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的質(zhì)量和效果達到更高層次。

3VR技術(shù)應用于環(huán)境藝術(shù)設(shè)計之中的研究

3．1將藝術(shù)設(shè)計的效果直觀展現(xiàn)

環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的展現(xiàn)從最早的手繪圖紙到電腦的效果圖制作再到建筑動畫制作這一發(fā)展進程，已經(jīng)經(jīng)歷了多次展現(xiàn)手段的變更。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在當今時代的廣泛應用也為環(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，通過虛擬現(xiàn)實的場景來對環(huán)境藝術(shù)設(shè)計的內(nèi)容加以展現(xiàn)，可以使客戶在虛擬環(huán)境中通過觸覺、視覺以及聽覺全方位加強對感官的刺激，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)項目的經(jīng)濟效益

VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)被廣泛的英語與環(huán)境藝術(shù)設(shè)計當中，在具體的應用操作中，最有優(yōu)勢的體現(xiàn)是該技術(shù)促進了環(huán)境藝術(shù)相關(guān)項目經(jīng)濟效益的提升。由于VR運用計算機軟件在比較短的時間內(nèi)就可以構(gòu)建出三維立體結(jié)構(gòu)，代替了傳統(tǒng)意義上實體的框架結(jié)構(gòu)，在這一層面上就已經(jīng)對成本達到了降低的效果。而在三維立體虛擬環(huán)境當中，對具體的物件進行構(gòu)建也花費不了太多時間，同樣只需要在軟件中進行相應的調(diào)整即可，也避免了在實際當中花費的時間和成本，極大的提升了環(huán)境藝術(shù)項目的經(jīng)濟效益。

3．3有效避免環(huán)境藝術(shù)設(shè)計方案中的問題

在環(huán)境技術(shù)設(shè)計中，往往需要借助多種知識體系，將其融合才能對設(shè)計的內(nèi)容達到完善效果，如果在其中運用的部分知識出現(xiàn)了錯誤性的理解，就會對整體的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計產(chǎn)生影響，甚至要重新整體進行修改。而運用VR技術(shù)則可以使這種問題在操作中得到避免，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)當中由于對虛擬環(huán)境進行建模的技術(shù)，在構(gòu)建開始以前需要通過表格圖示等形式來對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并且對概念達到深層次的理解。VR技術(shù)在應用中還可以實現(xiàn)后臺的處理效果，使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計能夠在運用VR技術(shù)的基礎(chǔ)上，有序的進行運作，每一個環(huán)節(jié)的技術(shù)都能夠在特殊情況進行單獨處理，使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計方案出現(xiàn)問題時第一時間就得以解決，大大提升了設(shè)計的效率。

4結(jié)語

在現(xiàn)代化科技層出不窮的背景下，要將科技有效的應用到各領(lǐng)域當中，使科技技術(shù)能夠發(fā)揮最大的作用。通過VR技術(shù)在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計當中的運用效果，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠使環(huán)境藝術(shù)設(shè)計從傳統(tǒng)形式上加以改進，并且也促進了其經(jīng)濟效益，所以VR技術(shù)能夠在這些相關(guān)的項目當中實現(xiàn)技術(shù)的價值，在以后可以更廣泛的對其進行推廣。

參考文獻:

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選題一：移動直播

參考方向：移動直播技術(shù)升級、秀場直播模式分析、移動直播內(nèi)容產(chǎn)業(yè)分析、傳統(tǒng)媒體移動直播試水。2016是視頻直播的元年，看看各大互聯(lián)網(wǎng)公司、媒體在布局直播時的力度就知道了。直播實在是個太大的主題，雖然不能方方面面都進行研究，但你至少可以將關(guān)注點聚焦在某一具體領(lǐng)域，比如以《華盛頓郵報》為例分析媒體轉(zhuǎn)型中的直播運用，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+內(nèi)容

參考方向：數(shù)字媒體VR報道實踐、VR紀錄片的生產(chǎn)與分發(fā)、國內(nèi)媒體VR新聞創(chuàng)新案例與應用前景。當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)字化媒體如何運用VR進行多元化新聞報道呈現(xiàn)形式?VR內(nèi)容生產(chǎn)的現(xiàn)狀、前景與憂慮?更酷的同學是不是還可以學習美國大學生做個VR畢設(shè)?期待你們的腦洞!

 

選題三：資訊短視頻

參考方向：國內(nèi)短視頻創(chuàng)業(yè)綜述、青年用戶短視頻消費習慣調(diào)查、社交時代短視頻的傳播特征。有沒有發(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)目標置于此?短視頻是如何帶來大規(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，你或許會有更多靈感。

 

選題四：突發(fā)新聞報道

參考方向：外媒如何利用社交媒體報道突發(fā)、直播在突發(fā)報道中的作用、突發(fā)報道中的社交信源核實方法論。近幾個月國際國內(nèi)突發(fā)新聞不斷，面對這樣的突發(fā)新聞，媒體作何反應?如何報道?運用什么先進工具來提高報道效率?社交媒體如何聚合消息?發(fā)揮何種作用?成為“報道主力”后又對這個傳播版圖有著怎樣的影響?……當下全新的傳播環(huán)境中，這些都是值得走心研究的好問題。

 

選題五：IP價值

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的營銷與發(fā)行。將IP譽為當下互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的掘金礦似乎也不為過。“IP是個筐，什么都能裝。”看看暑期檔熱播的各大電影、電視劇哪個不是IP改變的功勞?里約奧運只知道follow寧澤濤、泥石流，卻沒發(fā)現(xiàn)體育愛豆背后的巨大IP價值?布朗熊、可妮兔超可愛，可她們同屬的LINE“帝國”卻靠IP衍生創(chuàng)造了巨大的商業(yè)價值……年輕人，看劇看奧運看電影玩的不亦樂乎時，可別錯過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：外媒編輯室如何運用AI系統(tǒng)提升效率、聊天機器人在新聞報道中的運用、全球機器人寫作發(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，無論是《紐約時報》的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Stela，英國智能內(nèi)容服務軟件Echobox，還是具有寫稿、聊天功能的機器人，它們都在嘗試提高編輯室的工作效率，最終實現(xiàn)傳播效率的最大化。深入研究一下國內(nèi)外媒體的編輯室工具改革，新聞業(yè)務小能手說不定就是你!

 

選題七：數(shù)據(jù)新聞

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

數(shù)字新聞仍是當前新聞報道的一個熱門方向，從剛剛過去的里約奧運中便可看出端倪。《紐約時報》、《金融時報》、《華盛頓郵報》、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。對新聞實務感興趣的童鞋不妨多多關(guān)注這個領(lǐng)域。

 

選題八：粉絲經(jīng)濟

參考方向：SNH48的粉絲經(jīng)濟模式研究、社交媒體在粉絲經(jīng)濟中的作用、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、女團的崛起，粉絲經(jīng)濟也越來越引起人們的關(guān)注。粉絲權(quán)力如何將偶像團體推向名利的高點?偶像團體又怎樣運用“粉絲經(jīng)濟”來穩(wěn)固自己的根基?……這些或許都是值得你研究的問題。

 

選題九：網(wǎng)絡綜藝

參考方向：網(wǎng)絡綜藝與電視綜藝的對比分析、網(wǎng)絡綜藝的營銷之道(以《奇葩說》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)綜作為當下的一支娛樂力量借助移動互聯(lián)網(wǎng)大勢迅速崛起。網(wǎng)綜領(lǐng)域似乎從來不缺新玩法，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題。關(guān)注媒體人從業(yè)狀況的童鞋看過來!媒體轉(zhuǎn)型的當下，當無冕之王的光環(huán)褪去，媒體人的生存狀況究竟如何?他們過得還好嗎?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?這些令人揪心的問題，你或許可以通過對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實驗室，瞄準的是VR購物。同時，它會聯(lián)合旗下的阿里影業(yè)、阿里音樂、優(yōu)酷土豆，制作VR內(nèi)容。而今年下半年，騰訊將基于PC端和移動端的兩款VR頭部顯示器。

根據(jù)美國風險投資數(shù)據(jù)公司CB Insights的數(shù)據(jù)，2017年第一季度，AR/VR領(lǐng)域的投資項目超過80個，同比增長60%。報告還披露了Facebook和蘋果分別為其A/VR工作招聘了一千多名員工。

所謂VR，就是通過計算機技術(shù)為用戶模擬出逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境。其沉浸式體驗和交互方式帶來的新的娛樂方式，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領(lǐng)域展開業(yè)務。

目前，這個行業(yè)的人才供應遠低于需求。人力資源平臺領(lǐng)英去年的一份針對全球范圍內(nèi)VR人才的報告顯示，在領(lǐng)英的人才庫里，有18%的人才需求來自VR行業(yè)，僅次于美國，但合適的VR人才只有2%。

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

如果你對VR行業(yè)感興趣或者看好它的前景，我們將告訴你這個領(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)很復雜，涉及算法、光學、系統(tǒng)開發(fā)、交互、圖形圖像等多個領(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，還能對虛擬景象形成真實感，因此需要一套算法把這些感官上的功能都實現(xiàn)。通常，算法工程師關(guān)注的是如何解決某一類特定問題或?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算機視覺、空間定位、交互技術(shù)、圖形圖像等算法。

計算機視覺主要是指以攝像頭代替人眼識別目標和提取特征，工程師需要探索最新的算法以及技術(shù)的可行性，負責視覺和圖像的處理；空間定位指的是通過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更好的沉浸感并降低眩暈程度；接下來，交互算法工程師負責手勢識別、視線估計、動作捕捉、追蹤等相關(guān)計算機視覺算法的研發(fā)，研究實際空間中的動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。

光學和人體工學工程師

光學要解決的是讓VR設(shè)備的鏡片在保證沉浸感和清晰度的同時，盡可能加大視場角，讓人在佩戴VR設(shè)備時看得更清晰；人體工學關(guān)注的則是人在佩戴VR眼鏡時的舒適度，設(shè)備是否透氣、不漏光、足夠輕盈等。目前消費級的VR產(chǎn)品在這方面仍處于初級階段，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、智能手表的開發(fā)系統(tǒng)不同，VR的系統(tǒng)架構(gòu)到目前為止并沒有行業(yè)標準，面對陌生的領(lǐng)域，系統(tǒng)架構(gòu)師需要駕馭和設(shè)計整個系統(tǒng)，負責VR頭部顯示器及整個主機設(shè)備的集成。

BVR產(chǎn)業(yè)鏈上的工作還有這些

要實現(xiàn)VR體驗，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，以及應用場景的開發(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)人員主要負責VR場景的搭建―戴上VR眼鏡后你看到的“新世界”，就是所謂的VR場景。市場上主流的開發(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景和細致光效的虛幻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，無論電影還是游戲，當你想要通過VR眼鏡獲得這些娛樂的時候，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。

銷售運營、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，對市場銷售、平臺運營方面的人才同樣有需求。要求與其他領(lǐng)域大同小異，都是負責開拓市場和客戶，增加產(chǎn)品的銷售范圍等。因VR企業(yè)希望快速打開市場，銷售人才目前高居中國VR領(lǐng)域人才需求的第二位，高于全球水平。

產(chǎn)品經(jīng)理的職責也很共通，負責其他VR公司與本公司部門的配合，制定和推進合作項目，把控整體合作項目的時間，并對最終合作質(zhì)量負責。

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一樣的平臺以及應用軟件，這部分工作與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、手機行業(yè)的開發(fā)工作相似，即在實現(xiàn)VR設(shè)備的智能化的同時，保證軟件在不同平臺間能流暢交互。

C要進入這個行業(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方面：硬件、軟件和內(nèi)容制作。

硬件領(lǐng)域涉及到計算機、光學、電子、機械、生物學、自動化等方向。軟件需要計算機圖形學、程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、算法設(shè)計與分析等相關(guān)背景。這兩個方面對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)、拍攝方面的學術(shù)背景。

由于VR產(chǎn)業(yè)相對細分，產(chǎn)業(yè)上游硬件、軟件開發(fā)的崗位會以碩士、博士學歷優(yōu)先，因為碩士和博士在學術(shù)領(lǐng)域的研究方向更為明確，企業(yè)在篩選簡歷時更容易適配崗位。

“如果畢業(yè)論文方向是圖形圖像、計算機視覺，就會非常搶手，不僅是VR行業(yè)，在人工智能領(lǐng)域也會受到歡迎。”科銳國際高科技行業(yè)總監(jiān)田丹說。

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。學歷必須是碩士以上，同時是模式識別、信號處理等科班出身。另外，對深度學習和機器學習有了解是加分項。

至于市場銷售、平臺運營甚至內(nèi)容領(lǐng)域的人才，這個行業(yè)對學歷背景要求不高，更看中經(jīng)驗、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。

應屆生也有機會，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)驗起步，往上的話，有的職位要求3到5年的工作經(jīng)驗，有的甚至要求10年以上的經(jīng)驗。這個門檻主要是因為VR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)、光學和人體工學等成熟技能的基礎(chǔ)上再提出應用上的高要求。

但應屆畢業(yè)生并非完全沒有機會。對國內(nèi)的VR公司來說，開放應屆畢業(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，需要為其配備團隊，因此會招聘一定比例的應屆畢業(yè)生。二是產(chǎn)品經(jīng)理這類崗位入門門檻不高，公司也愿意花時間培養(yǎng)。

相較而言，海歸會比較受到這個行業(yè)的歡迎。微鯨VR人力資源總監(jiān)Tony在為3D場景交互崗位招聘時發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)很少有這方面的專業(yè)人才，但德國的3D場景交互領(lǐng)域向硅谷輸送了不少人。他后來意識到，這是因為德國的高校有對口專業(yè)，所以即使是剛畢業(yè)的應屆生，Tony也會第一時間把對方請到公司來。

再說到內(nèi)容領(lǐng)域，VR內(nèi)容領(lǐng)域要制作哪些內(nèi)容并沒有明確標準。畢竟，還沒有人敢下結(jié)論說：VR只能用來做什么、不能做什么。這個行業(yè)眼下正是需要創(chuàng)意和研究拍攝方式的時候。

D這些領(lǐng)域，跨行到VR更容易

游戲

游戲是VR最早被應用的場景之一。雖然VR游戲一度遇冷，但從長遠角度看，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游戲帶來的體驗感確實是電腦、手機無法取代的。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)和半導體

互聯(lián)網(wǎng)和半導體是VR行業(yè)人才來源的兩大核心區(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

截至目前，用戶對于VR硬件設(shè)施的體驗普遍是抱怨“長久佩戴時頭顯過重，舒適感不夠”。這就需要人體工程學領(lǐng)域的人才來改進產(chǎn)品，他們一般會從設(shè)計領(lǐng)域找人，尤其是工業(yè)設(shè)計。

影視

影視行業(yè)從業(yè)者主動跳到VR行業(yè)的比例相對更高。“他們對整個行業(yè)的理解和感知更多，當他們意識到有新的拍攝方式可以嘗試，主動投身的人就會更多。”Tony說。他以微鯨一位制片人為例，對方在電視臺累積了多年經(jīng)驗，有自己的工作室，同時還在高校任教，最終選擇進入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)域爭奪人才。暴風魔鏡、蟻視、大朋、微鯨等國內(nèi)VR廠商熬過資本嚴冬，對招聘也有了更高需求。“初級崗位不難招，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。”大朋VR合伙人兼首席戰(zhàn)略官章立說。

大公司

雖然無論是Facebook，還是HTC、索尼，都沒有將技術(shù)研發(fā)落地中國，但巨頭們?yōu)榱嗽靹荩l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，這從另一個角度為從業(yè)者帶來了更多機會。

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

還有蘋果，在6月6日的WWDC大會上，蘋果宣布Mac將支持HTC Vive，開發(fā)者可在MacBook上使用SteamVR平臺。同時，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（Mixed Reality，MR）、AR以及人工智能日后都將聯(lián)合起來。

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)薪酬報告》，報告顯示，技術(shù)職位在過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，市場方面的人才需求明顯提高，2016年占比12.3%，兩年間增長了一倍。

根據(jù)報告，在VR行業(yè)，無論是技術(shù)、產(chǎn)品還是市場、運營等崗位，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1.35萬元，而VR/AR行業(yè)技術(shù)崗位的月平均薪資達到了1.85萬元。即使是最弱勢的職能部門，薪資也高于行業(yè)平均值7100元，達到8300元/月。

Tony證實了這一現(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歷，年薪一般在30萬元至60萬元，3D引擎開發(fā)人才的年薪也在30萬元至40萬元。這還不包括公司為留住人才發(fā)放的期權(quán)和獎金。非技術(shù)職位的薪水也會比原行業(yè)略高，但總體上相差不大。

科銳國際在《2017年薪酬指南》中也指出，在新技術(shù)領(lǐng)域里，計算機視覺、深度學習方向薪酬漲幅最快。人才儲備主要在幾家跨國公司和頂級高校，VR行業(yè)的人才薪酬已經(jīng)在高點，人才流動的吸引力更多來自職位前景。不過若遇到急缺位，跳槽漲幅可能高達50%以上甚至100%，比如算法類的崗位就是如此。

G進這行前，你得有點心理準備

如果你有興趣進入這個新興行業(yè)試一試，章立和Tony提醒你：

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關(guān)鍵詞：瑞雷波頻散曲線；正演計算；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)勢被廣泛應用于工程地質(zhì)勘察、復合地基檢測等領(lǐng)域。但是在實際應用過程中也暴露了許多問題，這些問題主要體現(xiàn)在如下幾個方面：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，與被探測的三維目標體存在較大的差異。因此如何實現(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，而高階面波的應用將會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)問題。

針對上述問題，本論文利用瑞雷波正演計算程序，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巖土體中瑞雷波頻散曲線的影響規(guī)律。為進一步優(yōu)化瑞雷波正演算法提供基礎(chǔ)資料。

2 基本原理

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

對于自由表面，我們僅考慮地表面應力不存在時的情況，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。因為在第m層界面處有位移及應力連續(xù)條件，所以我們將（1）式與（2）式聯(lián)立得到一個齊次方程，其形式為：Λ（m）V（m）=0。對該方程進行一系列理論推導與求解，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快速計算法計算頻散函數(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快速計算法的瑞雷波正演計算軟件，模擬過程中采用三層地質(zhì)模型，通過對比分析研究巖土層縱波速度和橫波速度對頻散曲線的影響規(guī)律。對于縱波速度的影響，我們分層進行討論。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25m/s，其差值百分比達到30%。

第二層巖土體的縱波速度對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，最大變化量可以達到將近40m/s。

綜上所述，巖土體縱波速度對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：

[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.

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論文摘要:本文分析了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域中的應用．井對相關(guān)問題進行了研究，最大限度地實現(xiàn)對建筑設(shè)計、施工、裝修等的現(xiàn)實可行性與指導性。

“虛擬現(xiàn)實”(簡稱V R )，是一項綜合性計算機圖形交互技術(shù)，它利用計算機生成一種模擬的實物與環(huán)境，通過多種傳感器設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境的直接交互。目前，VR技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域被廣泛應用，如在建筑設(shè)計領(lǐng)域、城市建設(shè)領(lǐng)域等等。

一、 計算機技術(shù)的引入

計算機技術(shù)用于建筑設(shè)計領(lǐng)域已有多年，但最早的建筑設(shè)計領(lǐng)域是先模仿傳統(tǒng)工具的使用方式，表現(xiàn)為簡單地模仿傳統(tǒng)的圖紙、圖板、針管筆等的使用方法。例如計算機輔助設(shè)計 (CAD)主要是幫助設(shè)計者把設(shè)計、計算、畫圖、數(shù)據(jù)存儲和處理等繁重工作交給計算機完成 ，而設(shè)計者把主要精力用于創(chuàng)造性構(gòu)思。計算機可通過圖形設(shè)備向設(shè)計者展示設(shè)計結(jié)果。之后發(fā)展起來的虛擬現(xiàn)實技術(shù) (簡稱 VR)能創(chuàng)造身臨其境的感覺 ，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是迅速發(fā)展的一項綜合性計算機圖形交互技術(shù)。它集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、多傳感器、網(wǎng)絡并行處理，利用計算機生成的三維空間圖像實現(xiàn)的目標合成技術(shù)，通過視、聽、觸覺，以圖表及動畫方式呈現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計被動靜態(tài)的信息傳遞方式。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域被廣泛應用，如在建筑設(shè)計領(lǐng)域、建筑施工領(lǐng)域、建筑裝修領(lǐng)域等等。

二 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應用

1．建筑設(shè)計領(lǐng)域

在建筑設(shè)計中既要進行空 間形象思維，又要考慮到以用戶的感受，是一系列的創(chuàng)新過程，包括規(guī)劃、設(shè)計等。建筑物的實際效果受設(shè)計者的藝術(shù)素養(yǎng)、生活閱歷、知識水平、設(shè)計水平、設(shè)計經(jīng)驗等主觀因素的影響和限制，不同的設(shè)計者對于同樣功能要求的建筑所設(shè)計的作品在外觀上、環(huán)境的協(xié)調(diào)上可能截然不同。然而，如果應用基于真實感三維圖形的虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以將設(shè)計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，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。同時還能大大減輕設(shè)計人員的勞動強度，縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量，節(jié)省投資。

2．建筑施工領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑施工方面，也大有用武之地，可以進行大量方案的比較和優(yōu)選。例如進行大型土方工程挖運系統(tǒng)的設(shè)計，最優(yōu)設(shè)計是在日挖土量一定的情況下，如何確定挖土機與運土載重汽車的最優(yōu)匹配，使挖運系統(tǒng)取得最好的整體效益。大型土方工程挖運系統(tǒng)的挖土機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算出來進行比較，幾乎是不可能的。對這一類問題采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來比較、優(yōu)選，則很容易實現(xiàn)。再如對于有風險的大型工程項目，投資一旦失敗，將會遭到巨大的經(jīng)濟損失。對這一類問題，可以利用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)，進行仿真試驗和評估，然后做出決策。同時還可以對不確定因素進行預先模擬。

3．建筑裝修領(lǐng)

建筑裝修設(shè)計是一個復雜的綜合過程。在傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，裝修設(shè)計師根據(jù)建筑圖紙構(gòu)造出虛擬的室內(nèi)模型，并將其設(shè)計理念應用于室內(nèi)模型，最后以多面視圖、效果圖、家具圖、大樣 圖和結(jié)構(gòu)圖等手段表達設(shè)計效果。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估算過程也使得客戶難以準確快速地對裝修方案進行評估平選。如果在計算機中輸入實際房間的模型，設(shè)計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，一切就將變得簡單輕松。可以設(shè)想，在未來的裝飾工程中虛擬現(xiàn)實技術(shù)將會代替現(xiàn)有的實際模型而顯示出其強大的生命力。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)有效地提高了裝修設(shè)計的效率，并且能夠增強設(shè)計師和客戶之間的溝通，增加客戶對設(shè)計方案的滿意程度。

三、虛擬現(xiàn)實的動態(tài)漫游技術(shù)

利用 VR技術(shù)在空間數(shù)據(jù)庫的支持下可以構(gòu)造三維虛擬環(huán)境 ，人在進入這一環(huán)境后可以和計算機實現(xiàn)以視覺為主體的全方位的動態(tài)交互。一個建筑模型進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面結(jié)合行駛效果的動態(tài)顯示及可視點的判別等功能。虛擬現(xiàn)實建筑設(shè)計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)部空間的動感形象和平面布局特點。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。

視景仿真和動態(tài)漫游技術(shù)，同時也是進行方案審察和評估的重要手段。利用VR技術(shù)在設(shè)計工程中可實時動態(tài)展示設(shè)計方案，可實時審視檢查規(guī)劃設(shè)計方案，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時修改方案和細節(jié)。

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【關(guān)鍵字】增強現(xiàn)實技，虛擬現(xiàn)實，ARToolKit，碰撞檢測，算法相交測試，虛實碰撞

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

通過對 VR 進行建模，構(gòu)成虛擬景物，并融入真實場景或物體，從而呈現(xiàn)給用戶一個虛擬對象與真實環(huán)境融為一體的增強現(xiàn)實環(huán)境，擴展了虛擬現(xiàn)實應用。雖然目前 AR 技術(shù)已應用到娛樂、訓練、醫(yī)療和教育等各個方面，但目前 AR的進一步應用還是受到虛實交互相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研究的限制。虛實交互技術(shù)指的是在 AR應用中，虛擬物體與真實場景、物體或交互工具間的交互技術(shù)。

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

（1）綜合分析了各種包圍盒的特點，特別是 Sphere 包圍盒和 OBB 包圍盒的構(gòu)造過程;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算法。

（2）分析和研究了增強現(xiàn)實開發(fā)包 ARToolKit，利用本文提出的高效碰撞檢測算法在 ARToolKit 中設(shè)計并實現(xiàn)了一種簡單的交互功能;結(jié)合開源的物理引擎 ODE 和本文提出的碰撞檢測算法，基于 ARtoolKit 開發(fā)包設(shè)計并實現(xiàn)了高爾夫球運動中的推桿過程的具有交互性效果的增強現(xiàn)實模擬應用，程序運行結(jié)果顯示，增強現(xiàn)實效果明顯，交互性比較強，這些應用顯示了算法的穩(wěn)定性和可用性，并展現(xiàn)了增強現(xiàn)實的應用前景和吸引力。

（3）提出利用 AIS 算法檢測 AR 應用中是否有虛擬與實際物體在交互過程發(fā)生碰撞;提出了 AR 碰撞后虛擬物體響應變形的體素 CA 變形模型（VoxelDeformation Cellular Automata， 以下簡稱 VDCA）。AR 碰撞檢測技術(shù)包括在 AR應用中檢測虛實碰撞事件的發(fā)生并在碰撞發(fā)生后進行快速碰撞響應。無論是檢測碰撞的發(fā)生還是對于碰撞的響應，都要求實時處理，對于碰撞響應，更要求有較快的實時渲染算法。由于 AIS 算法具有分類精確，對于原始數(shù)據(jù)維數(shù)與其它要求不敏感等特點，因此，本文對于碰撞檢測中的快速高維數(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 的實時處理模型，很好地解決了AR 應用中虛擬與實際物體交互中的碰撞檢測發(fā)生的檢測問題，并進行了仿真分析。

二、碰撞檢測及算法

碰撞檢測是用于判斷若干物體在某一時刻是否占有相同區(qū)域的技術(shù)，它在CAD/CAM、計算機圖形學、3D 游戲、機器人、虛擬現(xiàn)實和計算機仿真等領(lǐng)域中都非常重要。譬如，在增強現(xiàn)實系統(tǒng)中，由于虛擬場景和真實世界混合在一起，為了避免用戶產(chǎn)生視覺錯亂，碰撞檢測技術(shù)就必不可少。由于其重要性，在數(shù)十年的碰撞檢測算法研究過程中，人們提出了非常多的方法。當前，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 相交測試的分離軸測試法，簡化了 OBB 包圍盒的簡單性，從而可以利用 OBB 的緊密性構(gòu)建出實用的 OBB 層次包圍盒樹和相應的碰撞檢測算法，并吸引更多研究者加入基于 OBB 的碰撞檢測算法研究當中，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，其文獻于 2010 年發(fā)表在 Computer-Aided Design 學報上，因此本章提出的改進算法主要與 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）。球包圍盒和軸對齊包圍盒的簡單性好，與之相反，方向包圍盒和固定方向凸包簡單性差但緊密性好。離散方向多面比較特殊，它的這兩個特性有一定的折衷。目前，開始有一些研究采用混合包圍盒來同時獲得好的緊密性和簡單性，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。本章算法的切入點是 Dual 算法失靈的地方，即 OBB 各個邊長一樣長以及長短差別不大的情形。在這種情況下，Dual 算法的 OBB相交測試的精確性下降較大甚至很低。而本文的算法根據(jù)兩 OBB 的相對方向信息，在很大概率上推導出能分離 OBB 的分離軸，從而解決 Dual 算法的缺陷，特別是對于OBB 各邊長度差別不大的情形。

盡管越來越多的文獻在致力于各種更實用的碰撞檢測算的研究，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算法仍有價值，因為很多其他各種形式的碰撞檢測算法本質(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簡單的幾3何體將比較復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);當檢測兩個已建立層次包圍盒樹的物體是否碰撞時，首先檢查兩個物體的頂層包圍盒是否相交，若不相交，則判定兩個物體未碰撞，否則再對次級包圍盒進行相交測試，直到葉子節(jié)點，即最底層的包圍盒所包圍的構(gòu)成物體的基本幾何元素。因為包圍盒之間的相交測試相對比較簡單，且不相交的包圍盒，其較低層次的包圍盒之間以及對應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的基本幾何元素，從而大大加快碰撞檢測的速度。基于層次包圍盒結(jié)構(gòu)的碰撞檢測算法的時間復雜度可以由概括性的公式（1.1）來表示：

T= Nv × Cv + Np × Cp （1.1）

式中各個參數(shù)的含義如下：

T：算法執(zhí)行的總時間，Nv：包圍盒相交檢測總對數(shù)，Cv：包圍盒相交檢測平均花費的時間，Np：組成虛擬物體的基本圖元的相交檢測總對數(shù)，Cp：圖元對相交檢測平均花費的時間。Nv 和 Np與包圍盒的緊密性（tightness）相關(guān)，而 Cv與包圍盒的簡單性（simplicity）相關(guān)。因此，算法的時間復雜度與建立層次樹所使用的包圍盒的緊密性和簡單性有很大關(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的簡單性相對較好，但是緊密性比較差;與之相反，OBB和 FDH的簡單性比較差但緊密性好。k-dops則比較特殊，它的這兩個特性的好壞取決于 k 的取值，是有彈性變化的，一般來說 k 越大，緊密性越好，復雜性也越高，選擇合適的k 值才能實現(xiàn)較好的綜合性能。各種包圍盒均有一定的優(yōu)勢和缺點，都不能適用于所有場合，因此有必要結(jié)合多種包圍盒的優(yōu)點來構(gòu)建混合層次包圍盒樹，以進一步提高碰撞檢測算法的速度。由于物體旋轉(zhuǎn)時 Sphere 包圍盒不需要更新，因此這也是它的一個優(yōu)勢之一;OBB 包圍盒緊密性比較好，降低它的相交測試復雜性可以成為一個研究方向。

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

Van Den Bergen 提出的算法稱為 SAT lite，其算法在進行 OBB 相交測試時僅僅在6 個方向向量上進行分離軸測試，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 相交測試中，只使用長度較短的 5 個軸進行分離軸測試。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)碰撞檢測是指某一時刻針對物體進行的一次碰撞檢測，在一個動態(tài)虛擬環(huán)境中，一般隔一定的時間段進行一次靜態(tài)碰撞檢測，這稱為離散碰撞檢測算法。離散碰撞檢測算法存在漏檢和穿刺等問題，需要通過一些優(yōu)化方法來消除或降低這些問題所產(chǎn)生的影響，如自適應步長法、回退法等。連續(xù)碰撞檢測算法可以更好地解決這些問題，但是這類算法的計算速度比較慢，特別是在大規(guī)模虛擬場景中很難實現(xiàn)實時的碰撞檢測;因此，雖然離散碰撞檢測算法存在一些缺陷，但由于其速度較快，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的實時性需求，目前仍是碰撞檢測研究領(lǐng)域的熱點。而離散碰撞檢測算法是基于靜態(tài)碰撞檢測的，因此提高剛體間的靜態(tài)碰撞檢測速度仍非常有價值。

四、利用增強現(xiàn)實展現(xiàn)碰撞檢測算法的測試過程

非一個增強現(xiàn)實應用，只是利用增強現(xiàn)實的與真實世界融為一體的特殊效果來展現(xiàn)碰撞檢測算法性能的測試過程。傳統(tǒng)的碰撞檢測算法的測試，如第三章所敘述的，在測試過程中，只能看到很多數(shù)字，即便用圖形系統(tǒng)渲染出來，也只能在屏幕上看到平面效果，而且無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)使用增強現(xiàn)實開發(fā)包 ARToolKit 將用于測試碰撞檢測算法性能的兩個虛擬物體注冊到標識物上，而測試用的位姿數(shù)據(jù)則先于注冊位姿矩陣 M 與虛擬物體作用，在 OpenGL 渲染系統(tǒng)中，即先將測試用位姿矩陣壓入模型視圖矩陣堆棧，再將注冊位姿矩陣 M 壓入模型視圖矩陣堆棧。這涉及到 ARToolKit 與 Benchmark 程序的結(jié)合 過程：

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

參考文獻：

[1]王. 虛擬現(xiàn)實中碰撞檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[博士學位論文]. 長春： 吉林大學，2006： 1-2

篇7

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

21世紀計算機技術(shù)高速發(fā)展，在各個領(lǐng)域均有應用。計算機技術(shù)越來越先進，帶來更多的視覺感官體驗[1-2]。計算機的三大網(wǎng)絡通信分別是多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)（簡稱VR）。而現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實的運用，可給人們帶來豐富的體驗，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)實的結(jié)合也越來越密切。虛擬現(xiàn)實技術(shù)對建筑景觀設(shè)計起了促進的作用。

1虛擬現(xiàn)實的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實技術(shù)興起于20世紀，結(jié)合了計算機圖形學、多媒體技術(shù)、人工智能、數(shù)字圖像處理等多個信息分支的成果，是一門較為綜合的科學計算信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指存在與計算機之中，虛擬的空間，但這個虛擬的空間利用了計算機技術(shù)創(chuàng)造了一個集視聽、觸覺于一體的空間虛擬環(huán)境，即虛擬的現(xiàn)實空間。該技術(shù)的主要功能是通過某種聯(lián)系，使人與該種虛擬的環(huán)境中游歷，通過機器與人的聯(lián)系，實現(xiàn)人在虛擬的環(huán)境中達到最真實的感受[3]，與該虛擬環(huán)境進行交流。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是通過計算機設(shè)計生成仿真三維空間以及視、聽、嗅等感官，用戶借助機器，實現(xiàn)在真實的自然環(huán)境中的體驗。當使用者移動時，計算機會進行復雜的運算，準確的傳回3D世界影像，從而產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)旨在使人體驗設(shè)想的環(huán)境，廣泛應用于各大設(shè)計以及娛樂行業(yè)。

1.2景觀設(shè)計中的虛擬技術(shù)

以往的景觀設(shè)計通過手繪圖紙實現(xiàn)預覽，但在施工完成后，建筑物還是會存在用戶不滿意的地方。因此將景觀設(shè)計與虛擬現(xiàn)實結(jié)合起來是非常有必要的。虛擬現(xiàn)實與景觀設(shè)計的結(jié)合經(jīng)歷了漫長的時間，技術(shù)研發(fā)人員從最初的圖形處理技術(shù)到設(shè)計專業(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越真實，效果可以與真實的物體相比較。通過計算機的計算，給人視覺、聽覺、嗅覺等感官真實的體驗，可以在施工前根據(jù)用戶的需求修改，對于建筑行業(yè)的發(fā)展十分有益。

1.3虛擬現(xiàn)實的發(fā)展情況

虛擬技術(shù)正處于高速發(fā)展的時候，各個國家均致力于它的研發(fā)與完善，并且認識到該技術(shù)的廣闊發(fā)展空間，可以應用到各個領(lǐng)域。在虛擬現(xiàn)實技術(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)域展開應用，隨后普及。建筑效果圖、動畫、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)實技術(shù)結(jié)合起來，給用戶最佳的體驗。

2VR技術(shù)的優(yōu)勢

2.1沉浸式—創(chuàng)造全新視野

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

2.2交互性—形成動態(tài)體驗

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，使得機器能夠滿足人類的要求，實現(xiàn)更高潛能的發(fā)展。虛擬現(xiàn)實可以幫助設(shè)計師在虛擬環(huán)境整改和完善其作品，建筑景觀設(shè)計師，可以借助SketchUp或AutoCAD等軟件就能使用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境中得到最真實的體驗，使得設(shè)計者能夠在設(shè)計的過程中及時改正錯誤的部分和設(shè)計的瑕疵。目前虛擬現(xiàn)實的發(fā)展較好，從三維到現(xiàn)在的結(jié)合感官，建筑師可通過該技術(shù)與其作品“對話”，還可有效的保證設(shè)計師思維的連續(xù)性，有效地提高了設(shè)計的整體效率。

3VR技術(shù)對于建筑景觀設(shè)計的意義

在建筑行業(yè)中，三維繪圖早已應用在建筑行業(yè)中，然而三維繪圖僅能給人靜態(tài)的視覺體驗，不能實現(xiàn)動態(tài)的交互體驗[5]。虛擬現(xiàn)實有效的改變了這一點，不僅實現(xiàn)三維畫面，還有感官體驗，借助儀器數(shù)字化的人機接口。通過計算機復雜的計算，將自己置身于設(shè)計的景觀之中，到達最真實的體驗。在建筑智能景觀的設(shè)計規(guī)劃中，利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)建立一個虛擬的真實環(huán)境，可以確保該設(shè)計的全方位的規(guī)范性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在未來必將大范圍的應用于建筑景觀設(shè)計的行業(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)計師摒棄傳統(tǒng)的設(shè)計方式，轉(zhuǎn)而使用虛擬技術(shù)的方法。建立一個更新的思維方式和設(shè)計方法，培養(yǎng)更好的設(shè)計習慣，讓設(shè)計師發(fā)揮更大的想象力，擺脫掉原有的設(shè)計障礙，以更開闊的視野設(shè)計更優(yōu)秀的作品，利用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，使的建筑景觀設(shè)計更全面。在建筑景觀設(shè)計規(guī)劃的過程中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，采用科學的預測和分析的手段，以及參與社會大眾參與評選的手段，可以全面的確保整個設(shè)計的合理性、規(guī)范性、大眾喜愛度等，具有較高的意義。

4結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢在于實現(xiàn)沉浸交互的設(shè)計體驗，而這種體驗可以幫助設(shè)計師完成更好的設(shè)計作品，使得設(shè)計變得有趣、生動、簡單，對復雜的建筑物更是起了巨大的幫助作用。在進行建筑景觀設(shè)計時，虛擬現(xiàn)實有著很大的優(yōu)勢，解決傳統(tǒng)設(shè)計不能解決的問題。目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)蔓延到各行各業(yè)中，建筑師可以借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行建筑的設(shè)計。未來這項技術(shù)還會不斷發(fā)展，研發(fā)出更優(yōu)秀的軟件，應用到建筑景觀設(shè)計中。

作者:周文哲 單位:深圳市朗程師地域規(guī)劃設(shè)計有限公司

參考文獻：

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[3]劉藝.虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于建筑景觀設(shè)計應用[J].藝術(shù)科技,2015,(3):178.

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

中圖分類號：TP393.01文獻標識碼：A文章編號：16727800（2011）012012002

作者簡介：鄭毛祥(1964-)，男，湖北天門人，碩士，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院副教授，研究方向為計算機通信；蘇雪（1972-），女，甘肅武威人，碩士，武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學院講師，研究方向為計算機網(wǎng)絡。

0引言

IPTV是承載于 IP 網(wǎng)絡的一種電信級業(yè)務，按各功能操作特點，可以分成4類業(yè)務：流媒體類、通信類、游戲類和信息服務類。流媒體類包括音視頻點播和音視頻直播。通信類業(yè)務包括視頻通信和短信。游戲類業(yè)務包括單機游戲和聯(lián)網(wǎng)游戲。信息服務類業(yè)務是通過 STB 對信息進行瀏覽，提供Web 和視音頻等多種方式。流媒體類業(yè)務對帶寬需求較高，通信類業(yè)務對實時性要求很高。下文分析和探討了IPTV業(yè)務承載網(wǎng)絡解決方案和演進發(fā)展要求。

1IPTV業(yè)務承載網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)及組成

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

當前，在骨干承載，IPTV業(yè)務與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務是分離承載的。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)務和IPTV專有業(yè)務的。

2主要業(yè)務承載實現(xiàn)方案

2.1直播業(yè)務

2.1.1骨干網(wǎng)

全國性的電視廣播節(jié)目從內(nèi)容運營中心傳輸?shù)绞I(yè)務運營中心時其流量及流向是確定的，所以在骨干網(wǎng)可通過多種方式承載電視廣播節(jié)目，包括應用層廣播內(nèi)容傳輸、CDN系統(tǒng)應用層組播、骨干網(wǎng)動態(tài)組播方案。

圖1IPTV業(yè)務承載網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

（1）應用層廣播內(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。

（2）CDN系統(tǒng)應用層組播方案：通過CN2高性能網(wǎng)絡承載；使用Splitter方式旁路CacheServer，提高IPTV業(yè)務流承載質(zhì)量。

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

2.1.2城域骨干網(wǎng)

為進一步完成視頻直播業(yè)務的推送，將IPTV業(yè)務直播內(nèi)容從省IPTV直播中心送抵城域骨干網(wǎng)業(yè)務控制層（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。

通過城域網(wǎng)組播承載時，有兩種實現(xiàn)方式：

一種方式是通過各級設(shè)備啟用PIM等動態(tài)組播路由協(xié)議，建立組播源到業(yè)務控制點間的組播樹。在城域網(wǎng)匯聚/骨干層設(shè)備間啟用PIMSM或PIMDM動態(tài)路由協(xié)議；在業(yè)務滲透率不高時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靜態(tài)組播配置，在城域網(wǎng)范圍內(nèi)實現(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)點的IPTV業(yè)務內(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)務控制點。業(yè)務接入控制點靜態(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設(shè)備故障。（適合于IPTV業(yè)務開展初期）。

現(xiàn)網(wǎng)中多采用的是靜態(tài)組播配置的城域網(wǎng)組播方案來實現(xiàn)直播業(yè)務流向業(yè)務接入控制點的推送。

2.1.3寬帶接入網(wǎng)

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

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

該方案是IPTV業(yè)務部署初期選擇的方案。

圖2IPTV骨干層動態(tài)組圖3BRAS組播復制

播承載方案業(yè)務提供方案

ADSL Modem使用單PVC上聯(lián)到DSLAM設(shè)備，該PVC可同時承載用戶的IPTV業(yè)務和寬帶上網(wǎng)業(yè)務。原有的寬帶上網(wǎng)業(yè)務與IPTV業(yè)務的分離在BRAS上實現(xiàn)。BRAS采用虛擬路由器（VR）的方式，不同的VR為不同的業(yè)務提供接入，實現(xiàn)邏輯上的業(yè)務分離，并通過各自所屬的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的認證方式，使用不同的PPPoE帳號后綴。BRAS根據(jù)用戶帳號的后綴不同，把IPTV用戶終結(jié)在專用的VR上。實現(xiàn)兩種業(yè)務流邏輯分開，便于管理、分析、統(tǒng)計和QoS的實施。

OLT/DSLAM作為組播復制點方案：

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

圖4OLT/DSLAM組播復制圖5雙PVC DSLAM組播復

業(yè)務提供方案制業(yè)務提供方案

STB采用DHCP認證方式（IPoE），BRAS作為DHCP服務器。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)備要求能實現(xiàn)跨VLAN組播，即VLAN1000（組播VLAN）的組播數(shù)據(jù)能送到跟CVLAN100（點播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在承擔了原來寬帶業(yè)務的前提下，在性能、帶寬冗余、QoS能力、組播支持等方面未能滿足IPTV業(yè)務的需求，建議IPTV業(yè)務接入到專有SR，同時直接過渡到遠期方案，用DSLAM做復制。

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

STB采用DHCP認證方式，SR作為DHCP服務器。SR需要完善AAA功能。

2.2點播業(yè)務

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

全國內(nèi)容運營中心通過CN2骨干網(wǎng)將內(nèi)容通過存儲CDN分發(fā)到各省級IPTV業(yè)務運營中心。內(nèi)容的分發(fā)一般是在網(wǎng)絡相對空載時進行的，對承載網(wǎng)的要求不高。同一般互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務對承載的需要一樣。內(nèi)容的分發(fā)采用的是單播方式，通過HTTP或RTSP控制分發(fā)流程。

省級IPTV業(yè)務運營中心通過城域骨干將內(nèi)容通過CDN分發(fā)到城域網(wǎng)CDN區(qū)域中心節(jié)點。然后通過城域骨干，把內(nèi)容進一步分發(fā)到位于城域網(wǎng)邊沿的CDN邊緣節(jié)點。分發(fā)實現(xiàn)方案同上。對承載網(wǎng)的需求和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務一樣。

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

參考文獻：

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

篇9

根據(jù)原國家新聞出版廣電總局的年度新聞出版產(chǎn)業(yè)分析報告，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。可以預見，隨著時間的推移，數(shù)字出版在期刊領(lǐng)域也將承擔越來越重要的角色。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，并進一步探討我國科技期刊的發(fā)展態(tài)勢以及新技術(shù)可能為數(shù)字出版帶來的變化。

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)字出版會議和期刊編輯領(lǐng)域的論文來探討數(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．數(shù)字出版領(lǐng)域的關(guān)鍵詞。2019年，重要的數(shù)字出版會議主辦方主要有中國期刊協(xié)會和中國新聞出版研究院。會議報告題目關(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)濟模式、數(shù)據(jù)、移動、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、5G、AR+、人工智能/AI/機器人、平臺、云計算、新媒體、大數(shù)據(jù)、創(chuàng)新產(chǎn)品、智慧產(chǎn)品、知識付費、微課程、全媒體、在線、智庫、閱讀、精準、IP、傳播、數(shù)字出版、知識服務、融合發(fā)展、出版未來、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——《中國科技期刊研究》《科技與出版》《編輯學報》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、移動出版、xml/html、共媒體云和自媒體庫、人工智能、平臺、產(chǎn)品、APP、在線、新媒體、區(qū)塊鏈、知識圖譜、知識服務、社區(qū)服務、精準推送、全媒體、智慧媒體、數(shù)字出版、造船、有聲閱讀、賦能、書刊互動、轉(zhuǎn)型、智庫、知識付費、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)字出版會議和相關(guān)報告更多地從技術(shù)層面出發(fā)，考慮技術(shù)、產(chǎn)品和運營。數(shù)字出版相關(guān)論文更多地從編輯出版角度進行分析，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)以及學術(shù)研究息息相關(guān)的數(shù)據(jù)（尤其是科學數(shù)據(jù)）、知識服務、編輯業(yè)務和人才隊伍；而數(shù)字出版會議和相關(guān)報告則相對較多地關(guān)注5G、IP運營等技術(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)團隊和編輯出版團隊已經(jīng)在一定程度上融合，但是雙方的發(fā)力點還是有所不同。因此，若要促進科技期刊融合發(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，或者整個工作流程中有哪些困難需要機器幫助解決；或從現(xiàn)有數(shù)字出版的實際態(tài)勢出發(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，即研究其可能給數(shù)字出版領(lǐng)域帶來哪些變化。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)大會在浙江烏鎮(zhèn)召開，會議的主題是“智能互聯(lián)開放合作——攜手共建網(wǎng)絡空間命運共同體”。會上公布了15項代表性領(lǐng)先的科技成果，它們的主要關(guān)鍵詞是人工智能、機器、分布式、共享、智慧、自適應、5G等，這些關(guān)鍵詞也說明了新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重點發(fā)展方向，是近幾年技術(shù)領(lǐng)域的重點。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)、云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實技術(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)、語義技術(shù)、新媒體技術(shù)（微信公眾號、小程序、短視頻等）。下面我們逐一分析這些技術(shù)的特點，以便后續(xù)進一步探討它們在數(shù)字出版方面的應用。5G是下一代信息社會建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，它的特點是高速率、大容量、低延時、低功耗，這些特點使得更多資源可以部署到云上，單位時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、萬物互聯(lián)等成為可能；也使得智慧城市、智慧社區(qū)等得以實現(xiàn)。從期刊出版的角度來說，5G將可能改變知識內(nèi)容、平臺、存儲、流通、渠道、服務、消費、終端呈現(xiàn)等的方式，對行業(yè)帶來深度的變革。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)存儲與管理、數(shù)據(jù)展現(xiàn)與應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)字出版帶來哪些新的應用。我們可以從分布式存儲方面考慮期刊相關(guān)數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)、設(shè)計以及分布式關(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、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新知識、創(chuàng)造新價值、提升新能力，從而考慮新一代數(shù)字出版服務業(yè)態(tài)。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計算模式，云計算的計算速度甚至達到每秒10萬億次，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。云計算的特點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)務的動態(tài)擴展，具有高可擴展性；支持多業(yè)務體系按需服務，按需配備計算能力和資源；使用數(shù)據(jù)多副本容錯和計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來提高可靠性；使用戶突破時間和空間的限制享受虛擬現(xiàn)實的服務；支持海量信息處理以便提供超大規(guī)模服務等［1］。云計算技術(shù)逐漸成熟，將使得對運算能力要求高的產(chǎn)品得以運用，使得對運算能力要求高的服務得以實現(xiàn)，使得跨空間、跨時間的虛擬服務成為現(xiàn)實，使得跨平臺、跨數(shù)據(jù)庫的資源得以快速整合。人工智能產(chǎn)業(yè)在大數(shù)據(jù)、深度學習算法、計算能力三大要素的推動下逐漸成熟，人工智能研究讓計算機模擬人的思考過程以及智能行為，如學習、問題求解、自動推理、智能檢索、思考、規(guī)劃等，其相關(guān)的技術(shù)包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等［2］。期刊可以思考，現(xiàn)階段或者未來在數(shù)字出版中，哪些環(huán)節(jié)可以用計算機或者機器人來實現(xiàn)，思考利用計算機和機器人可以幫助我們實現(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)和應用的普及以及逐漸成熟，將推動人類社會進入萬物互聯(lián)的新時代，可穿戴設(shè)備、智能家居、自動駕駛汽車、智能機器人等新設(shè)備將接入互聯(lián)網(wǎng)。這使得未來學術(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)的特點可以更多地思考學術(shù)出版的產(chǎn)品以及終端。區(qū)塊鏈技術(shù)的特點是去中心化、分布式和安全。期刊可以從這三個特點考慮在這方面有要求的產(chǎn)品和環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)包括VR（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）、AR（增強現(xiàn)實技術(shù)）和MR（混合現(xiàn)實技術(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是通過電腦技術(shù)將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間，是虛擬數(shù)字畫面和裸眼現(xiàn)實。MR包括增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實，指的是結(jié)合數(shù)字化的現(xiàn)實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)實加虛擬數(shù)字畫面。虛擬現(xiàn)實的特點將使得學術(shù)傳播更加真實、直觀、多方位、多角度。和期刊緊密結(jié)合的語義技術(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、我國科技期刊數(shù)字出版狀況

根據(jù)《中國科技期刊發(fā)展藍皮書（2017）》統(tǒng)計，我國科技期刊中，5020種期刊共有1375個主管單位、4381個出版單位。平均每個出版單位出版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的經(jīng)濟實力單獨開展數(shù)字出版的轉(zhuǎn)型。尤其是和國際大出版商相比，我國科技期刊的數(shù)字出版還落后很多。進行國際合作的英文學術(shù)期刊，充分利用國際數(shù)字出版平臺，在一些流程中實現(xiàn)數(shù)字化，是眾多國內(nèi)英文科技期刊的選擇。即使如此，我國科技期刊一直堅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)字出版過程中，期刊出版人體驗了如圖2（1）到（5）所示的媒體傳播發(fā)展過程。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)模刊群均在數(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。圖2媒體傳播的發(fā)展1．期刊的數(shù)字出版我國科技期刊在數(shù)字出版方面?zhèn)戎赜谄诳霭嫒鞒痰臄?shù)字化以及為學科服務。目前，我國科技期刊出版流程中很多環(huán)節(jié)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字化、融媒體發(fā)展。科技期刊數(shù)字出版的重點是采編審校、出版、學術(shù)傳播和知識服務等環(huán)節(jié)。在出版方面，我國很多科技期刊除出版整期外，還做優(yōu)先出版、預出版，也有期刊支持已經(jīng)提交預印本庫的文章，還有期刊平臺支持連續(xù)文章出版。相當數(shù)量的科技期刊實現(xiàn)了xml制作、html展示、全媒體出版，并實現(xiàn)一次制作多元，還支持讀者針對文章內(nèi)容、圖、表等進行交流和評論，甚至記筆記、翻譯和分享。我國有100多家期刊加入雙語出版，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)。在學術(shù)傳播方面，期刊也是百花齊放。有的通過論文改編或者寫文章評論的方式在其他平臺進行學術(shù)推廣；有的充分利用各種數(shù)據(jù)庫、社交平臺、學術(shù)傳播平臺、學術(shù)媒體進行學術(shù)傳播，例如《中國科學數(shù)據(jù)》的平臺可以直接對接ResearchGate傳播期刊論文；有的開通微信、微博、博客等進行學術(shù)社交；有的做精準推送；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，如今日頭條、九州云播等開展專業(yè)領(lǐng)域的學術(shù)推廣活動。在知識服務方面充分發(fā)揮學科特色，如將研究區(qū)域嵌入地圖，進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現(xiàn)的服務，降低刊均成本。例如，學科刊群比單個期刊容易整合更多學科資源，為本學科提供更豐富的服務，并且還能為所屬期刊提供多種出版服務，進行整體學術(shù)推廣，相比單刊有更大的學術(shù)影響力。近些年有眾多聲音指出，我國科技期刊很難與國際大出版商同臺競爭的原因是我國期刊小散弱，因此呼吁我國期刊規(guī)模化發(fā)展和集群化發(fā)展。這些年也確實形成了一系列的期刊集群，并逐年擴大，如中華醫(yī)學會醫(yī)學期刊集群、科學出版社期刊群、高等教育出版社期刊集群、清華大學出版社期刊群、浙江大學出版社期刊群、中國光學期刊群、中國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，如中國材料期刊網(wǎng)實現(xiàn)了期刊資源的集成，除此之外還整合了圖書、專利、專家、會議等學科資源，并增加了虛擬專輯、會議系統(tǒng)等。中國煤炭網(wǎng)有期刊庫、專題庫、專家?guī)臁⒁曨l庫以及煤炭視聽板塊（專家報告、特別訪談、煤炭科普、會議活動等），整合了行業(yè)資源。在平臺建設(shè)方面，清華大學出版社期刊集群平臺實現(xiàn)了預出版、OA出版等，還制定TUP-JATS的xml標準。浙江大學出版社期刊中心實現(xiàn)了全流程的數(shù)字化期刊集群平臺建設(shè)，平臺集投審稿、內(nèi)容、運營推廣、讀者服務于一體，打通底層數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多終端訪問。中華醫(yī)學會建設(shè)CAMJATS標準，采用統(tǒng)一的標準處理期刊相關(guān)數(shù)據(jù)，曾中標國家數(shù)字復合出版工程的試點單位和示范單位，并升級采編平臺以及出版平臺，進一步進行資源整合，實現(xiàn)采、編、審、排、加工、多形態(tài)、富媒體出版、移動出版、質(zhì)量管理、新媒體學術(shù)推廣、期刊銷售、會議服務等一體化、現(xiàn)代化的出版和服務體系。高等教育出版社實現(xiàn)采編、運營管理、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化平臺建設(shè)、市場營銷與海外合作的體系化發(fā)展。在學術(shù)推廣方面，國內(nèi)的期刊集群化平臺常對接一些學術(shù)評價和學術(shù)推廣平臺，例如Almetric、TrendMD、Kudos、PubMed、CSCD、百度學術(shù)等。在知識服務方面，國內(nèi)的學科期刊集群通常整合該學科的各種學術(shù)資源，為該學科研究人員提供知識服務，或者為期刊、編輯等提供行業(yè)服務。例如中國激光雜志社提供協(xié)同會議系統(tǒng)、DOI注冊、編輯加工等行業(yè)服務，該集群通過舉辦會議聚攏專家資源和學術(shù)資源，同時也為光學領(lǐng)域提供服務［4］。3．超大期刊集群的數(shù)字出版國內(nèi)的超大期刊集群，有知網(wǎng)、萬方、維普、龍源、超星等，特點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。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95%以上的中文學術(shù)資源，擁有我國最大最全的中文學術(shù)資源庫，也擁有我國最廣最全的讀者群。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有：如何查資料、如何申請課題、怎么做實驗、怎么做科研等信息；讀者可通過中國知網(wǎng)、CNKISCHOLAR、全球?qū)W術(shù)快報、CNKI知識元搜索（碎片化地搜索圖、表、概念、數(shù)字……）等檢索學術(shù)論文、基金、碎片化資源、全媒體資源等；可以通過龐大的學者成果庫、學者圈子等獲取專家信息，進行學術(shù)社交；可以通過研究型學習平臺獲取或者管理自己關(guān)注的學術(shù)資源；可以通過大數(shù)據(jù)研究平臺利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取學術(shù)熱點等信息。在期刊全流程出版環(huán)節(jié)，編輯可以利用選題策劃、學術(shù)熱點、期刊按需出版中的用戶分析等模塊進行選題策劃，利用采編排發(fā)一體化出版系統(tǒng)（包括學術(shù)不端檢測、文章創(chuàng)新性檢測、

篇10

關(guān)鍵詞：航向控制；極點配置；遺傳算法

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）12-2871-03

1 船舶航向控制概述

目前，水運是完成地區(qū)之間、國與國之間大宗貨物貿(mào)易最有效最經(jīng)濟最廣泛的運輸方式。船舶在海上航行時，不可避免地要偏離給定航向，導致這種現(xiàn)象的原因是船舶受到海風、海流、海浪等海洋環(huán)境擾動的影響。船舶航向的改變會導致較大的航向偏差，進而導致航行距離的增大及運輸成本的增大，也會對船上的設(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)濟性能，航向控制問題本身是一個復雜而重要的問題。不論何種船舶，為了完成使命，必須進行航向控制。船舶推進、運動與姿態(tài)的操縱控制、船舶運動機理等問題目前已經(jīng)引起了學術(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[2-6]。

隨著現(xiàn)代社會對自動化設(shè)備需求量的增加以及對于自動化設(shè)備技術(shù)水平要求的提高，人們對船舶的自動控制裝置（自動舵）的需求和要求也逐步提高[7]。自動舵是保證船舶自動導航時的操縱性能的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是用來自動保持船舶在給定航向或給定航跡上航行。基于自動舵的航向控制具有較高的研究價值。

本文將介紹基于極點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)合工作實踐，討論船舶航向控制問題。

2.1 基于極點配置方法的船舶航向控制

在基于極點配置方法研究船舶航向控制問題之前，我們需要首先建立六自由度剛體運動方程。

定義：

[f0=τ1=[X，Y，Z]T] 為外部力

[m0=τ2=[K，M，N]T] 為外部力關(guān)于坐標原點的運動

[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動方程：

[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]表示外部力及時刻所構(gòu)成的擴展向量，矩陣[MRB]，[CRB]的定義見文獻[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)空間模型的各個矩陣相對應。

對于（2）所描述的系統(tǒng)，我們采用極點配置方法研究解耦控制器設(shè)計問題。

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)如下方程來計算調(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)計的控制器應該滿足如下條件：

[ωψ1-2ξ2ψ+4ξ4ψ-4ξ2ψ+2

對于零點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。因此艏搖的帶寬有可能十分接近縱向旋轉(zhuǎn)的帶寬。因為我們必須進行頻率分離，這樣可能會導致系統(tǒng)性能較差。用現(xiàn)有文獻中的一些簡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） 是解決高度復雜工程問題的一種計算方法[9]，其基本原理是仿照基因遺傳學原理和生物進化自然選擇過程進行優(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”的生物進化理論發(fā)展起來的，其基本思想是將欲求解的問題進行編碼，每一個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。應用遺傳算法對一個實際問題進行優(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、確定目標函數(shù)的類型及數(shù)學描述。第三、確定表示可行解的染色體編碼方法。第四、確定個體適應度的評價方法。第五、設(shè)計遺傳算子，即確定選擇運算、交叉運算、變異運算等遺傳算子。第六、確定遺傳算法的有關(guān)運行參數(shù)。

2.2.2 基于自適應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)造自適應度函數(shù)，并在每個采樣時間內(nèi)都要進行參數(shù)尋優(yōu)，即進行PID參數(shù)的在線整定，從而達到在線優(yōu)化的目的。

先按經(jīng)驗選取一組[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)上進一步進行參數(shù)整定，這樣處理的優(yōu)點在于避免參數(shù)選取范圍過大的問題，從而減少初始尋優(yōu)的盲目性，節(jié)省計算量[10]。

為了防止產(chǎn)生超調(diào)，并獲取滿意的動態(tài)特性，采用誤差累積的加權(quán)、誤差絕對值、誤差變化率等作為每個采樣時間的某個個體的最小目標函數(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)指標的一項，此時最優(yōu)指標為

[If error（i）

最后，針對每個采樣時間進行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，則程序為每個采樣時間進行代數(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，則程序退化為不進行遺傳優(yōu)化的一般PID控制。程序設(shè)計流程圖如圖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舵上設(shè)定一個所需的航向，船上的羅經(jīng)測得實際航向和設(shè)定的航向進行比較，將比較得到的誤差送入到航向控制器。在控制器中經(jīng)過運算來實現(xiàn)自動舵的航向控制所需要的控制規(guī)律，其輸出信號送到舵角隨動系統(tǒng)中，再控制舵機裝置轉(zhuǎn)舵。該文主要研究了基于極點配置方法和基于遺傳算法的船舶航向控制問題，所得到的結(jié)果對于工程實踐具有一定的指導意義。

參考文獻：

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（上接第2873頁）

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