CN111413987A - 一种船舶航行模拟驾驶系统及开发方法 - Google Patents

一种船舶航行模拟驾驶系统及开发方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种船舶航行模拟驾驶系统及开发方法，属于计算机仿真技术领域。该系统包括数据交互模块、数据逻辑运算模块和模拟驾驶界面；所述模拟驾驶界面显示在触摸屏上，包括显示仪表界面和操纵机构界面；所述操纵机构界面包括多个字按钮构成的字按钮控件；所述字按钮控件，用于基于用户的点击操作得到相应的船舵参数和推进器参数；所述数据交互模块，用于通过串口通信获取安装在实体船舶上的船载导航终端的初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及以特定频率传输船舶实时定位及实时航向到船载导航终端；所述数据逻辑运算模块，用于得到所述船舶实时定位及实时航向。本发明在船载导航终端开发中直接获取航行数据，无需直观体验，工程实用性更强。

Description

一种船舶航行模拟驾驶系统及开发方法
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种船舶航行模拟驾驶系统及开发方法。
背景技术
船舶航行模拟驾驶系统在内河船载导航终端开发过程中，对解决因实船演示价格、场地、安全等因素的制约和实验室阶段无法实船演示的问题有重要的作用。船舶航行模拟驾驶系统不同于常见的船舶操纵仿真系统，常见的船舶操纵仿真系统主要以半实物仿真为主，采用数字仿真的方式模拟船舶操纵运动，通过建立主机、舵机的数学模型，设计模拟驾驶台的结构、外景，为驾驶人员提供仪表操纵、外景观察、以及应对各种自然气象环境、对船舶操纵有影响的外力和边界。常见的船舶操纵仿真系统以驾驶者直观体验为主要目的，工程实用性受限。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种船舶航行模拟驾驶系统，以解决目前在内河船载导航终端开发中存在上述部分或全部问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种船舶航行模拟驾驶系统，包括数据交互模块、数据逻辑运算模块和模拟驾驶界面；其中，所述模拟驾驶界面显示在触摸屏上，包括显示仪表界面和操纵机构界面；所述操纵机构界面包括多个字按钮构成的字按钮控件；
所述字按钮控件，用于基于用户的点击操作得到相应的船舵参数和推进器参数；
所述数据交互模块，用于通过串口通信获取安装在实体船舶上的船载导航终端的初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及以特定频率传输船舶实时定位及实时航向到船载导航终端；
所述数据逻辑运算模块，用于利用获取的船载导航终端设定的初始船舶定位、初始航向和经纬度，并根据所述船舵参数和推进器参数计算得到所述船舶实时定位及实时航向。
进一步地，所述船舵参数包括舵偏角参数，用于模拟船舶航行的舵偏角，以正北为0°基准线，实现顺/逆时针180°偏转，对应所述字按钮包括左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮；获取用户对所述左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮的点击次数，得到所述舵偏角参数，并显示在所述显示仪表界面上；
所述推进器参数包括航速参数，用于模拟船舶航行的航速，对应所述字按钮包括快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮；获取用户对所述快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮的点击次数，得到所述推进器参数，并显示在所述显示仪表界面上。
进一步地，所述操纵机构界面还设置有开船字按钮、归零字按钮和停船字按钮；获取用户对所述归零字按钮的点击操作，将所述舵偏角参数归零；获取用户对所述停船字按钮的点击操作，将所述航速参数归零。
进一步地，所述触摸屏采用SamkoonS A系列触摸屏，包括输入输出单元、CPU单元、内存模块单元、显示屏、SamDraw组态软件以及外接DC24V电源；
输入输出单元，用于接收通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数并发送给CPU单元；
内存模块单元，用于存储所述船舶实时定位、实时航向；
CPU单元，采用32位RISC微处理，用于读取通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数后编译宏指令，并通过串口通信发送给船载导航终端；
显示屏，用于显示所述显示仪表界面和所述操纵机构界面；
SamDraw组态软件用于Samkoon触摸屏系列的界面开发。
进一步地，所述Samkoon触摸屏系列的界面开发具体包括：采用集成化的开发环境开发所述显示仪表界面的画面组态、设置连接船舶导航终端的串口通信的驱动以及开发所述操纵机构界面上的字按钮控件；
所述串口通信采用RS232异步串行通信协议控制船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端之间的数据交互；
通过所述字按钮控件控制航速参数和舵偏角参数的数值变化，用于模拟船舶的航行状态，航速>0代表开船，航速0～120节代表行船，航速＝0代表停船；航偏角逆时针转动代表船舶向左行驶，航偏角顺时针转动代表船舶向右行驶。
进一步地，所述RS232异步串行通信协议控制数据交互的过程如下：初始，船舶航行模拟驾驶系统接收船载导航终端的初始船舶定位、初始航向采用下行方式，以嵌入字按钮控件参数的预先约定的帧指令发起的“导航开始”指令；期间，船舶航行模拟驾驶系统采用上行方式，预先约定嵌入字按钮控件参数的帧指令，以设定频率向船载导航终端传送船舶实时定位、实时航向；最后，船载导航终端向船舶航行模拟驾驶系统发起“导航结束”的预先约定的帧指令，结束本次模拟驾控操作。
另一方面，本发明提供了一种船舶航行模拟驾驶系统的开发方法，包括以下步骤：
S1，界面设计
采用SamDraw组态软件的创建工程，利用软件自带的控件设计所述模拟驾驶界面的字按钮控件，设定字按钮控件的参数和数据存储地址；
S2，控制指令设定
根据通过所述字按钮控件输入舵偏角参数和航速参数的逻辑关系编译宏指令并设置全局宏；
S3，数据交互
利用全局宏进行模拟驾驶指令的开发，完成船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端的数据交互。
进一步地，所述宏指令的编译在C语言编译环境下进行，包括完成所述数据存储地址的设置、数据接收、数据计算和数据发送；其中，数据存储地址的设定包括：设置经度falOngit、纬度falAti、航向角faNg、舵偏角Nav_faNgle、航速sPeed的存储变量类型为32位浮点数，寄存器地址分别为LW400、LW420、LW440、LW460、LW480。
进一步地，所述数据接收的过程具体包括：利用GETCHARS函数接收初始船舶定位、初始航向数据，并存入rEcbuf变量中得到接收数据帧；
若数据帧符合“导航开始”帧指令，则从rEcbuf变量中提取alOngit、alAti、ANg分别存入接收存储经度数据组、接收存储纬度数据组和接收存储航向数据组，并利用ASCII2FLOAT函数将数据组变量转换成浮点型变量falOngit、falAti、faNgle；
若数据帧符合“导航结束”帧指令，则结束程序。
进一步地，所述数据计算的过程具体包括：将航向角与经纬度每隔设定时长更新一次数据，航向角faNgle随着舵偏角Nav_faNgle实时变化，航向角faNgle等于上一航向角faNgle与航偏角Nav_faNgle之和，经纬度的变化根据航向角faNgle、航速sPeed以及经纬度计算得到；
所述数据发送的过程具体包括：将所述计算得到的浮点型变量falOngit、falAti、faNgle转变成ASCII码存入数组后，用PUTCHARS函数将数据发送到串口通信的端口。
本技术方案有益效果如下：本发明实施例的船舶航行模拟驾驶系统利用船舶航行中定位、航向、航速、舵偏角的关系，向船载导航终端实时输出船舶模拟航行中的定位、航向数据，不再过多关注直观具体操控，工程实用性更强。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。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
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例的一种船舶航行模拟驾驶系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的模拟驾驶界面的界面显示图；
图3为本发明实施例的船载导航终端的导航图；
图4为本发明实施例的一种船舶航行模拟驾驶系统的开发方法流程图；
图5为本发明实施例的船舶航行模拟驾驶的实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种船舶航行模拟驾驶系统，包括数据交互模块10、数据逻辑运算模块11和模拟驾驶界面12；其中，所述模拟驾驶界面12显示在触摸屏上，如图2所示，包括显示仪表界面和操纵机构界面；所述操纵机构界面包括多个字按钮构成的字按钮控件；
所述字按钮控件，用于基于用户的点击操作得到相应的船舵参数和推进器参数；
具体地，如图2所示，模拟驾驶界面采用字按钮控件控制航速和舵偏角，为满足导航速度快慢的需要，航速设计0～120节范围，舵偏角以正北为0°基准线，可实现顺/逆时针180°偏转，可模拟船舶掉头操作。
所述数据交互模块，用于通过串口通信获取安装在实体船舶上的船载导航终端的初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及以特定频率传输船舶实时定位及实时航向到船载导航终端；
具体地，船舶实时定位及实时航向通过串口通信以特定频率发送给船载导航系统，如图3所示，船载导航终端根据初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及接收到船舶实时定位及实时航向以图例标识方式显示在导航图。也即，在全局宏设定下，通过接收船舶导航系统发送的船舶初始定位和航向，并利用模拟驾驶系统的船舵、推进器模拟船舶驾驶定位、航向改变，图3所示是最新数据实时传送给船舶导航终端，结果显示在导航图上的效果。
所述数据逻辑运算模块，用于利用获取的船载导航终端设定的初始船舶定位、初始航向和经纬度，并根据所述船舵参数和推进器参数计算得到所述船舶实时定位及实时航向。
与现有常用的船舶操纵仿真系统相比，本发明实施例利用船舶航行中定位、航向、航速、舵偏角的关系，向船载导航终端实时输出船舶模拟航行中的定位、航向数据，不再过多关注直观具体操控，工程实用性更强。本发明用于实验室阶段的内河船舶导航开发，具有数据传输的实时性、交互性，界面的可操作性、图像的可视化，简化内河船舶导航开发中船舶航行数据的获取过程。
本发明的一个具体实施例，所述船舵参数包括舵偏角参数，用于模拟船舶航行的舵偏角，以正北为0°基准线，实现顺/逆时针180°偏转，对应所述字按钮包括左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮；获取用户对所述左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮的点击次数，得到所述舵偏角参数，并显示在所述显示仪表界面上；
具体地，所述船舵参数，用于模拟船舶航行的舵偏角，以正北为0°基准线，实现顺/逆时针180°偏转，包括左粗偏、左细偏、右粗偏和右细偏，其中粗偏表示船舵偏转10°/次，细偏表示船舵偏转1°/次，左偏、右偏分别代表船舵的方向是向左、向右；
所述推进器参数包括航速参数，用于模拟船舶航行的航速，对应所述字按钮包括快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮；获取用户对所述快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮的点击次数，得到所述推进器参数，并显示在所述显示仪表界面上。
具体地，所述推进器参数，用于模拟船舶航行的航速，包括快加速、快减速、慢加速和慢减速，其中快加速和快减速表示推进器加/减速5kn/次，慢加速和慢减速表示推进器加/减速1kn/次。
本发明的一个具体实施例，所述操纵机构界面还设置有开船字按钮、归零字按钮和停船字按钮；获取用户对所述归零字按钮的点击操作，将所述舵偏角参数归零；获取用户对所述停船字按钮的点击操作，将所述航速参数归零。
具体地，归零代表船舵偏转0°/次，朝正向行驶；停船表示加/减速0kn，即表示停船。
本发明的一个具体实施例，所述触摸屏采用SamkoonS A系列触摸屏，包括输入输出单元、CPU单元、内存模块单元、显示屏、SamDraw组态软件以及外接DC24V电源；
输入输出单元，用于接收通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数并发送给CPU单元；
内存模块单元，用于存储所述船舶实时定位、实时航向；
CPU单元，采用32位RISC微处理，用于读取通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数后编译宏指令，并通过串口通信发送给船载导航终端；
显示屏，用于显示所述显示仪表界面和所述操纵机构界面；
SamDraw组态软件用于Samkoon触摸屏系列的界面开发。
需要说明的是，船舶航行模拟驾驶系统利用Samkoon触摸屏硬件终端和SamDraw组态软件，结合C语言编译宏指令，构造模拟驾驶系统，用于完成驾驶界面模拟、数据逻辑运算、数据交互指令等操作；利用串口通讯方式，与船舶导航系统共同构成数据交互系统，实现双方船舶实时定位和航向数据的传输，实现船舶航行模拟驾驶系统与外接的船舶导航系统的导航演示效果。
本发明的一个具体实施例，所述Samkoon触摸屏系列的界面开发具体包括：采用集成化的开发环境开发所述显示仪表界面的画面组态、设置连接船舶导航终端的串口通信的驱动以及开发所述操纵机构界面上的字按钮控件；
所述串口通信采用RS232异步串行通信协议控制船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端之间的数据交互；
通过所述字按钮控件控制航速参数和舵偏角参数的数值变化，用于模拟船舶的航行状态，航速>0代表开船，航速0～120节代表行船，航速＝0代表停船；航偏角逆时针转动代表船舶向左行驶，航偏角顺时针转动代表船舶向右行驶。
需要说明的是，船舶航行模拟驾驶系统以约定的通讯协议，与船舶导航系统进行数据传输，通过准确获取船舶导航系统中设定的初始船舶定位和初始航向，采用字按钮的操作，模拟船舶航速、舵偏角的变化，利用船速、舵偏角、定位三者间的逻辑关系，计算船舶实时定位和实时航向并实时输出相应数据，在船舶导航系统中取得模拟动态船舶航行的效果展示在导航图中。船舶定位数据来源于船舶导航系统，为满足精确定位需要，经纬度精确到小数点后7位，实现厘米级定位，具有一定的前瞻性。船舶航向精确到小数点后1位，其中，初始航向数据来源于船舶导航系统。
本发明的一个具体实施例，所述RS232异步串行通信协议控制数据交互的过程如下：初始，船舶航行模拟驾驶系统接收船载导航终端的初始船舶定位、初始航向采用下行方式，以嵌入字按钮控件参数的预先约定的帧指令发起的“导航开始”指令；期间，船舶航行模拟驾驶系统采用上行方式，预先约定嵌入字按钮控件参数的帧指令，以设定频率向船载导航终端传送船舶实时定位、实时航向；最后，船载导航终端向船舶航行模拟驾驶系统发起“导航结束”的预先约定的帧指令，结束本次模拟驾控操作。
具体地，系统采用RS232自由通讯协议，通讯参数为波特率115200，数据位8位，无校验，1位停止位。初始，船舶导航系统采用下行方式，以“A5A5+DHKS+定位数据+航向角+校验和+AFAF”的帧指令向船舶航行模拟驾驶系统发起“导航开始”指令。船舶航行模拟驾驶系统采用上行方式，按“$GPGGA+定位数据+航向角+校验和+LF”帧指令，以1次/秒的频率向船舶导航系统传送数据。最后，船舶导航系统向船舶航行模拟驾驶系统发起“导航结束”指令，帧指令为“A5A5+DHJS+AFAF”，结束本次模拟驾控操作。船舶航行模拟驾驶系统与“导航系统”之间通过串口进行数据收发。
本发明的一个具体实施例，如图4所示，公开了一种船舶航行模拟驾驶系统的开发方法，包括以下步骤：
S1，界面设计
采用SamDraw组态软件的创建工程，利用软件自带的控件设计所述模拟驾驶界面的字按钮控件，设定字按钮控件的参数和数据存储地址；
S2，控制指令设定
根据通过所述字按钮控件输入舵偏角参数和航速参数的逻辑关系编译宏指令并设置全局宏；
S3，数据交互
利用全局宏进行模拟驾驶指令的开发，完成船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端的数据交互。
需要说明的是，本发明实施例的开发流程分为界面设计、控制指令设定、数据交互三部分，其中界面设计首先要在SamDraw组态软件中创建工程，利用软件自带的控件设计界面上的字按钮，设定按钮参数和数据存储地址，根据船舶驾驶中涉及的船舶定位、航向角、舵偏角、航速的逻辑关系编译宏指令、设置全局宏，利用全局宏进行驾控台操控指令的开发，最后完成与导航系统的数据收发测试。用于实验室阶段的内河船舶导航开发，具有数据传输的实时性、交互性，界面的可操作性、图像的可视化，简化了内河船舶导航开发中船舶航行数据的获取过程。
本发明的一个具体实施例，所述宏指令的编译在C语言编译环境下进行，包括完成所述数据存储地址的设置、数据接收、数据计算和数据发送；其中，数据存储地址的设定包括：设置经度falOngit、纬度falAti、航向角faNg、舵偏角Nav_faNgle、航速sPeed的存储变量类型为32位浮点数，寄存器地址分别为LW400、LW420、LW440、LW460、LW480。
图5为本发明实施例的船舶航行模拟驾驶的实现流程图，首先获取初始定位、航向角存入rEcbuf变量，若开船则从rEcbuf变量中提取经纬度和航向角，并将ASCII型变量转换成浮点型变量falOngit、falAti、faNgle，根据输入航速和舵偏角更新经纬度和航向角的浮点变量，再转换成ASCII型变量后存入sEcbuf数组，发送定位、航向和航速给导航系统，若停船则结束此次模拟驾驶，否则继续更新经纬度和航向角的浮点变量，直至发送停船指令。
本发明的一个具体实施例，结合图5，所述数据接收的过程具体包括：利用GETCHARS函数接收初始船舶定位、初始航向数据，并存入rEcbuf变量中得到接收数据帧；
若数据帧符合“导航开始”帧指令，则从rEcbuf变量中提取alOngit、alAti、ANg分别存入接收存储经度数据组、接收存储纬度数据组和接收存储航向数据组，并利用ASCII2FLOAT函数将数据组变量转换成浮点型变量falOngit、falAti、faNgle；
若数据帧符合“导航结束”帧指令，则结束程序。
具体地，在C语言编译环境下进行宏指令的编译、数据收发。船舶航行模拟系统利用GETCHARS函数接收定位、航向角数据，并存入rEcbuf变量中，代码如下：
Figure BDA0002444844320000111
Figure BDA0002444844320000121
Figure BDA0002444844320000131
本发明的一个具体实施例，结合图5，所述数据计算的过程具体包括：将航向角与经纬度每隔设定时长更新一次数据，航向角faNgle随着舵偏角Nav_faNgle实时变化，航向角faNgle等于上一航向角faNgle与航偏角Nav_faNgle之和，经纬度的变化根据航向角faNgle、航速sPeed以及经纬度计算得到。
具体地，航向角与经纬度每秒更新一次数据，航向角faNgle随着舵偏角Nav_faNgle实时变化，航向角等于上一秒航向角与航偏角之和，经纬度的变化与航向角faNgle、航速sPeed(节)有关，以正北为坐标零点，其中1节的速度为0.514m/s，按1节的速度船舶航行1秒钟，经纬度约为4.622×10-6，代码如下：
faNgle_1＝faNgle+Nav_faNgle；//航向＝前1秒的航向+航偏角
Figure BDA0002444844320000141
本发明的一个具体实施例，结合图5，所述数据发送的过程具体包括：将所述计算得到的浮点型变量falOngit、falAti、faNgle转变成ASCII码存入数组后，用PUTCHARS函数将数据发送到串口通信的端口。
具体地，用PUTCHARS函数将数据发送到COM1端口，代码如下：
Figure BDA0002444844320000142
Figure BDA0002444844320000151
Figure BDA0002444844320000161
Figure BDA0002444844320000171
综上所述，本发明公开了一种船舶航行模拟驾驶系统，包括数据交互模块、数据逻辑运算模块和模拟驾驶界面；其中，所述模拟驾驶界面显示在触摸屏上，包括显示仪表界面和操纵机构界面；所述操纵机构界面包括多个字按钮构成的字按钮控件；所述字按钮控件，用于基于用户的点击操作得到相应的船舵参数和推进器参数；所述数据交互模块，用于通过串口通信获取安装在实体船舶上的船载导航终端的初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及以特定频率传输船舶实时定位及实时航向到船载导航终端；所述数据逻辑运算模块，用于利用获取的船载导航终端设定的初始船舶定位、初始航向和经纬度，并根据所述船舵参数和推进器参数计算得到所述船舶实时定位及实时航向。本发明实施例的船舶航行模拟驾驶系统针对内河船舶导航领域开发的，是一套结构简单、操作简便，针对性强的系统，对于实验室阶段的船舶导航开发具有不可替代的优越性，利用船舶航行中定位、航向、航速、舵偏角的关系，向船载导航终端实时输出船舶模拟航行中的定位、航向数据，不再过多关注直观具体操控，工程实用性更强。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶航行模拟驾驶系统，其特征在于，包括数据交互模块、数据逻辑运算模块和模拟驾驶界面；其中，所述模拟驾驶界面显示在触摸屏上，包括显示仪表界面和操纵机构界面；所述操纵机构界面包括多个字按钮构成的字按钮控件；
所述字按钮控件，用于基于用户的点击操作得到相应的船舵参数和推进器参数；
所述数据交互模块，用于通过串口通信获取安装在实体船舶上的船载导航终端的初始船舶定位、初始航向和经纬度，以及以特定频率传输船舶实时定位及实时航向到船载导航终端；
所述数据逻辑运算模块，用于利用获取的船载导航终端设定的初始船舶定位、初始航向和经纬度，并根据所述船舵参数和推进器参数计算得到所述船舶实时定位及实时航向。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述船舵参数包括舵偏角参数，用于模拟船舶航行的舵偏角，以正北为0°基准线，实现顺/逆时针180°偏转，对应所述字按钮包括左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮；获取用户对所述左粗偏按钮、右粗偏按钮、左细偏按钮和右细偏按钮的点击次数，得到所述舵偏角参数，并显示在所述显示仪表界面上；
所述推进器参数包括航速参数，用于模拟船舶航行的航速，对应所述字按钮包括快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮；获取用户对所述快加速按钮、快减速按钮、慢加速按钮和慢减速按钮的点击次数，得到所述推进器参数，并显示在所述显示仪表界面上。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵机构界面还设置有开船字按钮、归零字按钮和停船字按钮；获取用户对所述归零字按钮的点击操作，将所述舵偏角参数归零；获取用户对所述停船字按钮的点击操作，将所述航速参数归零。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触摸屏采用SamkoonS A系列触摸屏，包括输入输出单元、CPU单元、内存模块单元、显示屏、SamDraw组态软件以及外接DC24V电源；
输入输出单元，用于接收通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数并发送给CPU单元；
内存模块单元，用于存储所述船舶实时定位、实时航向；
CPU单元，采用32位RISC微处理，用于读取通过所述字按钮控件输入的舵偏角参数和航速参数后编译宏指令，并通过串口通信发送给船载导航终端；
显示屏，用于显示所述显示仪表界面和所述操纵机构界面；
SamDraw组态软件用于Samkoon触摸屏系列的界面开发。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述Samkoon触摸屏系列的界面开发具体包括：采用集成化的开发环境开发所述显示仪表界面的画面组态、设置连接船舶导航终端的串口通信的驱动以及开发所述操纵机构界面上的字按钮控件；
所述串口通信采用RS232异步串行通信协议控制船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端之间的数据交互；
通过所述字按钮控件控制航速参数和舵偏角参数的数值变化，用于模拟船舶的航行状态，航速>0代表开船，航速0～120节代表行船，航速＝0代表停船；航偏角逆时针转动代表船舶向左行驶，航偏角顺时针转动代表船舶向右行驶。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述RS232异步串行通信协议控制数据交互的过程如下：初始，船舶航行模拟驾驶系统接收船载导航终端的初始船舶定位、初始航向采用下行方式，以嵌入字按钮控件参数的预先约定的帧指令发起的“导航开始”指令；期间，船舶航行模拟驾驶系统采用上行方式，预先约定嵌入字按钮控件参数的帧指令，以设定频率向船载导航终端传送船舶实时定位、实时航向；最后，船载导航终端向船舶航行模拟驾驶系统发起“导航结束”的预先约定的帧指令，结束本次模拟驾控操作。
7.一种基于权利要求1-6的船舶航行模拟驾驶系统的开发方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，界面设计
采用SamDraw组态软件的创建工程，利用软件自带的控件设计所述模拟驾驶界面的字按钮控件，设定字按钮控件的参数和数据存储地址；
S2，控制指令设定
根据通过所述字按钮控件输入舵偏角参数和航速参数的逻辑关系编译宏指令并设置全局宏；
S3，数据交互
利用全局宏进行模拟驾驶指令的开发，完成船舶航行模拟驾驶系统与船载导航终端的数据交互。
8.根据权利要求7所述的开发方法，其特征在于，所述宏指令的编译在C语言编译环境下进行，包括完成所述数据存储地址的设置、数据接收、数据计算和数据发送；其中，数据存储地址的设定包括：设置经度falOngit、纬度falAti、航向角faNg、舵偏角Nav_faNgle、航速sPeed的存储变量类型为32位浮点数，寄存器地址分别为LW400、LW420、LW440、LW460、LW480。
9.根据权利要求8所述的开发方法，其特征在于，所述数据接收的过程具体包括：利用GETCHARS函数接收初始船舶定位、初始航向数据，并存入rEcbuf变量中得到接收数据帧；
若数据帧符合“导航开始”帧指令，则从rEcbuf变量中提取alOngit、alAti、ANg分别存入接收存储经度数据组、接收存储纬度数据组和接收存储航向数据组，并利用ASCII2FLOAT函数将数据组变量转换成浮点型变量falOngit、falAti、faNgle；
若数据帧符合“导航结束”帧指令，则结束程序。
10.根据权利要求8或9所述的开发方法，其特征在于，所述数据计算的过程具体包括：将航向角与经纬度每隔设定时长更新一次数据，航向角faNgle随着舵偏角Nav_faNgle实时变化，航向角faNgle等于上一航向角faNgle与航偏角Nav_faNgle之和，经纬度的变化根据航向角faNgle、航速sPeed以及经纬度计算得到；
所述数据发送的过程具体包括：将所述计算得到的浮点型变量falOngit、falAti、faNgle转变成ASCII码存入数组后，用PUTCHARS函数将数据发送到串口通信的端口。
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