研究目的及意义

虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。增强现实技术(AR)是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。智能船舶是指利用传感、通信、物联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术、大数据技术、智能技术，在航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，以使船舶更加安全、更加环保、更加经济、更加可靠。

随着VR,AR技术的发展，越来越多的行业将其应用到实际工作，生产中去，包括新兴的智能船舶领域。将AR技术应用到智能船舶上去，可以更加直观方便地获取船舶上的信息，以利于对船舶进行管理，维护以及故障检查维修。在航行中，停靠港口时可以更加直观地获取周围环境的信息，有助于航行安全。而利于VR技术对于船舶的设计，实验与制造在节省资源的同时，最大程度上地复刻现实中的操作。同时也可以利用VR技术对船员进行培训，可以减少风险，增加培训的时间和机会。这对于智能船舶的设计制造，研究发展等方面有重要意义。

国内外研究现状

美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。美国宇航局的Ames实验室：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品。在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真。大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”(VPE)的试验计划。现在NASA己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。在欧洲，英国在VR开发的某些方面，特别是在分布并行处理、辅助设备(包括触觉反馈)设计和应用研究方面，在欧洲来说是领先的。英国Bristol公司发现，VR应用的交点应集中在整体综合技术上，他们在软件和硬件的某些领域处于领先地位。英国ARRL公司关于远地呈现的研究实验，主要包括VR重构问题。他们的产品还包括建筑和科学可视化计算。与世界发达国家相比，在对于VR技术研究时间及成果上我国是比较落后的。在我国计算机技术等先进技术飞速发展和进步的同时，我国各行业越来越关注虚拟现实技术，VR技术在我国国内的研究也更加广泛和深刻。在我国科委国防科工委部的要求下， VR技术已经成为国家科研工程中的核心工程， VR技术研究工作也得到了各大科研机构及高校的认可和助力，其研究成果也极其显著。比如，作为我国最早参与到VR技术的高校，北京航空航天大学对于VR技术研究也比较具有的权威性和专业性，主要进行VR技术中的三维动态数据库及分布式虚拟环境等方面研究的工作以及对VR技术中物体特点的处理模式的探索。

自1990年波音公司的研究员Thomas Caudell创造增强现实（AR）以来，越来越多的研究所、高校以及企业都开始对增强现实展开大量的研究，并取得了一定的科研成果。目前，哥伦比亚大学的Steve Feiner团队使用AR制造了一套激光打印机维修系统，用户戴上这套系统就能通过系统中的操作指示对打印机进行维护，如去下纸托盘等。而较早提出增强现实概念的波音公司正在利用该技术帮助技术人员安装组成飞机电路系统的线束，通过增强现实技术开发出一套数字化的操作流程，取代巨大的实体布局板来制作线束，从而节省开间和开支。如果这项技术能成功运用到工厂中，将会带来巨大的收益。2012年4月4日，谷歌正式对外公布了谷歌眼镜的产品计划，这款增强现实产品具有智能手机所能提供的各类服务，镜片具有微型显示屏的功能，其可将信息传送至镜片，并且允许可穿戴用户通过声音控制收发信息。另外，在著名打印机生产商爱普生的协助下，创业公司Meta也开发出了一款现实增强眼镜。它主要借助独特的双手立体空间手势识别功能，搭载了爱普生生产的Moverio BT-100可穿戴式双眼显示器，并在设备顶端配备了低延迟的三维摄像机。虽然这款设备仍处于原型研发阶段，但该设备有望给增强现实设备领域带来革命性的影响。　相对发达国家来说，我国的增强现实相对也起步较晚。但是近年来，我国政府和科学界都给予高度重视，并制定了相应的科研进展计划，不断追赶先进技术。各大高校对增强现实技术也展开了研究并取得了一定进展。华中科技大学对基于增强现实的遥操作关键技术进行了研究，提出了一种基于视觉的增强现实跟踪注册方法和基于实时定标策略的虚实配准方法，设计了一种基于标示角点与全局单应性矩阵相结合的三维注册方法；上海交通大学提出了空间增强现实流水线概念；浙江大学以基于定位标记的视频检测为基础，从增强现实环境中的阴影生成方法和光线检测算法入手，提出以场景管理为核心的增强现实软件框架ARSGF。国内企业视辰信息科技（上海）有限公司自主研发独立的AR引擎Easy AR，同时，基于Easy AR有独立研发出AR一系列产品（AR浏览器，AR编辑器，AR情境教育产品等等）。

韩国对智能船舶的研究和实践开始较早，制定了“智能船x.0”规划。其智能船舶概念认为，通过物联网、大数据、虚拟现实等信息通信技术(ICT)促进船—岸间的信息融合，在增强船舶安全性、环保性和经济性的同时，还能够催生新的市场和服务模式，例如船舶运维解决方案和标准化的旧船估值等。日本的“智能船舶应用平台项目”（SSAP）项目研发周期为2014年1月至2017年3月期间，计划投入120万美元，由日本船舶机械与设备协会(JSMEA)牵头，包括三菱重工、川崎重工、大发柴油机株式会社、东京计器株式会社、日本邮船、商船三井和日本船级社(NK)等27家造船、配套、航运和检验单位共同参与。该项目旨在建立船舶及岸上获取船舶设备数据的标准化方法，不断提高船舶的安全性与环保性。而近几年，我国对智能船舶的研制在不断加快。2013年，中船系统研究院在中船集团公司的指导下，与在该行业具世界顶尖水平的美国国家科学基金会(NSF)IMS中心联合成立了“海洋装备信息智能管理与应用技术创新中心”，以推动相关核心技术和产品的研发。2015年9月，中船系统研究院与招商局集团所属招商局能源运输股份有限公司，签订开展“船舶智能化、航运智能化”战略合作的协议，推进产网融合，并在新造船舶上开展智能化技术的试点应用，探索大数据时代航运信息化之路。2015年12月1日，由中国船舶工业集团公司主办的智能船舶发展论坛暨智能示范船i-DOLPHIN船型发布会在沪举行，一款以海豚命名的“会思考”的智能船舶正式揭开面纱，标志着我国建造的全球真正意义上的首艘智能船舶进入设计建造阶段。

而现在，VR,AR技 而现在，VR,AR技术在智能船舶领域中的应用越来越多。虚拟造船技术已是现代造船技术中的关键，造船发达国家正积极开展船舶虚拟设计和建造仿真技术的研究。也有利用虚拟现实技术建设的船舶仿真实训系统。另外在造船领域应用增强现实技术可以提升制造效率，其中运用了追踪技术，以保证精确得将模型定位到正确的位置。而随着增强现实技术的应用发展，在船舶行业的应用已有雏形出现，例如芬兰的一家研究机构展示了一种利用了增强现实技术的驾驶舱。驾驶舱变成了一个有落地窗的工作站，各种海况信息和导航信息利用增强现实技术被显示在落地窗上，这样解决了船员视野受限的问题，特别是在天气不佳的情况下。同时利用这种驾驶舱可以为驾驶教学与训练提供更真实的环境，增加船员实训的机会。而利用增强现实技术的远程遥控，无人驾驶将是船舶驾驶的研究方向。