CN203300074U - 用于雷达模拟器的船舶操舵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于雷达模拟器的船舶操舵装置。包括嵌入式系统下位机和PC上位机，所述的嵌入式下位机包括有电源模块、电路模块、处理器，其中处理器的输入端分别连接有手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器，获取学员的操舵舵角数据、车钟数据；处理器还直接连接有蜂鸣器、按键、数码管；处理器的输出端连接有PC上位机。此装置能够模拟船舶运动性能、优化操舵舵效、进行避碰训练教程的设置、操作状态的监控、记录及回放，提高学员驾驶模拟船舶的真实感，有助于教员指导和考核工作。

Description

用于雷达模拟器的船舶操舵装置

技术领域

本实用新型涉及船舶操舵仿真系统装置，尤其是涉及到一种用于雷达模拟器的船舶操舵装置。 

背景技术

目前，航海雷达模拟器中的操舵装置，主要是根据船型尺度参数、船舶运动状态和航行环境参数建立不同种类船舶的操纵模型，来模拟具有真实感的操舵操作。但是缺少对船舶避碰训练教程的设置、训练状态的监控及对船舶避碰操作的记录和回放等功能，不方便教员指导和考核。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种能够实现与船舶雷达模拟器进行数据交互，而且能够模拟船舶运动性能、进行避碰训练教程的设置、操作状态的监控、记录及回放，使学员能够进行真实感的操舵练习，方便教员的指导和考核工作的用于雷达模拟器的船舶操舵装置。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

用于雷达模拟器的船舶操舵装置，包括嵌入式系统下位机和PC上位机，其特征在于：所述的嵌入式系统下位机包括有电源模块、电路模块、处理器，其中处理器的输入端分别连接有手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器，获取学员的操舵舵角数据、车钟数据；处理器还直接连接有蜂鸣器、按键、数码管；处理器的输出端连接有PC上位机。

在上述方案中，所述的处理器的输入端连接有RS422总线和422转232通信转换器，通过RS422总线与手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器连接。 

在上述方案中，所述的处理器的输出端通过RS232转换电路与PC上位机连接。 

在上述方案中，所述的电路模块包括有晶振电路、复位电路、JTAG下载电路、5伏转化到3.3V电路和串口电路。 

在上述方案中，所述的PC上位机安装有基于VC2010开发平台开发的监控软件；其监控软件一方面通过TCP/IP通信技术，实现接收雷达模拟器发送海图信息、船舶信息、雨雪风信息、对抗信息等，作为船舶MMG模型的数据来源，另外一个方面，采用GDI技术，绘制海图界面，显示船舶航向航迹信息、船舶舵角速度、风速等信息，把这些外界信息和自身操舵信息，储存在电脑上，同时反馈给学员，用作下一个时刻操舵的依据。 

本实用新型的有益效果在于： 

本实用新型装置能够模拟船舶运动性能、优化操舵舵效、进行避碰训练教程的设置、操作状态的监控、记录及回放，提高学员驾驶模拟船舶的真实感，有助于教员指导和考核工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构原理框图； 

图2为本实用新型实施例系统电路图； 

图3为本实用新型实施例系统运行流程图；

图4为本实用新型实施例上位机程序流程图；

图5为本实用新型实施例海图解析流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步的说明： 

如图1所示的用于雷达模拟器的船舶操舵装置，包括嵌入式系统下位机和PC上位机，所述的嵌入式系统下位机包括有电源模块、电路模块、ARM处理器，其中ARM处理器的输入端分别连接有手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器，获取学员的操舵舵角数据、车钟数据；ARM处理器还直接连接有蜂鸣器、按键、数码管；处理器的输出端连接有PC上位机。

在本实施例中，所述的处理器的输入端连接有RS422总线和422转232通信转换器，通过RS422总线与手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器连接。所述的处理器的输出端通过RS232转换电路与PC上位机连接。 

在本实施例中，所述的PC上位机安装有基于VC2010开发平台开发的监控软件；其监控软件一方面通过TCP/IP通信技术，实现接收雷达模拟器发送海图信息、船舶信息、雨雪风信息、对抗信息等，作为船舶MMG模型的数据来源，另外一个方面，采用GDI技术，绘制海图界面，显示船舶航向航迹信息、船舶舵角速度、风速等信息，把这些外界信息和自身操舵信息，储存在电脑上，同时反馈给学员，用作下一个时刻操舵的依据。 

在本实施例，如图2所示的系统电路图，包括有ARM处理器、晶振电路、复位电路、JTAG下载电路、5伏转化到3.3V电路、串口电路；晶振电路为系统提供72M时钟，复位电路功能是提供系统一个人为的复位信号，JTAG下载电路可以把用户编程的程序烧入单片机的FLASH中，5伏转化到3.3V电路提供了供电电压，串口电路采用了单片机的串口资源实现嵌入式系统与上位机之间数据交换。另外一个部分是，由手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器、422转232通信转换器组成，手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器分别把各自数据通过RS422总线输出，由于RS-422支持点对多的双向通信，故可以通过422转232通信转换器接收数据，并通过RS232输出给ARM处理器。其中，ARM处理器采用ST公司的STM32F103RCT6，422转232通信转换器采用HEXIN公司工控数据转换器，型号HXSP-09F69。 

在本实施例中，如图3所示的系统运行流程图，包括主流程图、任务调度流程图；嵌入式系统采用了实用性较强的精小简短的uc/os-II系统；主流程图中，首先是禁止所有中断，其次UCOS内核进行初始化，这部分是系统自身进行管理，然后是嵌入式系统硬件初始化，包括单片机STM32F103RCT6时钟、IO口配置、中断控制器配置、串口1和串口2初始化，再者就是建立系统各个任务并申明，最后是UCOS系统初始化完毕；任务调度流程图是在UCOS系统初始化完毕后，进行任务调度工作，首先是执行当前任务，其次，在执行过程中，系统在判断是否有优先级更高的任务（任务优先级从高到低依次是，主任务、串口1中断任务、按键任务、显示任务、蜂鸣任务、串口2发送任务、统计系统运行时间任务、空闲任务），如果有优先级更高的新任务，系统就中断当前任务，做压栈处理，转而执行高优先级任务；如果新任务优先级比当前任务低，系统就先执行完当前任务，后执行新任务；这里是系统的一个死循环，一直在这里进行任务调度。通过这一套流程下来，嵌入式系统能够实现实时采集舵、车钟、按键、显示、蜂鸣器的等信息，然后打包发送给上位机。 

在本实施例中，如图4所示的上位机程序流程图，左侧是主流程图，首先创建theApp全局变量，为系统运行提供了主函数入口，其次是创建主窗口，同时创建了窗口类、海图类、海图层类、船舶类、串口类、socket通信类、表盘类等，紧接着是系统消息循环，包括窗口消息、窗口消息、socket消息等，最后是执行窗口过程函数，对上述消息进行响应处理。右侧是消息处理过程，上位机响应打开教程后，与主机进行信号握手；主机通过TCP/IP反馈海图、本船经纬度、目标船经纬度、航速、船舶类型等信息，大概每300ms一个周期，然后绘制海图、船舶；如果主机没有发出对抗信号，上位机就给定的经纬度重新绘制船舶；如果主机发送对抗信号，就由操舵装置控制本船运动情况，首先学员操舵后，上位机接收嵌入式系统发送过来的舵命令、车钟命令，然后把这两个参数作为输入参数，外加每种船舶固定一些参数，如KT指数、长宽、吃水等，参与船舶MMG模型进行数据解算，得到下一刻船舶位置及方向，进行船舶重新绘制，同时记录学员每一步操作，有当时环境、航迹、航速、其它操作信息等，从而进行船舶模拟操作、避碰训练教程的设置、操作状态的监控、记录及回放等。 

如图5所示，为解析海图数据流程图，首先是构建海图类、海图层类，再就是读取海图文件，这里的海图文件是从标准S57海图转换过来，按照一定形式存储着海图相关信息，然后解析海图第一行，即读取海图中心经纬度坐标，在读取后面数据，如果数据块头是999999，表明后面数据是陆地信息，按照从上到下逐行获取陆地左边像素点坐标和右边像素点坐标，完成后进行颜色填充，如果数据头是555555，表明后面数据是水深，如果数据头是444444，表明后面跟着地标数据，按照相同的原理进行图像填充，即完成海图数据解析及绘制。 

Claims (4)

1.用于雷达模拟器的船舶操舵装置，包括嵌入式系统下位机和PC上位机，其特征在于：所述的嵌入式系统下位机包括有电源模块、电路模块、处理器，其中处理器的输入端分别连接有手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器，获取学员的操舵舵角数据、车钟数据；处理器还直接连接有蜂鸣器、按键、数码管；处理器的输出端连接有PC上位机。

2.如权利要求1所述的用于雷达模拟器的船舶操舵装置，其特征在于：所述的处理器的输入端连接有RS422总线和422转232通信转换器，通过RS422总线与手动舵控制器、自动舵控制器、车钟控制器连接。

3.如权利要求1所述的用于雷达模拟器的船舶操舵装置，其特征在于：所述的处理器的输出端通过RS232转换电路与PC上位机连接。

4.如权利要求1所述的用于雷达模拟器的船舶操舵装置，其特征在于：所述的电路模块包括有晶振电路、复位电路、JTAG下载电路、5伏转化到3.3V电路和串口电路。

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