CN117095588A - 一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于三维环境模拟技术领域，提供了一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，包括操控台，所述操控台的信号输出端信号连接有操作模块，操作模块包括模拟雷达与ARPA操作显示模块、拖网渔船模拟模块、导航仪器模拟模块与模拟操纵设备模块，操控台的信号输出端信号连接有模拟输入模块，模拟输入模块的信号输出端信号连接有转换模块，一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过显示模块可以对24小时天空环境连续变化功能，其星空变化、太阳方位/高度要与天文历基本一致，可以模拟海上各种典型天气现象(云、雨、雪、雾等并配有相应声效)，可以模拟波浪破碎的效果；具有拖轮的视景模型。
Description
技术领域
本发明涉及三维环境模拟技术领域，更具体地说，它涉及一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备。
背景技术
三维虚拟仿真是利用沉浸式的三维显示***和装有传感器的手套(头盔)，在伴有虚拟的声音和感触下，使受训人员沉浸在一种非常逼真的专为训练而设置的环境中，可满足多种科目训练的需要，头盔显示器是将演练者大脑与计算机创造的虚拟世界连通的输入/输出装置，主要有双目显示器和跟踪***组成。
目前现有的一些渔船操纵模拟器训练***，是由集成机箱、计算机、图形工作站、液晶电视、船舶操控台、报警面板、VHF收发机、内部电话构成，但是现有的一些渔船操纵模拟器训练***，只能对渔船的操作使用进行模拟，不能根据对渔船行驶的环境进行模拟，使用户训练的环境真实性降低，并在一定程度上减少用户掌握技能的进度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，包括操控台，所述操控台的信号输出端信号连接有操作模块，操作模块包括模拟雷达与ARPA操作显示模块、拖网渔船模拟模块、导航仪器模拟模块与模拟操纵设备模块，操控台的信号输出端信号连接有模拟输入模块，模拟输入模块的信号输出端信号连接有转换模块，转换模块的信号输出端信号连接有转换模块，转换模块的信号输出端信号连接有处理模块，处理模块的信号输出端信号连接有显示模块。
本发明进一步设置为：所述显示模块的信号输入端信号连接有数据库，数据库包括船模数据库与港口数据库。
本发明进一步设置为：所述处理模块包括运动学数学模型模块和位置与姿态建立模块。
本发明进一步设置为：所述显示模块包括视景图像显示模块与电子海图模块，通过显示模块可以半小时天空环境连续变化功能，其星空变化、太阳方位/高度要与天文历基本一致；可以模拟海上各种典型天气现象。
本发明进一步设置为：所述显示模块的信号输出端信号连接有报警模块，通过报警模块能实时地监测各种信号传感器的状态、渔船位置、航行数据。
本发明进一步设置为：所述操控台的输入端信号连接有监控模块，监视模块可对加载航线进行自动航路监视和手动转向点选择监视。
本发明进一步设置为：所述操控台的信号输出端信号连接有ECDIS终端模块，ECDIS终端模块包括更新模块、航线设计模块与物标查询模块，ECDIS终端模块可以对海图漫游、海图自动加载、海图自动拼接、海图缩放、海图旋转，不同运动模式和显示模式的快速切换，背景光调节、航行信息实时显示、航迹显示和预测。
所述操控台的左右两侧均开设有与操控台内部连通的散热槽，散热槽的内部螺纹连接有安装框，安装框的内部固定连接有固定板，安装框与固定板之间设置有防尘网，操控台的内部固定连接有支撑架，支撑架靠近操控台的一侧固定连接有电机，电机的输出端固定连接有风扇，电机的输出端设置有防堵清扫装置。
本发明进一步设置为：所述防堵清扫装置包括传动轴，传动轴靠近电机的一端与电机的输出端固定连接，固定板的内部开设有延伸至固定板外部的活动槽，传动轴远离电机的一端活动贯穿活动槽的内部并延伸至活动槽的外部，传动轴的外表面上设置有两个清扫板，清扫板的内部开设有安装槽，传动轴的表面与安装槽的内部活动连接，两个清扫板设置在固定板的左右两侧，两个清扫板的相对侧均设置有毛刷。
本发明进一步设置为：所述清扫板的内部螺纹连接有延伸至清扫板外部的固定螺栓，固定螺栓靠近传动轴的一端螺纹贯穿清扫板的内部并延伸至传动轴的内部，固定螺栓的表面与传动轴的内部螺纹连接，清扫板通过固定螺栓固定在传动轴上。
本发明的优点是：1、一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过显示模块可以对24小时天空环境连续变化功能，其星空变化、太阳方位/高度要与天文历基本一致，可以模拟海上各种典型天气现象(云、雨、雪、雾等并配有相应声效)，可以模拟波浪破碎的效果；具有拖轮的视景模型，从而使用户可以更加真实地进行训练，使用户可以更加顺利地进行掌握技能。
2、一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过报警模块能实时地监测各种信号传感器的状态、渔船位置、航行数据等，当超过设定安全值或状态时就会以声光方式报警或提示驾驶员，并提供详细的说明；遵循ECDIS软件性能标准(MSC 232(82))中关于警报警告的所有项目(如穿越特殊区域、比例尺过大、陆地与航标检测等)进行软件实现。
3、一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过航线设计模块：可以手动输入航线设计专用表格栏或直接在电子海图上绘制航线、自动生成可手动编辑、可对航线进行自动安全检测、可根据用户输入的初始数据进行自动计算的航次计划列表、具备航线转向点列表和航次计划列表打印导出功能，航线设计工具功能强大，可以通过鼠标快速***、删除和移动航路点或在航线设计专用表格中通过鼠标滚轮快速更改航路点信息进行航线的调整，当改动一个航路点信息将自动更新整条航线的其余信息。
4、一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过雷达模拟器能给出逼真的雷达图像，并至少具有下列功能：生成岸线及内陆陆地和导航标志；逼真地显示高潮和低潮时的陆地雷达画面；根据不同的船型和船舶大小，至少能够显示操控台100条船舶的雷达回波；取决于天线高度而产生的地平线效应；雷达回波的层次取决于目标的距离和材质；对于不同的脉冲长度，具有不同的雷达回波效应；能够在雷达显示器上画四条水平参考线；具有根据海浪大小生成的海浪杂波、雨雪杂波、各种干扰，可调节的EBL(电子方位线)和VRM，并具有偏心显示功能；具有接收机噪声；雷达，包括正确的莫尔斯码识别。
5、一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，通过传动轴5可以带动清扫板4进行转动，使清扫板4通过毛刷9对防尘网3上附着的灰尘等杂质进行清扫，在一定程度上减少杂质长时间附着在防尘网3上，使防尘网3上的网孔出现堵塞，并造成进入操控台1内部空气的速度降低，使操控台1内部电器元件散热速度降低的情况出。
附图说明
图1为本发明一种船用海洋三维环境模拟操控***的流程框图；
图2为本发明操控台的结构示意图；
图3为本发明安装框的结构示意图；
图4为本发明电机的结构示意图；
图5为本发明传动轴的结构示意图。
图中：1、操控台；2、安装框；3、防尘网；4、清扫板；5、传动轴；6、散热槽；7、固定板；8、活动槽；9、毛刷；10、支撑架；11、电机；12、风扇；13、安装槽；14、固定螺栓。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：一种船用海洋三维环境模拟操控***，包括操控台1，操控台1的信号输出端信号连接有操作模块，操作模块包括模拟雷达与ARPA操作显示模块、拖网渔船模拟模块、导航仪器模拟模块与模拟操纵设备模块，操控台1的信号输出端信号连接有模拟输入模块，模拟输入模块的信号输出端信号连接有转换模块，转换模块的信号输出端信号连接有转换模块，通过转换模块可以对模拟输入模块传输的数据进行转换，转换模块的信号输出端信号连接有处理模块，处理模块的信号输出端信号连接有显示模块，显示模块可以进行三维环境显示。
雷达/ARPA模拟***逼真模拟BR3440和JMA9操控台100系列真实型号雷达/ARPA的功能，教练员能够将其他本船包括在自己的雷达显示***里，在雷达显示***上的本船作为目标船来处理。
雷达模拟器能给出逼真的雷达图像，并至少具有下列功能：生成岸线及内陆陆地和导航标志；逼真地显示高潮和低潮时的陆地雷达画面；根据不同的船型和船舶大小，至少能够显示操控台100条船舶的雷达回波；取决于天线高度而产生的地平线效应；雷达回波的层次取决于目标的距离和材质；对于不同的脉冲长度，具有不同的雷达回波效应；能够在雷达显示器上画四条水平参考线；具有根据海浪大小生成的海浪杂波、雨雪杂波、各种干扰，可调节的EBL(电子方位线)和VRM，并具有偏心显示功能；具有接收机噪声；雷达，包括正确的莫尔斯码识别；旁瓣效应；雷达界面能支持中英文的切换
进一步地，显示模块的信号输入端信号连接有数据库，数据库包括船模数据库与港口数据库。
具体地，船模数据库：至少包含20个船模，船模具有高精度的六自由度船舶运动数学模型，(渔船、杂货船、散货船、集装箱船、油船、客船、滚装船、化学品船、超大型船舶、LNG船、高速船、军舰、船舶、拖船、海洋石油支持船、海洋石油平台等)，采用船舶六自由度数学运动建模方式，所建船舶数学运动模型接近实船运动特性，船舶模型充分考虑了船舶尺寸、型线、载态、车、舵、外界环境干扰、水深、拖轮等的影响，船舶操纵数学模型充分考虑以下因素：主机、舵、侧推器、缆、锚、拖轮等的作用；风、流、浪等环境干扰的作用；浅水效应、岸壁效应及船间效应；港口数据库：至少包含20个港口。
进一步地，处理模块包括运动学数学模型模块和位置与姿态建立模块，通过运动学数学模型模块和位置与姿态建立模块可以对转换后的数据进行建立模型。
进一步地，显示模块包括视景图像显示模块与电子海图模块，通过显示模块可以对24小时天空环境连续变化功能，其星空变化、太阳方位/高度要与天文历基本一致；可以模拟海上各种典型天气现象(云、雨、雪、雾等并配有相应声效)；可以模拟波浪破碎的效果；具有拖轮的视景模型。
进一步地，显示模块的信号输出端信号连接有报警模块，通过报警模块能实时的监测各种信号传感器的状态、渔船位置、航行数据等，当超过设定安全值或状态时就会以声光方式报警或提示驾驶员，并提供详细的说明；遵循ECDIS软件性能标准(MSC 232(82))中关于警报警告的所有项目(如穿越特殊区域、比例尺过大、陆地与航标检测等)进行软件实现。
进一步地，操控台1的输入端信号连接有监控模块。
进一步地，操控台1的信号输出端信号连接有ECDIS终端模块，ECDIS终端模块包括更新模块、航线设计模块与物标查询模块。
ECDIS终端模块可以对海图漫游、海图自动加载、海图自动拼接、海图缩放、海图旋转，不同运动模式和显示模式的快速切换，背景光调节、航行信息实时显示、航迹显示和预测。
更新模块：可查询和显示海图基本信息；能模拟海图更新过程；
装置按照ECDIS的显示标准(S-52海图物标显示标准)显示海图物标，能进行安全水深、浅水水深和等深线安全阈值的设定，提供海图基本、标准和全部物标显示级别切换模式，提供等深面颜色设定与海图图层选择性显示，并可以根据环境光变化进行白天、傍晚和夜间海图模式的切换，提供复杂边界和简单边界以及传统符号与标准符号的选择显示，方便不同用户安全导航的需要；
航线设计模块：可以手动输入航线设计专用表格栏或直接在电子海图上绘制航线、自动生成可手动编辑、可对航线进行自动安全检测、可根据用户输入的初始数据进行自动计算的航次计划列表、具备航线转向点列表和航次计划列表打印导出功能。航线设计工具功能强大，可以通过鼠标快速***、删除和移动航路点或在航线设计专用表格中通过鼠标滚轮快速更改航路点信息进行航线的调整，当改动一个航路点信息将自动更新整条航线的其余信息。
监视模块：可对加载航线进行自动航路监视和手动转向点选择监视，并提供船舶偏航警报、转向点到达警报、航路目的地到达警报、特殊区域到达警报。可以进行船舶领域的动态监测，对航行区域内根据标准规定的某些特殊区域进行设定，当打开这些开关后即可激活相应的警告和警报功能。
物标查询模块：可进行海图物标查询、AIS物标信息查询。物标查询在海图上可高亮显示便于用户直观查看，AIS物标查询结果以清晰明了的对话框显示，所查询AIS物标高亮显示。
通过用户在操控台1上输入指令并进行操作，数据经过模拟输入模块传输至转换模块，转换模块将数据转换后传输至处理模块进行处理，处理后的数据传输至显示模块进行三维显示。
一种船用海洋三维环境模拟操控设备，操控台1的左右两侧均开设有与操控台1内部连通的散热槽6，散热槽6的内部螺纹连接有安装框2，安装框2的内部固定连接有固定板7，安装框2与固定板7之间设置有防尘网3，通过防尘网3可以对外部环境中进入操控台1内部空气中的杂质进行阻挡过滤，从而使外部环境中的空气可以对更加顺利地对操控台1内部电器元件产生的热量进行散热，操控台1的内部固定连接有支撑架10，支撑架10靠近操控台1的一侧固定连接有电机11，电机11为现有结构，在此不做过多赘，电机11的输出端固定连接有风扇12，通过电机11带动风扇12可以使外部环境中的空气可以更加顺利地进入操控台1的内部对电器元件进行散热，电机11的输出端设置有防堵清扫装置。
防堵清扫装置包括传动轴5，传动轴5靠近电机11的一端与电机11的输出端固定连接，固定板7的内部开设有延伸至固定板7外部的活动槽8，传动轴5远离电机11的一端活动贯穿活动槽8的内部并延伸至活动槽8的外部，传动轴5的外表面上设置有两个清扫板4，清扫板4的内部开设有安装槽13，传动轴5的表面与安装槽13的内部活动连接，固定板7和清扫板4可以在传动轴5上进行转动与移动，两个清扫板4设置在固定板7的左右两侧，两个清扫板4的相对侧均设置有毛刷9，清扫板4通过毛刷9可以对防尘网3上附着的灰尘等杂质进行清扫。
进一步地，清扫板4的内部螺纹连接有延伸至清扫板4外部的固定螺栓14，固定螺栓14靠近传动轴5的一端螺纹贯穿清扫板4的内部并延伸至传动轴5的内部，固定螺栓14的表面与传动轴5的内部螺纹连接，清扫板4通过固定螺栓14固定在传动轴5上。
通过工作人员使电机11启动，电机11带动风扇12与传动轴5进行转动，使外部环境中的空气在进入操控台1内部的过程中，传动轴5可以带动清扫板4进行转动，使清扫板4通过毛刷9对防尘网3上附着的灰尘等杂质进行清扫，在一定程度上减少杂质长时间附着在防尘网3上，使防尘网3上的网孔出现堵塞，并造成进入操控台1内部空气的速度降低，使操控台1内部电器元件散热速度降低的情况出现。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，包括操控台(1)，其特征在于：所述操控台(1)的信号输出端信号连接有操作模块，操作模块包括模拟雷达与ARPA操作显示模块、拖网渔船模拟模块、导航仪器模拟模块与模拟操纵设备模块，操控台(1)的信号输出端信号连接有模拟输入模块，模拟输入模块的信号输出端信号连接有转换模块，转换模块的信号输出端信号连接有转换模块，转换模块的信号输出端信号连接有处理模块，处理模块的信号输出端信号连接有显示模块。
2.根据权利要求1所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述显示模块的信号输入端信号连接有数据库，数据库包括船模数据库与港口数据库。
3.根据权利要求1所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述处理模块包括运动学数学模型模块和位置与姿态建立模块。
4.根据权利要求3所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述显示模块包括视景图像显示模块与电子海图模块，通过显示模块可以对24小时天空环境连续变化功能，其星空变化、太阳方位/高度要与天文历基本一致；可以模拟海上各种典型天气现象。
5.根据权利要求4所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述显示模块的信号输出端信号连接有报警模块，通过报警模块能实时的监测各种信号传感器的状态、渔船位置、航行数据。
6.根据权利要求5所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述操控台(1)的输入端信号连接有监控模块，监视模块可对加载航线进行自动航路监视和手动转向点选择监视。
7.根据权利要求6所述的一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备，其特征在于：所述操控台(1)的信号输出端信号连接有ECDIS终端模块，ECDIS终端模块包括更新模块、航线设计模块与物标查询模块，ECDIS终端模块可以对海图漫游、海图自动加载、海图自动拼接、海图缩放、海图旋转，不同运动模式和显示模式的快速切换，背景光调节、航行信息实时显示、航迹显示和预测。
8.一种船用海洋三维环境模拟操控设备，其特征在于：所述操控台(1)的左右两侧均开设有与操控台(1)内部连通的散热槽(6)，散热槽(6)的内部螺纹连接有安装框(2)，安装框(2)的内部固定连接有固定板(7)，安装框(2)与固定板(7)之间设置有防尘网(3)，操控台(1)的内部固定连接有支撑架(10)，支撑架(10)靠近操控台(1)的一侧固定连接有电机(11)，电机(11)的输出端固定连接有风扇(12)，电机(11)的输出端设置有防堵清扫装置。
9.根据权利要求8所述的一种船用海洋三维环境模拟操控设备，其特征在于：所述防堵清扫装置包括传动轴(5)，传动轴(5)靠近电机(11)的一端与电机(11)的输出端固定连接，固定板(7)的内部开设有延伸至固定板(7)外部的活动槽(8)，传动轴(5)远离电机(11)的一端活动贯穿活动槽(8)的内部并延伸至活动槽(8)的外部，传动轴(5)的外表面上设置有两个清扫板(4)，清扫板(4)的内部开设有安装槽(13)，传动轴(5)的表面与安装槽(13)的内部活动连接，两个清扫板(4)设置在固定板(7)的左右两侧，两个清扫板(4)的相对侧均设置有毛刷(9)。
10.根据权利要求9所述的一种船用海洋三维环境模拟操控设备，其特征在于：所述清扫板(4)的内部螺纹连接有延伸至清扫板(4)外部的固定螺栓(14)，固定螺栓(14)靠近传动轴(5)的一端螺纹贯穿清扫板(4)的内部并延伸至传动轴(5)的内部，固定螺栓(14)的表面与传动轴(5)的内部螺纹连接，清扫板(4)通过固定螺栓(14)固定在传动轴(5)上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311052857.3A CN117095588A (zh) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | 一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311052857.3A CN117095588A (zh) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | 一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117095588A true CN117095588A (zh) | 2023-11-21 |
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ID=88782446
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311052857.3A Pending CN117095588A (zh) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | 一种船用海洋三维环境模拟操控***及其操控设备 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117414110A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-19 | 先临三维科技股份有限公司 | 三维扫描设备的控制方法、装置、终端设备及*** |
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2023
- 2023-08-21 CN CN202311052857.3A patent/CN117095588A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117414110A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-19 | 先临三维科技股份有限公司 | 三维扫描设备的控制方法、装置、终端设备及*** |
| CN117414110B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-03-22 | 先临三维科技股份有限公司 | 三维扫描设备的控制方法、装置、终端设备及*** |
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