[发明专利]一种基于AIS的船舶驾驶实时虚拟增强仿真系统及方法

权利要求书

1.一种基于AIS的船舶驾驶实时虚拟增强仿真系统，其特征在于，主要由导演监控软件、AIS综合处理软件、船舶驾驶显控软件、船舶动力模型解算软件、电子海图软件、导航雷达软件和船舶驾驶视景软件组成；

所述导演监控软件用于发布仿真任务信息和仿真开始、停止的指令，把仿真区域的环境条件、目标船实时运动状态和涉及主本船的航海仪器设备、操纵设备和导航辅助设备的设置状态发送到船舶驾驶显控软件、船舶动力模型解算软件、电子海图软件、导航雷达软件和船舶驾驶视景软件中，以供进行任务仿真，实时记录仿真数据，对记录的仿真数据做出航行过程回放重演，并以仿真过程中计算机自动记录的数据为依据给出仿真评估结果；

所述AIS综合处理软件用于接收AIS设备的数据，通过解析、关联和插值处理生成连续实时的目标船信息，并将目标船信息与从航渡指挥系统获取的实际气象、水文环境信息一起发送到导演监控软件；

所述船舶驾驶显控软件用于人机交互完成主本船的车、舵、锚、缆、侧推器和拖轮的控制，完成航海仪器的显示以及导航辅助设备的显示与控制，并进行状态信息发布；

所述船舶动力模型解算软件用于根据导演监控软件提供的气象、水文环境信息和目标船信息，电子海图软件提供的港岸地理环境信息，船舶驾驶视景软件提供的波浪环境信息，以及船舶驾驶显控软件提供的车、舵、锚、缆、侧推器和拖轮的信息，实时计算主本船的运动信息和主本船的锚、缆及拖轮状态信息并进行发布；

所述电子海图软件用于将接收到的主本船运动信息，目标船运动信息，车、舵、锚、缆、侧推器和拖轮的状态信息进行二维可视化显示，并进行航行监控，把航行区域的地理环境信息发布给船舶动力模型解算软件进行碰撞检测计算；

所述导航雷达软件用于接收气象、水文环境信息、波浪信息、主本船运动状态信息和目标船运动状态信息，并根据海图高程数据形成雷达回波图像，进行雷达目标识别与导航；

所述船舶驾驶视景软件用于根据接收到的气象、水文环境、时间以及主本船的位置信息，在视景综合数据库的支撑下，进行天空、港岸地形、波浪水面的实时仿真模拟；把主本船运动信息、目标船运动信息、以及船舶的锚、缆、号灯、号型、音效信息进行三维显示和播放；并形成大视角的虚拟环境；为船舶动力模型解算软件提供的波浪环境信息。

2.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述AIS综合处理软件主要由数据接收模块和数据处理模块组成；所述数据接收模块用于接收航渡指挥系统真实气象、水文信息和AIS设备的数据；所述数据处理模块用于解析AIS数据、关联AIS目标数据和插值AIS目标数据以形成目标船实时运动状态信息。

3.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述导演监控软件主要由仿真任务编辑模块、仿真任务控制模块、数据实时显示模块、文件存储单元、仿真数据记录模块、数据回放模块和评估模块组成；仿真任务编辑模块用于在任务仿真前设置仿真的科目、主本船初始运动状态、计划航线和主本船仪器设备工作状态；仿真任务控制模块用于在仿真过程中对主本船状态进行实时控制，实时发布仿真区域的自然环境条件和目标船实时运动状态信息；所述仿真数据记录模块用于实时记录船位、航向、航速和人员的操作动作和命令；数据实时显示模块用于显示船舶在航行过程中与拟定航行路线的区别监控，进行航路监视；数据回放模块用于仿真结束后对记录的仿真数据做出航行过程回放重演；评估模块用于参照有关航海经验、建立专家评判模型、并以仿真过程中计算机自动记录的数据为依据自动评定仿真结果。

4.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述船舶驾驶显控软件主要由航海仪器显控模块、操纵设备显控模块、导航辅助设备显控模块和驾驶信息综合显示模块组成；其中：所述航海仪器显控模块用于提供虚拟AIS/GPS设备、计程仪、测深仪操作与显示；所述操纵设备显控模块用于提供主本船车、舵、锚、缆和侧推器的操作与显示；导航辅助设备显控模块提供主本船声响、号灯、号型、旗帜以及主本船视景观察视点的操作与显示，驾驶信息综合显示模块显现主本船的运动参数和操纵设备状态。