一种基于云平台的航海模拟器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云平台的航海模拟器系统，属于航海模拟器技术领域。模拟器包括远程终端系统、与远程终端系统连接的通信系统、与通信系统连接的图形计算系统，系统间的信息交换通过虚拟桌面协议、IUSB协议和NMEA0183协议实现，所述远程终端系统包括作为客户终端的瘦客户机、多通道视景屏幕、驾驶台模拟设备、电子海图模拟系统和雷达模拟系统；所述通信系统包括防火墙，光纤交换机、网关；所述图形计算系统包括航海视景模拟渲染模块、虚拟化工作站集群、服务器集群和光纤存储等。本发明专利技术的系统扩大了航海模拟器系统的使用场景，并且方便了开发者对系统的维护和升级，同时对于大数据流实时传输的云平台搭建提供了方法。

A navigation simulator system based on cloud platform

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台的航海模拟器系统
本专利技术具体涉及一种基于云平台的航海模拟器系统，属于航海模拟器

技术介绍
为了发展海运事业,以最少的投资、最短的学习时间培养出大批优秀的船员,现代航海模拟器越来越受到各国航海界的重视。现代航海模拟器为培训航海人员提供了仿真环境和设施。它通常由驾驶舱、视景系统、音响系统、船舶运动系统和电子计算机等部分组成。传统的航海模拟器存在以下缺点：1)部署与维护困难，航海模拟器的建设需要大量的时间和金钱及建设空间，需要专业维护与升级，难以满足船员培训对航海模拟器的需求。2)稳定性差，由于航海模拟器系统结构较为复杂，硬件设备难以做到标准化，使得系统稳定性较差。
技术实现思路
因此，本专利技术针对现有技术中航海模拟器存在的不足，提出一种云平台航海模拟器。具体的技术方案为：一种基于云平台的航海模拟器系统，所述云平台航海模拟器包括远程终端系统、与远程终端系统连接的通信系统、与通信系统连接的图形计算系统，系统间的信息交换通过虚拟桌面协议、IUSB协议和NMEA0183协议实现，所述远程终端系统包括作为客户终端的瘦客户机、多通道视景屏幕、驾驶台模拟设备、电子海图模拟系统和雷达模拟系统；所述通信系统包括防火墙，光纤交换机、网关；所述图形计算系统包括航海视景模拟渲染模块、虚拟化工作站集群、服务器集群和光纤存储；图形计算系统，用于根据输入船舶操纵数据和环境参数，解算船舶运动状态信息，渲染三维视景信息；远程终端系统，用于输入三维视景和船舶运动数据信息，显示到视景通道及航海仪器面板上，用户根据船舶目前的状态信息进行操纵船舶；通信系统，用于提供图形计算系统和远程终端系统之间的通信通道，保证通道的稳定。进一步的，所述航海模拟模块用于利用船舶操纵信息、环境参数信息来解算船舶运动状态、环境状态，并利用视景数据库和船模数据库渲染三维实景，结合驾驶台设备营造真实的驾驶台操船体验。进一步的，所述瘦客户机是指在本系统体系中基本无需应用程序的计算终端，用于通过HDX和NMEA0183协议与服务器通信，进而接入局域网。进一步的，所述虚拟化工作站集群是运行在服务器集群中的物理服务器上的虚拟化计算机，用于利用服务器集群构造资源池，在虚拟化CPU技术结合虚拟化GPU技术，搭建高性能的虚拟化工作站，以满足模拟仿真中大量的渲染运算对性能的需求。进一步的，所述网关为配置两台采用完全相同的硬件通信平台、固件版本，且均启用VR及防病毒功能、安装防病毒许可证的安全网关，组成高可靠性网关簇，高可靠性网关用于在通信线路或设备出现故障时提供备用方案。进一步的，所述图形计算系统的图形数据的处理方式主要有两种：基于位图数据的传输和基于矢量数据的传输；基于位图的处理方式将图形数据在服务器端进行渲染，生成的位图数据进行压缩编码，传输到客户端的可直接显示的位图数据；基于矢量数据的处理方法则将图形数据分为多种格式，传输到用户终端后再进行渲染。进一步的，所述IUSB协议为USB总线协议的扩展，用于实现远程访问USB设备；服务器端在IP网络上使用虚拟总线驱动程序访问远程设备的驱动端口，请求客户端的USB数据；客户端将对总线的命令请求封装在IP包内，并通过网络传输来访问远程服务器端的设备，服务器端的驱动程序接收访问命令后，响应用户端。进一步的，所述虚拟桌面协议，是一组用来在桌面服务器和用户终端之间进行通信的协议，主要完成服务器到用户终端的图形、图像、音频的传输以及用户终端到服务器输入信息的传输。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的云平台航海模拟器与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术提供的一种基于云平台，采用虚拟化技术，在一台物理主机上部署若干台虚拟机，标准化用户环境，充分利用服务器资源。采用vGPU技术，将物理主机上的GPU虚拟化为若干个vGPU，在传统的VDI(虚拟桌面基础架构，VirtualDesktopInfrastructure)上搭载上vGPU，提升虚拟机性能，以处理更为复杂的任务。采用SaaS(软件及服务，Softwareasaservice)模式，将模拟器发布到云平台上，即开即用，从服务器端管理系统，方便调试。采用虚拟桌面协议，在终端与服务器间提供稳定、实时的数据交换。采用IUSB协议，将终端的USB输入数据共享到服务器端。本专利技术的云平台航海模拟器系统易于配置，满足各种培训和考核要求，并且能够进行工程论证和海事分析。本专利技术的云平台航海模拟器系统降低了有航海培训教学和港口航道评估需求的用户使用航海模拟器系统的门槛，扩大了航海模拟器系统的使用场景，并且方便了开发者对系统的维护和升级，同时对于大数据流实时传输的云平台搭建提供了方法。附图说明图1为本专利技术的云平台航海模拟器系统的组成示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行说明：如图1所示，本专利技术所述的云平台航海模拟器系统包括：1)图形计算系统，输入船舶操纵数据和环境参数，解算船舶运动状态信息，渲染三维视景和面板数据信息。2)远程终端系统，输入三维视景和面板数据信息，显示到视景通道及航海仪器面板上，用户根据船舶目前的状态信息进行操船。通信系统，提供图形计算系统和远程终端系统之间的通信通道，保证通道的稳定。本专利技术设计的云平台航海模拟器结构包含远程终端系统、与远程终端系统连接的通信系统、与通信系统连接的图形计算系统，子系统间的信息交换通过虚拟桌面协议、IUSB协议和NMEA(NationalMarineElectronicsAssociation)0183协议。其中所述的远程终端系统包括作为客户终端的瘦客户机，多通道视景屏幕、驶台真设备和电子海图等面板设备；所述的通信系统包括防火墙，光纤交换机，高可靠性网关；所述的图形计算系统包括航海模拟模块、虚拟化工作站集群、服务器集群和光纤存储。本实施例中，所述的航海模拟模块是系统的核心部分，利用船舶操纵信息，环境参数信息来解算船舶运动状态，环境状态，并利用视景数据库和船模数据库渲染三维实景，结合驾驶台真设备营造真实的驾驶台操船体验。本实施例中，所述的瘦客户机是指在本系统体系中基本无需应用程序的计算终端。通过PCoIP和NMEA0183协议与服务器通信，进而接入局域网。瘦客户机结构简单、稳定性高、能耗低、而且便于部署和管理。本实施例中，所述的虚拟化工作站集群是运行在服务器集群中的物理服务器上的虚拟化计算机。利用服务器集群构造资源池，在虚拟化CPU技术结合虚拟化GPU技术，搭建高性能的虚拟化工作站，以满足模拟仿真中大量的渲染运算对性能的需求。采用这种方法，便于计算资源管理，可标准化用户环境，便于维护管理，并且避免了服务器的性能过剩。本实施例中，所述的高可靠性网关简称HA(HighAvailability)网关，即配置两台采用完全相同的硬件通信平台、固件版本，且均启用VR及防病毒功能、安装防病毒许本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云平台的航海模拟器系统，其特征在于，所述云平台航海模拟器系统包括远程终端系统、与远程终端系统连接的通信系统、与通信系统连接的图形计算系统，系统间的信息交换通过虚拟桌面协议、IUSB协议和NMEA0183协议实现，所述远程终端系统包括作为客户终端的瘦客户机、多通道视景屏幕、驾驶台模拟设备、电子海图模拟系统和雷达模拟系统；所述通信系统包括防火墙，光纤交换机、网关；所述图形计算系统包括航海视景模拟渲染模块、虚拟化工作站集群、服务器集群和光纤存储；/n图形计算系统，用于根据输入船舶操纵数据和环境参数，解算船舶运动状态信息，渲染三维视景信息；/n远程终端系统，用于输入三维视景和船舶运动数据信息，显示到视景通道及航海仪器面板上，用户根据船舶目前的状态信息进行操纵船舶；/n通信系统，用于提供图形计算系统和远程终端系统之间的通信通道，保证通道的稳定。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的航海模拟器系统，其特征在于，所述云平台航海模拟器系统包括远程终端系统、与远程终端系统连接的通信系统、与通信系统连接的图形计算系统，系统间的信息交换通过虚拟桌面协议、IUSB协议和NMEA0183协议实现，所述远程终端系统包括作为客户终端的瘦客户机、多通道视景屏幕、驾驶台模拟设备、电子海图模拟系统和雷达模拟系统；所述通信系统包括防火墙，光纤交换机、网关；所述图形计算系统包括航海视景模拟渲染模块、虚拟化工作站集群、服务器集群和光纤存储；
图形计算系统，用于根据输入船舶操纵数据和环境参数，解算船舶运动状态信息，渲染三维视景信息；
远程终端系统，用于输入三维视景和船舶运动数据信息，显示到视景通道及航海仪器面板上，用户根据船舶目前的状态信息进行操纵船舶；
通信系统，用于提供图形计算系统和远程终端系统之间的通信通道，保证通道的稳定。


2.如权利要求1所述的基于云平台航海模拟器系统，其特征在于，所述航海模拟模块用于利用船舶操纵信息、环境参数信息来解算船舶运动状态、环境状态，并利用视景数据库和船模数据库渲染三维实景，结合驾驶台设备营造真实的驾驶台操船体验。


3.如权利要求1所述的基于云平台航海模拟器系统，其特征在于，所述瘦客户机是指在本系统体系中基本无需应用程序的计算终端，用于通过HDX和NMEA0183协议与服务器通信，进而接入局域网。


4.如权利要求1所述的基于云平台航海模拟器系统，其特征在于，所述虚拟化工作站集群是运行在服务器集群中的物理服务器上的虚拟化计算机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立家，王凯，卢学，刘锭坤，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42