一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于：它包括用于設(shè)定低高度太陽測自差訓(xùn)練相關(guān)的練習(xí)數(shù)據(jù)的練習(xí)編輯模塊；用于根據(jù)該練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)定模擬低高度太陽測自差所需虛擬場景，學(xué)員根據(jù)所設(shè)定的虛擬場景進(jìn)行低高度太陽測自差訓(xùn)練的虛擬訓(xùn)練模塊。本發(fā)明的訓(xùn)練成本投入少，訓(xùn)練效率高。因此，本發(fā)明可以廣泛用于航海仿真與訓(xùn)練【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種訓(xùn)練系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]船用磁羅經(jīng)由于其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點，在各種先進(jìn)導(dǎo)航設(shè)備不斷涌現(xiàn)的今天，其仍被廣泛地用于各類船舶。但磁羅經(jīng)安裝到實船之后，由于受到船磁的影響，將產(chǎn)生影響其指向精度的自差，自差過大將直接影響到船舶的航行安全。海上低高度太陽測自差由于不受海域限制，可靠性高，因此是學(xué)員必須具備的一項基本技能。同船舶上安裝的磁羅經(jīng)不同，陸地實驗室中的磁羅經(jīng)由于不受船磁的影響，不產(chǎn)生自差，因此低高度太陽測自差的訓(xùn)練無法在實驗室中完成。現(xiàn)有的磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng):如趙柯，時昌金，李艷慶等.在《船海工程》2008,37(3):110-113.發(fā)表的“磁羅經(jīng)自差校正訓(xùn)練的模擬實現(xiàn)”和于波在《珠江水運》2007(05):37-38.發(fā)表的“磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)”，雖然能夠完成簡單的海上疊標(biāo)測自差的訓(xùn)練，然而沒有辦法在模擬系統(tǒng)中完成低高度太陽測自差訓(xùn)練。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種解決當(dāng)前學(xué)員無法在實驗室中完成低高度太陽測自差訓(xùn)練的低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:它包括用于設(shè)定低高度太陽測自差訓(xùn)練相關(guān)練習(xí)數(shù)據(jù)的練習(xí)編輯模塊；用于根據(jù)該練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)定模擬低高度太陽測自差所需的虛擬場景，學(xué)員根據(jù)所設(shè)定的虛擬場景進(jìn)行低高度太陽測自差訓(xùn)練的虛擬訓(xùn)練模塊。
[0005]所述練習(xí)編輯模塊包括練習(xí)編輯界面單元、數(shù)據(jù)處理單元和練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元；教練員通過所述練習(xí)編輯界面單元來創(chuàng)建練習(xí)數(shù)據(jù)，并將練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元生成一個包含練習(xí)數(shù)據(jù)、該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍的練習(xí)文件和該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令，然后將練習(xí)文件傳送給所述練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元進(jìn)行存儲，同時發(fā)送該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令給所述虛擬訓(xùn)練模塊。
[0006]所述虛擬訓(xùn)練模塊包括練習(xí)文件下載單元、測試結(jié)果顯示單元、三維虛擬海上場景單元、三維虛擬工具箱單元和三維虛擬磁羅經(jīng)單元；所述練習(xí)文件下載單元接收練習(xí)指令，根據(jù)該練習(xí)指令從所述練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元中調(diào)取相應(yīng)的練習(xí)文件，并將練習(xí)文件中的練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給所述三維虛擬海上場景單元，將該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍傳送給所述測試結(jié)果顯示單元；所述三維虛擬海上場景單元根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)置模擬磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景；所述三維虛擬工具箱單元包括虛擬方位圈和太陽方位表；所述三維虛擬磁羅經(jīng)單元為一臺虛擬磁羅經(jīng)；學(xué)員在磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景中，利用虛擬方位圈和虛擬磁羅經(jīng)得到太陽羅方位，利用太陽方位表查取太陽真方位，將二者結(jié)合練習(xí)數(shù)據(jù)得到自差，并將自差結(jié)果輸入到所述測試結(jié)果顯示單元；所述測試結(jié)果顯示單元根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍，判斷自差結(jié)果是否正確。
[0007]所述測試結(jié)果顯示單元包括人機(jī)交互界面和自差判斷器，學(xué)員通過所述人機(jī)交互界面輸入所算的自差，所述人機(jī)交互界面將結(jié)果傳送給所述自差判斷器，所述自差判斷器根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍判斷是否正確，并將正確與否的結(jié)果返回給所述人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示。
[0008]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明與以往的磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)不同的是，現(xiàn)有的磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)僅能夠完成簡單的海上疊標(biāo)測自差的訓(xùn)練，本發(fā)明通過三維虛擬化磁羅經(jīng)和海上場景，利用虛擬工具箱中的虛擬工具，很好的解決了實驗室中無法進(jìn)行低高度太陽測自差的訓(xùn)練問題。2、現(xiàn)有的磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)在仿真駕駛臺內(nèi)訓(xùn)練磁羅經(jīng)測目標(biāo)，與實船在羅經(jīng)甲板利用磁羅經(jīng)測目標(biāo)不符，本發(fā)明將虛擬磁羅經(jīng)置于羅經(jīng)甲板，仿真環(huán)境與實船相符合，提高了訓(xùn)練的實際效果。3、現(xiàn)有的磁羅經(jīng)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)依托于大型航海模擬器進(jìn)行，訓(xùn)練投入成本過高，且系統(tǒng)承載的訓(xùn)練人數(shù)較少，基于本發(fā)明的訓(xùn)練成本投入少，訓(xùn)練效率高。鑒于以上理由，本發(fā)明可以廣泛用于航海仿真與訓(xùn)練【技術(shù)領(lǐng)域】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成圖
[0010]圖2是本發(fā)明的操作流程圖

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明包括一練習(xí)編輯模塊I和若干虛擬訓(xùn)練模塊2。
[0013]練習(xí)編輯模塊I用于創(chuàng)建和發(fā)送練習(xí)數(shù)據(jù)，其包括練習(xí)編輯界面單元11、數(shù)據(jù)處理單元12和練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元13。
[0014]教練員通過練習(xí)編輯界面單元11來創(chuàng)建練習(xí)數(shù)據(jù)，該練習(xí)數(shù)據(jù)包括但不限于船舶經(jīng)緯度、日期、時間、當(dāng)?shù)卮挪詈吞柕牧_方位等進(jìn)行低高度太陽測自差訓(xùn)練所需的數(shù)據(jù)，并將練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元12 ;數(shù)據(jù)處理單元12生成一個包含練習(xí)數(shù)據(jù)、該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍的練習(xí)文件和該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令，然后將練習(xí)文件傳送給練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元13進(jìn)行存儲，同時發(fā)送該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令給虛擬訓(xùn)練模塊2。
[0015]虛擬訓(xùn)練模塊2用于加載練習(xí)文件，并針對練習(xí)文件中的練習(xí)數(shù)據(jù)學(xué)員展開低高度太陽測自差訓(xùn)練，其包括練習(xí)文件下載單元21、測試結(jié)果顯示單元22、三維虛擬海上場景單元23、三維虛擬工具箱單元24和三維虛擬磁羅經(jīng)單元25。
[0016]練習(xí)文件下載單元21接收練習(xí)指令，并根據(jù)該練習(xí)指令從練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元13中調(diào)取相應(yīng)的練習(xí)文件，并將練習(xí)文件中的練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給三維虛擬海上場景單元23，將該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍傳送給測試結(jié)果顯示單元22。測試結(jié)果顯示單元22包括人機(jī)交互界面221和自差判斷器222，學(xué)員通過人機(jī)交互界面221輸入所算的自差，人機(jī)交互界面221將結(jié)果傳送給自差判斷器222，自差判斷器222根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍判斷是否正確，并將正確與否的結(jié)果返回給人機(jī)交互界面221進(jìn)行顯示。三維虛擬海上場景單元23根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)置海上場景，其包括太陽的高度、方位和船舶的航向等用于模擬磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景。三維虛擬工具箱單元24包括虛擬方位圈和太陽方位表，其中虛擬方位圈是虛擬磁羅經(jīng)測低高度太陽的工具，太陽方位表用于學(xué)員根據(jù)經(jīng)緯度、日期、時間查太陽的真方位。三維虛擬磁羅經(jīng)單元25為一臺虛擬磁羅經(jīng)，用于測低高度太陽的羅方位，磁羅經(jīng)為本領(lǐng)域常用的部件故不再詳述。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明工作時:
[0018]I)教練員通過練習(xí)編輯模塊I的練習(xí)編輯界面單元11來創(chuàng)建練習(xí)數(shù)據(jù)，并將練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元12，數(shù)據(jù)處理單元12生成一個包含練習(xí)數(shù)據(jù)、該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍的練習(xí)文件和該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令，然后將練習(xí)文件傳送給練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元13進(jìn)行存儲，同時發(fā)送該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令給虛擬訓(xùn)練模塊2 ；
[0019]2)虛擬訓(xùn)練模塊2中的練習(xí)文件下載單元21接收該練習(xí)指令后，并根據(jù)該練習(xí)指令從練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元13中調(diào)取相應(yīng)的練習(xí)文件，并將練習(xí)文件中的練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給三維虛擬海上場景單元23，將該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍傳送給測試結(jié)果顯示單元22 ;虛擬海上場景單元23根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)生成包括太陽的高度、方位和船舶的航向等用于模擬磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景，并在測試結(jié)果顯示單元22的人機(jī)交互界面221上顯示；
[0020]3)學(xué)員進(jìn)入訓(xùn)練后，在三維虛擬工具箱單元24中找到虛擬方位圈，將虛擬方位圈架到三維虛擬磁羅經(jīng)單元25的虛擬磁羅經(jīng)上，以便讀取低高度太陽的羅方位；
[0021]通過虛擬方位圈上的目視照準(zhǔn)鏡或棱鏡可讀取低高度太陽的羅方位，利用目視照準(zhǔn)鏡讀取低高度太陽的羅方位時，轉(zhuǎn)動虛擬方位圈，將目視照準(zhǔn)鏡的照準(zhǔn)線對準(zhǔn)太陽中心，羅盤上對應(yīng)的刻度即為低高度太陽的羅方位；當(dāng)利用棱鏡讀取低高度太陽的羅方位時，轉(zhuǎn)動虛擬方位圈，使得方位圈上的凹面鏡對準(zhǔn)太陽，棱鏡反射光線后，將光線投射到羅盤上，羅盤上投射的光線對應(yīng)的刻度即為低高度太陽的羅方位。上述操作步驟與實際操作步驟一致，故不再詳述；
[0022]4)根據(jù)人機(jī)交互界面221上顯示的練習(xí)數(shù)據(jù)中設(shè)定的船舶經(jīng)緯度、日期和時間，在三維虛擬工具箱單元24中找到太陽方位表，利用太陽方位表得到太陽真方位；
[0023]5)根據(jù)虛擬方位圈測得的太陽的羅方位、查太陽方位表所得的太陽真方位以及練習(xí)數(shù)據(jù)中的當(dāng)?shù)卮挪睿帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的自差公式解算自差。學(xué)員將算出的自差輸入到測試結(jié)果顯示單元22中的人機(jī)交互界面221，人機(jī)交互界面221將其傳送給自差判斷器222，自差判斷器222將輸入的自差與該練習(xí)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍做匹配，若在正確結(jié)果范圍內(nèi)，進(jìn)行提示“正確”，說明學(xué)員能夠利用低高度太陽準(zhǔn)確測定自差，達(dá)到了中華人民共和國海事局《海船船員適任評估規(guī)范》中的磁羅經(jīng)測自差的評估標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入下一步；否則，返回步驟4)重新觀測低高度太陽的羅方位，繼續(xù)進(jìn)行低高度太陽測自差訓(xùn)練。
[0024]6)結(jié)束低高度太陽測自差的訓(xùn)練。
[0025]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:它包括用于設(shè)定低高度太陽測自差訓(xùn)練相關(guān)練習(xí)數(shù)據(jù)的練習(xí)編輯模塊；用于根據(jù)該練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)定模擬低高度太陽測自差所需的虛擬場景，學(xué)員根據(jù)所設(shè)定的虛擬場景進(jìn)行低高度太陽測自差訓(xùn)練的虛擬訓(xùn)練模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述練習(xí)編輯模塊包括練習(xí)編輯界面單元、數(shù)據(jù)處理單元和練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元； 教練員通過所述練習(xí)編輯界面單元來創(chuàng)建練習(xí)數(shù)據(jù)，并將練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元生成一個包含練習(xí)數(shù)據(jù)、該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍的練習(xí)文件和該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令，然后將練習(xí)文件傳送給所述練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元進(jìn)行存儲，同時發(fā)送該練習(xí)文件對應(yīng)的練習(xí)指令給所述虛擬訓(xùn)練模塊。
3.如權(quán)利要求2所述的一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述虛擬訓(xùn)練模塊包括練習(xí)文件下載單元、測試結(jié)果顯示單元、三維虛擬海上場景單元、三維虛擬工具箱單元和三維虛擬磁羅經(jīng)單元； 所述練習(xí)文件下載單元接收練習(xí)指令，根據(jù)該練習(xí)指令從所述練習(xí)數(shù)據(jù)庫單元中調(diào)取相應(yīng)的練習(xí)文件，并將練習(xí)文件中的練習(xí)數(shù)據(jù)傳送給所述三維虛擬海上場景單元，將該練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍傳送給所述測試結(jié)果顯示單元；所述三維虛擬海上場景單元根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)設(shè)置模擬磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景；所述三維虛擬工具箱單元包括虛擬方位圈和太陽方位表；所述三維虛擬磁羅經(jīng)單元為一臺虛擬磁羅經(jīng)；學(xué)員在磁羅經(jīng)測低高度太陽的場景中，利用虛擬方位圈和虛擬磁羅經(jīng)得到太陽羅方位，利用太陽方位表查取太陽真方位，將二者結(jié)合練習(xí)數(shù)據(jù)得到自差，并將自差結(jié)果輸入到所述測試結(jié)果顯示單元；所述測試結(jié)果顯示單元根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍，判斷自差結(jié)果是否正確。
4.如權(quán)利要求3所述的一種低高度太陽測自差的三維虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于:所述測試結(jié)果顯示單元包括人機(jī)交互界面和自差判斷器，學(xué)員通過所述人機(jī)交互界面輸入所算的自差，所述人機(jī)交互界面將結(jié)果傳送給所述自差判斷器，所述自差判斷器根據(jù)練習(xí)數(shù)據(jù)對應(yīng)的自差和該自差對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值容許誤差范圍判斷是否正確，并將正確與否的結(jié)果返回給所述人機(jī)交互界面進(jìn)行顯示。
【文檔編號】G06F17/50GK104392078SQ201410787170
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】楊曉, 廉靜靜, 任鴻翔 申請人:大連海事大學(xué)