CN106781827A - 船舶驾驶训练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船舶驾驶训练系统及方法。船舶驾驶训练系统包括控制终端及操控系统；操控系统包括用于接收训练者操作指令的物理盘台以及模拟船舶环境的VR设备；物理盘台与控制终端通信，VR设备与控制终端通信，控制终端对物理盘台和VR设备进行控制。训练者可在VR设备模拟的船舶环境中，通过物理盘台进行训练。具有良好的拟真效果。能在短时间内模拟多种突发情况，从而在较短时间内达到多次实船培训所带来的效果。

Description

船舶驾驶训练系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实仿真领域，具体而言，涉及一种船舶驾驶训练系统及方法。

背景技术

我国是一个航运大国，每年有大量的轮机专业学员需进行岗前培训，还有众多的在职船员需要进行技能提高培训。然而船员进行实船操作的机会并不多，更不可能针对实船操纵的突发情况进行应变训练。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种船舶驾驶训练系统及方法，以解决上述问题。

第一方面，提供一种船舶驾驶训练系统，船舶驾驶训练系统包括控制终端以及用于与训练者实现交互的操控系统；操控系统包括用于接收训练者操作指令的物理盘台以及模拟船舶环境的VR设备；物理盘台与控制终端通信，VR设备与控制终端通信。

在本发明较佳的实施例中，VR设备包括第一处理器、用于创建VR场景的音响设备和投影仪；第一处理器与控制终端通信，音响设备与第一处理器电连接，投影仪与第一处理器电连接。

在本发明较佳的实施例中，物理盘台包括用于为训练者提供实体训练设备的船舶操作台以及接收训练者在船舶操作台输入的操作指令的第二处理器，船舶操作台与第二处理器电连接，第二处理器与控制终端通信。

在本发明较佳的实施例中，船舶操作台包括仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄。

在本发明较佳的实施例中，船舶操作台与真实船舶等比例设置。

在本发明较佳的实施例中，仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄的相对位置关系与真实船舶相同。

在本发明较佳的实施例中，投影仪数量为多个，VR设备还包括边缘融合器，多个投影仪分别与边缘融合器电连接，边缘融合器与第一处理器电连接。

第二方面，提供一种船舶驾驶训练方法，涉及上述船舶驾驶训练系统，方法包括：控制终端输出第一场景信号到VR设备和物理盘台；VR设备接收第一场景信号，并根据第一场景信号创建第一VR场景；物理盘台接收第一场景信号，并根据第一场景信号模拟第一船舶情况信号；物理盘台将训练者根据第一VR场景和第一船舶情况信号进行操作的操作指令传输至控制终端；控制终端将根据操作指令生成第二场景信号，并将第二场景信号传输至VR设备和物理盘台；VR设备接收第二场景信号，并根据第二场景信号创建第二VR场景；物理盘台接收第二场景信号，并根据第二场景信号模拟第二船舶情况信号。

在本发明较佳的实施例中，控制终端输出第一场景信号到VR设备和物理盘台之前，方法还包括：控制终端获取训练者选择的训练任务信息；控制终端根据训练任务信息生成第一场景信号。

在本发明较佳的实施例中，物理盘台接收第二场景信号，并根据第二场景信号模拟第二船舶情况信号之后，还包括：控制终端存储训练任务信息和操作指令。

与现有技术相比，本发明提供了一种船舶驾驶训练系统及方法。船舶驾驶训练系统包括控制终端及操控系统；操控系统包括用于接收训练者操作指令的物理盘台以及模拟船舶环境的VR设备；物理盘台与控制终端通信，VR设备与控制终端通信，控制终端对物理盘台和VR设备进行控制。因此，训练者也可在VR设备模拟的船舶环境中，通过物理盘台进行训练。具有良好的拟真效果，训练效果好。它能在短时间内模拟多种突发情况，从而在较短时间内达到多次实船培训所带来的效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的船舶驾驶训练系统的整体结构框图。

图2为本发明实施例提供的船舶驾驶训练系统的结构框图。

图3为本发明实施例提供的VR设备的第一种结构框图。

图4为本发明实施例提供的VR设备的第二种结构框图。

图5为本发明实施例提供的物理盘台的结构框图。

图6为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。

图7为本发明实施例提供的船舶驾驶训练方法的流程图。

图标：100-船舶驾驶训练系统；110-控制终端；120-操控系统；122-VR设备；124-物理盘台；1221-第一处理器；1223-音响设备；1225-投影仪；1227-边缘融合器；1241-第二处理器；1243-船舶操作台；500-电子设备；502-存储器；503-存储控制器；504-处理器；505-网络模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供一种船舶驾驶训练系统100。船舶驾驶训练系统100包括控制终端110及操控系统120。

操控系统120与控制终端110通信，数据库服务器与控制终端110通信。

下面介绍操控系统120。

请参阅图2，操控系统120包括物理盘台124以及VR设备122。物理盘台124与控制终端110电连接，VR设备122与控制终端110电连接。

VR设备122用于模拟船舶环境。请参阅图3，VR设备122包括第一处理器1221、用于创建VR场景的音响设备1223和投影仪1225；控制终端110与第一处理器1221通信，音响设备1223与第一处理器1221电连接，投影仪1225与第一处理器1221电连接。

第一处理器1221控制音响设备1223播放场景声音，如水流声、训练者操作的音效等。

第一处理器1221控制投影仪1225投影，以创造船舶驾驶舱环境、舱外自然环境等。

请参阅图4，若投影仪1225数量为多个，VR设备122还包括边缘融合器1227，多个投影仪1225分别与边缘融合器1227电连接，边缘融合器1227与第一处理器1221电连接。

需要说明，边缘融合器1227为现有技术。从功能出发，它可将多组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个无缝隙、亮度更高、大型且高分辨率的整幅画面。在原理上，融合技术把多台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度与色彩一致。

当模拟船舶环境时，使用多台投影仪1225可在训练者四周投影，从而创设较为拟真的船舶环境。同时，船舶环境可为训练者提供诸如风强、浪高等信息。

物理盘台124用于接收训练者操作指令。请参阅图5物理盘台124包括用于为训练者提供实体训练设备的船舶操作台1243以及接收训练者在船舶操作台1243输入的操作指令的第二处理器1241，船舶操作台1243与第二处理器1241电连接，第二处理器1241与控制终端110通信。

船舶操作台1243包括实体的仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄，且船舶操作台1243与真实船舶等比例设置，在一种实施方式中，按照1:1的比例进行设置。

其中，仪表、指示灯与第一处理器1221输出端电连接，开关按钮和操纵手柄与第一处理器1221输入端电连接。操纵手柄应包括，如重力传感器、加速度传感器、陀螺仪等，能够感应训练者的操控并将训练者的操控信号传输至第一处理器1221。仪表包括显示屏(如LCD、LED等)，能够实时显示模拟参数等信息。开关按钮用于训练者控制船舶操作台1243电源的通断。指示灯可为发光二极管等。

船舶操作台1243外部的材质、颜色和形状，均与实际船只相同。当训练者在船舶操作台1243进行操控时，操作方式与实船相同，具有良好的训练效果。

下面介绍数据库服务器。

下面介绍实现控制终端110以及操控系统120中第一处理器1221、第二处理器1241等的电子设备500。

请参阅图6，图6示出了一种可应用于本申请实施例中的电子设备500的结构框图。该电子设备500可以作为控制终端110，也可以是上述操控系统120中涉及到的计算机等。如图2所示，电子设备500可以包括存储器502、存储控制器503、处理器504和网络模块505。

存储器502、存储控制器503、处理器504、网络模块505各元件之间直接或间接地电连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件之间可以通过一条或多条通讯总线或信号总线实现电连接。所述船舶驾驶训练方法分别包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器502中的软件功能模块，例如所述船舶驾驶训练系统100包括的软件功能模块或计算机程序。

存储器502可以存储各种软件程序以及模块，如本申请实施例提供的方法及装置对应的程序指令/模块。处理器504通过运行存储在存储器502中的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请实施例中的船舶驾驶训练方法。存储器502可以包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器504可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。上述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。其可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

网络模块505用于接收以及发送网络信号。上述网络信号可包括无线信号或者有线信号。

当电子设备500为控制终端110时，还应该包括显示模块，该显示模块可以在所述控制终端110与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。例如，可以显示训练情况界面。

控制终端110通过网络第一处理器1221、第二处理器1241进行通信，以进行数据通信或交互。所述控制终端110可以是个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备等终端。第一处理器1221、第二处理器1241可以是单片机、ARM芯片等。

需要说明，本发明中的通信，可以是有线连接，如通过RS232、RS485串口通信等，也可以是无线连接，如蓝牙、WiFi、GSM、GPRS等实现。

整体而言，以上提供了一种船舶驾驶训练系统100。船舶驾驶训练系统100包括控制终端110以及操控系统120。操控系统120与控制终端110通信，控制终端110可为操控系统120分配训练任务并监控操控系统120实时操控情况；操控系统120包括物理盘台124和VR系统，VR系统用于模拟船舶环境，物理盘台124与实船相同，提供了一个拟真度较高的仿真训练平台。

第二实施例

请参考图7，相应地，本实施例还提供了一种船舶驾驶训练方法。该方法涉及船舶驾驶训练系统。船舶驾驶训练方法包括：

步骤S110：控制终端获取训练者选择的训练任务信息。

训练任务信息包括训练项目、训练难度等相关信息。

步骤S120：控制终端根据训练任务信息生成第一场景信号。

控制终端根据训练项目、训练难度等相关信息，生成第一场景信号，第一场景信号用于控制VR设备和物理盘台模拟训练项目对应的场景。

步骤S130：控制终端输出第一场景信号到VR设备和物理盘台。

步骤S140：VR设备接收第一场景信号，并根据第一场景信号创建第一VR场景。

第一VR场景通过投影仪投影实现。一般来说，为达到较好的投影效果，投影的屏幕为白色，且具有与驾驶舱相同的内部形状。

步骤S150：物理盘台接收第一场景信号，并根据第一场景信号模拟第一船舶情况信号。

物理盘台的仪表盘和指示灯，根据第一场景信号，实时模拟显示船舶各项参数。

步骤S160：物理盘台将训练者根据第一VR场景和第一船舶情况信号进行操作的操作指令传输至控制终端。

物理盘台中的第二处理器将训练者提供的操作指令传输至控制终端。

步骤S170：控制终端将根据操作指令生成第二场景信号，并将第二场景信号传输至VR设备和物理盘台。

步骤S180：VR设备接收第二场景信号，并根据第二场景信号创建第二VR场景。

与第一VR场景类似，第二VR场景通过投影仪投影实现。

步骤S190：物理盘台接收第二场景信号，并根据第二场景信号模拟第二船舶情况信号。

与第一船舶情况信号类似，物理盘台的仪表盘和指示灯，根据第一场景信号，实时模拟显示船舶各项参数。

步骤S200：控制终端存储训练任务信息和操作指令。

控制终端可将训练任务信息和操作指令存储于控制终端自身的存储器中，同时，也可通过网络，将训练任务信息和操作指令存储于云端。从而可对训练情况进行存储与记录。

综上所述，本发明提供了一种船舶驾驶训练系统100及方法。船舶驾驶训练系统100包括控制终端110以及操控系统120；操控系统120包括用于接收训练者操作指令的物理盘台124以及模拟船舶环境的VR设备122；物理盘台124与控制终端110通信，VR设备122与控制终端110通信，控制终端110对物理盘台124、VR设备122进行控制。因此，训练者可在VR设备122模拟的船舶环境中，利用物理盘台124进行训练，此种训练方式具有良好的拟真效果，且在短时间内模拟多种突发情况，从而在较短时间内达到多次实船培训所带来的效果。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述船舶驾驶训练系统包括控制终端以及用于与训练者实现交互的操控系统；所述操控系统包括用于接收训练者操作指令的物理盘台以及模拟船舶环境的VR设备；所述物理盘台与所述控制终端通信，所述VR设备与所述控制终端通信。

2.根据权利要求1所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述VR设备包括第一处理器、用于创建VR场景的音响设备和投影仪；所述第一处理器与所述控制终端通信，所述音响设备与所述第一处理器电连接，所述投影仪与所述第一处理器电连接。

3.根据权利要求2所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述物理盘台包括用于为训练者提供实体训练设备的船舶操作台以及接收训练者在所述船舶操作台输入的操作指令的第二处理器，所述船舶操作台与所述第二处理器电连接，所述第二处理器与所述控制终端通信。

4.根据权利要求3所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述船舶操作台包括仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄。

5.根据权利要求4所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述船舶操作台与真实船舶等比例设置。

6.根据权利要求5所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄的相对位置关系与真实船舶相同。

7.根据权利要求6所述的船舶驾驶训练系统，其特征在于，所述投影仪数量为多个，所述VR设备还包括边缘融合器，多个所述投影仪分别与所述边缘融合器电连接，所述边缘融合器与所述第一处理器电连接。

8.一种船舶驾驶训练方法，其特征在于，涉及权利要求1-7中任意一项所述的船舶驾驶训练系统，所述方法包括：

所述控制终端输出第一场景信号到所述VR设备和所述物理盘台；

所述VR设备接收所述第一场景信号，并根据所述第一场景信号创建第一VR场景；

所述物理盘台接收所述第一场景信号，并根据所述第一场景信号模拟第一船舶情况信号；

所述物理盘台将训练者根据所述第一VR场景和所述第一船舶情况信号进行操作的操作指令传输至所述控制终端；

所述控制终端将根据所述操作指令生成第二场景信号，并将所述第二场景信号传输至所述VR设备和所述物理盘台；

所述VR设备接收所述第二场景信号，并根据所述第二场景信号创建第二VR场景；

所述物理盘台接收所述第二场景信号，并根据所述第二场景信号模拟第二船舶情况信号。

9.根据权利要求8所述的船舶驾驶训练方法，其特征在于，所述控制终端输出第一场景信号到所述VR设备和所述物理盘台之前，所述方法还包括：

所述控制终端获取训练者选择的训练任务信息；

所述控制终端根据所述训练任务信息生成所述第一场景信号。

10.根据权利要求9所述的船舶驾驶训练方法，其特征在于，所述物理盘台接收所述第二场景信号，并根据所述第二场景信号模拟第二船舶情况信号之后，还包括：

所述控制终端存储所述训练任务信息和所述操作指令。