船舶模拟驾驶系统采用半实物仿真的方式，充分考虑了船舶性能、航道条件、驾驶人员和自然环境等因素，利用先进的自动控制、计算机、图象处理、虚拟现实、数字仿真、船舶水动力学等技术，构建一个高度逼真的三维虚拟外景、及船舶操纵环境，可用于完成船舶驾驶和操纵的模拟演示及船舶驾驶模拟训练。
1.船舶模拟驾驶系统功能
1.1 模拟所有运动姿态
船舶模拟驾驶系统能够模拟内河船舶在各种操作条件下的所有运动姿态，包括但不限于直线航行、转弯、避障、停靠和紧急机动等。
1.2 三维外景图像
船舶模拟驾驶系统通过三维图形技术生成船舶在内河环境中运行的逼真图像，包括河流、桥梁、码头、其他船舶和沿岸景观等。
1.3 模拟机械性能
船舶模拟驾驶系统能够模拟船舶舵机和主机的运行性能，包括舵机的转向角度、主机的转速和功率输出等，以及这些设备在不同负载和操作条件下的表现。
1.4 噪声与振动模拟
船舶模拟驾驶系统能够模拟船舶运行中产生的噪声和振动，这些模拟数据可以帮助驾驶员更好地理解船舶在实际运行中的物理状态。
1.5 实时操纵模拟
船舶模拟驾驶系统能够进行1:1的实时操纵模拟，这意味着驾驶员的操作会即时反映在仿真环境中，从而提供真实的操作反馈。
1.6 模拟演示与学习
船舶模拟驾驶系统既可以作为船舶驾驶和操纵的模拟演示装置，也可以作为学习船舶操纵技术的仿真器，用于教育和培训。
2. 船舶模拟驾驶系统架构
船舶模拟驾驶系统由内河高速游艇实船船体、船舶驾驶台、驾驶操纵设备、显示仪表，船舶主机计算机仿真子系统、船舶舵机计算机仿真子系统、船舶运动和姿态计算机仿真子系统和三维虚拟外景仿真子系统等构成。
2.1 实船船体
采用内河高速游艇的实船船体，为驾驶员提供真实的船舶操作环境。
2.2 船舶驾驶台
模拟真实船舶的驾驶台，包括各种控制装置和仪表，如舵轮、油门控制杆、导航设备等。
2.3 驾驶操纵设备
包括用于操作船舶的实物设备，如舵轮、油门控制杆、紧急停止按钮等，这些设备与仿真系统相连，提供操作反馈。
2.4 显示仪表
显示船舶的实时数据和状态，如速度、方向、发动机状态、燃料消耗等，帮助驾驶员监控船舶的运行状况。
2.5 船舶主机计算机仿真子系统
通过计算机模拟船舶主机的性能，包括动力输出、燃油消耗、故障模拟等，以提供真实的操作体验。
2.6 船舶舵机计算机仿真子系统
模拟舵机的操作响应，包括转向角度、速度和力度，以确保船舶的转向操作与实际船舶相匹配。
2.7 船舶运动和姿态计算机仿真子系统
负责模拟船舶在水面上的运动和姿态变化，确保模拟的准确性和实时性。
2.8 三维虚拟外景仿真子系统
使用先进的三维建模和图形渲染技术，生成船舶在内河环境中运行的三维外景，包括天气变化、水流条件、交通状况等。
3. 船舶模拟驾驶系统设计
船舶模拟驾驶系统设计的重点主要涵盖：船舶运动仿真、环境仿真及三维虚拟外景仿真等3部分。
3.1 船舶运动仿真
船舶主机仿真、舵机仿真、运动和姿态仿真由1个计算机系统来完成，计算步长小于50ms。该计算机通过2个串行通信口分别与环境仿真计算机和虚拟外景仿真计算机交换数据，达到实时同步。
3.2 环境仿真
环境仿真子系统采用专门的计算机系统，其语音芯片能产生与发动机相匹配的实时发动机声音、发动机运转时的噪声。其变频调速系统能产生与航速成比例的风速和发动机振动，给人以逼真的、身临其境的感觉。
3.3 三维虚拟外景仿真
虚拟外景仿真子系统由高速图形工作站、液晶投影仪和380cm珠光屏幕构成。该子系统能给出与实际船舶航行时所见到的相仿的三维动态景像，外景图像的走向、移动、纵倾、横摇、转向、撞击与船舶实时航速、航向和运动姿态相匹配。当驾驶人员驾驶本系统穿过虚拟外景时，若操纵船舶拐弯、调头、回航，则虚拟外景如同真实影像一样，可再次回穿虚拟外景，并从回航视角展示原先见到过的影像，具有逼真的效果。在展现航道景象的同时，还能模拟晴天、阴天、雨天、下雪、雾天等各种气候条件。
船舶模拟驾驶系统通过结合实物操作设备和计算机生成的虚拟环境，为驾驶员提供了一个安全、有效的船舶驾驶演示、学习和训练平台，有助于提高他们的专业技能和应对复杂情况的能力。
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