航行保障與操縱訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

李鵬

[摘 要] 海運(yùn)類院校船舶駕駛專業(yè)學(xué)生必須掌握航行保障與操縱相關(guān)技能，而傳統(tǒng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室雖然能夠滿足大多數(shù)訓(xùn)練目標(biāo)，但仍然在具體訓(xùn)練教學(xué)的過程中存在一定的局限性，為此必須加強(qiáng)新型航行保障與操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。

[關(guān) 鍵 詞] 航海作業(yè)；操作訓(xùn)練；實(shí)驗(yàn)室

[中圖分類號(hào)] U675 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）35-0194-01

一、航行保障與操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室的功能分析

（一）完成綜合航海作業(yè)訓(xùn)練

為確保航海作業(yè)訓(xùn)練的實(shí)際效果，必須加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綜合航海能力的訓(xùn)練，故所構(gòu)建的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室必須借助于計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，借助于電子海圖、運(yùn)動(dòng)模型、模擬導(dǎo)航等系統(tǒng)模式，為學(xué)員提供仿真的作業(yè)環(huán)境，讓學(xué)員能夠以身臨其境的方式完成綜合航海訓(xùn)練。

（二）完成航海操縱作業(yè)訓(xùn)練

就具體的航海操縱作業(yè)訓(xùn)練來看，為滿足實(shí)際場景仿真的需求，應(yīng)該為學(xué)生提供具體的舵角操舵、目標(biāo)操舵等具體的作業(yè)方法，并在仿真系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)標(biāo)、疊標(biāo)、狹水道等海域具體導(dǎo)向標(biāo)示，讓學(xué)生能夠借助于該實(shí)驗(yàn)室完成各種條件下的操舵模擬訓(xùn)練。此外，還需要確保操作訓(xùn)練項(xiàng)目具有可分離可整合的特點(diǎn)，讓學(xué)生能夠在進(jìn)行綜合訓(xùn)練的同時(shí)，對(duì)單一科目進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。

（三）完成航海保障能力的訓(xùn)練

風(fēng)流是影響航海穩(wěn)定性與安全性的主要因素，為確保學(xué)生能夠在各種風(fēng)流條件下安全地完成航海作業(yè)，必須提高訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室中風(fēng)流的可控性；必須確保能夠根據(jù)訓(xùn)練需求設(shè)置相應(yīng)的風(fēng)流條件，讓學(xué)生能夠根據(jù)所講述的內(nèi)容完成風(fēng)流修正、導(dǎo)航定位以及航海操縱等訓(xùn)練，提高其應(yīng)對(duì)各種風(fēng)流條件的能力。而在實(shí)際教學(xué)的過程中，還需要借助于多媒體投影設(shè)備，通過具體的航海操作作業(yè)演練提高學(xué)生的航海保障能力，并通過教學(xué)過程的具象化提高實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練教學(xué)的實(shí)際成效。

二、航海保障與操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建思路

就航海保障與操作訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室具體構(gòu)建模塊來看，主要如下。

（一）電子海圖模塊

在構(gòu)建電子海圖模塊的過程中，應(yīng)該在數(shù)據(jù)庫中輸入具體的紙海圖信息，并做好相應(yīng)參數(shù)的標(biāo)記工作，同時(shí)將航路指南、港口信息以及相應(yīng)方式等都錄入數(shù)據(jù)庫文件中，并利用國際海事組織ECDIS系統(tǒng)以相關(guān)規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)將電子海圖進(jìn)行分層處理，確保其能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行分層調(diào)取，同時(shí)加入衛(wèi)星導(dǎo)航等功能，對(duì)訓(xùn)練的內(nèi)容進(jìn)行有效的拓展。

（二）導(dǎo)航定位訓(xùn)練模塊

導(dǎo)航訓(xùn)練模塊需要具備采用導(dǎo)航儀、導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)行導(dǎo)航定位訓(xùn)練的基本功能，還需要完成與船舶動(dòng)態(tài)模型的聯(lián)系。為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航儀定位，應(yīng)該以衛(wèi)星導(dǎo)航模擬為基礎(chǔ)，以VB、VC等為基礎(chǔ)，完成相應(yīng)程序的開發(fā)工作，并借助于虛擬仿真技術(shù)完成對(duì)實(shí)際船舶操控面板的高度仿真，確保實(shí)驗(yàn)室顯示面板與實(shí)際操作面板的相符性。而在開發(fā)導(dǎo)航雷達(dá)定位功能時(shí)，應(yīng)該借助于VC++為應(yīng)用程序開發(fā)工具，模擬具象化的雷達(dá)回波，確保系統(tǒng)能夠根據(jù)具體情況計(jì)算出回波的實(shí)際參數(shù)，并針對(duì)氣候因素等進(jìn)行回波的修正，保障回?fù)艿恼鎸?shí)性。

（三）自動(dòng)轉(zhuǎn)舵訓(xùn)練模塊

自動(dòng)轉(zhuǎn)舵訓(xùn)練模塊需要完成對(duì)車、舵、船三者動(dòng)態(tài)模型的高度仿真，并提供三維視圖。首選需要完成對(duì)自動(dòng)舵的改裝，對(duì)其操作方式進(jìn)行簡化，確保在實(shí)際訓(xùn)練的過程中學(xué)生能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真數(shù)據(jù)了解航向、航速動(dòng)態(tài)化變動(dòng)、微積分調(diào)節(jié)等實(shí)際情況。為實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)舵功能的高度模擬，還應(yīng)該利用單片機(jī)、轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)建相應(yīng)的智能接口，以此確保其視野的仿真與操縱性的仿真。

（四）船舶運(yùn)動(dòng)模型模塊

為確保在實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練的過程中，學(xué)生能夠充分掌握車、舵、船三者間的關(guān)系，必須構(gòu)建合理的運(yùn)動(dòng)模型。應(yīng)該以線速度方程與一階線性響應(yīng)方程為基礎(chǔ)完成對(duì)其運(yùn)動(dòng)模型的構(gòu)建，并在保障其仿真度的同時(shí)，盡可能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡化。

（五）視景仿真模塊

為切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練的效果，讓學(xué)生能夠融入實(shí)際的場景之中，必須確保視景的高度仿真。在對(duì)船頭進(jìn)行仿真的過程中，可借助融合技術(shù)，將二維圖像與海面進(jìn)行融合，并利用圖像處理軟件對(duì)其進(jìn)行處理，進(jìn)而使其能夠進(jìn)行三維顯示。而在海面的仿真過程中，應(yīng)該借助分形幾何原理，確保其處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在天空仿真時(shí)，應(yīng)該將圖片以紋理的方式粘貼于圓柱內(nèi)表面中；而在其他景物的仿真時(shí)，則需要利用三維軟件建模，再將其轉(zhuǎn)化為VC數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)視景的高度仿真。

（六）多媒體教學(xué)模塊

在構(gòu)建多媒體教學(xué)模塊時(shí)，應(yīng)該利用各種編程語言、三維軟件以及圖像開發(fā)工具等，以DIRECTOR為平臺(tái)基礎(chǔ)，借助于數(shù)據(jù)處理與交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類參數(shù)信息的高效整合，進(jìn)而組建成功能全面的多媒體教學(xué)應(yīng)用程序，并將其與實(shí)驗(yàn)室投影進(jìn)行連接，以此實(shí)現(xiàn)航行保障與操縱的多媒體教學(xué)。

總而言之，由于傳統(tǒng)船舶操縱訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室具有一定的局限性，所以必須加強(qiáng)新型航行保障與操縱訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作，應(yīng)該在明晰其基本功能的基礎(chǔ)之上，完成對(duì)各個(gè)模塊的建設(shè)，以此通過構(gòu)建綜合性的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，全面提高學(xué)員的訓(xùn)練效果。

參考文獻(xiàn)：

周坤芳，佟海鵬.航行保障與操縱訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014（10）：258-261.