船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究
船艇模拟训练战场环境三维视景的仿真设计及关键算法研究
船艇模拟训练战场环境三维视景的仿真设计及关键算法研究魏旭冠;朱利锋;黄浩;王荣昌
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2008(030)005
【摘要】在船艇模拟训练系统中,首先要解决好战场环境三维视景的仿真问题.结合某型船艇装备模拟训练系统的研制,讨论了战场环境三维环境视景的总体结构、软硬件设计,分析了三维视景的技术实现,并对所涉及到的三维坐标变换、视景投影、摇摆处理、视域裁剪等关键算法进行了研究,给出了三维地形仿真效果图和船艇模拟训练视景输出仿真效果图.通过合理的设计和优化的算法,为船艇训练提供了逼真的自然环境和实战化的战场环境,较好地解决了仿真过程中船艇运动建模与实时显示的技术难题.
【总页数】6页(P119-124)
【作者】魏旭冠;朱利锋;黄浩;王荣昌
【作者单位】镇江船艇学院,江苏,镇江,212003;镇江船艇学院,江苏,镇江,212003;南京军区航务军事代表办事处,上海,200081;镇江船艇学院,江苏,镇江,212003
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9;U676.2
【相关文献】
1.光电经纬仪模拟训练器的三维视景仿真研究 [J], 李煜峰
2.测地车模拟训练系统视景仿真模块关键技术 [J], 李秀亮;靳树昌;张成礼
3.基于Creator和Vega的通信对抗模拟训练三维视景仿真设计 [J], 杨龙;刘成文
4.某炮模拟训练系统中三维视景的设计与实现 [J], 王晓萍; 刘克敏; 尤静; 杨成浩; 冯培伦
5.模拟训练视景系统、三维游戏开发工具RGBGameBuilder的设计 [J], 赵辉;余云宜;梁应宏;贾广威
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船舶模拟机舱培训计划
船舶模拟机舱培训计划一、简介船舶模拟机舱培训是一种基于模拟技术的船舶操作培训方法，通过模拟真实船舶操作环境，培养船员的操作技能、危机处理能力和团队协作能力。
本文将详细介绍船舶模拟机舱培训计划的设计和实施要点。
二、培训目标•提升船员的船舶操作技能和应急处理能力•加强船员团队协作和沟通能力•培养船员对不同船舶系统的理解和掌握三、培训内容1. 模拟机舱环境搭建•设计真实船舶机舱模拟场景•配备相应设备，如控制台、仪表、操纵杆等•确保模拟环境的真实性和全面性2. 培训课程设置•船舶操作基础知识培训•船舶系统操作技能训练•应急处理及危机管理培训•团队协作和沟通训练3. 实际操作演练•模拟各种船舶操作情景，如航行、停靠、载货等•模拟各种应急情况，如火灾、漏水等•组织实际操作演练，检验培训效果四、培训方法•理论授课结合实践操作•小组讨论和案例分析•模拟机舱操作实际演练•督导指导和反馈调整五、培训效果评估•船员操作技能评估•应急处理实际能力评估•团队协作和沟通效果评估•培训成果总结和反馈六、培训计划实施步骤1.制定培训计划和课程表2.搭建模拟机舱环境和准备相关设备3.进行理论知识培训和实际操作训练4.组织实际操作演练和模拟情景练习5.对培训效果进行评估和总结，反馈调整培训计划七、结语船舶模拟机舱培训是一种有效的航海培训方法，能够提升船员的操作技能和危机处理能力，加强团队协作和沟通能力。
通过科学设计的培训计划和实施步骤，可以有效提高船员的综合素质和专业技能，确保船舶安全运行和船员安全。
基于AR技术的无人船艇射击模拟训练系统设计
●装备与技术 Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ基于ＡＲ技术的无人船艇射击模拟训练系统设计张 凯（陆军军事交通学院科研学术处，天津３００１６１）摘 要：为有效提升无人船艇实战能力，更好地适应陆军“全域机动、立体攻防”的战略要求，以当前陆军船艇固定武器为背景，提出构建基于ＡＲ的无人船艇模拟射击系统的设想。
通过系统开发和模拟训练，为无人船艇未来参与实战奠定基础。
关键词：无人船艇；ＡＲ技术；射击模拟训练系统；陆军ＤＯＩ：１０．１６８０７／ｊ．ｃｎｋｉ．１２－１３７２／ｅ．２０２０．０４．００８中图分类号：Ｅ２４６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－２１９２（２０２０）０４－００３１－０５Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｈｏｏｔｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒＵｎｍａｎｎｅｄ Ｂｏａｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺＨＡＮＧ Ｋａｉ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ａｒｍｙ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｂｏａｔ ｗｉｌｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｏｍｂａｔ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｕｎｍａｎｎｅｄ ｂｏａｔ ａｎｄ ｂｅｔｔｅｒ ａｄａｐｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ“ａｌｌ－ｒｏｕｎｄ ｍｏｂｉｌｅ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ａｔｔａｃｋ ａｎｄ ｄｅｆｅｎｓｅ”ｉｎ ｏｕｒａｒｍｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｉｄｅａ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＡＲ－ｂａｓｅｄ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｗａｔｅｒｃｒａｆｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｆｉｘｅｄ ｗｅａｐｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｍｙ’ｓ ｗａｔｅｒｃｒａｆｔ，ｗｈｉｃｈ ａｉｍｓ ｔｏ ｌａｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｕｎｍａｎｎｅｄ ｗａｔｅｒｃｒａｆｔ ｔｏ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｃｏｍｂａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｍａｎｎｅｄ ｂｏａｔ；ＡＲ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ａｒｍｙ 收稿日期：２０１９－１２－３０；修回日期：２０２０－０２－１０．作者简介：张 凯（１９７０—），男，博士，教授，处长，博士研究生导师． 随着无人技术和智能装备的快速发展，无人作战系统正逐步改变现代战争的作战形态和对抗方式［１－２］。
沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现
网络首发地址：https:///kcms/detail/42.1755.tj.20230406.1742.001.html期刊网址：引用格式：邓佳佳, 龚梅杰, 杜志鹏, 等. 沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现[J]. 中国舰船研究, 2023, 18(5): 31–39.DENG J J, GONG M J, DU Z P, et al. Design and implementation of immersive interactive simulation system for ship en-gine room[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2023, 18(5): 31–39.沉浸式船舶机舱仿真交互系统的设计与实现扫码阅读全文邓佳佳1，龚梅杰2，杜志鹏1，周泽麟2，陈辉*1，肖文2，管聪11 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 4300632 江南造船（集团）有限责任公司 江南研究院，上海 201913摘 要:［目的］为改善传统船舶机舱仿真交互系统仿真形式单一、沉浸感和真实感较差的问题，设计并实现一种分为半实物（HIL ）仿真和三维虚拟现实（VR ）系统两个部分的新型沉浸式船舶机舱仿真交互系统。
［方法］采用实时仿真技术，VR 系统与HIL 仿真系统基于5G 网络融合，同时对沉浸式立体投影系统和多站位VR 系统进行集成与数据整合。
［结果］实现了整个系统的实时交互与协同操作和HIL 与VR 系统的系统状态实时同步；给出了VR 系统内部的同步特性，实现了三维图像的实时同步，同时增加了多站位VR 系统协同交互操作的功能。
［结论］设计的新型沉浸式船舶机舱仿真交互系统在船舶智能运维管理和人员操作培训等方面具有指导意义。
关键词：半实物仿真；沉浸式虚拟现实；多站位虚拟现实；协同操作；实时交互中图分类号: U676.2文献标志码: A DOI ：10.19693/j.issn.1673-3185.02875Design and implementation of immersive interactive simulation systemfor ship engine roomDENG Jiajia 1, GONG Meijie 2, DU Zhipeng 1, Zhou Zelin 2, CHEN Hui *1, XIAO Wen 2, GUAN Cong11 School of Naval Architecture, Ocean and Energy Power Engineering, Wuhan University of Technology,Wuhan 430063, China2 Jiangnan Research Institute, Jiangnan Shipyard (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, ChinaAbstract : ［Objectives ］In order to solve the problems of the traditional interactive ship engine room simula-tion system such as its single simulation form and poor immersivity and realism, a new immersive interactive ship engine room simulation system is designed and implemented, divided into the hardware-in-the-loop （HIL ）simulation system and 3D virtual reality (VR) system.［Methods ］Real-time simulation technology is adopted to realize the real-time connection between the VR system and HIL simulation system through a high-speed network. At the same time, an immersive stereo projection system and multi-station VR system are com-bined and integrated with the data.［Results ］This design realizes the real-time interaction and cooperative operation of the whole system, and the real-time synchronization of the system state between the HIL and VR systems. The internal synchronization characteristics of the VR system are given, and the real-time synchroniz-ation of 3D images is realized. Meanwhile, a collaborative interactive operation function of the multi-station VR system is added.［Conclusions ］The new immersive interactive ship engine room simulation system pro-posed herein has guiding significance for ship operation and maintenance management and personnel opera-tion training.Key words : hardware-in-the-loop simulation ；immersive virtual reality ；multi-station virtual reality ；collab-orative operation ；real-time interaction0 引 言随着航运业与科学技术的迅速发展，现代船舶更加大型化、专业化、智能化，进而对船舶管理人员的技能要求越来越高。
基于虚拟技术的船舶消防模拟训练系统的设计与实现
基于虚拟技术的船舶消防模拟训练系统的设计与实现基于虚拟技术的船舶消防模拟训练系统的设计与实现【摘要】远望号船长期征战大洋，平安问题不容无视，而火灾又在船舶灾害事故中首当其冲。
因此，做好火灾应急培训成了当务之急。
基于虚拟技术研究了船舶消防训练系统，为培训提供了一条可行之路。
【关键词】船舶火灾虚拟仿真训练系统众所周知，船舶火灾事故在船舶灾害中占很大比例，对船舶生存能力至关重要。
当船舶发生火灾事故时，船员的平安技能水平是决定因素，灾害后所采取的紧急消除及修复措施、逃生技能的掌握及消防设备的使用等等都直接关系到每名船员的生命平安。
灾害处置的成功取决于正确的指挥、熟练的技术以及严密的组织。
但由于现实训练中却存在着诸多问题，对船舶火灾和消防的计算机模拟与仿真成为船舶消防训练研究的一个热点，虚拟现实技术为船舶火灾和消防的可视化搭建了一个有效平台，对船舶消防的模拟、训练、决策和评估具有极其深远的意义。
一、需求分析目前船员的消防平安技能训练存在着诸多限制。
一是消防平安技能训练内容过于庞大复杂，囊括了消防指挥、设备的使用、战术协同等一系列科目，需要多系统配合训练，涉及岗位广、人员多，实际训练中往往受到时间、经费等限制，很难保证训练到位；二是消防技能训练对场地要求较高，而船舶内空间有限，局部区域如机舱、小舱室等很难开展真实的火灾演练；三是船舶消防设备有着诸多限制要求，长期处于待发状态，日常情况下不容许人员随意操作；四是消防训练涉及到诸多危险因素，平安风险大，实际训练中极易造成人员伤亡。
以上等诸多限制迫切的要求一种效果逼真、使用方便的模拟训练系统来代替实际训练。
二、虚拟现实技术在船舶消防训练中的具体应用利用虚拟现实技术开发的船舶消防训练系统，可以实现多种训练目的，概括起来主要有灭火技能的训练，所有消防装备器材功能的熟悉，船舶不同地点火灾事故的应对处理和决策指挥等，具体包括：船员消防教育和逃生训练。
系统以文字、图像、视频、动画等多种形式介绍国际船舶平安标准条款。
船艇模拟机舱实训课程开发与教学实践
The Curriculum Development and Teaching Practiceof Ship Simulation Engine Room Training船艇模拟机舱实训课程开发与教学实践（201906）浙江台州人，副教授，硕士，研究方向：船艇机电士官职业教育。
山东菏泽人，助教，硕士，研究方向：轮机工程。
DOI:10.16850/ki.21-1590/g4.2020.02.010摘要：实训教学是士官教育的重要环节。
根据学校现有教学条件，结合士官教育教学理念，从课程开发的思路、目的、内容、考核方式、教学实施方面进行船艇模拟机舱实训课程开发，目的是培养学员操作技能，提高其对船艇机舱的使用、管理和维护能力。
通过对教学效果的分析可知：与参照班学员相比，实验班学员学习成绩有明显提高，对课程实施的配合度和满意度也更高。
关键词：模拟机舱；实训教学；课程开发；教学实践中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：2095-5928（2020）02-36-04（武警士官学校，浙江杭州311400）祁国常，郑克芝QI Guochang,ZHENG Kezhi(Armed Police Officer School,Hangzhou 311400,China)0引言目标是培养能够胜任人才。
长期以来，由于艇士官一直依赖实船练模式手段单一、周期拟训练是最大限度贴因此，按照院校训练大纲，根据船艇士官岗位需求，结合武警船艇分队现状，2017年武警士官学校建成了某型登陆艇的基于分布总线控制的柴油机主机推进装置、集中监控、火灾和综合报警实操实训教学系统。
该模拟训练机舱模拟船艇实装，开展船艇装备训练，用以培训船艇装备技术士官，保障船艇装备使用效能，增加士官学员的实战化动手机会。
经Abstract:Practice teaching is an important part of the education of non-commissioned officers.According tothe existing teaching conditions of the school and combined with the teaching concept of non -commissioned officers,this paper develops the course of ship simulation engine room training from the ideas,objectives,contents,assessment methods and teaching implementation of curriculum development.The aim is to cultivate the operation skills of the trainees and to improve their ability to use,manage and maintain the engine room of the ship.Through the analysis of the results of teaching implementation,it can be seen that compared with the reference class students,the experimental class students have significantly improved their academic performance,and the degree of cooperation and satisfaction of the course implementation is also higher.Key words:simulation engine room;practice teaching;curriculum development;teaching practice过两年多教学实践，取得比较满意的效果。
小型船舶运动模拟器研究的开题报告
小型船舶运动模拟器研究的开题报告一、研究背景和意义随着游艇运动的发展和游艇出租市场的不断扩大，对小型船舶运动模拟器的需求也日益增长。
运动模拟器可以模拟船体在水中的受力及运动状态，可以提高游艇驾驶员的技能和经验，降低事故发生的风险，同时也可以在游艇设计和制造过程中提供参考。
因此，开展小型船舶运动模拟器的研究具有重要的现实意义和理论意义。
二、研究内容和方法本文将研究小型船舶运动模拟器的设计、制造和测试。
主要包括以下几个方面：1.运动模拟算法的研究通过分析船体在水中的受力特点，确定运动方程，建立船体的运动模型。
采用数值方法，计算船体在不同条件下的运动状态和受力情况。
2.硬件系统的设计和制造设计控制系统、驾驶舱、显示屏等硬件系统，制造硬件部件，并进行组装和调试。
硬件系统包括运动平台、座舱、控制单元等组成。
3.软件系统的开发和实现编写运动模拟软件，实现船体运动模型和控制系统的模拟，以及模拟器的各项功能，如起停、加减速等。
4.测试和评估对模拟器进行各项测试，评估模拟器的性能和可行性，对模拟器进行优化和改进。
同时对小型船舶运动模拟器在游艇运动训练和设计中的应用进行评价和探讨。
三、研究进展和预期结果目前已经完成了小型船舶运动模拟算法的研究，建立了船体的运动模型，并开始进行硬件系统的设计和制造。
接下来将进一步开展软件系统的开发和实现，并对模拟器进行测试和优化。
预计将获得一个能够模拟小型船舶运动状态并具有较高可靠性和可行性的小型船舶运动模拟器，为游艇运动训练和设计提供参考。
四、研究计划和实施方案本研究计划在2年内完成，具体实施方案如下：第一年：完成小型船舶运动模拟算法的研究和模型的建立，开展硬件系统的设计和制造。
第二年：完成软件系统的开发和实现，对模拟器进行测试和优化，并对小型船舶运动模拟器的应用进行评价和探讨，撰写论文。
船舶仿真体系与研发信息化建设方案
02
故障处理流程：发现故障、分析原因、制定方案、实施维修等
03
故障处理注意事项：确保安全、遵守操作规程、记录维修过程等
04
数据备份与恢复
备份策略：定期备份，重要数据实时备份
备份介质：选择可靠的备份介质，如硬盘、光盘等
备份方法：采用增量备份、全量备份等方式
恢复方法：制定详细的恢复计划，确保数据丢失时能够快速恢复
培训方式：采用线上和线下相结合的方式，如视频教程、在线答疑、现场培训等
支持服务：提供技术支持和售后服务，包括系统故障排除、软件升级、技术咨询等
培训内容：包括系统操作、维护和管理等方面的培训
5
应急处理措施
故障处理
船舶故障分类：机械故障、电气故障、液压故障等
01
故障诊断方法：观察法、测量法、分析法等
大数据：对海量数据进行分析和挖掘，提供决策支持
物联网：实现船舶设备、系统和数据的互联互通和实时监控
数据管理技术
数据采集：通过各种传感器和设备，实时采集船舶运行数据
数据存储：将采集到的数据存储到数据库中，便于分析和处理
数据分析：利用数据分析技术，对船舶运行数据进行深入挖掘，发现潜在问题
数据可视化：将数据分析结果以图表、图形等方式展示，便于理解和决策
仿真技术包括数值仿真、物理仿真和半实物仿真等多种方法。
仿真技术在船舶研发信息化建设中具有重要作用，可以帮助企业实现数字化、智能化的研发和管理。
仿真技术可以帮助船舶设计师和工程师在设计阶段就发现并解决潜在问题，提高设计质量和效率。
信息化技术
云计算：提供强大的计算能力和存储能力
人工智能：实现自动化、智能化的船舶仿真和研发
网络需求：高速网络连接，保证数据传输的稳定性和速度
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51卷 第2期（总第190期） 中 国 造 船 Vol.51 No.2 (Serial No. 190) 2010年6月 SHIPBUILDING OF CHINA June. 2010
文章编号：1000-4882 (2010) 02-0184-06
船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究
余世林1，陈 辉2，宁海强1，王术新1 （1.镇江船艇学院，镇江，212003； 2.武汉理工大学能动学院，武汉，430063）
摘 要 从船艇机舱装备的使用管理要求出发，结合船队实际训练需要，吸收各种轮机模拟训练器研究的成功经验，综合运用虚拟技术、故障诊断技术和网络技术等，开发船艇机舱综合模拟训练系统。具体介绍了系统结构、系统组成和功能、系统设计和实现方法，提出了一种集船艇机舱装备的操作使用和管理、监控报警、故障诊断、虚拟维修、考核评分等功能的综合模拟训练系统。经实践证明，该系统功能全面，结构设计合理，实现方法简便可行，可替代实船开展机电人员培训，效率高、周期短、成本低。
关 键 词：船艇机舱；综合模拟；故障诊断；虚拟维修
中图分类号：U676.4 文献标识码：A
0 引 言 随着计算机软硬件技术、图形显示技术、通讯技术、人工智能等相关技术的发展，虚拟现实技术也取得了突破性进展，并广泛应用于军事、机械、建筑等领域[1]。利用虚拟技术开发的各种轮机训练
模拟器、虚拟维修训练系统已应用于实际，取得了良好的使用效果。 船艇机舱设备复杂，涉及学科领域广泛；尤其在浅滩、大风浪等特殊工况下，管理要求高，故障诊断难度大，维修困难。因受装备条件、地理条件、气候条件等方面的限制，利用实船进行训练很难实施；这样就导致许多训练课目难以达到训练要求。因此，必须综合应用先进仿真技术、研制船艇机舱综合模拟训练系统、替代实装进行机舱综合训练、改善当前船艇机舱综合训练现状、丰富培训手段和方法、降低训练成本、提高训练效果，从而对培养高水平船艇机电管理专业技术人才，提高船艇机舱的综合保障水平具有重要意义。
1 系统结构和工作流程
1.1 系统结构 船艇机舱综合模拟训练系统的结构示于图1，该系统的核心是实时仿真支撑平台，由支撑平台进行集中管理和调度各个功能子系统，实时反映各子系统的运行状态和训练过程。该系统主要由船艇机舱仿真系统、操作管理模拟平台、故障模拟系统、监控报警系统、虚拟拆装系统和考核评分系统组成。
收稿日期：2009-08-28；修改稿收稿日期：2010-04-26 基金项目：某总部科研项目（2007YY037） 51卷 第2期 (总第190期) 余世林，等：船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究 185 图形库是构建该系统的基础，主要由机舱装备零部件图形库、维修工具图形库和配件图形库组成。
图1 船艇机舱综合模拟训练系统结构 1.2 工作流程 船艇机舱综合模拟训练系统的工作流程示于图2。启动系统后，由教练员在实时仿真平台上设置训练课目，学员按照要求进行操作、管理。误操作或教练员设置的故障，通过运行监控参数与声、光信报警信号反映出来。学员根据故障现象进行故障分析、判断；然后，实施虚拟维修，直至故障排除。自动评分系统对学员的整个训练过程自动跟踪记录，结合评分规则进行考核。
图2 船艇机舱综合模拟训练系统工作流程 2 船艇机舱综合模拟训练仿真系统组成与功能
船艇机舱综合模拟训练仿真系统由硬件系统和软件系统组成。 2.1 系统硬件与功能 系统硬件的组成结构示于图3。根据实装系统工作流程，系统硬件是由各子系统仿真设备通过网络建立联系的仿真平台[3]。其主要由视景系统、模拟操作盘台、监控台、教练台和系统网络等组成。
系统硬件的组成结构示于图3。根据实装系统工作流程，系统硬件是由各子系统仿真设备通过网络 186 中 国 造 船 学术论文 建立联系的仿真平台[3]。其主要由视景系统、模拟操作盘台、监控台、教练台和系统网络等组成。 视景系统硬件由PC机与三通道135°水平投影场景组成，以模拟机舱环境。模拟操作盘台根据机舱操作盘台仿真而成，供学员进行机舱设备操作训练。监控台用以仿真机舱监控系统，实现监控报警。教练台用以实现对整个系统的管理。 系统网络由实装网和监控网组成。实装网的体系结构与实际系统一致，由硬件仿真实现；实装网上各模拟操作盘台与视景系统中的机舱仿真设备可以通过网络互联，组成与实际系统一致的网络，实现信号的接受与转换、数据的处理、信息的传输、接口状态的设置，为操作训练提供硬件支持。监控网是对系统中所有机舱仿真设备进行监控的网络，在监控网上实现监控信号的接受、解析与执行，并反馈监控台机舱仿真设备的状态信息，为受训人员提供方便的控制接口。
图3 系统硬件组成结构 2.2 系统软件与功能 船艇机舱模拟训练仿真系统的软件由3部分组成：实时仿真管理平台、机舱视景系统和仿真板卡固件，其连接关系如图4所示。
2.2.1 视景仿真系统 机舱视景仿真系统总体框图示于图5。该系统是根据真实船艇机舱的布置和机舱设备结构，开发而成的三维机舱虚拟环境[4，5]；虚拟环境中的机舱仿真设备对应于原型系统中的船艇主机、船艇电站、船
艇辅助机械、船艇管系、推进系统、监控台、操作盘台等。虚拟机舱与机舱操作模拟盘台及模拟监控台之间建立的实时通讯网络，可实现虚拟盘台与模拟操作盘台间的互操作；操作信息传递给实时仿真管理平台后，再实时实现驱动虚拟场景内的机舱仿真设备动态变化。 51卷 第2期 (总第190期) 余世林，等：船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究 187 图5 视景仿真系统总体框图 对应不同的仿真设备，仿真设备软件稍有不同，但其总体结构组成是相同的，都由虚拟界面显示、驱动程序、通信模块和功能模块等几个程序模块组成，实现与用户的交互及原实体的功能仿真。 2.2.2 实时仿真管理平台 实时仿真管理平台负责对整个仿真系统的监视和控制，具有强大的教练员管理与控制功能，可随时调阅仿真设备的状态(包括操作信息、接口数据、故障状态等)及实现对仿真设备的控制，可方便地进行仿真程序的起/停控制、外部条件参数设置、初始工况选择与编辑、故障设置、维修科目设置、操作记录、冻结、解冻、改变运行速度、追忆、返回及自动评分等[6]。图6为实时仿真管理平台外部参数
设置界面图。
图6 实时仿真管理平台界面 1.操作模拟 本系统研制有模拟操作硬件盘台和虚拟操作盘台，两者通过网络通讯实现实时互动。根据实时仿真平台设定的训练科目，学员操作模拟盘台，系统根据学员的操作动作实时响应；通过船艇机舱视景仿真系统、监控报警系统实时反应仿真机舱装备的运行状况，学员可以及时调整、纠正、规范操作管理，熟练掌握实船机舱的使用操作规范，正确进行船艇机舱在各种工况下的使用管理。 2.故障模拟 采用基于规则的诊断专家系统与故障树分析法相结合的办法，根据船艇机舱设备故障产生机理，建立各系统和设备的故障树模型；然后，对所建立的故障树进行定性分析，并根据简化的故障树生成诊断专家系统的知识库以及搜索模式实现推理，最终实现对船艇机舱装备的故障诊断，给出维修建议。188 中 国 造 船 学术论文 根据后台设定的故障或操作不当时出现的故障，通过压力、温度、转速等仪表参数显示与声、光、色信号报警，实现故障现象模拟。 3.监控报警模拟 监控报警系统可以模拟实际船艇机舱的集中监测系统，实现仿真机舱运行参数的显示、设置、打印、面板操作、延伸报警及分组表、测点表的输出等，可监控及记录各种故障，以及利用声、光信号模拟设备超限报警。 4.维修模拟 受训人员根据系统“产生”的故障现象，经初步判断，在计算机上进行交互式的船艇机舱设备虚拟维修。系统主要针对航行过程中船艇机舱设备的虚拟拆装，其关键是三维场景中零部件的建模和虚拟装配工艺。本维修模拟系统界面设置有待修设备区、维修工具区、备件区和操作参数区，系统界面友好，实现简单可行；船艇装备虚拟维修界面示于图7。
图7 船艇装备虚拟维修界面 5.考核评分 结合专家系统和基于模糊推理的综合评估技术，建立灵活、实用的评分规则库，采用合理的知识表示方法将模拟器操纵规则、故障诊断方案等转化为计算机能识别并进行推理的应用知识，即学员操作的评价依据。系统可自动记录考试时间，实时获取作业仿真系统的状态和学员的操作动作，能对训练过程进行回放并记录每一时刻训练人员的操作内容，自动跟踪学员的操作情况，能够提供实时解释机制和成绩评定。 2.3 固件程序 固件程序是运行于外部仿真板卡CPU上的软件，负责执行USB1. 1协议规定的内容、初始化各硬件单元、配置设备以及对接口故障点的控制。
3 结 语
本系统利用VC++、SE2000及VT3.0软件平台开发而成，可以实现对船艇机舱装备的使用操作、故障诊断、监控报警、虚拟维修、自动评估功能，替代实装开展船艇机舱的综合模拟训练，尤其是可以进行特殊工况下船艇机舱的管理和重大故障的诊断与排除训练。经实际使用证明，该系统性能可靠、培训效果好、周期短、成本低、可节能减排。 51卷 第2期 (总第190期) 余世林，等：船艇机舱综合模拟训练系统的设计研究 189 参 考 文 献：
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Design Research on Watercraft Cabin Multiple Simulation Training System
YU Shi-lin1, CHEN Hui2, NING Hai-qiang1, WANG Shu-xin1 (1. Zhenjiang Watercraft College of the PLA, Zhenjiang 212003, China; 2. School of Energy and Power Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)