[發(fā)明專利]一種基于云平臺的航海模擬器系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110853453A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 陳立家;王凱;盧學;劉錠坤
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G09B9/06
• 分類號: G09B9/06;H04L29/06;H04L29/08
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發(fā)明公開了一種基于云平臺的航海模擬器系統(tǒng)，屬于航海模擬器技術領域。模擬器包括遠程終端系統(tǒng)、與遠程終端系統(tǒng)連接的通信系統(tǒng)、與通信系統(tǒng)連接的圖形計算系統(tǒng)，系統(tǒng)間的信息交換通過虛擬桌面協(xié)議、IUSB協(xié)議和NMEA0183協(xié)議實現(xiàn)，所述遠程終端系統(tǒng)包括作為客戶終端的瘦客戶機、多通道視景屏幕、駕駛臺模擬設備、電子海圖模擬系統(tǒng)和雷達模擬系統(tǒng)；所述通信系統(tǒng)包括防火墻，光纖交換機、網(wǎng)關；所述圖形計算系統(tǒng)包括航海視景模擬渲染模塊、虛擬化工作站集群、服務器集群和光纖存儲等。本發(fā)明的系統(tǒng)擴大了航海模擬器系統(tǒng)的使用場景，并且方便了開發(fā)者對系統(tǒng)的維護和升級，同時對于大數(shù)據(jù)流實時傳輸?shù)脑破脚_搭建提供了方法。

技術領域

本發(fā)明具體涉及一種基于云平臺的航海模擬器系統(tǒng)，屬于航海模擬器技術領域。

背景技術

為了發(fā)展海運事業(yè),以最少的投資、最短的學習時間培養(yǎng)出大批優(yōu)秀的船員,現(xiàn)代航海模擬器越來越受到各國航海界的重視。現(xiàn)代航海模擬器為培訓航海人員提供了仿真環(huán)境和設施。它通常由駕駛艙、視景系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、船舶運動系統(tǒng)和電子計算機等部分組成。

傳統(tǒng)的航海模擬器存在以下缺點：

1)部署與維護困難，航海模擬器的建設需要大量的時間和金錢及建設空間，需要專業(yè)維護與升級，難以滿足船員培訓對航海模擬器的需求。

2)穩(wěn)定性差，由于航海模擬器系統(tǒng)結構較為復雜，硬件設備難以做到標準化，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中航海模擬器存在的不足，提出一種云平臺航海模擬器。

具體的技術方案為：

一種基于云平臺的航海模擬器系統(tǒng)，所述云平臺航海模擬器包括遠程終端系統(tǒng)、與遠程終端系統(tǒng)連接的通信系統(tǒng)、與通信系統(tǒng)連接的圖形計算系統(tǒng)，系統(tǒng)間的信息交換通過虛擬桌面協(xié)議、IUSB協(xié)議和NMEA0183協(xié)議實現(xiàn)，所述遠程終端系統(tǒng)包括作為客戶終端的瘦客戶機、多通道視景屏幕、駕駛臺模擬設備、電子海圖模擬系統(tǒng)和雷達模擬系統(tǒng)；所述通信系統(tǒng)包括防火墻，光纖交換機、網(wǎng)關；所述圖形計算系統(tǒng)包括航海視景模擬渲染模塊、虛擬化工作站集群、服務器集群和光纖存儲；

圖形計算系統(tǒng)，用于根據(jù)輸入船舶操縱數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)，解算船舶運動狀態(tài)信息，渲染三維視景信息；

遠程終端系統(tǒng)，用于輸入三維視景和船舶運動數(shù)據(jù)信息，顯示到視景通道及航海儀器面板上，用戶根據(jù)船舶目前的狀態(tài)信息進行操縱船舶；

通信系統(tǒng)，用于提供圖形計算系統(tǒng)和遠程終端系統(tǒng)之間的通信通道，保證通道的穩(wěn)定。

進一步的，所述航海模擬模塊用于利用船舶操縱信息、環(huán)境參數(shù)信息來解算船舶運動狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)，并利用視景數(shù)據(jù)庫和船模數(shù)據(jù)庫渲染三維實景，結合駕駛臺設備營造真實的駕駛臺操船體驗。

進一步的，所述瘦客戶機是指在本系統(tǒng)體系中基本無需應用程序的計算終端，用于通過HDX和NMEA0183協(xié)議與服務器通信，進而接入局域網(wǎng)。

進一步的，所述虛擬化工作站集群是運行在服務器集群中的物理服務器上的虛擬化計算機，用于利用服務器集群構造資源池，在虛擬化CPU技術結合虛擬化GPU技術，搭建高性能的虛擬化工作站，以滿足模擬仿真中大量的渲染運算對性能的需求。

進一步的，所述網(wǎng)關為配置兩臺采用完全相同的硬件通信平臺、固件版本，且均啟用VR及防病毒功能、安裝防病毒許可證的安全網(wǎng)關，組成高可靠性網(wǎng)關簇，高可靠性網(wǎng)關用于在通信線路或設備出現(xiàn)故障時提供備用方案。

進一步的，所述圖形計算系統(tǒng)的圖形數(shù)據(jù)的處理方式主要有兩種：基于位圖數(shù)據(jù)的傳輸和基于矢量數(shù)據(jù)的傳輸；基于位圖的處理方式將圖形數(shù)據(jù)在服務器端進行渲染，生成的位圖數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，傳輸?shù)娇蛻舳说目芍苯语@示的位圖數(shù)據(jù)；基于矢量數(shù)據(jù)的處理方法則將圖形數(shù)據(jù)分為多種格式，傳輸?shù)接脩艚K端后再進行渲染。