[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

摘要

本发明提供了一种基于AIS的船舶驾驶实时虚拟增强仿真系统及方法，所述系统由导演监控软件、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。仿真开始时，导演监控软件发布仿真任务，其他仿真软件根据仿真任务进行仿真，导演监控软件对整个仿真过程进行记录，最终重放、评估、分析仿真全过程，并给出评价结果。本发明采用人在回路中的半实物仿真方式，人员在仿真中进行各种操纵；同时也能把真实AIS目标船作为主本船，进行跟随航行体验。本发明能使操纵者获得船舶航行的真实体验，真实地反映舰船航行时的人机互动，能够为船舶操纵和航行指挥提供演示验证与决策支持。

主权项

一种基于AIS的船舶驾驶实时虚拟增强仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)导演监控软件启动，发布仿真任务信息和仿真开始指令；(2)AIS综合处理软件接收到仿真任务和开始指令后，接收航渡指挥系统真实气象、水文信息和AIS设备数据,对AIS数据进行解析、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AIS为自动识别系统；(3)导演监控软件把仿真区域的气象、水文环境信息、目标船信息和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，进行任务仿真；(4)船舶驾驶显控软件经过人机交互操作完成车、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；(5)船舶驾驶视景软件根据接收到的气象、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、波浪水面的实时模拟，同时把主本船运动信息、目标船运动信息、以及主本船和目标船的锚、缆、号灯、号型、音效信息进行三维显示和播放，并通过多通道视景处理模块形成大视角的虚拟环境；(6)电子海图软件把接收到的主本船运动信息，目标船运动信息，车、舵、锚、缆、侧推器和拖轮的信息进行二维可视化显示，同时进行航行监控，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；(7)船舶动力模型解算软件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，实时计算主本船运动信息和主本船的锚、缆及拖轮状态信息并发布；(8)导航雷达软件根据接收到的气象、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以及海图高程数据，形成雷达回波图像，进行雷达目标识别与导航；(9)导演监控软件实时记录船舶驾驶显控软件、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发布的数据；(10)仿真任务结束，由导演监控软件发布仿真停止命令，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停止仿真；(11)导演监控软件对记录的仿真数据做出航行过程比例回放重演，并以仿真过程中记录的数据为依据，给出仿真评估结果。