本發(fā)明涉及一種船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的本船分系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

船舶模擬訓(xùn)練是目前國(guó)際上較為先進(jìn)的船舶操作訓(xùn)練方式，既可以提高船舶官兵的實(shí)際操作水平和經(jīng)驗(yàn)積累，完成實(shí)船不能進(jìn)行和難以集中遇到的科目，也可以減少實(shí)船消耗，延長(zhǎng)船舶使用壽命、節(jié)省長(zhǎng)期的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN100561543C披露了一種高品質(zhì)航海模擬器及其開(kāi)發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)，其披露了投影室和副本船室，如圖1所示，該投影室采用360度柱面投影(至少240°)形成模擬視景，駕駛室由投影環(huán)幕環(huán)繞在外；如圖2所示，副本船室中的副本船系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)分散的多個(gè)部件組成、并構(gòu)建投影室。

在實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程中，本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到：

1、現(xiàn)有的本船分系統(tǒng)的投影室和副本船室相互獨(dú)立構(gòu)建的訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，駕駛室處于投影環(huán)幕的包圍中，在滿足視距的基礎(chǔ)上，投影室的面積非常大，而且船舶駕駛室的外形還原困難；

2、副本船室中副本船系統(tǒng)結(jié)構(gòu)松散，占地面積大，副本船室內(nèi)僅能設(shè)置一套訓(xùn)練系統(tǒng)；

3、隨著導(dǎo)演監(jiān)控要求的提出，副本船系統(tǒng)和駕駛臺(tái)系統(tǒng)分別需要中央處理單元來(lái)集中控制，上述開(kāi)發(fā)平臺(tái)系統(tǒng)的架構(gòu)會(huì)造成線路連接混亂和大量浪費(fèi)。

因此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的本船分系統(tǒng)，以使本船分系統(tǒng)的布局更加合理和清晰。

為此，本發(fā)明提供了一種用于船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的本船分系統(tǒng)，包括駕駛室和投影室，還包括駕駛控制仿真系統(tǒng)、電子海圖仿真系統(tǒng)、導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)、視景仿真系統(tǒng)、以及船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)，其中，所述駕駛室內(nèi)設(shè)有駕駛臺(tái)，所述駕駛臺(tái)包括并排設(shè)置的自動(dòng)操舵儀、導(dǎo)航雷達(dá)臺(tái)、電子海圖臺(tái)、錨纜與燈號(hào)控制臺(tái)、以及動(dòng)力控制與通信臺(tái)；所述投影室內(nèi)設(shè)有視景系統(tǒng)，所述視景系統(tǒng)為多通道柱幕投影系統(tǒng)，用于計(jì)算和顯示水平視角為150度的三維視景，并用于模擬本船的號(hào)燈、號(hào)型以及甲板的照明。

進(jìn)一步地，上述駕駛室包括面對(duì)環(huán)幕的觀察窗，所述觀察窗包括平直表面和位于所述平直表面兩側(cè)收攏的多塊觀察面，其中，所述平直表面在寬度方向上的兩側(cè)與整體駕駛臺(tái)在寬度上的兩側(cè)基本齊平。

進(jìn)一步地，上述多通道柱幕投影系統(tǒng)的環(huán)幕半徑為4.5米、高度為2.5米、水平視場(chǎng)角為150度、垂直視場(chǎng)角為25度，所述多通道柱幕投影系統(tǒng)包括5個(gè)投影通道，每個(gè)通道投影寬度為3米、高度為2.27米，每個(gè)通道水平投影角度為35度，垂直投影角度為26.25度，相鄰?fù)ǖ乐g的重疊角度為6.25度。

進(jìn)一步地，上述導(dǎo)航雷達(dá)臺(tái)用于模擬導(dǎo)航雷達(dá)的外形和顯示方式，所述導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)包括：回波圖像顯示模塊、目標(biāo)檢測(cè)錄取模塊、目標(biāo)跟蹤模塊、目標(biāo)自動(dòng)標(biāo)繪模塊、目標(biāo)告警模塊、以及導(dǎo)航雷達(dá)綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步地，上述自動(dòng)操舵儀用于模擬本船車(chē)舵操作并且在顯示器上對(duì)航行集約化數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，所述駕駛控制仿真系統(tǒng)包括航海儀器顯控模塊、操縱設(shè)備顯控模塊、導(dǎo)航輔助設(shè)備顯控模塊、以及駕駛信息綜合顯示模塊。

進(jìn)一步地，上述電子海圖臺(tái)用于真實(shí)顯示電子海圖，并在錨、纜操作時(shí)顯示錨位、選擇碼頭的纜樁，所述電子海圖仿真系統(tǒng)與所述電子海圖臺(tái)信號(hào)連接，包括電子海圖仿真系統(tǒng)包括電子海圖數(shù)據(jù)管理模塊、電子海圖繪制模塊、目標(biāo)實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控模塊、電子海圖綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)、以及雷達(dá)/ARPA圖象顯示模塊。

進(jìn)一步地，上述視景仿真系統(tǒng)與所述視景系統(tǒng)信號(hào)連接，包括：地形模塊、水面模塊、天空模塊、目標(biāo)模塊、音效模塊、特效模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊、多通道視景處理模塊、以及視景綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步地，上述船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)與駕駛控制仿真系統(tǒng)、電子海圖仿真系統(tǒng)、導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)、和視景仿真系統(tǒng)信號(hào)連接，所述船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)包括船體水動(dòng)力計(jì)算模塊、主操縱力計(jì)算模塊、附屬操縱力計(jì)算模塊、環(huán)境干擾力計(jì)算模塊、船舶耐波性計(jì)算模塊、船舶耐波性計(jì)算模塊、以及報(bào)警模塊。

進(jìn)一步地，上述錨纜與燈號(hào)控制臺(tái)包括錨纜控制單元和信號(hào)控制單元，其中錨纜控制單元用于在船艇系泊和拖帶時(shí)完成錨纜操作動(dòng)作的模擬，所述燈號(hào)控制單元用于控制本船號(hào)燈號(hào)型和霧號(hào)聲響、以及信號(hào)戰(zhàn)位通信的需要。

根據(jù)本發(fā)明的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的本船分系統(tǒng)，將龐雜的系統(tǒng)工程分解為5個(gè)子仿真系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)難度和管理難度，而且采用多通道150度環(huán)幕的投影室能夠位于駕駛室之前，一方面能夠真實(shí)再現(xiàn)船舶的駕駛室外形及其內(nèi)部設(shè)備，另一方面投影室的面積相對(duì)減少，節(jié)約建設(shè)成本。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的航海模擬器的投影室的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的航海模擬器的副本船室的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的平面布置示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的船舶駕駛室的平面布局示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的駕駛臺(tái)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的視景系統(tǒng)的平面投影示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的視景系統(tǒng)的橫截面投影示意圖；以及

圖9是根據(jù)本發(fā)明的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的本船分系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

圖3至圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例。

如圖3和圖4所示，船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)包括船舶駕駛室30、位于所述船舶駕駛室30之前的投影室40、副本船室10、以及位于所述副本船室10和所述船舶駕駛室30二者之間的導(dǎo)演監(jiān)控室20。

其中，所述船舶駕駛室30內(nèi)設(shè)有駕駛臺(tái)系統(tǒng)，所述副本船室10內(nèi)設(shè)有多個(gè)自帶平板顯示器的副本船駕駛臺(tái)11，所述投影室40內(nèi)設(shè)有視景系統(tǒng)41，所述導(dǎo)演監(jiān)控室20內(nèi)設(shè)有導(dǎo)調(diào)控制系統(tǒng)21，所述駕駛臺(tái)系統(tǒng)(即圖4中的主本船系統(tǒng))、多個(gè)副本船駕駛臺(tái)11、視景系統(tǒng)41與所述導(dǎo)調(diào)控制系統(tǒng)21信號(hào)連接，由導(dǎo)調(diào)控制系統(tǒng)21實(shí)施對(duì)模擬訓(xùn)練過(guò)程的設(shè)計(jì)與控制。

根據(jù)本發(fā)明的船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，投影室位于駕駛室之前，一方面可真實(shí)再現(xiàn)船舶的駕駛室外形，使得駕駛室能夠真實(shí)再現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備，另一方面投影室的面積相對(duì)減少，此外，導(dǎo)演監(jiān)控室位于所述副本船室和所述船舶駕駛室二者之間，與二者的接線距離縮短同時(shí)布線左右分開(kāi)、從根本上避免了混亂。

在一實(shí)施例中，如圖3所示，上述船舶航海訓(xùn)練模擬系統(tǒng)還包括：走道50，與所述船舶駕駛30直接連通，其中，所述導(dǎo)演監(jiān)控室20和所述副本船室10位于所述走道50的同一邊側(cè)，所述導(dǎo)演監(jiān)控室20和所述副本船室10二者中僅所述副本船室10具有面對(duì)走道的入口。

在本實(shí)施例中，導(dǎo)演監(jiān)控室20不與走道50直接聯(lián)通，僅在通過(guò)副本船室10或船舶駕駛室30的靠里側(cè)的門(mén)才能達(dá)到導(dǎo)演監(jiān)控室20，方便副本船訓(xùn)練人員和駕駛室訓(xùn)練人員有問(wèn)題時(shí)迅速報(bào)告，減少反映時(shí)間。

在一實(shí)施例中，如圖3所示，上述導(dǎo)演監(jiān)控室包括面對(duì)所述副本船室的第一觀察窗或門(mén)22和面對(duì)所述船舶駕駛室的觀察窗或門(mén)23，進(jìn)而方便在訓(xùn)練科目中直接進(jìn)行觀察。

在一實(shí)施例中，如圖3所示，上述走道50的一端為系統(tǒng)唯一入口51，進(jìn)而方便管理。

在一實(shí)施例中，如圖5所示，面對(duì)環(huán)幕的駕駛室的觀察窗包括平直表面36和位于平直表面兩側(cè)收攏的多塊觀察面，該平直表面36的寬度與駕駛臺(tái)系統(tǒng)的寬度基本齊平。在本實(shí)施例中，平直表面36與前方150°環(huán)幕，與實(shí)際駕駛時(shí)的視角基本一致，模擬訓(xùn)練的真實(shí)感和沉浸感強(qiáng)。

在一實(shí)施例中，如圖7和圖8所示，上述視景系統(tǒng)為5通道150度環(huán)幕的多通道柱幕投影系統(tǒng)。

在本實(shí)施例中，上述多通道柱幕投影系統(tǒng)的5個(gè)投影點(diǎn)以所述150度環(huán)幕的圓心為圓心的弧線上均布，并且相鄰?fù)队包c(diǎn)的投影區(qū)域部分相交疊。

其中，環(huán)幕的半徑設(shè)計(jì)為4.5米，高度為2.5米，用5通道實(shí)現(xiàn)水平視場(chǎng)角為150度，垂直視場(chǎng)角為25度的柱面大屏幕無(wú)縫拼接和高亮度顯示。同時(shí)要求，投影機(jī)要在距離5米處，能夠投150英寸大小的面積，這樣可保證每個(gè)通道投影寬度為3米，高度為2.27米，每個(gè)通道水平投影角度為35度，垂直為26.25度，重疊角度為6.25度，融合區(qū)域?yàn)?7.8％。

與現(xiàn)有技術(shù)的至少240°的投影方向相比，采用150環(huán)幕和5個(gè)投影點(diǎn)更加合理。

在一實(shí)施例中，如圖5和圖6所示，上述駕駛臺(tái)包括自動(dòng)操舵儀31、位于所述自動(dòng)操舵儀31左右兩側(cè)的動(dòng)力控制與通信臺(tái)34和信號(hào)控制臺(tái)32、位于所述動(dòng)力控制與通信臺(tái)34外側(cè)的視景控制臺(tái)35、以及位于所述信號(hào)控制臺(tái)32外側(cè)的導(dǎo)航雷達(dá)控制臺(tái)33。

在本實(shí)施例中，將導(dǎo)航雷達(dá)臺(tái)、錨纜控制臺(tái)、燈光和聲響控制臺(tái)、車(chē)舵控制臺(tái)、電子海圖臺(tái)、視景監(jiān)控臺(tái)、方位分羅經(jīng)、無(wú)線電通信控制臺(tái)、內(nèi)通電話臺(tái)、AIS-GPS模擬臺(tái)、測(cè)深儀-計(jì)程儀臺(tái)、輔助信息簡(jiǎn)易操作提示臺(tái)、多通道視景臺(tái)、船艇操控狀態(tài)復(fù)示器、綜合導(dǎo)航臺(tái)這些臺(tái)位整合為5個(gè)工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)緊湊，與現(xiàn)有技術(shù)相比，訓(xùn)練的真實(shí)感加強(qiáng)。

如圖9所示，本船分系統(tǒng)還包括駕駛控制仿真系統(tǒng)、電子海圖系統(tǒng)、導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、以及船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)。

其中，上述駕駛控制仿真系統(tǒng)用于：(1)采用實(shí)物或虛擬的形式輸出本船車(chē)舵的控制信號(hào)，用于本船的速度和航向控制；(2)采用虛擬顯示的形式輸出視景控制信號(hào)，用于視景位置和內(nèi)容的顯示控制；(3)采用虛擬儀表的形式輸出船艇駕駛綜合信息、航海儀器顯示以及導(dǎo)航輔助設(shè)備顯示等；(4)提供船艇航行燈、信號(hào)燈以及聲號(hào)等控制接口；(5)支持船艇靠泊部署的錨纜相關(guān)操作。

優(yōu)選地，該駕駛控制仿真系統(tǒng)包括航海儀器顯控模塊、操縱設(shè)備顯控模塊、導(dǎo)航輔助設(shè)備顯控模塊、以及駕駛信息綜合顯示模塊。

其中，航海儀器顯控模塊，用于提供虛擬AIS/GPS(全球定位系統(tǒng))設(shè)備、計(jì)程儀、測(cè)深儀等航海儀器操作與顯示。

其中，操縱設(shè)備顯控模塊，用于提供主本船車(chē)、舵、錨、纜和側(cè)推器的操作與顯示。

其中，導(dǎo)航輔助設(shè)備顯控模塊，用于提供主本船聲響、號(hào)燈、號(hào)型、旗幟以及主本船視景觀察視點(diǎn)的操作與顯示。

其中，駕駛信息綜合顯示模塊，用于顯現(xiàn)主本船關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和操縱設(shè)備狀態(tài)。

其中，上述電子海圖仿真系統(tǒng)用于：(1)進(jìn)行本船航線顯示，提供航向航跡監(jiān)測(cè)、自動(dòng)存儲(chǔ)本船航跡；(2)提供航行偏航、誤入危險(xiǎn)區(qū)等自動(dòng)警報(bào)，快速查詢各種水文、港口、潮汐和海流等信息；(3)進(jìn)行船艇動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，每秒刷新船位、航速、航向等，將導(dǎo)航雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)顯在海圖上；(4)可動(dòng)態(tài)顯示本船、目標(biāo)船的位置。其大小隨船艇噸位大小變化。本船艇靠離碼頭時(shí)纜繩的受力情況；(5)為盡可能發(fā)揮設(shè)備的作用，系統(tǒng)提供操作手段，通過(guò)簡(jiǎn)單操作，即可將顯示內(nèi)容切換到雷達(dá)-ARPA圖象顯示，用于雷達(dá)標(biāo)繪、ARPA功能訓(xùn)練，相當(dāng)于為用戶增加一部模擬雷達(dá)。

優(yōu)選地，該電子海圖仿真系統(tǒng)包括電子海圖數(shù)據(jù)管理模塊、電子海圖繪制模塊、目標(biāo)實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控模塊、電子海圖綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)、以及雷達(dá)/ARPA圖象顯示模塊。

其中，電子海圖數(shù)據(jù)管理模塊用于提取電子海圖綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)中電子海圖文件，實(shí)現(xiàn)海圖數(shù)據(jù)及更新數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入和無(wú)縫拼接。

其中，電子海圖繪制模塊用于根據(jù)電子海圖數(shù)據(jù)提取的岸線、等高線、等深線和水深點(diǎn)等信息，將由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成的矢量海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)化，根據(jù)海圖要素的表示方法和圖例符號(hào)對(duì)海圖數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。

其中，目標(biāo)實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控模塊用于動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息的二維可視化，精確顯示船艇的輪廓線，自動(dòng)計(jì)算船艇航行過(guò)程偏離計(jì)劃航線的距離，實(shí)時(shí)反映船艇當(dāng)前所處的位置是否與其他虛擬物體相撞，以及相撞后對(duì)船艇行駛姿態(tài)的影響。

其中，電子海圖綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)電子海圖文件，包括國(guó)內(nèi)外主要的港口航道的電子海圖數(shù)據(jù)文件。

其中，雷達(dá)/ARPA圖象顯示模塊用于通過(guò)簡(jiǎn)單操作，即可將顯示內(nèi)容切換到雷達(dá)/ARPA圖象顯示，用于雷達(dá)標(biāo)繪、ARPA功能訓(xùn)練。

其中，上述導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)用于：(1)提供穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模式和海、陸穩(wěn)定的真運(yùn)動(dòng)模式操作；(2)提供導(dǎo)航雷達(dá)各種開(kāi)關(guān)按鈕的基本操作；(3)模擬雷達(dá)圖象包括岸線；固定助航標(biāo)志、雷達(dá)應(yīng)答器、SART等；目標(biāo)船回波，回波的形狀與目標(biāo)船大小、距離、相對(duì)方位有關(guān)；雨雪雜波及海雜波應(yīng)符合實(shí)際情況；假回波：間接回波，多次反射，旁瓣假回波，二次掃描；雷達(dá)同頻干擾：同頻同步干擾，同頻異步干擾；目標(biāo)間的遮擋；盲區(qū)，短量程時(shí)船首對(duì)雷達(dá)圖象的影響。天氣、潮流、海流、陰影扇形、假回波和其他電磁波船艇影響，并產(chǎn)生岸線、導(dǎo)航浮標(biāo)和搜救應(yīng)答器等固定物標(biāo)回波；(4)根據(jù)雷達(dá)基本性能，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)錄取，輸出目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，具有APAR功能。

優(yōu)選地，該導(dǎo)航雷達(dá)仿真系統(tǒng)包括：回波圖像顯示模塊、目標(biāo)檢測(cè)錄取模塊、目標(biāo)跟蹤模塊、目標(biāo)自動(dòng)標(biāo)繪模塊、目標(biāo)告警模塊、以及導(dǎo)航雷達(dá)綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

其中，回波圖像顯示模塊，用于通過(guò)接受氣象環(huán)境信息、波浪信息、主本船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息和目標(biāo)船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，并根據(jù)導(dǎo)航雷達(dá)綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)提供的海圖高層數(shù)據(jù)，形成雷達(dá)回波圖像。

目標(biāo)檢測(cè)錄取模塊，用于結(jié)合主本船實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息和導(dǎo)航雷達(dá)回波信息，完成對(duì)目標(biāo)船、導(dǎo)航標(biāo)志的檢測(cè)錄取，提供目標(biāo)船的錄取點(diǎn)跡信息。

目標(biāo)跟蹤模塊，根據(jù)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)錄取模塊所提供的目標(biāo)船觀測(cè)位置的相繼變化，建立目標(biāo)船運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。

目標(biāo)自動(dòng)標(biāo)繪模塊，用于對(duì)任何被跟蹤的目標(biāo)計(jì)算CPA(最接近距離)、TCPA(到達(dá)最接近點(diǎn)的時(shí)間)、目標(biāo)真方位、目標(biāo)距離、真航向、真航速等。

目標(biāo)告警模塊，用于在當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入選定的警戒區(qū)時(shí)，提供視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的告警功能。

導(dǎo)航雷達(dá)綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)，提供用于雷達(dá)顯示的港口航道地理信息庫(kù)。

其中，上述視景仿真系統(tǒng)用于：(1)提供訓(xùn)練海區(qū)和訓(xùn)練碼頭的三維全景，包括助航設(shè)施、橋梁、建筑物、四周陸地等。(2)提供白天、黃昏或夜晚逼真的場(chǎng)景，提供不同氣象下的場(chǎng)景，包括雨、雪、霧及實(shí)時(shí)變化的天氣能見(jiàn)度。(3)提供真實(shí)的水面場(chǎng)景。水面能夠隨風(fēng)向與風(fēng)力形成相應(yīng)的波浪，顯示水面反射和折射的效果，顯示根據(jù)船速形成相對(duì)應(yīng)的船頭浪花與尾跡效果。(4)體現(xiàn)本船六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。(5)提供多通道大視場(chǎng)角視景，采用柱幕，水平視場(chǎng)150度，垂直視場(chǎng)25度，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫環(huán)形拼接。(6)依據(jù)所用海圖在視景中顯示全部導(dǎo)航標(biāo)志，顯示航行燈，助航燈的燈光效果。(7)能夠模擬出三維聲音效果，產(chǎn)生相應(yīng)的船艇及環(huán)境聲響。(9)按張力顯示足夠真實(shí)的纜和拖纜。(10)提供按船舶的輸出功率、航速和氣象條件顯示的真實(shí)煙氣排放和旗幟飄揚(yáng)效果。(11)顯示不同種類(lèi)的目標(biāo)船。目標(biāo)船均具有數(shù)學(xué)模型，模型涉及外力如流、風(fēng)、波浪對(duì)其運(yùn)動(dòng)、漂移、航向角的影響。(12)目標(biāo)船應(yīng)配備航路規(guī)則要求的號(hào)燈、號(hào)型，可以由教練員分別加以控制。天氣晴好時(shí)，每艘船的外形應(yīng)在距離6海里時(shí)得以辨認(rèn)。在航路應(yīng)具有艏艉浪花。

優(yōu)選地，視景仿真系統(tǒng)包括：地形模塊、水面模塊、天空模塊、目標(biāo)模塊、音效模塊、特效模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊、多通道視景處理模塊、以及視景綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

其中，地形模塊，用于通過(guò)港岸地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，采用多線程分頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)港岸地形地物無(wú)邊際流暢漫游顯示。

水面模塊，用于提供真實(shí)的水面場(chǎng)景，水面網(wǎng)格的高程數(shù)據(jù)是基于Phillips譜通過(guò)FFT(快速傅里葉變換)計(jì)算獲得的，可根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)速形成不同的浪級(jí)；

天空模塊，用于根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算當(dāng)?shù)貢r(shí)間、時(shí)區(qū)、儒略日J(rèn)D和恒星時(shí)GMT，進(jìn)而確定日、月、星體等天體的位置，然后根據(jù)太陽(yáng)的不同高度角用多重紋理和shader語(yǔ)言繪制逼真的動(dòng)態(tài)天空。

目標(biāo)模塊，用于在形成自然地理環(huán)境虛擬空間后，目標(biāo)模塊負(fù)責(zé)把本船運(yùn)動(dòng)信息、目標(biāo)船運(yùn)動(dòng)信息、以及相應(yīng)船艇的錨、纜、號(hào)燈、號(hào)型等信息進(jìn)行三維顯示，為了增加視景繪制速度，所有目標(biāo)都建立可視體包圍盒和LOD(多層次細(xì)節(jié))節(jié)點(diǎn)，以便進(jìn)行可見(jiàn)性裁減。

音效模塊，用于生成船艇行駛過(guò)程中駕駛室聽(tīng)到的聲音信息，包括船艇在行駛狀態(tài)中的聲音信息(如發(fā)動(dòng)機(jī)轟鳴聲、汽笛聲)、船艇與環(huán)境相互作用的聲音信息(如離靠碼頭的碰撞聲)以及自然環(huán)境中的聲音信息。

特效模塊，采用粒子系統(tǒng)和GLSL著色語(yǔ)言的方法形成船艇駕駛視景中云、霧、雨和雪等的動(dòng)態(tài)三維顯示，并可實(shí)時(shí)根據(jù)天氣效果等級(jí)調(diào)整視景顯示，提供顯示航行燈和信號(hào)燈的燈光視景效果，船艇航跡效果。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊，采用基于心跳機(jī)制的組播可靠傳輸方式，該方式是通過(guò)在通信協(xié)議的應(yīng)用層添加可靠時(shí)序協(xié)議層模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信快捷，使動(dòng)態(tài)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡可以平滑的顯示。

多通道視景處理模塊，用于分別為多通道同步和多通道拼接校正，實(shí)現(xiàn)大視角顯示，生成逼真的視聽(tīng)一體化的船艇航行特定范圍的虛擬環(huán)境。

視景綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括港岸地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、天文信息數(shù)據(jù)庫(kù)、水文氣象數(shù)據(jù)庫(kù)、船艇目標(biāo)信息數(shù)據(jù)庫(kù)和音響信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

其中，上述船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)用于：(1)估算水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的方法計(jì)算船體的水動(dòng)力，包括船體上各種慣性水動(dòng)力和黏性水動(dòng)力等；(2)所選船型包含多種推進(jìn)方式，包括定槳距和變距槳推進(jìn)方式的推力模型；(3)提供船舶的附屬操縱裝置作用力的計(jì)算模型，包括錨(鏈)、纜繩、拖輪和艏側(cè)推模型；(4)提供船舶航行時(shí)受到環(huán)境干擾的計(jì)算模型，包括風(fēng)、流等；(5)提供離靠碼頭時(shí)碼頭與本船的相互作用模型；(6)提供風(fēng)浪條件下船舶耐波性計(jì)算模型，用以實(shí)現(xiàn)風(fēng)浪中的六自由度搖蕩仿真。

優(yōu)選地，該船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型仿真系統(tǒng)包括船體水動(dòng)力計(jì)算模塊、主操縱力計(jì)算模塊、附屬操縱力計(jì)算模塊、環(huán)境干擾力計(jì)算模塊、船舶耐波性計(jì)算模塊、船舶耐波性計(jì)算模塊、以及報(bào)警模塊。

船體水動(dòng)力計(jì)算模塊，用于計(jì)算船體的水動(dòng)力，包括船體上慣性水動(dòng)力、小漂角運(yùn)動(dòng)時(shí)黏性水動(dòng)力、大漂角運(yùn)動(dòng)時(shí)黏性水動(dòng)力等。

主操縱力計(jì)算模塊，用于計(jì)算船舶航行狀態(tài)下螺旋槳推力和舵力，推進(jìn)方式包括定槳距和變距槳模型。

附屬操縱力計(jì)算模塊，用于計(jì)算附屬操縱裝置作用力的計(jì)算模型，包括錨鏈、纜繩、拖輪和艏側(cè)推等設(shè)備。

環(huán)境干擾力計(jì)算模塊，用于計(jì)算船舶航行時(shí)受到環(huán)境干擾的計(jì)算模型，包括風(fēng)、流。

船舶耐波性計(jì)算模塊，用于計(jì)算船舶在風(fēng)浪中的六自由度搖蕩幅值響應(yīng)算子。

報(bào)警模塊，用于計(jì)算模型計(jì)算船舶上每個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的作用力和力矩，并通過(guò)龍格-庫(kù)塔法求解模型得到當(dāng)前船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，同時(shí)根據(jù)搖蕩幅值響應(yīng)算子計(jì)算船舶的搖蕩值，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行是否擱淺，碰撞碼頭等檢測(cè)，再根據(jù)模型計(jì)算相應(yīng)的作用力，并判斷是否對(duì)危險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。

本發(fā)明的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是一套多功能、高集成、綜合性、網(wǎng)絡(luò)化的訓(xùn)練教學(xué)系統(tǒng)，可滿足多種航行條件下、多種航行水域及多種船舶駕駛臺(tái)操作人員的操縱與航行訓(xùn)練、多船舶協(xié)同訓(xùn)練以及船舶長(zhǎng)航行操縱指揮訓(xùn)練的需要。

其中訓(xùn)練對(duì)象包括編隊(duì)指揮員、船舶長(zhǎng)和相關(guān)職手(導(dǎo)航雷達(dá)兵、信號(hào)兵、車(chē)鐘、操舵兵)。

通過(guò)訓(xùn)練方案的設(shè)置，本發(fā)明的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)能夠完成船舶航行、值班、操縱、避碰、通信模擬、船舶戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、故障應(yīng)急、訓(xùn)練評(píng)估等方面的培訓(xùn)，使學(xué)員掌握風(fēng)、流、水深、底質(zhì)對(duì)船舶航行的影響、錨、纜對(duì)船舶操縱的影響、積配載對(duì)船舶航行的影響、船舶操縱性能對(duì)船舶機(jī)動(dòng)的影響、展開(kāi)船舶靠泊和編隊(duì)航渡最佳隊(duì)形等方面的研究、針對(duì)海事再現(xiàn)進(jìn)行事故分析與評(píng)判。

基于虛擬環(huán)境的訓(xùn)練方式與海上實(shí)際訓(xùn)練相比，成本低，可節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。