TW202125463A - 自航船舶的模擬系統及其運作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種自航船舶的模擬系統，包含：一環境模型建置系統、一船舶模型建置系統以及一中央處理系統。其中，該環境模型建置系統建置至少一環境模型，該船舶模型建置系統建置至少一船舶模型，該中央處理系統的一整合運算模組整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型後，該船舶模型依據至少一航行參數於該至少一環境模型中航行，並透過顯示模組顯示船舶模型的航行狀態。另外，一種自航船舶模擬系統的運作方法亦被提出。
Description
本發明是關於一種自航船舶的模擬系統及其運作方法，尤指一種可自行建置環境模型與船舶模型的自航船舶的模擬系統及其運作方法。
隨著科技的發展，船舶數量和運輸量不斷增加，船舶的航行安全與節能問題受到越來越來愈多的關注。轉變船舶綜合船橋系統、自動導航系統等技術的發展，船舶無人駕駛船舶能有效減少人力成本，降低船舶事故發生機率，以及提高船舶營運效率。
自主航行具體是指船舶在獲取航行目的地後，在完全沒有人參與情況下，足夠自主感知周圍環境信息，自主設計航行，並自主操縱船舶。遵循初步航行的過程。自主航行過程涉及復雜的數據處理、整合、優化及人工智慧等問題，目前相關的理論和方法還不夠完善，亟待進一步研究。然而，研究自主航行相關理論和技術需耗費較高的成本，且進行實驗驗證過程中可能由於對船舶缺乏了解或其他不確定因素導致實驗失敗甚至危險發生。
隨著計算裝置和模擬技術的發展，模擬實驗已成為進行真實實驗前的一種必要的研究手段。
有鑑於先前技術的所面臨的問題，本發明提供一種自航船舶的模擬系統，包含：一環境模型建置系統、一船舶模型建置系統以及一中央處理系統。
其中，該環境模型建置系統建置至少一環境模型，包含：一環境資訊收集模組，收集一真實環境的至少一環境資訊；一環境資訊資料庫，與該環境資訊收集模組連接，該環境資訊資料庫儲存該真實環境的一電子海圖資訊及該至少一環境資訊；以及一環境模型建置模組，與該環境資訊收集模組及該電子海圖資料庫連接，該環境資訊建置模組整合該至少一環境資訊及該電子海圖資訊，以建置該至少一環境模型。
船舶模型建置系統建置至少一船舶模型，包含：一船舶參數設定模組，設定至少一船舶的至少一動態參數及至少一靜態參數；一船舶資訊資料庫，與該船舶參數設定模組連接，該船舶資訊資料庫儲存該至少一動態參數及該至少一靜態參數；以及一船舶模型建置模組，與該船舶參數設定模組及該船舶資訊資料庫連接，該船舶模型建置模組整合該至少一動態參數及該至少一靜態參數，以建置該船舶模型。
該中央處理系統，與該環境模型建置系統及該船舶模型建置系統連接，該中央處理系統包含：一航行參數設定模組，設定至少一航行參數；一整合運算模組，與該航行參數設定模組連接，該整合運算模組整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型，並使該船舶模型依據該至少一航行參數於該至少一環境模型中航行；以及一顯示模組，與該整合運算模組連接，該顯示模組顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型。
除此之外，本發明更提出一種自航船舶的模擬方法，包含以下步驟：（A）提出一種如請求項1所述之自航船舶的模擬系統；（B）一環境模型建置系統建置至少一環境模型；（C）一船舶模型建置系統建置至少一船舶模型；（D）一中央處理系統的一整合運算模組整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型；（E）一顯示模組顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型；以及（F）該整合運算模組依據一航行參數設定模組所設定的至少一航行參數，使該至少一船舶模型於該至少一環境模型中航行。
以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
請參照第一圖，其為本發明較佳實施例之自航船舶的模擬系統示意圖。如第一圖所示，本實施例提出之自航船舶的模擬系統10，包含三大系統架構：一環境模型建置系統100、一船舶模型建置系統200以及一中央處理系統300。
請同時參考第二圖，其為本發明較佳實施例之自航船舶的模擬方法流程圖。如第二圖所示，自航船舶的模擬方法包含以下步驟：（A）提出一種自航船舶的模擬系統10；（B）一環境模型建置系統100建置至少一環境模型；（C）一船舶模型建置系統200建置至少一船舶模型；（D）一中央處理系統300的一整合運算模組340整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型；（E）一顯示模組360顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型；以及（F）該整合運算模組340依據一航行參數設定模組所設定的至少一航行參數，使該至少一船舶模型於該至少一環境模型中航行。
進一步而言，在步驟（B）中，該環境模型建置系統整合100一真實環境的一環境資訊及一電子海圖資訊，以形成該環境模型。在步驟（C）中，該船舶模型建置系統200建整合一至少一船舶的一動態參數及一靜態參數，以形成該至少一船舶模型。在步驟（F）中，該整合運算模組340還可依據一外部航行參數設定模組420所設定的至少一外部航行參數，使該船舶模型於該環境模型中航行。在步驟（F）中，該至少一航行參數及該至少一外部航行參數包含航行起訖點位置、航行路徑、障礙物位置或跟蹤點目標。除此之外，在步驟（E）後可執行另一步驟（f）控制一操控模組380，使該船舶模型於該環境模型中航行。
在本實施例中，環境模型建置系統100的目的在於建置一環境模型，以提供虛擬場域進行測試，該環境模型建置系統100包含：一環境資訊收集模組120，收集一真實環境的一環境資訊；一環境資訊資料庫140，與該環境資訊收集模組100連接，該環境資訊資料庫140儲存該真實環境的一電子海圖資訊及該環境資訊；以及一環境模型建置模組160，與該環境資訊收集模組100及該環境資訊資料庫120連接，該環境資訊建置模組160整合該環境資訊及該電子海圖資訊，以建置該環境模型。在其他可能的實施例中，環境模型建置系統100可建置多個環境模型並進行整併，以形成大型的環境模型如航海模型。
其中，該環境資訊收集模組120可以是攝像機或雷射掃描裝置，以空拍機正拍或側拍，與高精度雷射方式取得真實環境的物件資訊，如岸線資訊、港口資訊及大型建築物資訊等相對明顯的輪廓，以利後續進行真實環境大範圍的三維逆向建模；另外，若出現攝像機的拍攝死角，則以雷射掃描裝置取得複雜環境下物件模型的絕對座標，如橋墩及離岸風機等較小型的結構物件。除此之外，為更貼近真實環境，環境資訊收集模組還可以是風向儀或監測波浪及洋（潮）流作用的感測器，以取得包含季風、大霧或雷雨等氣候資訊，以及波浪或洋（潮）流等水面資訊。
該環境資訊資料庫140除了可儲存前述之真實環境的水面資訊、氣候資訊及物件資訊外，還內建有真實環境的一電子海圖資訊，可使環境資訊建置模組在該電子海圖資訊的基礎下整合前述之環境資訊，以繪製真實環境的三維環境模型。
具體而言，環境資訊建置模組160建置真實環境的三維環境模型方式如下。首先，以真實環境的電子海圖資訊作為基底，利用GIS與3Ds Max等軟體進行後製取得海岸線或河道的輪廓資訊；另外，還可利用不規則網格模型的方法建立海床及河床DEM，並完成海床及河床DEM與陸地DEM的拼接。接續，利用攝像機或雷射掃描裝置所取得的物件資訊，還原真實逼真的地形地貌、航標及建築物，該方式是以空拍機進行大範圍三維逆向建模取得真實環境的三維影像，並以電腦拓樸運算技術優化。
再者，建立水面模型及水流數值模擬模型（統稱為水面資訊），用固定項及擾動項兩部分來表示水面實時水位，其中固定項是深度基準面，擾動項包含潮汐部分和洋流部分，並採用基於潮汐表數據同化的天文潮數值預報模型進行潮汐預報，以求得瞬時水面的深度資訊。水流數值模擬模型基於航道CAD圖，實測流量、水位及比降資訊，建立質量守恆連續方程和動量守恆運動方程，對場域流場進行數值模擬。最後，將前述之電子海圖資訊、物件資訊及水面資訊的模擬計算結果關聯整合，並對各種數據綜合顯示，以構建虛擬現實的三維場景；除此之外，還可透過氣候資訊切換不同的場景模式，包含大霧或雷雨等場景。
在本實施例中，船舶模型建置系統200的目的在於建置一船舶模型，以提供虛擬船舶進行航行測試。其中，該船舶模型建置系統200包含：一船舶參數設定模組220，設定至少一船舶的一動態參數及一靜態參數；一船舶資訊資料庫240，與該船舶參數設定模組220連接，該船舶資訊資料庫240儲存該動態參數及該靜態參數；以及一船舶模型建置模組260，與該船舶參數設定模組220及該船舶資訊資料庫240連接，該船舶模型建置模組260整合該動態參數及該靜態參數，以建置該船舶模型。
具體而言，該動態參數包含該至少一船舶的（初始）位置、（初始）船速、（初始）推進器轉速或（初始）舵角方向等，舉凡參數設定後仍會隨著時間改變者，皆屬於本發明之保護範圍；另一方面，靜態參數包含該至少一船舶的船型、船長、船重、最大吃水深度、最大船速、最大轉速或最大舵角方向，舉凡參數設定後即固定其數值者，皆屬於本發明之保護範圍。該船舶資訊資料庫，可儲存前述之該動態參數及該靜態參數，而該船舶模型建置模組則可透過使用者新設定的動態參數及該靜態參數建置一新的虛擬船舶模型，也可以調閱船舶資訊資料庫中的數據，使用歷史的虛擬船舶模型
在本實施例中，中央處理系統300與該環境模型建置系統100及該船舶模型建置系統200連接，其目的是將該船舶模型整合至環境模型中，並依據使用者提供的航行參數，以進行虛擬場域下的模擬。其中，該中央處理系統300包含：一航行參數設定模組320，設定至少一航行參數；一整合運算模組340，與該航行參數設定模組連接，該整合運算模組340整合該環境模型及該船舶模型，並使該船舶模型依據該至少一航行參數於該環境模型中航行；以及一顯示模組360，與該整合運算模組連接，該顯示模組360顯示該環境模型及該船舶模型。
具體而言，該航行參數包含航行起訖點位置、航行路徑、障礙物位置或跟蹤點目標等（可參照下表一）。該整合運算模組，與該航行參數設定模組連接，該整合運算模組整合該環境模型及該船舶模型，並使該船舶模型依據該至少一航行參數於該環境模型中航行；舉例來說，使用者設定航行起訖點即跟蹤點後，船舶模型即會在環境模型中，由起點出發並隨著跟蹤點的軌跡直到終點；若中途有設定障礙物參數，船舶模型則會在航行過程自動迴避障礙物，或是偵測前方物體自動避免碰種，以完成自航船舶的模擬。有鑑於此，本發明的整合運算模組亦包含一套避障、避碰和循跡演算法，而詳細的避障、避碰和循跡演算法的實施方式將於後段作進一步說明。另外，在同一環境模型下可包含多艘的船舶模型同時進行模擬。
表一、本實施例之環境資訊、船舶參數及航行參數。
| 名稱 | 可設定項目 | 說明 | |
| 環境資訊 | 場域 | 選擇模擬場域，高雄港、台中港、台北港等 | |
| 風速 | 模擬環境的風速 | ||
| 風向 | 模擬環境的風向 | ||
| 流速（節） | 模擬環境的流速 | ||
| 流向（度） | 模擬環境的流向 | ||
| 海況（級） | 模擬環境的海況 | ||
| 船舶參數 | 船型 | 擇模擬船型，太陽能船3號、5米小船、遊艇等 | |
| 目標船速(節) | 自駕航行的目標船速 | ||
| 推進器 | KP | 推進器轉速PID控制的參數P | |
| KI | 推進器轉速PID控制的參數I | ||
| KD | 推進器轉速PID控制的參數D | ||
| 直接控轉速 | 給左、中、右3俥轉速命令，根據選擇船型搭配 | ||
| 舵角 | KP | 舵角PID控制的參數P | |
| KI | 舵角PID控制的參數I | ||
| KD | 舵角PID控制的參數D | ||
| 直接控舵角 | 給舵角角度命令，極限根據選擇船型搭配 | ||
| 航行參數 | 跟蹤點 | 離船距離(公尺) | 本船距離跟蹤點至此數值以內時，導航點往前移動 |
| 前進距離(公尺) | 跟蹤點每次移動的距離 | ||
| 避碰控制 | 避碰距離(公尺) | 本船距離障礙點小於此數值時進行避碰 | |
| 閃避距離(公尺) | 計算避碰導航點時，導航點距離障礙點之距離 |
首先，本實施例之第一循跡、避障及避碰演算法方法包含以下步驟：（a）該船舶模型沿使用者設定之航行路徑（航行參數）航行，且該航行路徑包含至少二節點，其中該至少二節點包含一第一節點及一第二節點（其節點數可依據航行路徑自行設定，本發明不應依此為限），且該第一節點與該第二節點之連線為一第一線段；（b）該船舶模型行至距離該第一節點或一原追蹤點小於一第一長度時，產生一第一追蹤點位於該第一線段上，且該船舶依循該第一追蹤點航行，其中該第一追蹤點距離該第一節點一第二長度；（c）該船舶模型航行至距離該第一追蹤點小於該第一長度時，產生一第二追蹤點位於該第一線段上，且該船舶模型依循該第二追蹤點航行，其中該第二追蹤點距離該第一追蹤點該第二長度；以及（d）重複上述步驟（b）-（c），直到該船舶經過每一個節點。
其中該步驟（a）之後還包含一步驟（a1）該船舶模型沿該第一線段航行並受到一外部因素干擾而偏離該航行路徑，結束後執行步驟（b）。而該外部因素可以是使用者設定的風力、波浪、洋流或其組合等環境資訊；或是在預設船舶路徑的航行過程中，偵測到該路徑上有突發事件，如其他船舶模型航行至預設航行路徑上，或航行路徑中出現礁石或大型海洋生物等，皆會使船舶模型在航行過程中因迴避障礙物或閃避碰撞而偏離原始的航行路徑。
接續，本實施例之第二循跡自航、避障及避碰演算法方法包含以下步驟：（e）該船舶模型沿使用者設定之航行路徑航行，且該航行路徑包含至少二節點，其中該至少二節點包含一第一節點、一第二節點及一第三節點（其節點數可依據航行路徑自行設定，本發明不應依此為限），且該第一節點與該第二節點之連線為一第一線段，該第二節點與該第三節點之連線為一第二線段；（f）該船舶模型航行至距離該第一節點或一原追蹤點小於一第一長度時，產生一第一追蹤點位於該第一線段上，且該船舶模型依循該第一追蹤點航行，其中該第一追蹤點距離該第一節點一第二長度；（g）該船舶模型航行至距離該第一追蹤點小於該第一長度，且該第一追蹤點至該第二節點的距離小於該第二長度時，產生一第二追蹤點位於該第二線段上，且該船舶模型依循該第二追蹤點航行，其中該第二追蹤點距離該第一追蹤點該第二長度；以及（h）重複上述步驟（f）-（g），直到該船舶模型經過每一個節點。而前述之第一和第二方法的差異在於，由於原追蹤點至下一節點的距離小於第二長度，此時新追蹤點須坐落於原節點連線的下一節點連線上，而發生航行路徑出現跨節點的現象。值得注意的是，當船舶模型依循追蹤點航行的過程中，若其路徑上有偵測到設定的障礙物，則應優先迴避障礙物後再繼續依循追蹤點航行。
其中該步驟（e）之後還包含一步驟（e1）該船舶模型沿該第一線段航行並受到一外部因素干擾而偏離該航行路徑，結束後執行步驟（f）。而該外部因素可以是使用者設定的風力、波浪、洋流或其組合等環境資訊；或是在預設船舶路徑的航行過程中，感測模組偵測到該路徑上有突發事件，如其他船航模型行至預設航行路徑上，或航行路徑中出現礁石或大型海洋生物等，皆會使船舶在航行過程中因迴避障礙物或閃避碰撞而偏離原始的航行路徑。
而前述之船舶模型、環境模型，以及船舶模型於環境模型中航行的畫面，即可透過顯示模組360展示，具體而言，該顯示模組360為VR或AR顯示模組，可更有效呈現出真實場景；除此之外，顯示模組360也可以在畫面中同時顯示前述之環境資訊、船舶參數及航行參數，使用者得知環境模型的數值以及船舶模型的運行狀況。據此，本發明透過模型船進行模擬實驗，可為船舶自架的操作控制提供實驗數據，最終為內河/海洋船舶安全航行提供重要保障，該系統可降低船舶實驗的困難和成本。
值得注意的是，本實施例之自航船舶的模擬系統10的該中央處理系統還包含一操控模組380與該整合運算模組340和該顯示模組360連接；換言之，本發明可同時具備多種模式，包含「實驗測試模式」、「控制測試模式」以及「遠端控制模式」。在「實驗測試模式」中，使用者可在已建置完成的環境模型及船舶模型中，設定至少一航行參數，使得船舶模型可自行依據航行參數的設定值，於環境模型場域中航行；在「控制測試模式」中，同樣的使用者可使用已建置完成的環境模型及船舶模型中，透過與該整合運算模組340和該顯示模組360連接的一操控模組380，自行控制船舶模型於環境模型中的航行狀態，並以顯示模組360顯示之；最後，在「遠端控制模式」中，則是先於真實環境中放置一實體船舶，並建置該真實環境的環境模型及該實體船舶的船舶模型，此時環境模型可以試實體船舶上搭載的攝像機等光學感器所拍攝的影像，使用者可透過與該整合運算模組340和該顯示模組360連接的一操控模組380，遠端控制實體船舶的航行狀態，並且將該航行狀態的畫面顯示於顯示模組360。
值得注意的是，本實施例之自航船舶的模擬系統還可包含一外部處理系統400與該中央處理系統300連接。其中，該外部處理系統400包含：一外部航行參數設定模組420，設定該船舶模型的該至少一航行參數；以及一外部顯示模組460，與該整合運算模組340連接，該外部顯示模組460顯示該環境模型及該船舶模型。透過外部處理系統400的外部航行參數設定模組420，使用者可遠端輸入航行起訖點位置、航行路徑、障礙物位置或跟蹤點目標等航行參數，經由中央處理系統整合環境模型、船舶模型及該外部航行參數後，將船舶模型於環境模型的航行畫面傳輸至該外部顯示模組460；換言之，使用者可透過遠端方式執行本實施例之模擬系統。值得注意的是，外部使用者所輸入的外部航行參數的格式有誤，中央處理系統會發送錯誤訊息並指出錯誤參數，以利使用者進行格式修正。
本發明的效果在於，其一，針對自駕功能，可調整多項控制參數；或直接從外部透過網路資料傳輸，直接將推進器轉速、舵角、航行目標點等輸入至本系統中；使用者可根據欲測試項目選擇彈性調整何種功能使用程式內建，何種功能從外部輸入。其二，本模擬系統包含根據真實場域建置之虛擬實境，場景中不僅能即時反應出船體六自由度的姿態與運動，使用者更可在畫面中直接看到所選擇之場域的周圍環境，模擬真實開船的狀況，立即觀察控制效果，進行參數調整。其三，藉由本模擬系統，在實場域測試階段前，自駕船發展團隊可先於實驗室進行模擬測試，將所有可能遇到的情境、自駕控制的參數等，進行全盤的考量與調整，節省直接進入實場域試誤的成本，並增加測試的安全性。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
10 … 模擬系統
100 … 環境模型建置系統
120 … 環境資訊收集模組
140 … 環境資訊資料庫
160 … 環境模型建置模組
200 … 船舶模型建置系統
220 … 船舶參數設定模組
240 … 船舶資訊資料庫
260 … 船舶模型建置模組
300 … 中央處理系統
320 … 航行參數設定模組
340 … 整合運算模組
360 … 顯示模組
380 … 操控模組
400 … 外部處理系統
420 … 外部航行參數設定模組
460 … 外部顯示模組
（A）-（F） … 步驟
第一圖為本發明較佳實施例之自航船舶的模擬系統示意圖。
第二圖為本發明較佳實施例之自航船舶的模擬方法流程圖。
10 … 模擬系統
100 … 環境模型建置系統
120 … 環境資訊收集模組
140 … 環境資訊資料庫
160 … 環境模型建置模組
200 … 船舶模型建置系統
220 … 船舶參數設定模組
240 … 船舶資訊資料庫
260 … 船舶模型建置模組
300 … 中央處理系統
320 … 航行參數設定模組
340 … 整合運算模組
360 … 顯示模組
380 … 操控模組
400 … 外部處理系統
420 … 外部航行參數設定模組
460 … 外部顯示模組
Claims (19)
- 一種自航船舶的模擬系統，包含： 一環境模型建置系統，建置至少一環境模型，該環境模型建置系統包含： 一環境資訊收集模組，收集一真實環境的至少一環境資訊； 一環境資訊資料庫，與該環境資訊收集模組連接，該環境資訊資料庫儲存該真實環境的一電子海圖資訊及該至少一環境資訊；以及 一環境模型建置模組，與該環境資訊收集模組及該環境資訊資料庫連接，該環境資訊建置模組整合該至少一環境資訊及該電子海圖資訊，以建置該至少一環境模型； 一船舶模型建置系統，建置至少一船舶模型，該船舶模型建置系統包含： 一船舶參數設定模組，設定至少一船舶的至少一動態參數及至少一靜態參數； 一船舶資訊資料庫，與該船舶參數設定模組連接，該船舶資訊資料庫儲存該至少一動態參數及該至少一靜態參數；以及 一船舶模型建置模組，與該船舶參數設定模組及該船舶資訊資料庫連接，該船舶模型建置模組整合該至少一動態參數及該至少一靜態參數，以建置該至少一船舶模型；以及 一中央處理系統，與該環境模型建置系統及該船舶模型建置系統連接，該中央處理系統包含： 一航行參數設定模組，設定至少一航行參數； 一整合運算模組，與該航行參數設定模組連接，該整合運算模組整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型，並使該至少一船舶模型依據該至少一航行參數於該至少一環境模型中航行；以及 一顯示模組，與該整合運算模組連接，該顯示模組顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，還可包含至少一外部處理系統，與該中央處理系統連接。
- 如請求項2所述之自航船舶的模擬系統，其中該外部處理系統包含： 一外部航行參數設定模組，設定該至少一船舶模型的該至少一航行參數；以及 一外部顯示模組，與該整合運算模組連接，該外部顯示模組顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該環境資訊收集模組包含攝像機或雷射掃描裝置。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該至少一環境資訊包含物件資訊、水面資訊、氣候資訊或其組合。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該至少一動態參數包含該至少一船舶的位置、船速、推進器轉速、舵角方向或其組合。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該至少一靜態參數包含該至少一船舶的船型、船長、船重、吃水深度或其組合。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該至少一航行參數包含航行起訖點位置、航行路徑、障礙物位置、跟蹤點目標或其組合。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該整合運算模組包含有一避障演算法、一避碰演算法或一循跡演算法。
- 如請求項1所述之自航船舶的模擬系統，其中該中央處理系統還包含一操控模組與該整合運算模組和該顯示模組連接。
- 一種自航船舶的模擬系統的運作方法，包含： （A） 提出一種如請求項1所述之自航船舶的模擬系統； （B） 一環境模型建置系統建置至少一環境模型； （C） 一船舶模型建置系統建置至少一船舶模型； （D） 一中央處理系統的一整合運算模組整合該至少一環境模型及該至少一船舶模型； （E） 一顯示模組顯示該至少一環境模型及該至少一船舶模型；以及 （F） 該整合運算模組依據一航行參數設定模組所設定的至少一航行參數，使該至少一船舶模型於該至少一環境模型中航行。
- 如請求項11所述之自航船舶的模擬方法，其中在步驟（B）中，該環境模型建置系統整合一真實環境的至少一環境資訊及一電子海圖資訊，以形成該至少一環境模型。
- 如請求項11所述之自航船舶的模擬方法，其中在步驟（C）中，該船舶模型建置系統建整合一至少一船舶的至少一動態參數及至少一靜態參數，以形成該至少一船舶模型。
- 如請求項11所述之自航船舶的模擬方法，其中在步驟（F）中，該整合運算模組還可依據一外部航行參數設定模組所設定的至少一外部航行參數，使該至少一船舶模型於該至少一環境模型中航行。
- 如請求項14所述之自航船舶的模擬方法，其中在步驟（F）中，該至少一航行參數及該至少一外部航行參數包含航行起訖點位置、航行路徑、障礙物位置、跟蹤點目標或其組合。
- 如請求項11所述之自航船舶的模擬方法，其中在步驟（E）後可執行另一步驟（f）控制一操控模組，使該至少一船舶模型於該至少一環境模型中航行。
- 如請求項11所述之自航船舶的模擬方法，該整合運算模組包含有一避障演算法、一避碰演算法或一循跡演算法。
- 如請求項17所述之自航船舶的模擬方法，其中該循跡自航演算法的步驟包含： （a） 該至少一船舶模型沿一航行路徑航行，該航行路徑包含至少二節點，其中該至少二節點包含一第一節點及一第二節點，且該第一節點與該第二節點之連線為一第一線段； （b） 該至少一船舶模型航行至距離該第一節點小於一第一長度時，產生一第一追蹤點位於該第一線段上，且該至少一船舶模型依循該第一追蹤點航行，其中該第一追蹤點距離該第一節點一第二長度； （c） 該至少一船舶模型航行至距離該第一追蹤點小於該第一長度時，產生一第二追蹤點位於該第一線段上，且該至少一船舶依循該第二追蹤點航行，其中該第二追蹤點距離該第一追蹤點該第二長度；以及 （d） 重複上述步驟（b）-（c），直到該至少一船舶經過每一個節點。
- 如請求項17所述之自航船舶的模擬方法，其中該循跡自航演算法的步驟包含： （g） 該至少一船舶模型沿一航行路徑航行，該航行路徑包含至少二節點，其中該至少二節點包含一第一節點、一第二節點及一第三節點，且該第一節點與該第二節點之連線為一第一線段，該第二節點與該第三節點之連線為一第二線段； （h） 該至少一船舶模型航行至距離該第一節點小於一第一長度時，產生一第一追蹤點位於該第一線段上，且該至少一船舶模型依循該第一追蹤點航行，其中該第一追蹤點距離該第一節點一第二長度； （i） 該至少一船舶模型航行至距離該第一追蹤點小於該第一長度，且該第一追蹤點至該第二節點的距離小於該第二長度時，產生一第二追蹤點位於該第二線段上，且該至少一船舶依循該第二追蹤點航行，其中該第二追蹤點距離該第一追蹤點該第二長度；以及 （j） 重複上述步驟（h）-（i），直到該至少一船舶經過每一個節點。
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