CN116594319B - 一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，包括：岸基远程控制系统用于发布控制指令并接收状态反馈；信号控制系统，与岸基远程控制系统连接，用于为船舶控制网络提供运行环境和信号激励；数字化数据采集交互系统，实现数字信号与输入/输出信号的相互转换，其中，岸基远程控制系统包括一个驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台和两个相同的可编程船舶控制柜；驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台包括中央控制单元、人机交互显示屏和驾控台输入输出单元；可编程船舶控制柜，用于操控船舶航行。本发明构建了驾驶员在环的船舶远程驾驶仿真测试平台，为船舶远程控制仿真提供仿真测试条件，可广泛应用于船舶驾驶仿真测试领域。

Description

一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台

技术领域

本发明涉及船舶驾驶仿真测试领域，尤其是一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台。

背景技术

目前，由于船舶行驶距离远、周期长且成本高，现实中难以测试船舶远程驾驶获得测试数据。而驾驶员在环是一种通过虚拟仿真的手段，利用动态驾驶员模拟器、环境视听模拟设备及相关检测设备重现“人-船舶-环境”，在实际船舶驾驶中相互作用的测试系统。

虽然，现有技术可以实现对陆地行车的地面仿真试验平台，但船舶航行与陆地行车有巨大差别，由于水上航行受风浪等因素的影响，船舶航行相较于在固定路面的行车有更多的不确定性，针对陆地行车的地面仿真试验平台不适用于水上航行的船舶远程驾驶仿真测试。因此，如何构建驾驶员在环的船舶远程驾驶仿真测试平台，是一个具有重要意义的研究问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，用于构建驾驶员在环的船舶远程驾驶仿真测试平台，为船舶远程控制仿真提供仿真测试条件。

本发明实施例的一方面提供了一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，包括：

岸基远程控制系统，用于发布控制指令并接收状态反馈；

信号控制系统，与所述岸基远程控制系统连接，用于为船舶控制网络提供运行环境和信号激励；

数字化数据采集交互系统，与所述岸基远程控制系统连接，用于将其输出信号转换为数字信号，或将数字信号转换为所述岸基远程控制系统所需的输入信号；与所述信号控制系统连接，用于将所述信号控制系统输出的数字信号转换为开关量信号，或将开关量信号转换为所述信号控制系统所需的数字信号；

所述岸基远程控制系统包括一个驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台和两个相同的可编程船舶控制柜，所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台与所述可编程船舶控制柜连接；

所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台包括中央控制单元、人机交互显示屏和驾控台输入输出单元；

所述中央控制单元包括Modbus网关，所述中央控制单元用于船舶控制监测与诊断；

所述人机交互显示屏，用于船舶航行状态显示和故障报警诊断；

所述可编程船舶控制柜，用于操控船舶航行。

可选地，每个所述可编程船舶控制柜包括温度采集输入单元、定位单元、船舶运动状态监测单元、船舶控制单元、开关、接触器、继电器、可调电阻箱和船舶输入输出单元；

所述船舶输入输出单元与所述船舶运动状态监测单元以及船舶控制单元连接，且连接到所述Modbus网关，所述船舶输入输出单元还分别与所述开关或接触器或继电器连接；所述温度采集输入单元与所述可调电阻箱连接；

所述船舶输入输出单元用于采集所述开关或接触器的状态输入或输出，控制所述继电器；所述温度采集输入单元用于采集所述可调电阻箱的模拟阻值。

可选地，所述定位单元与所述船舶输入输出单元连接，用于将船舶实时定位数据通过船舶输入输出单元传输至岸基远程控制系统。

可选地，所述船舶控制单元与船舶输入输出单元连接，用于将所收到的控制指令通过船舶输入输出单元传输至船舶螺旋桨与舵机，以操控船舶航行。

可选地，所述中央控制单元和所述人机交互显示屏还用于上载程序，执行所述程序用于对船舶的航行控制、航行状态监测以及机电设备状态诊断。

可选地，所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台还包括与所述输入输出单元连接的开关、指示灯和控制器；

所述驾控台输入输出单元，用于采集船载设备状态以及航行动态数据，并通过指示灯输出预设的提醒状态；

所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台还包括输入模块，所述输入模块用于根据驾驶员对方向盘、桨舵控制手柄的操控生成操作指令，将所述操作指令作为输入传输至所述岸基远程控制系统。

可选地，所述信号控制系统包括软件仿真控制系统，和/或，实船控制系统。

可选地，所述软件仿真控制系统包括控制器仿真模块和船舶虚拟视景仿真模块；所述控制器仿真模块与所述船舶虚拟视景仿真模块通过共享内存交互数据；

所述控制器仿真模块包括定航向控制模块、定航速控制模块以及手动控制模块；

所述船舶虚拟视景仿真模块包括航行视频监控模块、虚拟场景定义模块、航行人机交互模块、航行动态数据显示模块、安全预警系统模块、航速控制模块、航向控制模块、网络性能检测模块以及船岸通信模块；

所述控制器仿真模块中的航向控制模块、定航速控制模块以及手动控制模块均与航行视频监控模块、虚拟场景模块、航行人机交互模块、航行动态数据显示模块、安全预警系统模块、网路性能检测模块以及通信模块连接；

所述定航向控制模块与航向控制模块连接；所述定航速控制模块与航速控制模块连接。

可选地，所述软件仿真控制系统还包括运行有仿真软件的计算机，所述计算机包括5G/4G、WLAN、Modbus通信和以太网对应的通信接口，以及通信功能。

可选地，所述数字化数据采集交互系统采用PLC控制系统，包括依次连接的CPU模块、以太网通信模块、数字输入输出模块和模拟输入输出模块；所述以太网通信模块与所述软件仿真控制系统连接，所述数字输入输出模块与所述岸基远程控制系统连接；

所述数字化数据采集交互系统，还用于加载应用软件；所述应用软件用于为所述岸基远程控制系统提供可控的数字输入、输出以及模拟量输入，以及为所述的软件仿真控制系统提供仿真控制模型由开关量转化的数字信号。

本发明的仿真测试平台包括岸基远程控制系统、信号控制系统以及数字化数据采集交互系统；其中，岸基远程控制系统包括一个驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台和两个相同的可编程船舶控制柜，驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台与可编程船舶控制柜连接；驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台包括中央控制单元、人机交互显示屏和驾控台输入输出单元；通过本发明可以实现驾驶员在环的船舶远程控制的半实物仿真测试，可以及时获取大量的船舶远行数据，例如在不同程度的风浪或连续多变的天气的影响下的航行数据，进而将航行数据用于仿真，相比于现有技术仅在固定的行驶环境中进行仿真测试，本发明的适用范围更广，稳定性更强；而且，本发明还包括驾驶员在环控制，且信号控制系统可以为仿真测试提供软件运行环境，岸基远程控制系统和数字化数据采集交互系统可以为仿真测试提供实物基础，实现了半实物的仿真测试，可降低船舶远程控制仿真的周期与实现难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种岸基远程控制系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种软件仿真控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种数字化数据采集交互系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种岸基远程控制系统的组成示意图；

图6为本发明实施例提供的一种虚拟仿真示意图；

图7为本发明实施例提供的一种实船控制示意图；

图8为本发明实施例提供的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台的整体运行逻辑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

参照图 1，图1为本发明实施例提供的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台的结构示意图。

具体的，一种可选的实施方式下，本发明第一实施例提供的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台可以包括：

岸基远程控制系统1，用于发布控制指令并接收状态反馈；岸基远程控制系统1为控制系统，能够实现对船舶的逻辑控制、航向/航速控制、整船故障诊断、船-岸一体化通信、航行环境动态监视，保障航行安全。

软件仿真控制系统2和/或实船控制系统2’与岸基远程控制系统1连接，也可以为软件仿真控制系统2和实物控制系统2’的结合。

数字化数据采集交互系统3，与岸基远程控制系统1连接，将岸基远程控制系统1输出的信号转换为数字信号，或将数字信号转换为岸基远程控制系统1所需输入信号；与软件仿真控制系统2和/或实船控制系统2’连接，将软件仿真控制系统2和/或实物控制系统2’输出的数据信号转换为开关量信号，或将开关量信号转换为软件仿真控制系统2和/或实船控制系统2’需要的数字信号。

如图2所示，在本实施例中，岸基远程控制系统1包括一个驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台11和两个相同的可编程船舶控制柜12。

远程驾驶控制台11与船舶控制柜12连接，具体地，远程驾驶控制台11和船舶控制柜通过Modbus协议连接，并且远程驾驶控制台11和船舶控制柜12之间用电连接。

远程驾驶控制台 11 包括相互连接的中央控制单元 111、人机交互显示屏 112和驾控台输入输出单元 113 ；中央控制单元 111、人机交互显示屏 112 和驾控台输入输出单元 113 具体为实船相同的部件，中央控制单元 111 通过 Modbus通信协议连接。中央控制单元 111 是核心网络控制设备，人机交互显示屏 112 是重要的接口设备以及中央诊断中心，并包括船舶的运行状态显示功能，中央控制单元 111 和人机交互显示屏 112 可以上载程序，实现整船的远程控制监视与诊断功能。

远程驾驶控制台11还包括与驾控台输入输出单元113连接的开关114，指示灯115和控制器116；驾控台输入输出单元113采集控制器116和开关114的状态并通过指示灯115输出重要的状态。

每个可编程船舶控制柜12包括实物的温度采集输入单元122、开关123、接触器124、继电器125、可调电阻箱126和船舶输入输出单元121；船舶输入输出单元121与温度采集输入单元122通过Modbus通信协议连接，船舶输入输出单元121分别与开关123、接触器124和继电器125电连接，温度采集输入单元122与可调电阻箱126电连接。船舶输入输出单元121可以采集开关123或接触器124的状态输入，船舶输入输出单元121还可以采集开关123或接触器124的状态输出，进而船舶输入输出单元121可以根据采集到的状态输入或状态输出控制继电器125；温度采集输入单元122采集可调电阻箱126的模拟阻值；船舶输入输出单元121与温度采集输入单元122、定位单元128、船舶运动状态监测单元129以及船舶控制单元1210通过Modbus通信协议进行单元间的信息数据传输，共同为船舶远程驾驶提供航行所需动态数据；控制器127与船舶控制单元1210连接，控制器127执行来自船舶控制单元1210下发的指令。

如图3所示，在本实施例中，软件仿真控制系统2包括运行有仿真软件的计算机，计算机包括Modbus通信和5G/4G、WLAN以太网通信接口及通信功能。

软件仿真控制系统2包括控制器仿真模块21和三个船舶虚拟视景仿真模块22；控制器仿真模块21与船舶虚拟视景仿真模块22共享内存；具体通过Unity实现虚拟场景建模、模拟航行环境。

控制器仿真模块21包括定航向模块211、定航速模块212以及手动控制模块213。

具体地，定航向模块211主要实现航向精准控制，与船舶虚拟视景仿真模块22中航向控制模块连接，可实现单独面向船舶航向进行自定义设置，实际应用场景例如开阔水域航向保持航行；定航速模块212主要实现对船舶航速的精准控制，与船舶虚拟视景仿真模块22中的航速控制模块连接，可实现面向船舶航向进行自定义设置，实际应用场景例如定速巡航；手动控制模块213主要功能是实现驾驶员在岸基控制中心对船舶进行远程操控，适合船舶航行至环境稍复杂的水域。

每个船舶虚拟视景仿真模块22包括航行视频监控模块221、虚拟场景定义模块222、航行人机交互模块223、航行动态数据显示模块224、安全预警模块225、网络性能检测模块226、船岸通信模块227、航速控制模块228、航向控制模块229。

定航向模块211、定航速模块212以及手动控制模块213均与船舶虚拟视景仿真模块22中航行视频监控模块221、虚拟场景定义模块222、航行人机交互模块223、航行动态数据显示模块224、安全预警模块225、网络性能检测模块226以及船岸通信模块227连接，在此基础上定航向模块211与航向控制模块229连接，提供特定航向控制支持；定航速模块212与航速控制模块228连接，提供特定航速控制支持。

需要说明的是，本发明实施例中未说明的部分，如实船设备间连接接口、连接形式等，均为同实船一致。

如图4所示，在本实施例中，数字化数据采集交互系统3为PLC系统，包括依次连接的CPU模块31、以太网通信模块32、数字输入输出模块33和模拟输入输出模块34；以太网通信模块32与软件仿真控制系统2连接，数字输入输出模块33与岸基远程控制系统1连接。

具体地，数字化数据采集交互系统3负责将船舶虚拟视景仿真模块22与可编程船舶控制柜12的硬件接口信号转换为数字信号，为Unity软件开展虚拟场景仿真控制提供接口，同时也将软件仿真控制系统2输出的数字信号转换为开关量信号，实现船舶远程驾驶模式下各个功能的实现。

软件仿真控制系统2与远程驾驶控制台11、可编程船舶控制柜12交互数据；通过以太网连接与数字化数据采集交互系统3进行数据传输交互；CPU模块31实现PLC模块的控制，以太网通信模块32实现与软件仿真控制系统2之间的信息交互，DC24V的数字输入输出模块33采集或控制可编程船舶控制柜12中的开关量信号，并从模拟输入输出34模块采集和输出模拟信号。

温度采集输入单元122，采用可调节电阻箱35实现对船载设备、轴承、螺旋桨、舵机等温度信号的模拟。采用220V继电器作为PLC输出开关量模块的电气驱动，实现与岸基远程控制系统1和可编程船舶控制柜12的连接。同时采用DC24继电器，实现与岸基远程控制系统1中的驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台11的信号连接。

数字化数据采集交互系统3能够适配并加载应用软件，为岸基远程控制系统1提供可执行的数字输入/输出以及模拟量输入。

如图5所示，本实施例中人机交互显示屏112为三台27英寸人机交互显示屏，主要用于显示船舶航行动态信息、虚拟场景信息等；方向盘1161用于控制船舶舵机，调整船舶航向；桨舵控制手柄1162用于控制船舶螺旋桨转速、舵机速度以及调整船舶航行速度；人体工学输入设备1163用于对被控船舶输入控制指令；指示灯115在本实施例中体现为LED状态显示栏，为驾控台输入输出单元113的重要组成部分之一，具备灯光报警功能，便于驾驶员根据灯光指示，通过开关与控制器进行操作；

在本实施例下，驾驶员根据人机交互显示屏112以及指示灯115获取船舶动态数据以及灯光指示，通过对方向盘1161、桨舵控制手柄1162以及人体工学输入设备1163向被控船舶发送控制指令，控制指令经中央控制单元111，将控制指令信息进行转换，输入可编程船舶控制柜12，达到操控船舶航行的作用。

如图6所示，本实施例中人机交互显示屏112的三块屏幕显示模块分别为航行动态数据显示模块1121、虚拟航行视景显示模块1122以及船岸通信模块1123。其中，航行动态数据显示模块1121主要显示船舶航向、航速、螺旋桨转速、天气情况等航行所需动态数据，辅助驾驶员判断当前航行状态；虚拟航行视景模块1122基于Unity视景引擎，可模拟出船舶航行环境，提供给驾驶员船舶当前航行状态，以及船舶周围360°视景，以供驾驶员驾驶船舶，开展虚拟仿真测试；船岸通信模块1123可显示驾控台与船舶之间的网络连接、通信连接等状态，虚拟仿真模式下突出显示当前网络状态信息。

如图7所示，可编程船舶控制柜12用于执行桨舵指令，控制船舶航行；数字化数据交互采集系统3在船端与可编程船舶控制柜相连接，用于收集、传输船舶动态数据，连接船岸系统。本实施例中展现了岸基远程控制系统1与被控船舶间的信息交互逻辑，由岸基远程控制系统1发送桨舵指令给被控船舶，被控船舶反馈船舶航行动态数据。

如图8所示为本实施例整体实施流程示意图，首先船-岸在公共网络环境下，岸基远程控制系统1发送控制指令给被控船舶，被控船舶实时反馈船舶航行动态数据、航行视频数据给岸基远程控制系统1，并根据航行动态数据在虚拟场景中实时展示，与此同时，船端/可编程控制柜状态信息会以状态反馈信号输入中央控制器，经中央控制器处理以指示灯115灯光信号展示，最终实现虚拟仿真/实船控制测试效果。

本实施例提供的驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，岸基远程控制系统1中操控船舶所用的推进杆、车种等设备采用与实船相同的硬件，软件仿真控制系统2包括与实船设备配备相同的电气接口与通信接口，仿真模型输出包括与实际控制器和被控制对象相同的控制信号和反馈信息；数字化数据采集交互系统3可以分别接入软件仿真控制系统和实物控制系统进行通信接口及功能测试。

本发明实施例至少包括以下有益效果：本发明实施例提供的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台可以实现对船舶的远程监控以及操控，由于引入软件仿真控制系统，因此可高效地进行控制系统的软硬件系统联合调试，可同时调用多个软件进行联合仿真测试，全面地对船舶远程驾驶系统实时评估和验证，排除设计过程中可能存在的错误，快速定位故障并追溯原因，降低实船的生产调试成本和所存在的技术风险。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元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。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置）、便携式计算机盘盒（磁装置）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器）、光纤装置以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，包括：

岸基远程控制系统，用于发布控制指令并接收状态反馈；

信号控制系统，与所述岸基远程控制系统连接，用于为船舶控制网络提供运行环境和信号激励；

数字化数据采集交互系统，与所述岸基远程控制系统连接，用于将其输出信号转换为数字信号，将数字信号转换为所述岸基远程控制系统所需的输入信号；与所述信号控制系统连接，用于将所述信号控制系统输出的数字信号转换为开关量信号，将开关量信号转换为所述信号控制系统所需的数字信号；

所述岸基远程控制系统包括一个驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台和两个相同的可编程船舶控制柜，所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台与所述可编程船舶控制柜连接；

所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台包括中央控制单元、人机交互显示屏和驾控台输入输出单元；

所述中央控制单元包括Modbus网关，所述中央控制单元用于船舶控制监测与诊断；

所述人机交互显示屏，用于船舶航行状态显示和故障报警诊断；

所述可编程船舶控制柜，用于操控船舶航行；

所述信号控制系统包括软件仿真控制系统和实船控制系统；

所述软件仿真控制系统包括控制器仿真模块和船舶虚拟视景仿真模块；所述控制器仿真模块与所述船舶虚拟视景仿真模块通过共享内存交互数据；所述控制器仿真模块包括定航向控制模块、定航速控制模块以及手动控制模块；所述船舶虚拟视景仿真模块包括航行视频监控模块、虚拟场景定义模块、航行人机交互模块、航行动态数据显示模块、安全预警系统模块、航速控制模块、航向控制模块、网络性能检测模块以及船岸通信模块；所述控制器仿真模块中的定航向控制模块、定航速控制模块以及手动控制模块均与航行视频监控模块、虚拟场景模块、航行人机交互模块、航行动态数据显示模块、安全预警系统模块、网路性能检测模块以及通信模块连接；所述定航向控制模块与航向控制模块连接；所述定航速控制模块与航速控制模块连接；所述定航向控制模块用于控制船舶以自定义的航向进行航行；所述定航速控制模块用于控制船舶以自定义的航速进行航行；所述手动控制模块用于响应驾驶员在所述岸基远程控制系统中对船舶进行的控制操作，以实现远程操控船舶；

所述软件仿真控制系统还包括运行有仿真软件的计算机，所述计算机包括5G/4G、WLAN、Modbus通信和以太网对应的通信接口，以及通信功能。

2.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，每个所述可编程船舶控制柜包括温度采集输入单元、定位单元、船舶运动状态监测单元、船舶控制单元、开关、接触器、继电器、可调电阻箱和船舶输入输出单元；

所述船舶输入输出单元与所述船舶运动状态监测单元以及船舶控制单元连接，且连接到所述Modbus网关；所述温度采集输入单元与所述可调电阻箱连接；

所述船舶输入输出单元用于采集所述开关或接触器的状态输入或输出，控制所述继电器；所述温度采集输入单元用于采集所述可调电阻箱的模拟阻值。

3.根据权利要求2所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，所述定位单元与所述船舶输入输出单元连接，用于将船舶实时定位数据通过船舶输入输出单元传输至岸基远程控制系统。

4.根据权利要求2所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，所述船舶控制单元与船舶输入输出单元连接，用于将所收到的控制指令通过船舶输入输出单元传输至船舶螺旋桨与舵机，以操控船舶航行。

5.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，所述中央控制单元和所述人机交互显示屏还用于上载程序，执行所述程序用于对船舶的航行控制、航行状态监测以及机电设备状态诊断。

6.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台还包括与所述输入输出单元连接的开关、指示灯和控制器；

所述驾控台输入输出单元，用于采集船载设备状态以及航行动态数据，并通过指示灯输出预设的提醒状态；

所述驾驶员在环的船舶远程驾驶控制台还包括输入模块，所述输入模块用于根据驾驶员对方向盘、桨舵控制手柄的操控生成操作指令，将所述操作指令作为输入传输至所述岸基远程控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环的船舶远程驾驶半实物仿真测试平台，其特征在于，所述数字化数据采集交互系统采用PLC控制系统，包括依次连接的CPU模块、以太网通信模块、数字输入输出模块和模拟输入输出模块；所述以太网通信模块与所述软件仿真控制系统连接，所述数字输入输出模块与所述岸基远程控制系统连接；

所述数字化数据采集交互系统，还用于加载应用软件；所述应用软件用于为所述岸基远程控制系统提供可控的数字输入、输出以及模拟量输入，以及为所述软件仿真控制系统提供仿真控制模型由开关量转化的数字信号。