我國是一個(gè)航運大國，每年有大量的輪機專(zhuān)業(yè)學(xué)員需進(jìn)行崗前培訓，還有眾多的在職船員要求進(jìn)行技能提高培訓。由于船員進(jìn)行實(shí)船操作的機會(huì )并不多，更不可能進(jìn)行實(shí)船操縱突發(fā)情況時(shí)的應變訓練。并且隨著(zhù)科技的發(fā)展，現代船舶電氣化，自動(dòng)化程度越來(lái)越高。因此應用虛擬仿真技術(shù)建設的船舶操縱訓練模擬器通過(guò)模擬各種船型的操縱環(huán)境，使船員通過(guò)虛擬的三維海洋視景、六自由度的仿真運動(dòng)和船舶聲音信號等獲得類(lèi)似于實(shí)船操縱的經(jīng)歷，且不受時(shí)間空間條件限制，是一種非常有效的教學(xué)培訓手段。
神州普惠公司在研究虛擬現實(shí)技術(shù)及應用方面有著(zhù)豐富的經(jīng)驗，公司自主研發(fā)的模擬器訓練系統AppSTS(App Simulator Training System)，是基于分布式技術(shù)、三維圖形圖像模型、視景投影技術(shù)、數學(xué)模型和實(shí)物模型五大核心技術(shù)設計開(kāi)發(fā)的覆蓋整個(gè)培訓過(guò)程(教學(xué)、學(xué)習、練習和考核)的培訓系統。主要用于設備的操作培訓、協(xié)同規程培訓和邏輯分析能力培訓?？梢詫Υ凹昂叫羞^(guò)程進(jìn)行三維可視化仿真，進(jìn)而進(jìn)行可視化研究或培訓，大大提高了試驗或訓練效率。
一、通用船舶模擬器組成
通用船舶模擬器一般由仿真計算機、船舶模擬駕駛艙、運動(dòng)仿真平臺、視景仿真系統、操縱負載系統、噪聲模擬系統等組成。系統組成如下：
通用船舶模擬器系統組成
仿真計算機： 它是船舶模擬器的主要組成部分。通過(guò)編寫(xiě)程序的方法來(lái)描述船舶各系統的數學(xué)模型。
模擬駕駛艙：它與真實(shí)船舶駕駛艙相似，艙內設有儀表、指示燈、開(kāi)關(guān)按鈕和操縱手柄。駕駛員根據儀表指示和外景顯示操縱模擬器。艙內儀表也可根據需要開(kāi)發(fā)成虛擬儀表。
運動(dòng)仿真系統：它給駕駛員以運動(dòng)感覺(jué)。運動(dòng)仿真系統一般通過(guò)六自由度運動(dòng)平臺提供 “航行”過(guò)程中模擬器垂直、水平、橫向、俯仰、滾轉和偏航六個(gè)角運動(dòng)的感覺(jué)。運動(dòng)基座由大功率伺服系統驅動(dòng)，驅動(dòng)信號由計算機計算形成。
視景仿真系統：它給駕駛員提供機艙外視覺(jué)景象。隨著(zhù)模擬器的“航行”位置和“航行”狀況的變化，在模擬艙前顯現相應的船外景象，包括港口、海浪、天空、船只航行尾跡等。視景仿真系統一般由視景生成計算機和視景顯示系統組成。虛擬視景通過(guò)視景建模、視景特效開(kāi)發(fā)、交互開(kāi)發(fā)完成虛擬場(chǎng)景的交互顯示。視景顯示系統一般通過(guò)投影顯示系統實(shí)現。
操縱負載系統：駕駛員在操縱舵輪、車(chē)鐘手柄等操縱機構時(shí)，操縱負載系統給駕駛員以操縱負載力的感覺(jué)。這些負載力隨操縱機構的行程大小、航行速度等參數的變化而改變。操縱負載系統通常采用力伺服系統。
噪聲模擬系統：噪聲模擬系統主要用來(lái)模擬船舶模擬器航行、發(fā)動(dòng)機和外部環(huán)境的音響效果以及乘員與控制臺間的語(yǔ)音通訊。
駕駛員在航海模擬器上進(jìn)行進(jìn)出港和航海訓練時(shí)，可以人為地設置各種故障和特殊情況，以培養駕駛員處置故障和特殊情況的能力。
二、通用船舶模擬器作用
神州普惠公司應用AppSTS開(kāi)發(fā)的船舶模擬器可以進(jìn)行如下研究和應用:
1) 操作訓練:可進(jìn)行單船航行操作訓練、團組配合與船舶安全航行、港口、狹水道、內河與開(kāi)闊海域的船舶引航訓練;
2) 方案論證:可進(jìn)行船舶結構布局方案論證等;
3) 故障訓練:通過(guò)對航行過(guò)程中常見(jiàn)故障以及較少出現的各種故障的模擬，對船員進(jìn)行故障的診斷、排除和維修訓練;
4) 海事分析;
5) 海上搜救訓練。
三、成功案例
神州普惠科技股份有限公司應用AppSTS開(kāi)發(fā)了多個(gè)船舶模擬器，積累了豐富的項目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，目前船舶模擬器技術(shù)成熟，可以滿(mǎn)足用戶(hù)試驗研究、仿真訓練及娛樂(lè )體驗等多方面需求。
1、 某型艦船模擬器
模擬器簡(jiǎn)介：該模擬器是神州普惠公司為某單位以某型艦船為原型構建的艦船駕駛模擬器，該模擬器完美模擬某艦船的駕駛過(guò)程。以多通道柱形投影幕和多臺三洋PLC-XP5100C作為硬件基礎，配以神州普惠定制開(kāi)發(fā)的各種三維模型模塊(船舶三維模塊、港口三維模塊、海洋三維模塊和天氣三維模塊等)為用戶(hù)提供逼真的視覺(jué)感受;模擬器的各種操縱設備和顯示設備，嚴格依照“所見(jiàn)即所得”原則，保持與真實(shí)某艦內的實(shí)物設備布局、操縱邏輯和顯示數據高度一致，由此保證用戶(hù)在使用模擬器時(shí)能獲得如駕駛真實(shí)艦艇完全一致的設備操作體驗;基于分布式仿真技術(shù)神州普惠設計開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的運動(dòng)解算模塊、操作臺控制信息模塊和系統同步模塊，為用戶(hù)提供了與駕駛真實(shí)某艦船高度一致的駕駛感覺(jué)。
2、 某艦艇編隊通訊指揮模擬器
模擬器簡(jiǎn)介：海上艦艇編隊作戰是現代海戰的基本作戰樣式。艦艇編隊作戰是一個(gè)實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的決策過(guò)程，不但要重視戰前的決策、制定合理完整的作戰計劃，更要注意戰斗過(guò)程中的實(shí)時(shí)指揮控制，及時(shí)捕獲戰機。神州普惠開(kāi)發(fā)的某艦艇編隊指揮模擬器可以模擬艦艇編隊反潛、防空、電子防御、戰術(shù)突擊、登陸作戰等作戰任務(wù)中的通訊指揮訓練。
3、 氣墊船模擬器
模擬器簡(jiǎn)介：該模擬器是神州普惠公司為某所以某氣墊船為原型構建的氣墊船模擬器，該模擬器具有逼真的視覺(jué)模擬和操作模擬功能，可以完美模擬氣墊船的駕駛過(guò)程。同時(shí)為了增強用戶(hù)體驗，設計加入了六自由度運動(dòng)平臺來(lái)模擬氣墊船在行進(jìn)過(guò)程中的顛簸、沖擊和轉彎燈運動(dòng)感覺(jué)。
4、 潛艇領(lǐng)航模擬器
模擬器簡(jiǎn)介：潛艇領(lǐng)航是指引導、指揮潛艇按預定航線(xiàn)航行并準時(shí)到達指定海域。神州普惠為某單位開(kāi)發(fā)的潛艇領(lǐng)航模擬器通過(guò)對潛艇、水面環(huán)境的三維模擬及航行模擬，用于訓練潛艇駕駛員返航入港的一系列操作。
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