六自由度運動平臺應用于航海模擬教學的意義

時間：2021-01-06作者：南京全控航空科技有限公司瀏覽：169

　　船舶操縱模擬器系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為主，結(jié)合船舶水動力學等學科，模擬各種海區(qū)和海況、各種類型船舶及其控制系統(tǒng)，達到模擬仿真訓練的目的。目前，船舶操縱模擬器系統(tǒng)在航海教學和船員培訓方面不僅得到了**航運界的普遍認同，而且也受到了**海事組織(IMO)的高度重視。為此，隨著船舶操縱模擬器的不斷發(fā)展和成熟，在STCW78/95公約中IMO多次強調(diào)了航海模擬器的作用，并就其在航海訓練中的應用做出了明確的強制性與建議性規(guī)定。

　　根據(jù)統(tǒng)計，海上交通事故中約有80%是由人為因素引起的，因此，如何減少人為因素的影響是我們急需解決的問題，船舶操縱模擬器系統(tǒng)的開發(fā)和應用正是為了解決這個問題而提出的。船舶操縱模擬器在航海教學和船員培訓方面，船舶操縱模擬器的使用比實船的訓練具有訓練效率高、消耗費用少、訓練過程安全性好等特點，可進行實船無法進行的危險局面的訓練，它在提高和訓練航海技術(shù)人員對各種海上環(huán)境的應變能力和各種不同類型事故的處理能力，對保證海上安全，防止人員傷亡，避免對海洋環(huán)境及財產(chǎn)造成危害和損失，特別是預防海難事故中由于人為因素導致的事故，起到積極的作用。其主要的系統(tǒng)用途是可用于航海教學、在職船員培訓、VTS操作員培訓以及航運安全管理人員培訓等。

　　根據(jù)STCW78/95公約和我國海事局《海船船員適任考試和評估大綱》對強制性和非強制性模擬器訓練的要求，針對目前國內(nèi)船舶操縱模擬器在航海教學和培訓應用方面進行了深入研究，考察了國內(nèi)航?？蒲袡C構(gòu)和航運院校對該系統(tǒng)的研制和使用的情況，特別是了解了各航運院校關(guān)于船舶操縱模擬器在航海教學和船員培訓方面的應用情況，同時也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如模擬訓練不夠真實化、規(guī)范化，缺乏一定的實用性，教學培訓質(zhì)量受到不同程度的影響。因此，不斷加強對船舶操縱模擬器在航海教學和船員培訓方面的應用研究，能使船舶操縱模擬器訓練較合理、較真實、較規(guī)范。本文對船舶操縱模擬器在“船舶駕駛專業(yè)學生教學培訓”中的應用以及船舶操縱模擬器在“海員大型船舶操縱特殊培訓”中的應用進行了進一步的研究，提出了自己的一些想法和嘗試，并提出了船舶操縱模擬器在“船舶駕駛專業(yè)學生航行實習”中應用的設想和建議，從而能較好地發(fā)揮船舶操縱模擬器的作用。最后針對船舶操縱模擬器訓練項目的考試和評估提出了評估系統(tǒng)設計的設想。

　　航海模擬器用船舶六自由度運動數(shù)學模型的建立方法

　　船舶運動數(shù)學模型是船舶運動仿真與控制問題的**。航海模擬系統(tǒng)是人-機交互的實時仿真系統(tǒng)。在航海模擬系統(tǒng)中，系統(tǒng)為每一個仿真對象——"本船"建立六自由度船舶運動數(shù)學模型，系統(tǒng)運行時，由模型解算程序根據(jù)每條船的特性數(shù)據(jù)、航行環(huán)境以及操船指令計算采樣時刻本船的運動參數(shù)，然后將本船的運動參數(shù)提供給系統(tǒng)的其他模塊，比如：視景系統(tǒng)、駕駛臺儀器儀表顯示以及雷達顯示模塊等。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案為：通過操作與實船控制設備外形、功能一致的硬件操作設備 (車鐘、舵、拖輪、纜繩等)和設置環(huán)境信息(風、浪、流)，將其產(chǎn)生的信號傳輸給船舶運動 數(shù)學模型，并對微分方程進行求解，實時獲得船舶六自由度運動的響應，實現(xiàn)航海模擬器中 人在回路中的交互，在大地坐標系和隨船運動坐標系下，采用匪G分離建模的思想建立船 舶六自由度運動方程，將不規(guī)則波看成是有限個規(guī)則波疊加的線性理論，并將船體近似為 箱型船，計算得到不規(guī)則波中裸船體的波浪力(力矩)，將其作為船體受到的外力，疊加到船舶六自由度運動方程的右側(cè)，然后采用四階龍格_庫塔數(shù)值積分的算法進行微分方程組 的求解，得到船舶在不規(guī)則波中六自由度運動的響應。本文由南京全控提供/xwzx/hyxw/799.html，轉(zhuǎn)載請說明出處！


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