发布日期：2022/11/18

　　我国是一个航运大国，每年有大量的轮机专业学员需进行岗前培训，还有众多的在职船员要求进行技能提高培训。由于船员进行实船操作的机会并不多，更不可能进行实船操纵突发情况时的应变训练。并且随着科技的发展，现代船舶电气化，自动化程度越来越高。因此应用虚拟仿真技术建设的船舶操纵训练模拟器通过模拟各种船型的操纵环境，使船员通过虚拟的三维海洋视景、六自由度的仿真运动和船舶声音信号等获得类似于实船操纵的经历，且不受时间空间条件限制，是一种非常有效的教学培训手段。

　　神州普惠公司在研究虚拟现实技术及应用方面有着丰富的经验，公司自主研发的模拟器训练系统AppSTS(App Simulator Training System)，是基于分布式技术、三维图形图像模型、视景投影技术、数学模型和实物模型五大核心技术设计开发的覆盖整个培训过程(教学、学习、练习和考核)的培训系统。主要用于设备的操作培训、协同规程培训和逻辑分析能力培训。可以对船舶及航行过程进行三维可视化仿真，进而进行可视化研究或培训，大大提高了试验或训练效率。
 

一、通用船舶模拟器组成

　　通用船舶模拟器一般由仿真计算机、船舶模拟驾驶舱、运动仿真平台、视景仿真系统、操纵负载系统、噪声模拟系统等组成。系统组成如下：

通用船舶模拟器系统组成

 

　　仿真计算机： 它是船舶模拟器的主要组成部分。通过编写程序的方法来描述船舶各系统的数学模型。

　　模拟驾驶舱：它与真实船舶驾驶舱相似，舱内设有仪表、指示灯、开关按钮和操纵手柄。驾驶员根据仪表指示和外景显示操纵模拟器。舱内仪表也可根据需要开发成虚拟仪表。

　　运动仿真系统：它给驾驶员以运动感觉。运动仿真系统一般通过六自由度运动平台提供 “航行”过程中模拟器垂直、水平、横向、俯仰、滚转和偏航六个角运动的感觉。运动基座由大功率伺服系统驱动，驱动信号由计算机计算形成。

　　视景仿真系统：它给驾驶员提供机舱外视觉景象。随着模拟器的“航行”位置和“航行”状况的变化，在模拟舱前显现相应的船外景象，包括港口、海浪、天空、船只航行尾迹等。视景仿真系统一般由视景生成计算机和视景显示系统组成。虚拟视景通过视景建模、视景特效开发、交互开发完成虚拟场景的交互显示。视景显示系统一般通过投影显示系统实现。

　　操纵负载系统：驾驶员在操纵舵轮、车钟手柄等操纵机构时，操纵负载系统给驾驶员以操纵负载力的感觉。这些负载力随操纵机构的行程大小、航行速度等参数的变化而改变。操纵负载系统通常采用力伺服系统。

　　噪声模拟系统：噪声模拟系统主要用来模拟船舶模拟器航行、发动机和外部环境的音响效果以及乘员与控制台间的语音通讯。

　　驾驶员在航海模拟器上进行进出港和航海训练时，可以人为地设置各种故障和特殊情况，以培养驾驶员处置故障和特殊情况的能力。
 

二、通用船舶模拟器作用

　　神州普惠公司应用AppSTS开发的船舶模拟器可以进行如下研究和应用:

　　1) 操作训练:可进行单船航行操作训练、团组配合与船舶安全航行、港口、狭水道、内河与开阔海域的船舶引航训练;

　　2) 方案论证:可进行船舶结构布局方案论证等;

　　3) 故障训练:通过对航行过程中常见故障以及较少出现的各种故障的模拟，对船员进行故障的诊断、排除和维修训练;

　　4) 海事分析;

　　5) 海上搜救训练。
 

三、成功案例

　　神州普惠科技股份有限公司应用AppSTS开发了多个船舶模拟器，积累了丰富的项目开发经验，目前船舶模拟器技术成熟，可以满足用户试验研究、仿真训练及娱乐体验等多方面需求。

1、 某型舰船模拟器

　　模拟器简介：该模拟器是神州普惠公司为某单位以某型舰船为原型构建的舰船驾驶模拟器，该模拟器完美模拟某舰船的驾驶过程。以多通道柱形投影幕和多台三洋PLC-XP5100C作为硬件基础，配以神州普惠定制开发的各种三维模型模块(船舶三维模块、港口三维模块、海洋三维模块和天气三维模块等)为用户提供逼真的视觉感受;模拟器的各种操纵设备和显示设备，严格依照“所见即所得”原则，保持与真实某舰内的实物设备布局、操纵逻辑和显示数据高度一致，由此保证用户在使用模拟器时能获得如驾驶真实舰艇完全一致的设备操作体验;基于分布式仿真技术神州普惠设计开发了专用的运动解算模块、操作台控制信息模块和系统同步模块，为用户提供了与驾驶真实某舰船高度一致的驾驶感觉。
 

2、 某舰艇编队通讯指挥模拟器

　　

　　模拟器简介：海上舰艇编队作战是现代海战的基本作战样式。舰艇编队作战是一个实时的、动态的决策过程，不但要重视战前的决策、制定合理完整的作战计划，更要注意战斗过程中的实时指挥控制，及时捕获战机。神州普惠开发的某舰艇编队指挥模拟器可以模拟舰艇编队反潜、防空、电子防御、战术突击、登陆作战等作战任务中的通讯指挥训练。
 

3、 气垫船模拟器

　　

　　模拟器简介：该模拟器是神州普惠公司为某所以某气垫船为原型构建的气垫船模拟器，该模拟器具有逼真的视觉模拟和操作模拟功能，可以完美模拟气垫船的驾驶过程。同时为了增强用户体验，设计加入了六自由度运动平台来模拟气垫船在行进过程中的颠簸、冲击和转弯灯运动感觉。
 

4、 潜艇领航模拟器

　　

　　模拟器简介：潜艇领航是指引导、指挥潜艇按预定航线航行并准时到达指定海域。神州普惠为某单位开发的潜艇领航模拟器通过对潜艇、水面环境的三维模拟及航行模拟，用于训练潜艇驾驶员返航入港的一系列操作。