ROV作业视景仿真系统负责ROV全部作业视景的综合显示功能，提供逼真的三维海洋环境，与全系统动力学、运动学数学模型分系统、水下作业过程模拟分系统等子系统配合，模拟生成ROV遥控操纵、辅助铺管作业、观察、检测、介入作业等训练场景，为作业评估人员提供真实世界水下作业景象，用于判定作业的可行性、有效性。
ROV作业视景仿真系统将计算机成像的多通道视景显示到液晶显示器（教练员台）上形成完整的视觉画面，从屏幕提供三维的视觉感官信息，使受训人员感觉置身于真实的ROV操纵、海上作业环境当中。
1. ROV作业视景仿真系统组成
ROV作业视景仿真系统主要由图形生成系统、教练员站三通道显示系统及显示器三部分组成。
（1）图形生成系统：生成ROV作业场景；
（2）教练员站三通道显示系统：显示ROV作业视景；
（3）显示器：显示模拟ROV摄像机拍摄的场景。
2. ROV作业视景仿真系统功能
ROV作业视景仿真系统功能主要涵盖如下：
2.1 三维静态模型数据库的建立
根据ROV作业视景仿真系统三维静态模型数据库的建立主要包含静态视景模型库和大场景视景数据库。
2.1.1静态视景模型库：包括典型ROV、母船、目标船、助航标志、起重设备、水下作业工具、作业平台、铺管设备等三维模型；
2.1.2大场景视景数据库：包括海洋、岛屿、陆地、植被等的建模。
2.2 海底地形的模拟
海底地形的模拟基于规则网格的多分辨率地形模型生成技术，根据真实海底地形高程数据和利用真实照片制作的纹理贴图，采用OpenGL三维图形语言来实时绘制生成大地形。在程序中实现DTM地形数据读取及预处理、多分辨率地形网格划分、场景绘制和纹理映射。
2.3 柔性脐带缆的模拟
柔性脐带缆的模拟采用凝聚参数法建立了柔性脐带缆的变长度运动方程，基于该简化模型可以直接利用牛顿第二定律用C++迭代运算获得数值解，采用OpenGL根据获得的解进行柔性脐带缆的实时绘制和纹理映射，并成功的将柔性脐带缆与ROV主体衔接起来。该仿真结果同时满足了系统的实时性和帧率要求，并且逼真反映了柔性缆在海流影响和ROV的牵动作用下的运动形态。
2.4 螺旋桨水花特效仿真
为了真实模拟螺旋桨旋转引起的水花特效，ROV作业视景仿真系统基于Fluent计算了ROV导管螺旋桨的敞水水动力性能，并将计算结果导出后加以处理，作为螺旋桨附近流场仿真的根据。然后基于VegaPrime中的粒子系统制作方法编程实现水花特效的仿真。
2.5 碰撞检测模块
由于地形和其它的环境模型的生成机制不同，因此分别根据它们各自的生成方式制定适合它们的碰撞检测方法。主要包含ROV的Box型碰撞检测和地形的碰撞检测。
2.5.1 ROV的Box型碰撞检测
ROV的Box型碰撞检测主要用于检测ROV是否与礁石、鱼群、作业设备等除海底地形以外的一切模型发生碰撞，并将这个信息发送到ROV操纵运动数学模型进行相应解算，调整ROV的运动姿态。
2.5.2 地形的碰撞检测
碰撞检测的实质就是坐标值的比较，我们能够提取到任一时刻ROV的坐标值X1、Y1、Z1，只要能够提取到X1、Y1值对应的地形点的高程值就能判断出ROV与地面的相对位置。
2.6 声纳仿真模块
声纳仿真模块采用VegaPrime提供的Isector模块，通过检测棒光束的相交测试来完成碰撞检测的判断和信息反馈，从而实现声纳探测的模拟。
2.7 三通道视景显示
本系统采用三通道图像生成系统，水平120°、垂直40°的视场角视景。为了使临场感觉更逼真、训练效果最佳，需要将三个投影通道进行水平拼接，从而得到连续的全景效果。
三通道图形生成系统主要由1个主节点计算机和3台图形节点计算机组成。由主节点计算机向从节点计算机发送视点参数和场景控制命令，以保证各图形显示通道画面精确地同步实时更新，不能出现肉眼可察觉到的延迟、使场景画面出现跳跃感，而且每个通道都要保证30帧的刷新率以满足用户交互的需要。
2.8 场景漫游
为了方便研究人员从不同方向监视ROV的作业情况，ROV作业视景仿真系统设置了场景漫游功能（视角切换）。可以进行场景漫游，或以驾驶员和其他不同站位视角观察ROV的作业运动。根据驾驶模拟系统的特点，以驾驶视角（即ROV前方的主观察窗）为主视点，切换至ROV的前方、后方、左舷、右舷等多处观察点，便于实时查看ROV在水下的航行状态和作业情况
2.9 ROV运动可视化
ROV的运动可视化主要包括ROV单体的运动可视化及其多功能机械手的运动可视化。
2.9.1 ROV单体运动可视化
要实现实时解算ROV单体在海洋环境扰动（浪、流）作用下，依靠自身推进器产生的推力而自主航行时的运动速度、位置和姿态。要求能真实模拟出ROV依照操控指令进行六个自由度耦合运动的运动状态；能反映环境条件和作业条件的差异对ROV运动带来的差异；能实时解算海洋环境（风、浪、流）因素的对ROV运动状态影响；并且满足视景仿真对于实时性的要求。
2.9.2 多功能机械手的运动可视化
要根据ROV在深水环境下的运动速度、位置、姿态和水流的流度、流向实时解算出ROV的七功能机械手和五功能机械手各关节的受力状态，从而在保证实时性的前提下反映环境条件和作业条件的差异对作业机械手的影响。这里采用莫里森（Morison）公式对机械手的受力进行水动力分析。
3. ROV作业视景仿真系统开发
建立逼真的ROV作业视景仿真系统需要借助三维建模软件MultigenCreator和视景渲染软件VegaPrime，由三维模型数据库的建立和视景仿真驱动两部分组成，构成一个有机的整体。
3.1 三维模型数据库的建立
三维模型数据库的建立采用三维建模软件MultigenCreator，不仅能够在满足视景仿真的真实性和实时性要求前提下，还能灵活高效地创建三维模型数据库。
根据ROV作业视景仿真系统对三维模型的要求，三维场景中的模型可大致分为两类。
一是基于建模软件MultiGenCreator，采用OpenFlight数据格式、层次化管理的静态模型数据库，主要包括：
（1）静态视景模型库：包括典型ROV、母船、目标船、助航标志、起重设备、水下作业工具、作业平台、铺管设备等三维模型；
（2）大场景视景数据库：包括海洋、岛屿、陆地、植被等的建模。
二是根据ROV作业视景仿真系统逼真度的需要，基于OpenGL图形语言，根据真实数据资料实时生成的动态模型，主要包括海底地形的实时绘制和柔性脐带缆的动态模拟。
3.2 视景仿真的驱动
视景仿真驱动主要应用VegaPrime软件开发平台，在VisualC++.NET2005的环境下进行程序编译，其间用到图形语言OpenGL动态生成部分图形模块。
其中，各功能模块的实现方法总体设计如下：
（1）海底地形模拟：根据真实海底地形高程数据和纹理贴图，用OpenGL在VegaPrime平台下实时绘制生成大地形；
（2）柔性脐带缆的模拟：分析柔性脐带缆受力状况，建立水动力方程并求解，利用OpenGL完成缆绳的动态建模；
（3）螺旋桨水花特效模拟：利用Fluent计算提取螺旋桨周围的流场数据，利用计算得到的数据基于VegaPrime中的粒子系统进行螺旋桨水花特效仿真；
（4）碰撞检测模块：包括对海底地形的检测和对VegaPrime中的其他预设模型的检测；海底地形的碰撞检测根据其生成原理通过坐标值的比较进行判断；而VegaPrime中的其他预设模型的检测则通过Box盒形检测法实现；
（5）声纳仿真模块：通过vpIsector模块中的LOS自由光束检测方式实现水平扫描角度120°，竖直开角10°的前视声纳模拟；
（6）三通道视景显示：利用VegaPrime中的分布式渲染模块实现三通道图像显示，水平视角120°、垂直视角40°；
（7）场景漫游：通过VegaPrime中观察方式的设置，以驾驶视角为主，切换不同的观察角度方便监视ROV的作业情况；
（8）ROV运动可视化：建立ROV单体运动模型，利用解算结果在视景中完成驱动；用VegaPrime中的DOF模块为多功能机械手设定自由度，建立机械手的运动模型，利用解算结果在视景中完成多功能机械手的驱动。
ROV作业视景仿真系统能够模拟逼真的三维场景和海洋环境，以直观地显示出各种环境条件下ROV的运动过程，生成ROV遥控操纵、观察、检测等训练场景，为作业评价人员提供真实世界水下作业景象，使受训人员感觉置身于真实的ROV操纵和海上作业环境当中，认识和感知操作要求和作业流程，学习操作规程，提高安全意识。ROV作业视景仿真技术的应用可以减少ROV实艇试验的费用，不受气候条件的影响，可以提高工作的效率，从而降低开发的成本和风险，缩短开发周期。
推荐案例：灵图互动ROV作业模拟仿真训练系统
