CN106898184A - 一种游艇仿真训练模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明属于仿真驾驶训练设备领域，具体涉及一种游艇仿真训练模拟器。本发明针对游艇，提出了一种仿真操作训练的模拟器，填补了技术空白。在技术方案上本发明包括学员台和教员台，学员台主要包括电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元、显示单元、海域环境仿真单元及助航设备仿真单元，教员台主要包括仿真控制显示单元、甚高频电话、培训管理单元等，培训管理单元又包括任务管理模块、系统管理模块、记录回放与评估模块和理论及实操多媒体教学模块，通过各组成部分的协同运转，提供了一种游艇操作仿真训练的环境。

Description

一种游艇仿真训练模拟器

技术领域

本发明属于仿真驾驶训练设备领域，具体涉及一种游艇仿真训练模拟器。

背景技术

目前，随着游艇热的不断深温，各地都在不断发展游艇产业，作为支持地方经济快速发展的朝阳产业。游艇操作人员培训、考证是游艇产业发展的重要环节，随着游艇应用的普及，游艇培训和训练产业也随之兴起。

由于游艇的实操训练时间较长，受季节和外部气象条件影响较大，实操成本高，安全风险也相对较高，且国内尚没有专门的商用游艇驾驶模拟器对学员进行驾驶培训。通常为了降低培训成本和培训安全风险，通常利用大型船舶操纵模拟器进行航海教学、船员培训以及能力的评估与考核。但船舶操纵模拟器与游艇相差很大，且仪器仪表繁多，即使学员在短时间内掌握了操作要点，也很难自如地操作游艇，导致游艇驾驶员的模拟教学训练很难达到预期的效果。

发明内容

本发明所要解决的是针对游艇操作，提出一种仿真训练模拟器的问题。

为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种游艇仿真训练模拟器，包括学员台和教员台，学员台和教员台通过网络进行连接。学员台主要包括电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元、显示单元、海域环境仿真单元及助航设备仿真单元，电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元之间通过网络交换机进行通信，显示单元分别与电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元与导航雷达单元相连，实现图像显示，助航设备仿真单元主要模拟游艇电子助航设备、电子仪表的工作模式和工作状态。教员台主要包括仿真控制显示单元、甚高频电话、培训管理单元等，培训管理单元又包括任务管理模块、系统管理模块、记录回放与评估模块和理论及实操多媒体教学模块，任务管理模块主要实现训练任务的灵活定制和运行控制；系统管理模块主要包括用户管理、网络通讯接口、系统设置、数据库维护与查询；记录回放与评估模块用于记录游艇在学员训练过程中的航行全过程，用于事后回放和分析，以对训练任务完成情况做出简单评价；理论及实操多媒体教学模块主要为学员提供训练科目的多媒体互动教程，提供的训练科目包括电航仪器使用训练、避碰安全训练、系浮筒教学、灯号型的识别安全设备的使用、锚泊作业、救助落水人员。

作为优选，所述的一种游艇仿真训练模拟器，其中所述的海域环境仿真单元主要包括视景模型数据库和视景驱动模块，主要为本发明提供视景模型、场景驱动、模拟气象条件和特效。

作为优选，所述的一种游艇仿真训练模拟器，其中视景模型数据库包括地景模型库、实体模型库和特效模型库，其中，地景模型库是视景模型数据库的核心，包括地形、地貌、山川、道路、桥梁等，实体模型库包括码头港口、标志性建筑物等重要的人工设施，停放的游艇、助航标志等静止物体，游艇、其它船艇等动态物体，特效模型库包括尾迹模型、海浪模型等。

作为优选，所述的一种游艇仿真训练模拟器，其中所述视景模型数据库建立实体模型的方法是：

S1：通过测量航行灯、水上浮标、其他水上船舶等目标实体的外形比例关系，构建线性框架结构；

S2：通过真实照片构建模型纹理，并对其进行轻量化优化处理，形成RGB数据；

S3：提取目标实体的物理属性信息，包括光反射率、折射率、物理材质属性、颜色等，换算得到材质参数信息；

S4：采用三点对称法实现RGB数据与线性框架结构的融合，得到目标实体的三维模型，最后通过材质参数信息对模型进行优化处理，得到接近现实的实体模型。

作为优选，所述的一种游艇仿真训练模拟器，其中视景驱动模块的实现方法是：

S1：加载静态模型：根据初始设置，确定能见度、云、雾和初始日照条件，构造初始气象条件，根据任务时间，实时调节场景中的日照，实时采集驾驶员对方向舵与车钟等的操作，按照事先的按键定义，转换场景、调节视角；

S2：将其它模块解算出来的游艇运动数据与当前的场景、视角设置相结合，通过转换，得到当前观察眼点处的地理位置坐标数据；

S3：利用地理位置坐标数据，产生视景的相对位移，用以表现视景变化，通过观察眼点的实时定位来表现视景的显示范围；

S4：根据任务设置，调用地景模型数据库中的目标区域的模型数据，获取海域情况，进行碰撞检测，实时生成并驱动相应的视景画面。

本发明的技术效果在于，可以实现游艇操作人员的辅助理论培训、模拟实操培训、模拟实操考试等核心业务，易于驾驶员更快地学习游艇驾驶技术，且成本低廉，支持培训学校根据学员自身情况进行课程设计，对特定驾驶操作进行培训，同时，由于本发明提供的培训课程符合国际规范，有利于提升游艇驾驶员的培训质量和操艇水平。

附图说明

图1、本发明组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图所示，作为本发明的一种游艇仿真训练模拟器，主要包括学员台和教员台。学员台和教员台通过网络进行连接。

其中，学员台主要包括电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元、显示单元、海域环境仿真单元及助航设备仿真单元。电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元之间通过网络交换机进行通信，靠网线相连，显示单元分别与电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元、海域环境仿真单元通过视频线缆相连，实现图像显示。海域环境仿真单元主要为本发明提供视景模型、场景驱动、模拟气象条件和特效；助航设备仿真单元包括甚高频电话、方向舵、车钟等，主要模拟游艇电子助航设备、电子仪表的工作模式和工作状态。

教员台主要实现培训管理功能。包括仿真控制显示单元、甚高频电话、培训管理单元等。仿真控制显示单元通过视频线缆与培训管理单元相连，方向舵和车钟分别通过RS232与培训管理单元相连，学员台的甚高频电话与教员台的甚高频电话通过电话线相连，培训管理单元与网络交换机之间，以及海域环境仿真单元与网络交换机之间都通过网线相连。培训管理单元又包括任务管理模块、系统管理模块、记录回放与评估模块和理论及实操多媒体教学模块。任务管理模块主要实现训练任务的灵活定制和运行控制；系统管理模块主要包括用户管理、网络通讯接口、系统设置、数据库维护与查询；记录回放与评估模块用于记录游艇在学员训练过程中的航行全过程，用于事后回放和分析，以对训练任务完成情况做出简单评价；理论及实操多媒体教学模块主要为学员提供训练科目的多媒体互动教程，提供的训练科目包括电航仪器使用训练、避碰安全训练、系浮筒教学、灯号型的识别安全设备的使用、锚泊作业、救助落水人员。

海域环境仿真单元主要包括视景模型数据库、视景驱动模块。

其中，视景模型数据库包括地景模型库、实体模型库和特效模型库。其中，地景模型库是视景模型数据库的核心，包括地形、地貌、山川、道路、桥梁等；实体模型库包括码头港口、标志性建筑物等重要的人工设施，停放的游艇、助航标志等静止物体，游艇、其它船艇等动态物体；特效模型库包括尾迹模型、海浪模型等。

建立实体模型的方法如下：

S1：通过测量目标实体(如航行灯、水上浮标、其他水上船舶等)的外形比例关系构建线性框架结构；

S2：通过真实照片构建模型纹理，并对其进行轻量化优化处理，形成RGB数据；

S3：提取目标实体的物理属性信息，包括光反射率、折射率、物理材质属性、颜色等，换算得到材质参数信息；

S4：采用三点对称法实现RGB数据与线性框架结构的融合，得到目标实体的三维模型，最后通过材质参数信息对模型进行优化处理，得到接近现实的实体模型。

视景驱动模块的实现方法如下：

S1：加载静态模型。根据初始设置，确定能见度、云、雾和初始日照条件，构造初始气象条件；根据任务时间，实时调节场景中的日照；实时采集驾驶员对方向舵与车钟等的操作，按照事先的按键定义，转换场景、调节视角。

S2：将其它模块解算出来的游艇运动数据等与当前的场景、视角设置相结合，通过一系列转换，得到当前观察眼点处的地理位置坐标数据；

S3：利用地理位置坐标数据产生视景的相对位移，用以表现视景变化，通过观察眼点的实时定位来表现视景的显示范围；

S4：根据任务设置，调用地景模型数据库中的目标区域的模型数据，获取海域情况，进行碰撞检测，实时生成并驱动相应的视景画面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (5)

1.一种游艇仿真训练模拟器，包括学员台和教员台，学员台和教员台通过网络进行连接，其特征在于：

学员台主要包括电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元、显示单元、海域环境仿真单元及助航设备仿真单元，电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元、导航雷达单元之间通过网络交换机进行通信，显示单元分别与电子海图模拟单元、虚拟仪表模拟单元与导航雷达单元相连，实现图像显示，助航设备仿真单元主要模拟游艇电子助航设备、电子仪表的工作模式和工作状态；

教员台主要包括甚高频电话、仿真控制显示单元、培训管理单元，其中培训管理单元又包括任务管理模块、系统管理模块、记录回放与评估模块和理论及实操多媒体教学模块，任务管理模块主要实现训练任务的灵活定制和运行控制；系统管理模块主要包括用户管理、网络通讯接口、系统设置、数据库维护与查询；记录回放与评估模块用于记录游艇在学员训练过程中的航行全过程，用于事后回放和分析，以对训练任务完成情况做出简单评价；理论及实操多媒体教学模块主要为学员提供训练科目的多媒体互动教程，提供的训练科目包括电航仪器使用训练、避碰安全训练、系浮筒教学、灯号型的识别安全设备的使用、锚泊作业、救助落水人员。

2.根据权利要求1所述的一种游艇仿真训练模拟器，其特征在于：所述的海域环境仿真单元主要包括视景模型数据库和视景驱动模块，主要为本发明提供视景模型、场景驱动、模拟气象条件和特效。

3.根据权利要求2所述的一种游艇仿真训练模拟器，其特征在于：视景模型数据库包括地景模型库、实体模型库和特效模型库，其中，地景模型库是视景模型数据库的核心，包括地形、地貌、山川、道路、桥梁等，实体模型库包括码头港口、标志性建筑物等重要的人工设施，停放的游艇、助航标志等静止物体，游艇、其它船艇等动态物体，特效模型库包括尾迹模型、海浪模型等。

4.根据权利要求3所述的一种游艇仿真训练模拟器，其特征在于，所述视景模型数据库建立实体模型的方法是：

S1：通过测量航行灯、水上浮标、其他水上船舶等目标实体的外形比例关系，构建线性框架结构；

S2：通过真实照片构建模型纹理，并对其进行轻量化优化处理，形成RGB数据；

S3：提取目标实体的物理属性信息，包括光反射率、折射率、物理材质属性、颜色等，换算得到材质参数信息；

S4：采用三点对称法实现RGB数据与线性框架结构的融合，得到目标实体的三维模型，最后通过材质参数信息对模型进行优化处理，得到接近现实的实体模型。

5.根据权利要求2所述的一种游艇仿真训练模拟器，其特征在于，视景驱动模块的实现方法是：

S1：加载静态模型：根据初始设置，确定能见度、云、雾和初始日照条件，构造初始气象条件，根据任务时间，实时调节场景中的日照，实时采集驾驶员对方向舵与车钟等的操作，按照事先的按键定义，转换场景、调节视角；

S2：将其它模块解算出来的游艇运动数据与当前的场景、视角设置相结合，通过转换，得到当前观察眼点处的地理位置坐标数据；

S3：利用地理位置坐标数据，产生视景的相对位移，用以表现视景变化，通过观察眼点的实时定位来表现视景的显示范围；

S4：根据任务设置，调用地景模型数据库中的目标区域的模型数据，获取海域情况，进行碰撞检测，实时生成并驱动相应的视景画面。