朱天惠，任鸿翔，赵玉然

(大连海事大学航海动态仿真和控制交通行业重点实验室，辽宁 大连116026)

1 引言

航海模拟器的高速发展为航海院校及科研院所培养输送大批高素质海员提供了坚实的基础。航海模拟器的优劣主要体现在功能或称为适任能力、物理真实感、行为真实感和操作环境真实感等几个方面。视景系统是近年来航海模拟器发展最快的部分之一，是模拟器研制成功与否的关键技术，其主要体现在提升模拟器的操作环境真实感[1]。

航海模拟器中海浪约占整个视景的一半区域，其模拟的逼真与否对环境真实感影响较大。现阶段航海模拟器中有关海浪的模拟主要采用的是基于构造的方法，该方法主要包括基于几何模型的方法和基于统计和谱的方法。基于构造的方法的优点是实时性较强，缺点是真实感较差，难以展现流体细节，而且在较高视点处观察海浪，磁砖效应比较明显[2]。

随着计算机硬件设备的高速发展，图形处理器的计算速度大大加快，基于物理模型的方法逐渐步入视野。基于物理模型的海浪绘制方法现阶段主要分为欧拉网格法(Grid-basedEulerian Approach)以及拉格朗日粒子法(Particle-based Lagrangian Approach)欧拉法通过固定网格单元来模拟流体在单元上的移动，其缺点是易受时间步长条件限制，且当网格分辨率增加，真实感较强时，限制效果会更明显。拉格朗日法则通过分析流体质点在任意时刻的速度、运动轨迹、密度、压力等物理量，计算机图形学中使用粒子来表示质点，通过粒子来离散控制方程。……