本發(fā)明屬于仿真駕駛訓練設備領域，具體涉及一種游艇仿真訓練模擬器。
背景技術：
目前，隨著游艇熱的不斷深溫，各地都在不斷發(fā)展游艇產(chǎn)業(yè)，作為支持地方經(jīng)濟快速發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。游艇操作人員培訓、考證是游艇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，隨著游艇應用的普及，游艇培訓和訓練產(chǎn)業(yè)也隨之興起。
由于游艇的實操訓練時間較長，受季節(jié)和外部氣象條件影響較大，實操成本高，安全風險也相對較高，且國內(nèi)尚沒有專門的商用游艇駕駛模擬器對學員進行駕駛培訓。通常為了降低培訓成本和培訓安全風險，通常利用大型船舶操縱模擬器進行航海教學、船員培訓以及能力的評估與考核。但船舶操縱模擬器與游艇相差很大，且儀器儀表繁多，即使學員在短時間內(nèi)掌握了操作要點，也很難自如地操作游艇，導致游艇駕駛員的模擬教學訓練很難達到預期的效果。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的是針對游艇操作，提出一種仿真訓練模擬器的問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案：
一種游艇仿真訓練模擬器，包括學員臺和教員臺，學員臺和教員臺通過網(wǎng)絡進行連接。學員臺主要包括電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元、導航雷達單元、顯示單元、海域環(huán)境仿真單元及助航設備仿真單元，電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元、導航雷達單元之間通過網(wǎng)絡交換機進行通信，顯示單元分別與電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元與導航雷達單元相連，實現(xiàn)圖像顯示，助航設備仿真單元主要模擬游艇電子助航設備、電子儀表的工作模式和工作狀態(tài)。教員臺主要包括仿真控制顯示單元、甚高頻電話、培訓管理單元等，培訓管理單元又包括任務管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、記錄回放與評估模塊和理論及實操多媒體教學模塊，任務管理模塊主要實現(xiàn)訓練任務的靈活定制和運行控制；系統(tǒng)管理模塊主要包括用戶管理、網(wǎng)絡通訊接口、系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)庫維護與查詢；記錄回放與評估模塊用于記錄游艇在學員訓練過程中的航行全過程，用于事后回放和分析，以對訓練任務完成情況做出簡單評價；理論及實操多媒體教學模塊主要為學 員提供訓練科目的多媒體互動教程，提供的訓練科目包括電航儀器使用訓練、避碰安全訓練、系浮筒教學、燈號型的識別安全設備的使用、錨泊作業(yè)、救助落水人員。
作為優(yōu)選，所述的一種游艇仿真訓練模擬器，其中所述的海域環(huán)境仿真單元主要包括視景模型數(shù)據(jù)庫和視景驅(qū)動模塊，主要為本發(fā)明提供視景模型、場景驅(qū)動、模擬氣象條件和特效。
作為優(yōu)選，所述的一種游艇仿真訓練模擬器，其中視景模型數(shù)據(jù)庫包括地景模型庫、實體模型庫和特效模型庫，其中，地景模型庫是視景模型數(shù)據(jù)庫的核心，包括地形、地貌、山川、道路、橋梁等，實體模型庫包括碼頭港口、標志性建筑物等重要的人工設施，停放的游艇、助航標志等靜止物體，游艇、其它船艇等動態(tài)物體，特效模型庫包括尾跡模型、海浪模型等。
作為優(yōu)選，所述的一種游艇仿真訓練模擬器，其中所述視景模型數(shù)據(jù)庫建立實體模型的方法是：
S1：通過測量航行燈、水上浮標、其他水上船舶等目標實體的外形比例關系，構建線性框架結(jié)構；
S2：通過真實照片構建模型紋理，并對其進行輕量化優(yōu)化處理，形成RGB數(shù)據(jù)；
S3：提取目標實體的物理屬性信息，包括光反射率、折射率、物理材質(zhì)屬性、顏色等，換算得到材質(zhì)參數(shù)信息；
S4：采用三點對稱法實現(xiàn)RGB數(shù)據(jù)與線性框架結(jié)構的融合，得到目標實體的三維模型，最后通過材質(zhì)參數(shù)信息對模型進行優(yōu)化處理，得到接近現(xiàn)實的實體模型。
作為優(yōu)選，所述的一種游艇仿真訓練模擬器，其中視景驅(qū)動模塊的實現(xiàn)方法是：
S1：加載靜態(tài)模型：根據(jù)初始設置，確定能見度、云、霧和初始日照條件，構造初始氣象條件，根據(jù)任務時間，實時調(diào)節(jié)場景中的日照，實時采集駕駛員對方向舵與車鐘等的操作，按照事先的按鍵定義，轉(zhuǎn)換場景、調(diào)節(jié)視角；
S2：將其它模塊解算出來的游艇運動數(shù)據(jù)與當前的場景、視角設置相結(jié)合，通過轉(zhuǎn)換，得到當前觀察眼點處的地理位置坐標數(shù)據(jù)；
S3：利用地理位置坐標數(shù)據(jù)，產(chǎn)生視景的相對位移，用以表現(xiàn)視景變化，通過觀察眼點的實時定位來表現(xiàn)視景的顯示范圍；
S4：根據(jù)任務設置，調(diào)用地景模型數(shù)據(jù)庫中的目標區(qū)域的模型數(shù)據(jù)，獲取海域情況，進行碰撞檢測，實時生成并驅(qū)動相應的視景畫面。
本發(fā)明的技術效果在于，可以實現(xiàn)游艇操作人員的輔助理論培訓、模擬實操培訓、模擬實操考試等核心業(yè)務，易于駕駛員更快地學習游艇駕駛技術，且成本低廉，支持培訓學校根據(jù)學員自身情況進行課程設計，對特定駕駛操作進行培訓，同時，由于本發(fā)明提供的培訓課程符合國際規(guī)范，有利于提升游艇駕駛員的培訓質(zhì)量和操艇水平。
附圖說明
圖1、本發(fā)明組成示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行進一步說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
如圖所示，作為本發(fā)明的一種游艇仿真訓練模擬器，主要包括學員臺和教員臺。學員臺和教員臺通過網(wǎng)絡進行連接。
其中，學員臺主要包括電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元、導航雷達單元、顯示單元、海域環(huán)境仿真單元及助航設備仿真單元。電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元、導航雷達單元之間通過網(wǎng)絡交換機進行通信，靠網(wǎng)線相連，顯示單元分別與電子海圖模擬單元、虛擬儀表模擬單元、導航雷達單元、海域環(huán)境仿真單元通過視頻線纜相連，實現(xiàn)圖像顯示。海域環(huán)境仿真單元主要為本發(fā)明提供視景模型、場景驅(qū)動、模擬氣象條件和特效；助航設備仿真單元包括甚高頻電話、方向舵、車鐘等，主要模擬游艇電子助航設備、電子儀表的工作模式和工作狀態(tài)。
教員臺主要實現(xiàn)培訓管理功能。包括仿真控制顯示單元、甚高頻電話、培訓管理單元等。仿真控制顯示單元通過視頻線纜與培訓管理單元相連，方向舵和車鐘分別通過RS232與培訓管理單元相連，學員臺的甚高頻電話與教員臺的甚高頻電話通過電話線相連，培訓管理單元與網(wǎng)絡交換機之間，以及海域環(huán)境仿真單元與網(wǎng)絡交換機之間都通過網(wǎng)線相連。培訓管理單元又包括任務管理模塊、系統(tǒng)管 理模塊、記錄回放與評估模塊和理論及實操多媒體教學模塊。任務管理模塊主要實現(xiàn)訓練任務的靈活定制和運行控制；系統(tǒng)管理模塊主要包括用戶管理、網(wǎng)絡通訊接口、系統(tǒng)設置、數(shù)據(jù)庫維護與查詢；記錄回放與評估模塊用于記錄游艇在學員訓練過程中的航行全過程，用于事后回放和分析，以對訓練任務完成情況做出簡單評價；理論及實操多媒體教學模塊主要為學員提供訓練科目的多媒體互動教程，提供的訓練科目包括電航儀器使用訓練、避碰安全訓練、系浮筒教學、燈號型的識別安全設備的使用、錨泊作業(yè)、救助落水人員。
海域環(huán)境仿真單元主要包括視景模型數(shù)據(jù)庫、視景驅(qū)動模塊。
其中，視景模型數(shù)據(jù)庫包括地景模型庫、實體模型庫和特效模型庫。其中，地景模型庫是視景模型數(shù)據(jù)庫的核心，包括地形、地貌、山川、道路、橋梁等；實體模型庫包括碼頭港口、標志性建筑物等重要的人工設施，停放的游艇、助航標志等靜止物體，游艇、其它船艇等動態(tài)物體；特效模型庫包括尾跡模型、海浪模型等。
建立實體模型的方法如下：
S1：通過測量目標實體(如航行燈、水上浮標、其他水上船舶等)的外形比例關系構建線性框架結(jié)構；
S2：通過真實照片構建模型紋理，并對其進行輕量化優(yōu)化處理，形成RGB數(shù)據(jù)；
S3：提取目標實體的物理屬性信息，包括光反射率、折射率、物理材質(zhì)屬性、顏色等，換算得到材質(zhì)參數(shù)信息；
S4：采用三點對稱法實現(xiàn)RGB數(shù)據(jù)與線性框架結(jié)構的融合，得到目標實體的三維模型，最后通過材質(zhì)參數(shù)信息對模型進行優(yōu)化處理，得到接近現(xiàn)實的實體模型。
視景驅(qū)動模塊的實現(xiàn)方法如下：
S1：加載靜態(tài)模型。根據(jù)初始設置，確定能見度、云、霧和初始日照條件，構造初始氣象條件；根據(jù)任務時間，實時調(diào)節(jié)場景中的日照；實時采集駕駛員對方向舵與車鐘等的操作，按照事先的按鍵定義，轉(zhuǎn)換場景、調(diào)節(jié)視角。
S2：將其它模塊解算出來的游艇運動數(shù)據(jù)等與當前的場景、視角設置相結(jié)合，通過一系列轉(zhuǎn)換，得到當前觀察眼點處的地理位置坐標數(shù)據(jù)；
S3：利用地理位置坐標數(shù)據(jù)產(chǎn)生視景的相對位移，用以表現(xiàn)視景變化，通過觀察眼點的實時定位來表現(xiàn)視景的顯示范圍；
S4：根據(jù)任務設置，調(diào)用地景模型數(shù)據(jù)庫中的目標區(qū)域的模型數(shù)據(jù)，獲取海域情況，進行碰撞檢測，實時生成并驅(qū)動相應的視景畫面。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。