4. Progettazione e sviluppo del sistema di training
4.1 Disegno dell’architettura della Federazione di Simulatori
Di seguito viene definita l’architettura complessiva della Federazione di Simulatori:
Figura 4.1 Architettura complessiva
Nella tabella seguente si riporta una breve descrizione delle funzionalità fornite da ciascun modulo
software/hardware:
SHIP FEDERATE
Ricrea il simulatore del ponte di comando di
nave
CONTROL TOWER FEDERATE Ricrea il simulatore di Torre di Controllo.
TUGBOAT FEDERATE
Ricrea il simulatore del Rimorchiatore
SUPERVISION SYSTEM Questo modulo rappresenta la postazione dell’Istruttore.
GEOMETRIC MODELS
Comprendono tutti i modelli 3d che
costituiscono l’ambiente virtuale dei tre
simulatori
SHIP MOTION EQUATION
Queste equazioni sono utilizzate per simulare
il moto delle imbarcazioni a mare in accordo
al modello a 6 gradi di libertà
HARDWARE IN THE LOOP
L’hardware utilizzato per ricreare la replica
del
ponte
di
comando
della
nave/rimorchiatore
AIS SIMULATOR Emulatore dell’Automated Identification System (AIS), uno degli strumenti tipicamente presenti a bordo di una nave
RADAR SIMULATOR Simulatore del Radar, uno degli strumenti tipicamente presenti a bordo di una nave
CONNING SIMULATOR Simulatore di un Display Conning, utilizzato per raffigurare le informazioni di utilizzo delle imbarcazioni (velocità, posizione, heading, etc.) GRAPHIC USER INTERFACE E’ parte del Supervision System e rappresenta
l’interfaccia grafica attraverso cui l’istruttore accede alle funzionalità di settings, controllo e analisi.
SETTINGS Contiene tutti I settaggi dello scenario
CONTROL Fornisce le funzionalità di avvio del Sistema, interruzione, terminazione della simulazione, verifica dell’avanzamento della simulazione. ANALYSIS Salva un file di log in cui vengono salvati dati e
informazione sull’andamento della missione.
Tabella 4.1: Descrizione moduli software
4.1.1 Federato Nave
Il Federato Nave, o Ship Bridge Simulator, è in grado di simulare il comportamento di una nave sulla
base delle azioni intraprese dai trainee che interagiscono con i comandi della nave (volante e la leva
di potenza del motore, eliche laterali, ecc ...) e strumentazione di bordo (AIS, CONNING e RADAR).
Il comportamento della nave viene calcolato in tempo reale e replicato su un sistema di
visualizzazione ampio e immersivo.
Il Federato Nave si occupa quindi della gestione della dinamica della nave e supporta le seguenti
funzionalità:
Calcola i coefficienti idrodinamici necessari ad applicare il modello matematico per il calcolo della dinamica partendo dai parametri dimensionali e geometrici della nave di interesse; Simula il funzionamento del motore della nave OS rispettando i parametri che caratterizzano
il sistema reale; permette il calcolo dei giri del motore e di conseguenza i giri dell’elica in funzione degli input imposti dal trainee, dei parametri della nave utilizzata (tipo di alimentazione, dimensioni elica, potenza del motore, rendimento, etc.) e della condizione di utilizzo della stessa (velocità di traslazione e rotazione, velocità e accelerazione di rotazione dell’elica all’istante precedente);
Calcola la reazione delle navi, sia la nave OS che quelle che si muovono autonomamente (in modalità STANDALONE), alle collisioni con altre imbarcazioni e corpi morti; in particolare gestisce inoltre le interazioni tra nave e rimorchiatore.
Calcola l’evoluzione della posizione della nave in funzione dei coefficienti idrodinamici della nave, delle condizioni meteo marine, del numero di giri dell’elica, dell’angolazione del timone (definita dal trainee), di eventuali collisioni;
Fornisce le informazioni necessarie al funzionamento della strumentazione di bordo; Si occupa di gestire il flusso dati con gli altri federati tramite l’RTI e lo standard HLA; riceve
informazioni su:
o Condizioni meteo/marine di interesse per la navigazione: Forza del mare;
Direzione delle onde;
Intensità e direzione del vento; Precipitazioni;
o Posizioni, velocità e accelerazione altre imbarcazioni con piano prestabilito;
Inoltre pubblica informazioni su:
o Posizione, velocità e accelerazione nave OS;
o Interazioni in termini di collisioni tra nave OS e altre imbarcazioni con piano prestabilito o corpi morti.
4.1.2 Federato Torre di Controllo
Il Federato Torre di Controllo, o Control Tower Simulator, è orientato alla simulazione di una
stazione di controllo ed è pertanto equipaggiato con un sistema di visualizzazione multi-display nel
quale viene rappresentato lo scenario virtuale e le condizioni di traffico nell’area portuale.
Il modulo CTS fornisce le seguenti funzionalità:
Aggiorna le traiettorie rispetto agli input inseriti dal trainee del sistema torre di controllo che avrà la facoltà di rallentare, fermare e deviare le navi simulate;
Permette al trainee di impostare viste differenti e in particolare fornisce la funzione di teletrasporto virtuale, per mezzo della quale il trainee ha la possibilità di essere “teletrasportato” a bordo di una nave e di godere della stessa vista del pilota della nave stessa;
Si occupa di gestire il flusso dati con gli altri federati tramite l’RTI e lo standard HLA; riceve informazioni su:
o Interazioni avvenute tra le imbarcazioni con piano prestabilito e nave OS; o Posizione, velocità e accelerazione nave OS;