[实用新型]高品质航海模拟器

说明书

技术领域

本实用新型属于航海教学与培训技术领域。主要应用于港口和航道工程论证、船舶特殊操纵方案评估等。

背景技术

80年代初，大连海事大学从挪威引进了我国第一台雷达/ARPA模拟器，以后上海海运学院和集美航海学院分别引进了各自的雷达/ARPA模拟器，这对我国应用航海模拟器从事航海教学与培训起到了很重要的作用，但是技术掌握在别人手里，我们无法利用这些设备做更多的工作，无法按我们的设想增加其功能，改善其教学效果。从80年代后期开始为了摆脱这种局面，我们开始了自行研制航海模拟器的历程，首先从研制雷达/ARPA模拟器(国外称其为Blind Simulator，“盲”的模拟器)着手，以后陆续研制有视景系统的船舶操纵模拟器。

高品质航海模拟器采用先进的分布交互仿真(DIS：DistributedInteractive Simulation)和高层体系结构(HLA：High Level Architecture)的设计思想、可以和互联网方便相连的先进网络技术，将系统的各计算机相互连接。该系统由1个教练员站、1条主本船、若干条副本船构成，各本船之间通过三维视景和雷达图象互见。教练员站与各本船中的计算机均采用高性能微机，微机间采用网络联结。

模拟器中的各本船功能完备，可完整地模拟船舶驾驶台操作环境，可用于包括在受限水域进行高级操纵和引航训练。可以进行STCW78/95公约所规定的模拟器培训和适任评估；高品质航海模拟器具有较高的仿真精度，模拟器的性能指标完全满足挪威船级社(DNV)有关航海模拟器的性能标准(Standard forCertification No2.14 Maritime Simulator Systems)和其他国际公认的模拟器标准以及中国海事局和STCW 78/95公约对用于培训和适任评估的模拟器的性能要求，可用于全面履行STCW 78/95公约规定的各种训练和适任评估。

高品质航海模拟器采用当今最先进的技术手段和方法，如计算机成象技术、虚拟现实技术、无缝拼接宽视场角环幕投影技术等，可将数字化的港口及相关设施动态、逼真地展现在操作人员面前。所采用的技术手段和方法具有一定的先进性和前瞻性，模拟器除了能满足各种训练和适任评估的要求之外，还能进行工程论证和海事分析。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种能满足各种训练和适任评估的要求，并能进行工程论证和海事分析的高品质航海模拟器。

本实用新型的技术构思是：

●提出并采用DIS(分布交互仿真)技术的多本船体系结构。考虑到多本船系统在船舶操纵模拟器中的特殊作用，以及为每个本船配备视景系统的可行性，我们于1997年在中国系统仿真学会年会上首次提出多本船体系结构，各本船可通过雷达屏幕与视景系统“互见”，提出了“主本船”与多个“副本船”的概念。目前这一概念已为航海模拟器研制者和使用者普遍认可。

●采用CGI(计算机成像)技术，用高档微机加高性能图形加速卡，柱幕投影软件几何校正及边缘融合方法生成逼真的大视场角视景，具有极高的性能价格比。

●开发了一批高品质航海模拟器开发平台的支撑软件，可以用于快速、高效的创建训练区域的视景库、电子海图、雷达视频以及船舶运动数学模型库。

这些支撑软件主要包括：

1)固定螺距螺旋桨船舶水动力数学模型仿真测试软件；

2)可变螺距螺旋桨船舶水动力数学模型仿真测试软件；

3)平推螺旋桨(Voith Schneider)船舶水动力数学模型仿真测试软件；

4)高速水翼船水动力数学模型仿真测试软件；

5)GMDSS通信设备仿真软件；

6)Kelvin Hughes雷达模拟软件；

7)船舶航行安全及自动避碰算法仿真测试平台；

8)自动舵控制算法仿真测试平台；

9)集装箱装卸仿真系统的运动模型和原型机；

10)基于PC的CAVE系统及其在集装箱装卸仿真系统中的应用软件；

11)基于GPS OEM板的GPS模拟软件；

12)基于虚拟现实技术的深水航行器操纵仿真系统；

13)基于海图等高线数据生成三维视景数据库的三角优化构网软件；

14)基于海浪谱的航海模拟器实时波浪仿真软件；

15)高斯投影和墨卡托投影坐标变换软件；

16)基于PC集群的多通道沉浸式虚拟环境视景驱动软件。