船舶驾驶模拟器

一、设备基础简介
ZRM-CB02N型 内河船舶操纵模仿器船舶驾驶室内有雷达、测深仪、GPS、*S、电子海图等高科技设备，窗外是宽阔的江面，船长正手握船舵，目视前方，身旁的助手则经过甚高频与通航管理中心联系。接到海事指令后，船长努力操控船舶，缓缓向岸边靠去，并抛锚实行检修。设定有全功能内河船舶模仿器应用的场景，被广泛应用到内河一类船长模仿器实操实训。 　　--内河航运市场多元化的发展和政府职能的转变，航运企业成本控制和个体船员市场化发展的需求，过去运用实船实行实际实操实训受到各方面条件的限制，因此用船舶模仿器代替实船实行船员实操实训，成了适应新形势的必然趋势，也是船员培训的一次变革。
　　以前，内河船舶驾驶员实际实操实训大全部在实船上实行，符合实操实训需求的船舶调集起来很困难。目前，除了少数大型航运企业能提供货轮为本企业船员实训提供船舶外，大量中小企业船员或个体船员实操实训船舶无法落实，部分培训机构不得已将需要实训的船员集中到一艘货轮上实行。货船由于受配员限制，存在实训周期长、单船容纳实训人员数量小的问题。--"用实船实行实操实训，由于租赁实训船的种类、船型和吨位等限制，无法随时适用内河船员不一样航线、不一样等级、不一样船舶种类、不一样船型的实训需求。
公司研制的船舶操纵模仿器的建造设计以内河江船驾驶室为模仿器原型可以在此基础是兼顾了海船的特别点，方案的建造设计内容为内河船舶操纵模仿器1套，其中含有概括教练员站1套，180度水平视场角主本船1套（应用5通道投影仪显露），120度水平视场角副本船1套（应用3通道液晶电视机显露）。本船系统主要采用船舶控制模型块、雷达模型块、电子海图模型块、通讯模型块、导航仪表器具模型块、音响模仿模型块等包括，其功能和布置与实船基础一致。
　　该内河船舶操纵模仿器系统应用了对比先进的成熟技术，设计合理，拟真感较强;实际实操实训的要素丰富，能实训考察船舶驾引人员操船水平、应急处置能力，避免了实船实操风险，达到了船舶船员实船实操的效果，设定有良好的现实意义和良好的社会效益，可以升级用来船舶船员实际实操考试。
　　应用模仿器实行实训，也不受大风、大雨、大雾等气象因素的影响，实训培训计划能够如期实施。模仿器能够模仿各种不一样的通航环境、紧迫会遇局面和故障设定，实操应用模型块设计，可以在有限时间内全面实训学员运用专业知识和技能处置整理各种紧迫局面的综合能力，同时也避免了实船考试过程中的全部安全风险。也就是说，应用船舶模仿实训实训比实船实训对考生的要求更严格，实训内容更全面和规范。 二、系统功能
1．应用系统运行平稳。
2．系统实操人机界面HMI友好，有帮助功能，而且实操简洁、便利。
3．系统设备的自动故障判别、警报功能强，必要时能够自动保护。
4．用户能够自行经过恢复光盘或硬盘短时间内重新装配系统，恢复系统运行。
5．系统备品备件更换容易。
6．设定有可靠的售后服务保障体系
7．系统运行过程中的流畅程度高；
8．要求视景的逼真程度高，电子海图、雷达、视景等三者位置功能数值准确一致。
9．系统软硬件应用成熟的设备，经过严格重量检验测试和可靠性检验。
10．系统设定有可靠的安全防范措施，以避免系统系统、数值遭到攻击和破坏。
11．系统尽量应用COTS设备。
12．应用流行的中英文实操系统，方便甲类和丙类船员操纵。
13．全部作业站、计算机数值、桌面系统及显露设备需配备统一启停控制系统，可完成统一次序启动和关机。
14．管理信息终端（摄像头、视景通道等）应能接入评估中心运行管理平台的统一监控。
15．系统应用开放的体系构造，模型块化设计，方便硬件设备的增减和系统的二次研发。
16．系统研发应用先进的研发工量具，系统版本可升级，同一版本可增减功能设定。
17．本模仿器应拓展到至少20个以上本船驾驶台的能力（含有概括全任务型驾驶台、部分任务型驾驶台和桌面型作业站）。同样的模仿器练习在主本船、副本船及桌面系统上均能够运行。
18．本模仿器应拓展到至少4个教练站能力。
19．本模仿器能够提供相应连接口，具备与轮机模仿器或自动化机舱连接形成综合船舶模仿器的功能，能够完成综合船舶资源管理的评估。
三、 系统功能
（一）教练员站配备及功能
1、教练员站配备
教师员站由1个教练站作业台、1台主控制台计算机数值、1台GMDSS计算机数值、1台监控计算机数值、1台VHF收发机、1台打印机、1台60英寸监控显露器、1台讲评室投影仪包括。
教师员站含有概括主控制系统系统1套、GMDSS教练员端系统1套、音视频监控系统系统1套。
2、教练员系统功能
教练员控制台是本系统的中央控制单元，配设教练站和系统管理系统，系统管理系统具备船员培训船舶操纵模仿器初始环境设定、船型选用、运行监控、故障设定、分组协作、实训评定分数、回放演示等功能。教练员站可以便利地设定实训项目，控制实训过程，监督学员实操情况以及回放实操过程和讲评。除此之外， 教练站的功能主要含有概括：
(1) 具备实训水域、环境条件、交通态势等的设定、编辑、载入及存档功能；
(2) 具备本船船型和载态、目标船船型及航线设计等的设定、编辑、载入及存档功能；
(3) 具备各本船单独运行模式和多本船协作运行模式；
(4) 具备练习控制功能，含有概括开始、暂停、继续、重启；
(5) 具备在线设定故障与环境条件功能；
(6) 具备离线故障设定模式。离线故障设定内容应能存档到练习中，载入该练习实行实训过程中应可按照所设定的触发时间自动触发；
(7) 具备记录各本船船舶姿态数值、故障情况、学员实操数值的功能；
(8) 能在教练站载入和回放各本船的实训数值，回放速度可调
(9) 能完成教练站和本船同步回放实训数值，回放速度可调
（10）能提供系统所记录的、可用来实训成果评估的数值内容及其格式，以及通信连接口协议，并提供连接口的程序样例，以方便实训评估模型块的研发和系统拓展；
（11）具备远程监控、记录和回放各本船实训过程声音和图像的功能
3、制作、编辑各种练习
（1）教练员可选用
u 练习类型：船舶操纵与避碰实训、航海实训；
u 实训模式：多船同组对抗实训、多船分组对抗实训、各船单独实训；
u 练习课目：靠泊、离泊、锚泊、系离浮筒、狭水道航行、进出港、避碰、助航标识实训等；
（2）选用本船的船舶类型、名称和装载状态：
系统提供含有概括杂货船、散货船、集装箱船、油船、客船、滚装船、边防巡逻船等各种船型不一样载态的船舶（船舶构造及航海功能与实际船舶基础相符）。
u 船舶功能的在线显露：选中某一船舶后，可在线显露该船舶的主要功能和各种功能数值（船长、船宽、吃水、吨位等详细图纸文档实训指导书）。
u 本船初始位置、航向、速度的设定。初始位置可应用数值写入（写入船舶的经纬度）或用鼠标在电子海图上直接拖动的方法设定。
u 设定目标船。含有概括选用目标船类型、名称，设定目标船速度、转向点位置以及转向点的删除、添加和更改，设定目标船雾号、号型。目标船的个数为100个。目标船的转向点个数不限。系统提供一个单独的友好界面，同时可查看本船和目标船的航行状态，可以在不中断练习的情况下，参训人员可按照综合演练的要求，可便利改变目标船航行动态，以供演练。
u 船舶间动态功能数值的就地实时显露：动态功能数值含有概括本船和本船、本船和目标船间的距离、方位、TCPA、DCPA等。当编辑练习时（船舶位置、速度、航向改变），这些功能数值可就地实时显露，以方便设定练习。
u 设定航行环境：如风、流、潮汐、时间以及能见度、设定渔网区（海警船舶执勤）等。
4、练习预演
设定完的练习后或打开练习后，教练员可实行练习预演，以保证设定的练习适用实训的要求。预演时，教练员可调节预演速度，可"暂停"、"继续"或"停止" 预演。
5、系统控制及对各本船的监视
u 在电子海图上就地实时显露各本船和目标船的动态俯视图形。
u 监视各本船和目标船的船位、航向和速度。
u 就地实时显露各本船和目标船间的动态功能数值（含有概括本船和本船、本船和目标船间的距离、方位、TCPA、DCPA等）。
u 动态监视各本船实操人员的操船动作：车、舵、锚等使用。
u 暂停（恢复）某一本船的运行，以便教练员按照需要实行讲解。
6、设定本船故障
设定本船故障，以便实行故障时的应急实操实训。含有概括：
u 主机故障
u 锚机故障
u 绞缆机故障
u 操舵故障
u 舵损坏
u 罗经故障
u 雷达故障
u 计程仪故障
u GPS故障
u 风速指示仪故障
u 风向指示仪故障
u 航速表故障
u 舵角指示表故障
u 主机转动速度表故障
7、航行环境的就地实时控制
模仿开始后，教练员可随时改变航行环境信息，含有概括：
u 风向、风速（动态海面的海况与风速、风向相关）
u 流向、流速（模仿器中的流的计算应用多种方法，按照港口不一样，程序自动选用变速流计算方法或应用教练员设定的方法）
u 潮高、潮时
u 可随意设定初始模仿时间，含有概括白天、夜晚、晨昏朦影等，动态设定后，太阳的位置开始连续改变，视景图象的光照自动改变，并可在白天、夜晚、晨昏朦影间自动连续变换
u 能见度等级的控制：从能见度良好至浓雾共5级，也可按照需要连续无级改变
u 设定雷、雨、雪等不一样天气情况
8、目标船号灯、号型、信号旗的就地实时控制
教练员可按照需要打开或关闭目标船的号灯、号型及信号旗。
号灯含有概括：
u 航行灯：前、后桅灯，左、右舷灯，尾灯
u 前锚灯、后锚灯
u 环照灯：三个白灯、三个红灯
u 甲板灯：8个
各种灯光的能见距离、光弧界限严格按有关规定制作。
可控制如下特殊情况下的号型：
u 锚泊船：前桅一个黑球
u 搁浅船：后桅三个黑球
u 失控船：后桅两个黑球
u 操纵能力受限船：大桅上两个黑球，一个棱形
u 吃水受限船：大桅上一个圆柱体
能见度不良时，目标船自动雾号的控制：
一长声、二长声、一长两短、一长三短、一短一长一短、一长四短、五短声
9、雷达回波的控制、雨区的设定
可设定雷达处于超折射、次折射状态，SART信号的模仿，雷达干扰的模仿等，并可设定雨区界限，雨的大小。设定成果在雷达图象上可反映出来。
10、搜救功能的设定及模仿
系统可用来海上搜救系统的功能模仿。可设定不一样的遇险状态：失火、搁浅、沉船等，并可设定人员落水、救生筏、救生船等。设定遇险船后，雷达上可显露遇险船SART图象，三维（3D）视景上可显露遇险船及其周围态势。
11、数值的就地实时记录和各船航迹的动态显露或打印
系统运行时，教练员站计算机数值就地实时记录下如下数值：
u 各本船的类型、载态、船舶尺度
u 各本船的经纬度、速度、航向
u 各本船的车、舵、拖轮等的使用信息
u 目标船的经纬度、速度、航向
u 各本船航行环境（风、流、能见度等）信息
运用记录的数值，系统运行过程中，教练员可随时显露或打印各船的航迹。
12、各本船实训过程的事后重演和打印功能
运用记录的数值，系统运行结束后，教练员可按照需要随时动态重演各本船实训过程，本船和目标船的各种动态功能数值就地实时计算并显露。可随意设定重演的位置，重演的速度可随意设定。
模仿成果可以用两种方法实行打印：
u 图形方法：海图轮廓+本船航迹+目标船航迹
u 数字方法：各本船航行环境信息、船位、速度、航向、各种操船数值
记录的数值可以用文本方法提供给教练员，以便对其实行解析和引用。
13、教练员站与各本船间及各本船间的通信
u 经过无线电模仿设备可实行教练员站与本船、本船间通信；
u 经过电话可与教练员站实行船内各部门间的通信模仿。
14、目标船*S信息的模仿和控制
目标船*S信息的模仿和控制。教练员可以按照需要设定随意一艘目标船是否向外发射*S信息，并监视本船的*S信息。
15、视频监控及回放
各本船驾驶台内均配备装备视听监控设备，将学员实训过程的音频、视频数值存档，并能够与模仿练习记录数值（至少含有概括船舶动态数值、操车、操舵和其他实操）同步回放，以便评估学员的相关操船动作。
16、GMDSS模仿子系统的控制机
GMDSS模仿系统应可以和模仿器联网运行，从模仿器中就地实时获取各船舶的位置航向速度等信息。GMDSS应符合1974年国际海上人命安全公约（SOLAS）的1988年修改生效的新IV章和国际电信联盟（ITU）1987年世界无线电大会修改的《无线电规则》新九章的规定。GMDSS模仿器依靠系统拟真技术，在PC机上完成GMDSS相关设备的模仿。

17、可供选用的船舶模型

船舶操纵模仿器系统中，本船（母型船）和目标船的动作数学模型和三维（3D）外观模型，均按照真实船舶的实际功能数值、实验测试数值和图纸/照片制作，含有概括以下杂货船、散货船、集装箱船、油船、液化天然气船、客船、拖轮、滚装船、游艇、军舰、渔船、渡轮、高速船、工程船在内的不少于143个不一样类型和载态的船舶。

18、现有内河实训水域及三维（3D）视景数值库

系统含有概括35个国内沿海实训港口、水道、水域，16个国内内河实训港口、水道、水域及5个国外沿海实训港口、水道、水域。内河实训港口、水道、水域表单如下：

广西贵港（西江）	广西南宁（邕江）	广州（珠江）	广州南沙（珠江口）
湖北荆州（长江）	四川泸州（长江）	内蒙古达里诺尔湖	宁波海警码头（甬江）
上海（黄浦江）	湖北调关镇（长江）	武汉港（长江）	西双版纳（澜沧江）
云南洱海	镇江扬中岛附近（长江）	重庆万州港（长江）	重庆鱼嘴长江大桥附近

（二） 本船的配备及功能 1、主本船
主本船由包括机箱1套（7单元）、计算机数值5台、图形作业站5台、投影仪5台、操控台1套、抬头显露系统1套、三面舵角指示器1台、VHF收发机1台、内部电话1台等包括，这些设备的详细技术功能数值请参阅设备表单。
主本船含有概括电子海图显露系统1套、航行综合信息显露系统1套、模仿雷达系统系统1套、GMDSS模仿系统1套、望远镜模仿系统1套和三维（3D）视景系统系统1套。
主本船整体效果 2、副本船
副本船由包括机箱1套（7单元）、计算机数值5台、图形作业站1台、液晶显露器3台、操控台1套、抬头显露系统1套、VHF收发机1台、内部电话1台等包括，这些设备的详细技术功能数值请参阅设备表单。
副本船含有概括电子海图显露系统1套、航行综合信息显露系统1套、模仿雷达系统系统1套、GMDSS模仿系统1套、望远镜模仿系统1套和三维（3D）视景系统系统1套。
3、本船的基础功能
（1）电子海图显露系统
模仿器上的ECDIS适用IMO/IHO关于ECDIS系统的功能指标要求，显露系统和实船设备一致，提供获取CCS形式认可的设备，能让用IHO授权的S57 格式海图、显露系统应能够使用官方矢量海图。ECDIS可实行海图显露、海图作业、海图改正、定位与导航、航海信息咨询、雷达图像叠加或雷达跟踪目标的叠加、航线设计、航路监视、航行记录、避礁石、防搁浅和航迹保持等功能。如图5：
（2）以ECDIS为背景的船舶动态显露
在ECDIS上可动态显露多艘船的船位及靠离码头时缆绳的受力情况。
（3）本船数学模型的解算
每种类型中应含有概括不一样吨位与载况的模型。船舶动作数学模型中含有概括影响本船动作的各种效应（车、舵、锚、缆、风、流、拖轮、岸壁效应、船间效应、浅水效应等），附有精确度说明及测量试验成果。 按照车、舵、锚、缆、拖轮的实操，航行环境信息（风、流、潮汐等），就地实时解算本船的动作功能数值（船位、航向、速度、航向改变率、加快速度度等）。其详细功能和技术功能参见"船舶操纵数学模型"。
（4）舵控制
含有概括手动操舵、随动操舵和自动操舵（功能数值可调），设定有手动舵和自动舵失效、舵机卡住、罗经信号丢失及当超过方位极限等报警功能。命令舵角、实际舵角、船舶转头速率、三面舵角指示器、航向的动态显露。陀螺分罗经指示器动态改变。
（5）车钟控制
按照所拟真船舶的车钟个数，配备装备相应数量的车钟及其控制单元。主机转动速度及其它功能数值动态改变。
（6）可变螺距调动
对应用可调螺距桨的船舶，可实行螺距调动。螺距指示动态显露。
（7）船舶艏、艉侧推控制
对有艏、艉侧推的船舶，可实行艏、艉侧推的控制，并就地实时显露螺距比。系统可以对每个单独的侧推器设定故障。
（8） 缆的控制
按照所拟真船舶的大小和设备的实际布置情况，可同时实行多条缆的带缆、解缆实操。在电子海图上可选用缆桩或浮筒的位置，每根缆的受力、长度可动态显露在电子海图上。
（9）锚的控制
用锚实操操作面板实行左、右锚的实操：抛锚、绞锚、松放、刹停实操，并动态显露锚链的长度和张力。
（10）号灯、号型、信号旗的控制
用号灯、号型的控制操作面板，可控制如下号灯：
u 航行灯：前、后桅灯，左、右舷灯，尾灯
u 前锚灯、后锚灯
u 环照灯：三个白灯、三个红灯
系统可控制如下特殊情况下的号型：
u 本船锚泊：前桅一个黑球
u 本船搁浅：后桅三个黑球
u 本船失控：后桅两个黑球
u 本船操纵能力受限：大桅上两个黑球，一个棱形
u 本船吃水受限：大桅上一个圆柱体
能见度不良时，可手动或自动鸣放雾号， 自动雾号含有概括：一长声、二长声、一长两短、一长三短、一短一长一短、一长四短、五短声。可手动鸣放船头铃声、船尾锣声。
可控制4组甲板灯；本船甲板灯的改变可随时反映在本船的视景系统和其他船舶的视景系统中。
可设定各种信号旗，而且其他本船可见。
（11）其他仪表器具的拟真
含有概括GPS、罗经、测深仪、计程仪、*S及SSAS、值班报警的拟真。用测深仪可设定富裕水深报警。
（12）教练员站、船间、船内通信
经过VHF可实行船舶间通信、船舶和指挥中心间的通信；
经过船内电话可与教练员站实行船内各部门间的通信模仿。
（13）船舶数值、环境数值的就地实时显露
显露仪表可就地实时显露所拟真船舶的各仪表数值：如风向、风速、转向速率、主副机转动速度、舵角指示、航速、水深等。
（14） 航行综合信息显露
◆ 船舶轮廓，有主机和侧推器标示
u 舵机和螺旋桨数值
u 真风向、真风速
u 相对风向、相对风速
u 水深
u 设定航向
u 罗经航向
u 转向速率
u 时间
u 船速（LOG，GPS）
u 纵向船速
u 横向船速
u 导航数值（例如DGPS传感器）
u 流向，流速
u 本船基础功能数值：船型、排水量、船长、船宽、吃水、装载状态
u 自动舵功能数值设定
u 故障报警，主要含有概括：
² 主机故障
² 操舵故障
² 自动舵故障
² 舵损坏
² 罗经故障
² 雷达故障
² 计程仪故障
² GPS故障
² 风速指示仪故障
² 风向指示仪故障
² 航速表故障
² 舵角指示表故障
² 主机转动速度表故障
船舶报警：碰撞、擦浅、搁浅、走锚
（15）模仿雷达图像及功能
雷达模仿系统的雷达实操操作面板及主要功能符合经典型边防船舶主型雷达的要求，提供可覆盖中国沿海、内河及世界常用海域（主要应有马六甲海峡、新加坡水域、英吉利海峡等）的雷达图数值，计算机数值产生的雷达图象含有概括：
u 岸线
u 助航标识、雷达应答器等
u 目标船回波，回波的形状与目标船大小、距离、相对方位有关
u 雨雪杂波及海杂波应符合实际情况
u 假回波：间接回波，多次反射，旁瓣假回波，二次扫描
u 雷达同频干扰
u 目标间的遮挡
u 接收机噪声
u 盲区，短测量范围时船首对雷达图象的影响
雷达/ARPA功能符合IMO(世界海事组织)的功能指标：
u 显露方法：首向上，北向上，航向向上
u 真动作及相对动作显露
u X-波段/S-波段变换
u 长脉冲、短脉冲
u 超折射、次折射
u 固定距标圈、活动距标圈。
u 偏心显露
u 电子方位线：两条，其中一条起点可位移
u 试操船：在不中断目标信息更新的情况下，模仿本船机动时与全部被跟踪目标的新态势。
u 自动录取、手动录取，跟踪目标至少20个，0.3-32海里
u ARPA距离档：1.5，3，6，12，24海里
u 速度矢量：真动作矢量与相对动作矢量可变换，矢量时间长度可调，1分钟内显露出目标动作趋势，3分钟内显露出目标预测动作。
u 目标船数值显露：目标船编号，距离，方位，CPA，TCPA，真航向，真速度（可显露相对航向、相对速度）
u CPA、TCPA可按照需要合理设定
u 报警：碰撞危险、目标丢失、目标侵入、目标航迹改变、走锚、实操错误等，报警形式有声、光、符文号与文字
u 历史航迹显露：对每个被跟踪目标*多可显露5个历史点迹，每个历史点迹所用的点间隔以1分钟为增量，*多可达12分钟。
u 警戒圈设定：由实操员设定一个警戒圈。当目标进入警戒圈时，目标闪亮，并有音响报警，警戒圈为圆弧或整圆，由实操人员设定。闯入目标可自动录取
u *S目标显露、信息获取及目标关联、激活与休眠等功能模仿
（16）音响模仿
u 船舶声号系统：含有概括雾号、钟、锣以及自动循环设定。
u 机舱噪音
u 海浪声
u 本船的汽笛、车钟、抛锚/起锚、绞缆、断缆等声音
u 拖轮汽笛
u 它船汽笛
u 抛锚/起锚、绞缆、断缆等声音
u 船舶碰撞、搁浅、触礁、爆炸等海损事故的音响效果
u 风、雨、碰撞、搁浅、以及海浪拍打船体的声音
（17）视景漫游和望远镜辅助通道视景显露
本船的驾驶台中设定单独的辅助通道用来视景的左右环视、仰视、俯视和自由漫游功能。该通道同时设定有望远镜功能，可用望远镜左右环视、仰视、俯视或自由漫游整个视景，望远镜的放大倍数可调，并可实行多视点显露选用。
辅助通道的视点位置和视线方向可以按照需要实行调节，可适用船舶靠离码头操纵的需要。