CN104392078A - 一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：它包括用于设定低高度太阳测自差训练相关的练习数据的练习编辑模块；用于根据该练习数据设定模拟低高度太阳测自差所需虚拟场景，学员根据所设定的虚拟场景进行低高度太阳测自差训练的虚拟训练模块。本发明的训练成本投入少，训练效率高。因此，本发明可以广泛用于航海仿真与训练技术领域。

Description

一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统
技术领域
本发明涉及一种训练系统，特别是关于一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统。
背景技术
船用磁罗经由于其结构简单、可靠性高等特点，在各种先进导航设备不断涌现的今天，其仍被广泛地用于各类船舶。但磁罗经安装到实船之后，由于受到船磁的影响，将产生影响其指向精度的自差，自差过大将直接影响到船舶的航行安全。海上低高度太阳测自差由于不受海域限制，可靠性高，因此是学员必须具备的一项基本技能。同船舶上安装的磁罗经不同，陆地实验室中的磁罗经由于不受船磁的影响，不产生自差，因此低高度太阳测自差的训练无法在实验室中完成。现有的磁罗经模拟训练系统：如赵柯，时昌金，李艳庆等.在《船海工程》2008，37(3):110-113.发表的“磁罗经自差校正训练的模拟实现”和于波在《珠江水运》2007(05):37-38.发表的“磁罗经模拟训练系统”，虽然能够完成简单的海上叠标测自差的训练，然而没有办法在模拟系统中完成低高度太阳测自差训练。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种解决当前学员无法在实验室中完成低高度太阳测自差训练的低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：它包括用于设定低高度太阳测自差训练相关练习数据的练习编辑模块；用于根据该练习数据设定模拟低高度太阳测自差所需的虚拟场景，学员根据所设定的虚拟场景进行低高度太阳测自差训练的虚拟训练模块。
所述练习编辑模块包括练习编辑界面单元、数据处理单元和练习数据库单元；教练员通过所述练习编辑界面单元来创建练习数据，并将练习数据传送给所述数据处理单元；所述数据处理单元生成一个包含练习数据、该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围的练习文件和该练习文件对应的练习指令，然后将练习文件传送给所述练习数据库单元进行存储，同时发送该练习文件对应的练习指令给所述虚拟训练模块。
所述虚拟训练模块包括练习文件下载单元、测试结果显示单元、三维虚拟海上场景单元、三维虚拟工具箱单元和三维虚拟磁罗经单元；所述练习文件下载单元接收练习指令，根据该练习指令从所述练习数据库单元中调取相应的练习文件，并将练习文件中的练习数据传送给所述三维虚拟海上场景单元，将该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围传送给所述测试结果显示单元；所述三维虚拟海上场景单元根据练习数据设置模拟磁罗经测低高度太阳的场景；所述三维虚拟工具箱单元包括虚拟方位圈和太阳方位表；所述三维虚拟磁罗经单元为一台虚拟磁罗经；学员在磁罗经测低高度太阳的场景中，利用虚拟方位圈和虚拟磁罗经得到太阳罗方位，利用太阳方位表查取太阳真方位，将二者结合练习数据得到自差，并将自差结果输入到所述测试结果显示单元；所述测试结果显示单元根据练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围，判断自差结果是否正确。
所述测试结果显示单元包括人机交互界面和自差判断器，学员通过所述人机交互界面输入所算的自差，所述人机交互界面将结果传送给所述自差判断器，所述自差判断器根据练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围判断是否正确，并将正确与否的结果返回给所述人机交互界面进行显示。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明与以往的磁罗经模拟训练系统不同的是，现有的磁罗经模拟训练系统仅能够完成简单的海上叠标测自差的训练，本发明通过三维虚拟化磁罗经和海上场景，利用虚拟工具箱中的虚拟工具，很好的解决了实验室中无法进行低高度太阳测自差的训练问题。2、现有的磁罗经模拟训练系统在仿真驾驶台内训练磁罗经测目标，与实船在罗经甲板利用磁罗经测目标不符，本发明将虚拟磁罗经置于罗经甲板，仿真环境与实船相符合，提高了训练的实际效果。3、现有的磁罗经模拟训练系统依托于大型航海模拟器进行，训练投入成本过高，且系统承载的训练人数较少，基于本发明的训练成本投入少，训练效率高。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于航海仿真与训练技术领域。
附图说明
图1是本发明的系统组成图
图2是本发明的操作流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一练习编辑模块1和若干虚拟训练模块2。
练习编辑模块1用于创建和发送练习数据，其包括练习编辑界面单元11、数据处理单元12和练习数据库单元13。
教练员通过练习编辑界面单元11来创建练习数据，该练习数据包括但不限于船舶经纬度、日期、时间、当地磁差和太阳的罗方位等进行低高度太阳测自差训练所需的数据，并将练习数据传送给数据处理单元12；数据处理单元12生成一个包含练习数据、该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围的练习文件和该练习文件对应的练习指令，然后将练习文件传送给练习数据库单元13进行存储，同时发送该练习文件对应的练习指令给虚拟训练模块2。
虚拟训练模块2用于加载练习文件，并针对练习文件中的练习数据学员展开低高度太阳测自差训练，其包括练习文件下载单元21、测试结果显示单元22、三维虚拟海上场景单元23、三维虚拟工具箱单元24和三维虚拟磁罗经单元25。
练习文件下载单元21接收练习指令，并根据该练习指令从练习数据库单元13中调取相应的练习文件，并将练习文件中的练习数据传送给三维虚拟海上场景单元23，将该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围传送给测试结果显示单元22。测试结果显示单元22包括人机交互界面221和自差判断器222，学员通过人机交互界面221输入所算的自差，人机交互界面221将结果传送给自差判断器222，自差判断器222根据练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围判断是否正确，并将正确与否的结果返回给人机交互界面221进行显示。三维虚拟海上场景单元23根据练习数据设置海上场景，其包括太阳的高度、方位和船舶的航向等用于模拟磁罗经测低高度太阳的场景。三维虚拟工具箱单元24包括虚拟方位圈和太阳方位表，其中虚拟方位圈是虚拟磁罗经测低高度太阳的工具，太阳方位表用于学员根据经纬度、日期、时间查太阳的真方位。三维虚拟磁罗经单元25为一台虚拟磁罗经，用于测低高度太阳的罗方位，磁罗经为本领域常用的部件故不再详述。
如图2所示，本发明工作时：
1)教练员通过练习编辑模块1的练习编辑界面单元11来创建练习数据，并将练习数据传送给数据处理单元12，数据处理单元12生成一个包含练习数据、该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围的练习文件和该练习文件对应的练习指令，然后将练习文件传送给练习数据库单元13进行存储，同时发送该练习文件对应的练习指令给虚拟训练模块2；
2)虚拟训练模块2中的练习文件下载单元21接收该练习指令后，并根据该练习指令从练习数据库单元13中调取相应的练习文件，并将练习文件中的练习数据传送给三维虚拟海上场景单元23，将该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围传送给测试结果显示单元22；虚拟海上场景单元23根据练习数据生成包括太阳的高度、方位和船舶的航向等用于模拟磁罗经测低高度太阳的场景，并在测试结果显示单元22的人机交互界面221上显示；
3)学员进入训练后，在三维虚拟工具箱单元24中找到虚拟方位圈，将虚拟方位圈架到三维虚拟磁罗经单元25的虚拟磁罗经上，以便读取低高度太阳的罗方位；
通过虚拟方位圈上的目视照准镜或棱镜可读取低高度太阳的罗方位，利用目视照准镜读取低高度太阳的罗方位时，转动虚拟方位圈，将目视照准镜的照准线对准太阳中心，罗盘上对应的刻度即为低高度太阳的罗方位；当利用棱镜读取低高度太阳的罗方位时，转动虚拟方位圈，使得方位圈上的凹面镜对准太阳，棱镜反射光线后，将光线投射到罗盘上，罗盘上投射的光线对应的刻度即为低高度太阳的罗方位。上述操作步骤与实际操作步骤一致，故不再详述；
4)根据人机交互界面221上显示的练习数据中设定的船舶经纬度、日期和时间，在三维虚拟工具箱单元24中找到太阳方位表，利用太阳方位表得到太阳真方位；
5)根据虚拟方位圈测得的太阳的罗方位、查太阳方位表所得的太阳真方位以及练习数据中的当地磁差，利用本领域技术人员公知的自差公式解算自差。学员将算出的自差输入到测试结果显示单元22中的人机交互界面221，人机交互界面221将其传送给自差判断器222，自差判断器222将输入的自差与该练习数据所对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围做匹配，若在正确结果范围内，进行提示“正确”，说明学员能够利用低高度太阳准确测定自差，达到了中华人民共和国海事局《海船船员适任评估规范》中的磁罗经测自差的评估标准，进入下一步；否则，返回步骤4)重新观测低高度太阳的罗方位，继续进行低高度太阳测自差训练。
6)结束低高度太阳测自差的训练。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：它包括用于设定低高度太阳测自差训练相关练习数据的练习编辑模块；用于根据该练习数据设定模拟低高度太阳测自差所需的虚拟场景，学员根据所设定的虚拟场景进行低高度太阳测自差训练的虚拟训练模块。
2.如权利要求1所述的一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：所述练习编辑模块包括练习编辑界面单元、数据处理单元和练习数据库单元；
教练员通过所述练习编辑界面单元来创建练习数据，并将练习数据传送给所述数据处理单元；所述数据处理单元生成一个包含练习数据、该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围的练习文件和该练习文件对应的练习指令，然后将练习文件传送给所述练习数据库单元进行存储，同时发送该练习文件对应的练习指令给所述虚拟训练模块。
3.如权利要求2所述的一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：所述虚拟训练模块包括练习文件下载单元、测试结果显示单元、三维虚拟海上场景单元、三维虚拟工具箱单元和三维虚拟磁罗经单元；
所述练习文件下载单元接收练习指令，根据该练习指令从所述练习数据库单元中调取相应的练习文件，并将练习文件中的练习数据传送给所述三维虚拟海上场景单元，将该练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围传送给所述测试结果显示单元；所述三维虚拟海上场景单元根据练习数据设置模拟磁罗经测低高度太阳的场景；所述三维虚拟工具箱单元包括虚拟方位圈和太阳方位表；所述三维虚拟磁罗经单元为一台虚拟磁罗经；学员在磁罗经测低高度太阳的场景中，利用虚拟方位圈和虚拟磁罗经得到太阳罗方位，利用太阳方位表查取太阳真方位，将二者结合练习数据得到自差，并将自差结果输入到所述测试结果显示单元；所述测试结果显示单元根据练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围，判断自差结果是否正确。
4.如权利要求3所述的一种低高度太阳测自差的三维虚拟训练系统，其特征在于：所述测试结果显示单元包括人机交互界面和自差判断器，学员通过所述人机交互界面输入所算的自差，所述人机交互界面将结果传送给所述自差判断器，所述自差判断器根据练习数据对应的自差和该自差对应的标准值容许误差范围判断是否正确，并将正确与否的结果返回给所述人机交互界面进行显示。
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