CN103136978A - 船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统包括教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器，教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器通过一根数据线连接在一起。本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统方便培训相关人员，使相关人员具有模拟实操训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟器系统，特别是涉及一种船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统。
背景技术
船舶交通管理（VTS）系统作为一种高科技的水上交通管理系统，正以其强大的功能和不可替代的优越性，逐步成为我国沿海港口保障船舶交通安全、提高船舶运输效率、保护水域环境的有效手段。
若要充分发挥VTS系统的效益，除了需要具有世界先进水平的软硬件设备外，VTS使用人员的应用水平和操作技能也非常重要。加强对VTS操作人员的培训，评估其应用技能，提高操作人员的应用水平，对相关人员进行模拟器专项培训是国际上认可的有效途径。
现在未开发出船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，这样使得我国VTS值班人员依然停留在理论指导与经验交流上，缺乏模拟实操训练。这样不仅VTS值班人员需要更长的时间适应岗位要求，而且无法系统培训VTS值班人员。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其方便培训相关人员，使相关人员具有模拟实操训练。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统包括教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器，教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器通过一根数据线连接在一起。
优选地，所述VTS值班人员操作台采用一个VTS模拟器，驾驶员操纵台采用一个船舶操纵模拟器。
优选地，所述VTS值班人员操作台包括VHF通讯显示单元、VHF通讯处理单元、VTS显示单元、VTS处理单元、MIS显示单元、VTS管理信息系统处理单元、VTS值班台操作单元，VHF通讯处理单元、VTS处理单元、VTS管理信息系统处理单元都与VTS值班台操作单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接，VTS显示单元与VTS处理单元连接，MIS显示单元与VTS管理信息系统处理单元连接。
优选地，所述教练员控制台是指用于建立与设置训练科目、控制训练过程的指挥台。
优选地，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有分组训练模式和联合训练模式。
优选地，所述VTS值班人员操作台与一个VTS数据综合处理单元连接，VTS数据综合处理单元与一个雷达视频处理单元连接，雷达视频处理单元与一个雷达天线连接，雷达天线与一个船舶交通管理系统连接。
优选地，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有不同级别的评估规则，实现自动评估。
优选地，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统进行海上案例评估与分析。
优选地，所述驾驶员操纵台包括计算机处理单元、自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元、三维视景显示单元，自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元都与计算机处理单元连接，航行信息显示单元与三维视景显示单元连接。
优选地，所述教练员控制台包括VTS值班人员操作台复制显示单元、VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面显示单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯显示单元、VHF通讯处理单元，VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯处理单元依次连接，VTS值班人员操作台复制显示单元与VTS值班人员操作台复制处理单元连接，教练员软件界面显示单元与教练员软件界面处理单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接。
本发明的积极进步效果在于：本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统方便培训相关人员，使相关人员具有模拟实操训练，本发明是有效提高VTS工作人员基本素质与专业技能的有效途径，也是更加全面改善海上交通管理水平的有效方式。通过VTS模拟器的培训，VTS工作人员可以了解更多船舶操纵、船舶避碰规则知识，全面掌握VTS系统的操作规程，提高交通局面分析能力，有效进行交通组织与服务，有利于开发更加正确合理的交通管理决策方法，并且改善VTS工作人员与引航员、船员的相互协调能力，提高港口交通管理服务水平，减少海上事故费用，提高通航效率，减少航道拥挤现象；而且可以进一步提高事故应急处理能力，实施紧急情况下的联合行动等。VTS模拟器除了应用于VTS工作人员、引航员以及船员的培训之外，还具有以下特征：事故案例调查与分析；新的规则与章程的测试；交通流预测与建模；港口开发；远程引航等。因此，通过建设VTS值班人员训练、评估系统对提高VTS操作人员的技能水平具有十分重要的意义。
附图说明
图1为本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统的原理框图。
图2为本发明中VTS值班人员操作台的原理框图。
图3为本发明中驾驶员操纵台的原理框图。
图4为本发明中教练员控制台的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统包括教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器，教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器通过一根数据线连接在一起。教练员控制台的数量、VTS值班人员操作台的数量、驾驶员操纵台的数量、数据库服务器的数量都没有限制。VTS值班人员操作台可以采用一个VTS模拟器，驾驶员操纵台可以采用一个船舶操纵模拟器。
教练员控制台是指用于建立与设置训练科目、控制训练过程的指挥台，主要用于各种情景的设置与管理、模拟船舶的组织控制以及情景的模拟；VTS值班人员操作台是以世界上著名的 VTS系统，如ATLAS、HITT、Kongsberg以及SOFRELOG等公司的VTS为原型，模拟了VTS真机系统的功能；驾驶员操作台模拟船桥操纵；数据库服务器用于数据存储与交换。这样整个系统融合了VTS值班人员和船员之间的各种操作、协调、合作等训练和评估内容。
如图2所示，VTS值班人员操作台包括VHF（甚高频电话）通讯显示单元、VHF通讯处理单元、VTS显示单元、VTS处理单元、MIS（管理信息系统）显示单元、VTS管理信息系统处理单元、VTS值班台操作单元，VHF通讯处理单元、VTS处理单元、VTS管理信息系统处理单元都与VTS值班台操作单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接，VTS显示单元与VTS处理单元连接，MIS显示单元与VTS管理信息系统处理单元连接。VTS值班人员操作台基本功能包括：一、支持中国海事局发布的S57 ENC格式 数据的导入和标准显示；二、支持接入本地VTS系统数据或者接入动态船舶监控系统历史回放数据，并动态显示接入的数据，即船舶交通状况和气象状况；三、支持目标的手动或者自动录取；四、支持对目标进行标绘、跟踪与识别；五、监视目标船的航向和航速；六、显示和控制电子距离方位线；七、显示目标船到转向点的ETA（估计到达时间）；八、自动计算目标船与参考点的CPA（到最近会遇点距离）和TCPA（到最近会遇点时间）；九、目标查询：输入船舶MMSI（船舶识别号）、船舶名称（英文或者中文）进行查询，并且支持排序；十、支持目标显示属性的设置（包括设置速度矢量、历史轨迹、标识种类、跟踪种类、时间标记、位置标识等）；十一、叠加雷达视频图像数据，并可设置叠加图像的属性（如增益、余辉及透明度）；十二、用户可根据海岸的特点自行设定危险局面的自动预警规则，如设置警戒区；十三、预警海域的船舶如果违反了用户设定的预警规则将自动报警；十四、连续记录存储被监视目标的航迹，连续记录警报事件；十五、连续显示录取目标的位置、速度和历史航迹；十六、支持录制回放数据，并以视频方式存储。VHF（甚高频电话）通讯显示单元用于显示当前通讯频道、选择通讯频道、调节通话声音等，VHF通讯处理单元用于接收与发送来自其他单元的语音信号，如教练员控制、船舶操纵模拟器，VTS显示单元用于显示仿真的VTS值班台操作软件界面，VTS处理单元用于运行VTS值班仿真软件，并与其他单元通信，MIS（管理信息系统）显示单元用于显示VTS值班台管理信息系统界面，VTS管理信息系统处理单元用于运行VTS值班台管理信息系统软件，并与数据库单元通信，VTS值班台操作单元提供给海上交通管理人员监管海上交通的人机交互平台。
如图3所示，驾驶员操纵台包括计算机处理单元、自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元、三维视景显示单元，自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元都与计算机处理单元连接，航行信息显示单元与三维视景显示单元连接。自动舵调整单元用于初始航向设定和自动舵设置，包括自动舵航向数据设定、灵敏度调节、微分调节等。罗经指示器实时显示船舶航向。模拟仪表指示舵轮位置、舵角。视点变换控键单元可以改变观察者的视点位置与方向，进行全方位的操纵，实现360度漫游。航行信息显示单元可以采用19英寸液晶显示器，用于显示模拟训练的有关仪表和信息，包括：航向、航速、主机转速、回旋角速度、水深、航程和运行时间等，为操作人员提供本船与环境信息，且能进行必要的设置和操作等，当被模拟船型仪表与现有仪表差别较多时，适当显示需增添的指示仪表。同时在船舶靠离码头期间，提供以显示船舶操纵的情况的二维图像。报警单元可以实现自动舵偏航、罗经故障、失电等的声光报警，三维视景单元用于显示船舶航行所处海域的三维场景，包括：港口海域的岸上建筑物、海洋环境、大气环境的模拟，并且实时显示船舶在海上的运动。
如图4所示，教练员控制台包括VTS值班人员操作台复制显示单元、VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面显示单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯显示单元、VHF通讯处理单元，VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯处理单元依次连接，VTS值班人员操作台复制显示单元与VTS值班人员操作台复制处理单元连接，教练员软件界面显示单元与教练员软件界面处理单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接。VTS值班人员操作台复制处理单元用于接收处理VTS值班操作台的信息，VTS值班人员操作台复制显示单元用于显示VTS值班操作台的信息，教练员控制台软件处理单元用于允许教练员控制台软件程序，教练员控制台软件显示单元用于显示教练员操作界面，VHF通讯处理单元用于处理与VTS值班台、驾驶员操纵台之间的通讯信息，VHF通讯显示单元用于操作和控制台通讯以及用于显示通讯状态。
教练员控制台能够完成各种情景的设置与管理、模拟船舶的组织控制以及情景的模拟等，具有以下功能：一、正确显示训练区域的电子海图，支持S57数据的更新；二、海域浮标编辑；三、航道、警戒区、锚区等的编辑，并且具有地图全局发布功能；四、潮汐与流场编辑与管理；五、气象环境编辑与管理；六、航行计划编辑与管理；七、本船控制（船舶操纵、信号灯、拖轮、锚缆等操作）；八、本船航行信息监控；九、目标船控制（添加、修改、删除目标船、操纵目标船、信号灯）；十、目标船航行信息监控；十一、本船与目标船具有真实的水动力数学模型；十二、本船与目标船支持随动与自动两种模式，其中自动模式包括航向导航与航迹导航；十三、设定VTS终端目标属性，可以模拟AIS（自动识别系统）目标与雷达回波目标；十四、设定本船故障，包括碰撞、火灾等；十五、训练过程视频记录；十六、训练过程音频记录；十七、训练过程打印；十八、教练员控制台与VTS终端的实时网络通讯。
为了实现多对多训练模式，本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有两种模式的训练，1）分组训练模式，每个教练员分别控制一个VTS学员操作台（即VTS值班人员操作台），三套船舶操纵模拟器可以共享。在控制台首先选择分组训练模式，并且添加一个练习，然后添加VTS值班人员操作台和驾驶员操纵台，如果想添加VTS值班人员操作台和驾驶员操纵台已被分配，则提示已被占用，并选择其他VTS值班人员操作台和驾驶员操纵台。2）联合训练模式，对于同一练习，所有教练员控制台、VTS值班人员操作台和驾驶员操纵台可以参与其中，进行联合训练。选择联合训练模式，如果已有控制台建立了练习则自动进入练习，并且显示整个练习中添加的各种目标，每个教练员所观察到的目标都是同样的，每个教练员可以对目标属性进行修改，并每个教练可以与每个学员台进行交流。
本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有不同级别的评估规则，可以实现自动评估，实现客观的值班人员评估。自动评估需要在前期的评估系统研发阶段，聘请高水平教练员参与系统的开发工作，然后设置好相应的参数，考试评估则可完全交由机器完成。这样一方面可以提高整个系统的培训及评估效率，另一方面，由于有了一套完整的评估标准，会给整个评估过程带来更好的公平公正性，解决了传统依靠考官主观评判的不公正、不公平问题。在所有情景中，把评估规则分为两类，其一评估值班人员是否具有正确的服务能力，其二评估值班人员是否具备正确的指挥能力。对于第一种主要通过对考试过程的语音识别来评估，通过举例说明评估方法：1）训练任务：模拟大型拖带、客船、吃水受限船舶经过设定水域，设定一定数量船舶（包含巡逻艇）在特殊船舶附近，检查值班人员是否及时提醒与组织特殊船舶。2）评估规则：录入语音关键词：“XXX（船名）船舶”，“吴淞VTS叫”，“受限水域”。3）评估结果：通过语音识别辨别值班人员是否为受限船舶提供了交通组织服务。4）语音评估方法：通过语音模糊识别方法。对于第二种主要通过对考试过程记录数据进行评估，通过举例说明评估方法：1）训练任务：模拟一艘船舶在助航设备发生故障，通过VTS值班人员指挥进行航行。2）评估规则：录入此任务需要采取的措施，如航向、航速的期望值。3）评估结果：把任务要求的期望航向航速航迹与值班人员指挥的航向航速航迹进行比较，从而达到判定值班员的指挥能力。4）数据记录评估方法：计算设定值与实际值得标准差。
如图1所示，VTS值班人员操作台可以与一个VTS数据综合处理单元连接，VTS数据综合处理单元与一个雷达视频处理单元连接，雷达视频处理单元与一个雷达天线连接，雷达天线与一个船舶交通管理系统连接，雷达天线负责从船舶交通管理系统接收和采集实时视频数据，雷达视频处理单元对实时视频数据进行处理，处理后提供给VTS值班人员操作台，这样就装载真实的船舶交通管理系统的实时数据，实现信息的共享。这样一来，VTS学员便可以在VTS值班人员操作台上看到真实船舶交通管理系统发生的状况，提高学员对真实系统的感性认识。
本发明船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统可以进行海上案例评估与分析，即是指利用模拟器回放在对某港区已发生的海上事故案例，以便工作人员对事故案例进行学习与总结，同时也可用于海上案例分析。从真实舶交通管理系统中获取事故记录数据，在VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台上同步进行回放与案例分析，这里的案例评估是指对历史数据进行回放，能够在电子海图和三维视景能够可视化，专家可以根据可视化回放结果进行评估分析。对学员最好的培训方法就是真实案例的分析。现有系统与真实VTS之间仅仅通过网络进行AIS数据的传输，无法满足教学的完整需求。为了让学员能够在VTS模拟器上学习和总结真实系统中的场景，VTS模拟器将会和真机有更多的信息交互。例如可以读取真机的VTS数据，作为信息采集的手段，存储在模拟器服务器中；另外也可以获取真实水上交通信息，对学员进行案例分析及讨论，使得学员在模拟器上也可以感受到真机的沉浸感。通过数据的回放，可以对海上事故进行分析与评估，具体包括：一、分析船舶碰撞事故的主要原因、采取措施是否得当；二、分析船舶搁浅、触礁和沉没事故的主要原因；三、分析船舶油污事故的主要原因；四、分析非法行为的主要原因等。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
Claims (10)
1.一种船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统包括教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器，教练员控制台、VTS值班人员操作台、驾驶员操纵台、数据库服务器通过一根数据线连接在一起。
2.如权利要求1所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述VTS值班人员操作台采用一个VTS模拟器，驾驶员操纵台采用一个船舶操纵模拟器。
3.如权利要求2所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述VTS值班人员操作台包括VHF通讯显示单元、VHF通讯处理单元、VTS显示单元、VTS处理单元、MIS显示单元、VTS管理信息系统处理单元、VTS值班台操作单元，VHF通讯处理单元、VTS处理单元、VTS管理信息系统处理单元都与VTS值班台操作单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接，VTS显示单元与VTS处理单元连接，MIS显示单元与VTS管理信息系统处理单元连接。
4.如权利要求3所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述教练员控制台是指用于建立与设置训练科目、控制训练过程的指挥台。
5.如权利要求4所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有分组训练模式和联合训练模式。
6.如权利要求5所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述VTS值班人员操作台与一个VTS数据综合处理单元连接，VTS数据综合处理单元与一个雷达视频处理单元连接，雷达视频处理单元与一个雷达天线连接，雷达天线与一个船舶交通管理系统连接。
7.如权利要求1所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统具有不同级别的评估规则，实现自动评估。
8.如权利要求1所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统进行海上案例评估与分析。
9.如权利要求1所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述驾驶员操纵台包括计算机处理单元、自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元、三维视景显示单元，自动舵调整单元、罗经指示器、模拟仪表、航行信息显示单元、视点变换控键单元、轨迹球、报警单元都与计算机处理单元连接，航行信息显示单元与三维视景显示单元连接。
10.如权利要求1所述的船舶交通管理与船舶驾驶综合模拟器系统，其特征在于，所述教练员控制台包括VTS值班人员操作台复制显示单元、VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面显示单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯显示单元、VHF通讯处理单元，VTS值班人员操作台复制处理单元、教练员软件界面处理单元、VHF通讯处理单元依次连接，VTS值班人员操作台复制显示单元与VTS值班人员操作台复制处理单元连接，教练员软件界面显示单元与教练员软件界面处理单元连接，VHF通讯显示单元与VHF通讯处理单元连接。
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