[發明專利]一種基于VR的船舶磁羅經自差校正訓練系統和方法

在審

• 申請號: 202010072170.6
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111223353A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李文明;王霞
• 申請（專利權）人: 福建船政交通職業學院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 林朝熙

1.一種基于VR的船舶磁羅經自差校正訓練系統，其特征在于：包括系統參數和系數值設定模塊、虛擬電羅經模塊、場景虛擬增強模塊、虛擬仿真磁羅經模塊、差校正工具箱模塊和人機交互模塊；

所述系統參數和系數值設定模塊用于設定磁羅經自差校正訓練所需的系統參數和系數值；

所述虛擬電羅經模塊用于提供和顯示船舶電羅經航向；

所述場景虛擬增強模塊用于構建三維的VR虛擬海上場景及VR船舶虛擬實體；

所述虛擬仿真磁羅經模塊用于構建三維仿真磁羅經結構模型、船磁造成的磁羅經指向偏差數學模型與各種校正器對磁羅經進行自差校正數學模型以及磁羅經航向顯示；

所述自差校正工具箱模塊包含有用于磁羅經各類自差校正的校正工具；

所述人機交互模塊包含用于控制船舶虛擬實體航向的航向控制模塊和用于模擬磁羅經自差校正的訓練學員校正行為輸入模塊。

2.根據權利要求1所述的一種基于VR的船舶磁羅經自差校正訓練系統，其特征在于：所述磁羅經自差校正訓練所需的系統參數和系數值包括船舶經緯度、日期、時間、九個船舶軟鐵系數值，船舶硬鐵力P、Q、R值，地磁力參數、磁差VAR、磁羅經參數、校正器參數。

3.根據權利要求1所述的一種基于VR的船舶磁羅經自差校正訓練系統，其特征在于：所述虛擬仿真磁羅經模塊包含三維仿真磁羅經結構模型、船磁造成的磁羅經指向偏差數學模型、半圓自差校正器、傾斜自差校正器、象限自差校正器以及佛氏軟鐵校正器對磁羅經進行自差校正數學模型以及用于顯示磁羅經航向的磁羅經航向顯示模塊。

4.一種基于VR的船舶磁羅經自差校正模擬方法，采用權利要求1-3任一權利要求所述的一種基于VR的船舶磁羅經自差校正訓練系統；其特征在于，包括以下步驟：

S1、系統參數及系數值的設置：

教練員根據船型結構、磁羅經型號和磁羅經的安裝位置等因素在系統參數和系數值設定模塊設定船磁軟硬鐵力數值、地磁力數值、磁差VAR、磁羅經參數、校正器參數；

S2、磁羅經自差值的預置：

教練員預輸入系統參數及系數值，系統根據船舶正平時磁羅經自差精確計算式，自動計算出預置的磁羅經自差值；

S3、建立校正器對磁羅經的自差校正數學模型：

根據磁力學理論，通過虛擬仿真磁羅經模塊構建船磁造成的磁羅經指向偏差數學模型、半圓自差校正器、傾斜自差校正器、象限自差校正器以及佛氏軟鐵校正器對磁羅經進行自差校正數學模型；

S4、模擬磁羅經的自差校正：

場景虛擬增強模塊實時顯示當前輸入參數下的VR虛擬海上場景和VR船舶虛擬實體；訓練學員根據比對電磁羅經航向計算的磁羅經自差值，使用自差校正工具箱中硬鐵校正磁棒、軟鐵校正器，按照規定的船舶磁羅經校正流程，來進行自差校正；

移動或增減校正器，構成訓練學員校正行為輸入模塊的輸入值，作用于磁羅經自差校正數學模型，輸出校正器對船舶磁羅經作用產生的偏轉角，利用虛擬電羅經輸出的船舶真航向TC值與訓練系統初始參數中的磁差VAR及船舶最新的自差值DEV，根據計算公式羅航向CC=TC-VAR-DEV,計算出新的磁羅經航向，把新的磁羅經航向值傳送到虛擬仿真磁羅經模塊；

在進行一次自差校正后，訓練學員再次比對虛擬電羅經模塊和磁羅經航向顯示模塊所顯示的電羅經航向值和磁羅經航向值，求得磁羅經的自差，再利用校正工具來校正磁羅經自差，直到輸出的磁羅經航向值滿足要求；

在完成船舶磁羅經校正工作流程的每一校正步驟后，訓練學員通過航向控制模塊操控船舶虛擬實體航向來測定磁羅經的剩余自差；當剩余自差值在允許的范圍值時，則繪制自差曲線，然后結束自差校正工作，否則重新進行校正。