基于多邊形求交的船舶碰撞碼頭運動仿真算法

萬柳梅 耿建寧 姚帥 榮凱 胡文妹

（中船航海科技有限責任公司 北京市 100070）

1 前言

近年來，隨著計算機技術的迅速發展，國內外船舶駕駛模擬器供應商一直以高度熱情投入研發，船舶駕駛模擬器功能從簡單到復雜、從單一到綜合， “物理真實感”、“行為真實感”、“環境真實感”都逐步提高，模擬器在船舶駕駛員培訓中發揮的作用日益增大。

船舶靠離碼頭一直是船員駕駛培訓的重點項目之一，但相較于自由航行狀態下的船舶六自由度仿真計算精度較高，靠離碼頭過程中船與岸碰撞的過程仿真計算效果則不盡人意，主要表現在兩方面：定性方面是當前船舶駕駛模擬器對船岸碰撞的處理算法問題，定量方面船靠離碼頭缺少相應的實船試驗數據。根據武漢理工大學關于《內河船舶駕駛模擬器性能及訓練標準研究報告（修改稿V8.2）》調研結果顯示，在早期版本的模擬器上，碰撞岸壁后模擬器系統甚至會出現“死機”現象，近年來包括瓦錫蘭船商、康斯伯格、大連海事大學等各家單位研發的船舶駕駛模擬器新版本雖然已解決了這一問題，但整體仿真效果距離“逼真的靠離碼頭”要求還有差距。

船舶駕駛模擬器中表現船舶靠離泊過程中與碼頭的碰撞計算主要包含碰撞力、碰撞法線、碰撞后的運動解算三大塊核心內容。

當前船舶碰撞力的計算方法主要包括經驗公式與數值模擬計算兩大類，數值計算方法不能滿足船舶駕駛模擬器中實時計算的需求，故取經驗公式計算船舶碰撞碼頭力。……