本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實仿真領(lǐng)域，具體而言，涉及一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

我國是一個航運大國，每年有大量的輪機專業(yè)學(xué)員需進行崗前培訓(xùn)，還有眾多的在職船員需要進行技能提高培訓(xùn)。然而船員進行實船操作的機會并不多，更不可能針對實船操縱的突發(fā)情況進行應(yīng)變訓(xùn)練。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)及方法，以解決上述問題。

第一方面，提供一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)，船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)包括控制終端以及用于與訓(xùn)練者實現(xiàn)交互的操控系統(tǒng)；操控系統(tǒng)包括用于接收訓(xùn)練者操作指令的物理盤臺以及模擬船舶環(huán)境的VR設(shè)備；物理盤臺與控制終端通信，VR設(shè)備與控制終端通信。

在本發(fā)明較佳的實施例中，VR設(shè)備包括第一處理器、用于創(chuàng)建VR場景的音響設(shè)備和投影儀；第一處理器與控制終端通信，音響設(shè)備與第一處理器電連接，投影儀與第一處理器電連接。

在本發(fā)明較佳的實施例中，物理盤臺包括用于為訓(xùn)練者提供實體訓(xùn)練設(shè)備的船舶操作臺以及接收訓(xùn)練者在船舶操作臺輸入的操作指令的第二處理器，船舶操作臺與第二處理器電連接，第二處理器與控制終端通信。

在本發(fā)明較佳的實施例中，船舶操作臺包括儀表、指示燈、開關(guān)按鈕和操縱手柄。

在本發(fā)明較佳的實施例中，船舶操作臺與真實船舶等比例設(shè)置。

在本發(fā)明較佳的實施例中，儀表、指示燈、開關(guān)按鈕和操縱手柄的相對位置關(guān)系與真實船舶相同。

在本發(fā)明較佳的實施例中，投影儀數(shù)量為多個，VR設(shè)備還包括邊緣融合器，多個投影儀分別與邊緣融合器電連接，邊緣融合器與第一處理器電連接。

第二方面，提供一種船舶駕駛訓(xùn)練方法，涉及上述船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)，方法包括：控制終端輸出第一場景信號到VR設(shè)備和物理盤臺；VR設(shè)備接收第一場景信號，并根據(jù)第一場景信號創(chuàng)建第一VR場景；物理盤臺接收第一場景信號，并根據(jù)第一場景信號模擬第一船舶情況信號；物理盤臺將訓(xùn)練者根據(jù)第一VR場景和第一船舶情況信號進行操作的操作指令傳輸至控制終端；控制終端將根據(jù)操作指令生成第二場景信號，并將第二場景信號傳輸至VR設(shè)備和物理盤臺；VR設(shè)備接收第二場景信號，并根據(jù)第二場景信號創(chuàng)建第二VR場景；物理盤臺接收第二場景信號，并根據(jù)第二場景信號模擬第二船舶情況信號。

在本發(fā)明較佳的實施例中，控制終端輸出第一場景信號到VR設(shè)備和物理盤臺之前，方法還包括：控制終端獲取訓(xùn)練者選擇的訓(xùn)練任務(wù)信息；控制終端根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)信息生成第一場景信號。

在本發(fā)明較佳的實施例中，物理盤臺接收第二場景信號，并根據(jù)第二場景信號模擬第二船舶情況信號之后，還包括：控制終端存儲訓(xùn)練任務(wù)信息和操作指令。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)及方法。船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)包括控制終端及操控系統(tǒng)；操控系統(tǒng)包括用于接收訓(xùn)練者操作指令的物理盤臺以及模擬船舶環(huán)境的VR設(shè)備；物理盤臺與控制終端通信，VR設(shè)備與控制終端通信，控制終端對物理盤臺和VR設(shè)備進行控制。因此，訓(xùn)練者也可在VR設(shè)備模擬的船舶環(huán)境中，通過物理盤臺進行訓(xùn)練。具有良好的擬真效果，訓(xùn)練效果好。它能在短時間內(nèi)模擬多種突發(fā)情況，從而在較短時間內(nèi)達到多次實船培訓(xùn)所帶來的效果。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明實施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明實施例提供的VR設(shè)備的第一種結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為本發(fā)明實施例提供的VR設(shè)備的第二種結(jié)構(gòu)框圖。

圖5為本發(fā)明實施例提供的物理盤臺的結(jié)構(gòu)框圖。

圖6為本發(fā)明實施例提供的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

圖7為本發(fā)明實施例提供的船舶駕駛訓(xùn)練方法的流程圖。

圖標：100-船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)；110-控制終端；120-操控系統(tǒng)；122-VR設(shè)備；124-物理盤臺；1221-第一處理器；1223-音響設(shè)備；1225-投影儀；1227-邊緣融合器；1241-第二處理器；1243-船舶操作臺；500-電子設(shè)備；502-存儲器；503-存儲控制器；504-處理器；505-網(wǎng)絡(luò)模塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和出示的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

第一實施例

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100。船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100包括控制終端110及操控系統(tǒng)120。

操控系統(tǒng)120與控制終端110通信，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與控制終端110通信。

下面介紹操控系統(tǒng)120。

請參閱圖2，操控系統(tǒng)120包括物理盤臺124以及VR設(shè)備122。物理盤臺124與控制終端110電連接，VR設(shè)備122與控制終端110電連接。

VR設(shè)備122用于模擬船舶環(huán)境。請參閱圖3，VR設(shè)備122包括第一處理器1221、用于創(chuàng)建VR場景的音響設(shè)備1223和投影儀1225；控制終端110與第一處理器1221通信，音響設(shè)備1223與第一處理器1221電連接，投影儀1225與第一處理器1221電連接。

第一處理器1221控制音響設(shè)備1223播放場景聲音，如水流聲、訓(xùn)練者操作的音效等。

第一處理器1221控制投影儀1225投影，以創(chuàng)造船舶駕駛艙環(huán)境、艙外自然環(huán)境等。

請參閱圖4，若投影儀1225數(shù)量為多個，VR設(shè)備122還包括邊緣融合器1227，多個投影儀1225分別與邊緣融合器1227電連接，邊緣融合器1227與第一處理器1221電連接。

需要說明，邊緣融合器1227為現(xiàn)有技術(shù)。從功能出發(fā)，它可將多組投影機投射出的畫面進行邊緣重疊，并通過融合技術(shù)顯示出一個無縫隙、亮度更高、大型且高分辨率的整幅畫面。在原理上，融合技術(shù)把多臺投影機重疊部分的燈光亮度逐漸調(diào)低，使整幅畫面的亮度與色彩一致。

當(dāng)模擬船舶環(huán)境時，使用多臺投影儀1225可在訓(xùn)練者四周投影，從而創(chuàng)設(shè)較為擬真的船舶環(huán)境。同時，船舶環(huán)境可為訓(xùn)練者提供諸如風(fēng)強、浪高等信息。

物理盤臺124用于接收訓(xùn)練者操作指令。請參閱圖5物理盤臺124包括用于為訓(xùn)練者提供實體訓(xùn)練設(shè)備的船舶操作臺1243以及接收訓(xùn)練者在船舶操作臺1243輸入的操作指令的第二處理器1241，船舶操作臺1243與第二處理器1241電連接，第二處理器1241與控制終端110通信。

船舶操作臺1243包括實體的儀表、指示燈、開關(guān)按鈕和操縱手柄，且船舶操作臺1243與真實船舶等比例設(shè)置，在一種實施方式中，按照1:1的比例進行設(shè)置。

其中，儀表、指示燈與第一處理器1221輸出端電連接，開關(guān)按鈕和操縱手柄與第一處理器1221輸入端電連接。操縱手柄應(yīng)包括，如重力傳感器、加速度傳感器、陀螺儀等，能夠感應(yīng)訓(xùn)練者的操控并將訓(xùn)練者的操控信號傳輸至第一處理器1221。儀表包括顯示屏(如LCD、LED等)，能夠?qū)崟r顯示模擬參數(shù)等信息。開關(guān)按鈕用于訓(xùn)練者控制船舶操作臺1243電源的通斷。指示燈可為發(fā)光二極管等。

船舶操作臺1243外部的材質(zhì)、顏色和形狀，均與實際船只相同。當(dāng)訓(xùn)練者在船舶操作臺1243進行操控時，操作方式與實船相同，具有良好的訓(xùn)練效果。

下面介紹數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

下面介紹實現(xiàn)控制終端110以及操控系統(tǒng)120中第一處理器1221、第二處理器1241等的電子設(shè)備500。

請參閱圖6，圖6示出了一種可應(yīng)用于本申請實施例中的電子設(shè)備500的結(jié)構(gòu)框圖。該電子設(shè)備500可以作為控制終端110，也可以是上述操控系統(tǒng)120中涉及到的計算機等。如圖2所示，電子設(shè)備500可以包括存儲器502、存儲控制器503、處理器504和網(wǎng)絡(luò)模塊505。

存儲器502、存儲控制器503、處理器504、網(wǎng)絡(luò)模塊505各元件之間直接或間接地電連接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件之間可以通過一條或多條通訊總線或信號總線實現(xiàn)電連接。所述船舶駕駛訓(xùn)練方法分別包括至少一個可以以軟件或固件(firmware)的形式存儲于存儲器502中的軟件功能模塊，例如所述船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100包括的軟件功能模塊或計算機程序。

存儲器502可以存儲各種軟件程序以及模塊，如本申請實施例提供的方法及裝置對應(yīng)的程序指令/模塊。處理器504通過運行存儲在存儲器502中的軟件程序以及模塊，從而執(zhí)行各種功能應(yīng)用以及數(shù)據(jù)處理，即實現(xiàn)本申請實施例中的船舶駕駛訓(xùn)練方法。存儲器502可以包括但不限于隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

處理器504可以是一種集成電路芯片，具有信號處理能力。上述處理器可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。其可以實現(xiàn)或者執(zhí)行本申請實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等。

網(wǎng)絡(luò)模塊505用于接收以及發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信號。上述網(wǎng)絡(luò)信號可包括無線信號或者有線信號。

當(dāng)電子設(shè)備500為控制終端110時，還應(yīng)該包括顯示模塊，該顯示模塊可以在所述控制終端110與用戶之間提供一個交互界面(例如用戶操作界面)或用于顯示圖像數(shù)據(jù)給用戶參考。例如，可以顯示訓(xùn)練情況界面。

控制終端110通過網(wǎng)絡(luò)第一處理器1221、第二處理器1241進行通信，以進行數(shù)據(jù)通信或交互。所述控制終端110可以是個人電腦(personal computer，PC)、平板電腦、智能手機、個人數(shù)字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴設(shè)備等終端。第一處理器1221、第二處理器1241可以是單片機、ARM芯片等。

需要說明，本發(fā)明中的通信，可以是有線連接，如通過RS232、RS485串口通信等，也可以是無線連接，如藍牙、WiFi、GSM、GPRS等實現(xiàn)。

整體而言，以上提供了一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100。船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100包括控制終端110以及操控系統(tǒng)120。操控系統(tǒng)120與控制終端110通信，控制終端110可為操控系統(tǒng)120分配訓(xùn)練任務(wù)并監(jiān)控操控系統(tǒng)120實時操控情況；操控系統(tǒng)120包括物理盤臺124和VR系統(tǒng)，VR系統(tǒng)用于模擬船舶環(huán)境，物理盤臺124與實船相同，提供了一個擬真度較高的仿真訓(xùn)練平臺。

第二實施例

請參考圖7，相應(yīng)地，本實施例還提供了一種船舶駕駛訓(xùn)練方法。該方法涉及船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)。船舶駕駛訓(xùn)練方法包括：

步驟S110：控制終端獲取訓(xùn)練者選擇的訓(xùn)練任務(wù)信息。

訓(xùn)練任務(wù)信息包括訓(xùn)練項目、訓(xùn)練難度等相關(guān)信息。

步驟S120：控制終端根據(jù)訓(xùn)練任務(wù)信息生成第一場景信號。

控制終端根據(jù)訓(xùn)練項目、訓(xùn)練難度等相關(guān)信息，生成第一場景信號，第一場景信號用于控制VR設(shè)備和物理盤臺模擬訓(xùn)練項目對應(yīng)的場景。

步驟S130：控制終端輸出第一場景信號到VR設(shè)備和物理盤臺。

步驟S140：VR設(shè)備接收第一場景信號，并根據(jù)第一場景信號創(chuàng)建第一VR場景。

第一VR場景通過投影儀投影實現(xiàn)。一般來說，為達到較好的投影效果，投影的屏幕為白色，且具有與駕駛艙相同的內(nèi)部形狀。

步驟S150：物理盤臺接收第一場景信號，并根據(jù)第一場景信號模擬第一船舶情況信號。

物理盤臺的儀表盤和指示燈，根據(jù)第一場景信號，實時模擬顯示船舶各項參數(shù)。

步驟S160：物理盤臺將訓(xùn)練者根據(jù)第一VR場景和第一船舶情況信號進行操作的操作指令傳輸至控制終端。

物理盤臺中的第二處理器將訓(xùn)練者提供的操作指令傳輸至控制終端。

步驟S170：控制終端將根據(jù)操作指令生成第二場景信號，并將第二場景信號傳輸至VR設(shè)備和物理盤臺。

步驟S180：VR設(shè)備接收第二場景信號，并根據(jù)第二場景信號創(chuàng)建第二VR場景。

與第一VR場景類似，第二VR場景通過投影儀投影實現(xiàn)。

步驟S190：物理盤臺接收第二場景信號，并根據(jù)第二場景信號模擬第二船舶情況信號。

與第一船舶情況信號類似，物理盤臺的儀表盤和指示燈，根據(jù)第一場景信號，實時模擬顯示船舶各項參數(shù)。

步驟S200：控制終端存儲訓(xùn)練任務(wù)信息和操作指令。

控制終端可將訓(xùn)練任務(wù)信息和操作指令存儲于控制終端自身的存儲器中，同時，也可通過網(wǎng)絡(luò)，將訓(xùn)練任務(wù)信息和操作指令存儲于云端。從而可對訓(xùn)練情況進行存儲與記錄。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100及方法。船舶駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)100包括控制終端110以及操控系統(tǒng)120；操控系統(tǒng)120包括用于接收訓(xùn)練者操作指令的物理盤臺124以及模擬船舶環(huán)境的VR設(shè)備122；物理盤臺124與控制終端110通信，VR設(shè)備122與控制終端110通信，控制終端110對物理盤臺124、VR設(shè)備122進行控制。因此，訓(xùn)練者可在VR設(shè)備122模擬的船舶環(huán)境中，利用物理盤臺124進行訓(xùn)練，此種訓(xùn)練方式具有良好的擬真效果，且在短時間內(nèi)模擬多種突發(fā)情況，從而在較短時間內(nèi)達到多次實船培訓(xùn)所帶來的效果。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。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(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。