内河船舶航行环境视景三维仿真
田延飞;黄立文;陈姚节;谭天力
【摘要】Based on the development directions and requirements of navigation simulation,3D visual simulation of inland waterway navigation environment was taken as the research object,in order to expand the practice area and improve the simulation accuracy at the same
time.Elements composing the scenery of inland waterway navigation environment were deeply analyzed and divided into two
categories:topographic and geomorphic features,surface and offshore targets.The mainstream software in scene simulation field such as 3D MAX and Multigen Creator were adopted for 3D modeling of the composing elements.Under the environment of VC++,the open source software OpenSceneGrap (OSG) was chosen as the driving platform to realize data fusion of 3D model of inland waterway navigation environment and strengthen simulation authenticity with meticulous rendering.Simulation shows that the constructed 3D models of inland waterway navigation environment are of higher precision,and its driving scenario is of verisimilitude,which can meet the navigation simulation requirements and can be recommended for development of large ship handling simulator.%基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模.在VC++环境下,以开源
软件OpenSceneGraph (OSG)为驱动平台,对内河船舶航行环境视景模块三维模型进行了数据融合,同时以细致的渲染来加强模拟的真实感.仿真显示:所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度,场景驱动具有逼真的效果,能够满足航海仿真的要求并应用于大型船舶操纵模拟器建设.
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(037)003
【总页数】6页(P115-120)
【关键词】航海工程;内河航行;视景仿真;OpenSceneGraph (OSG)
【作者】田延飞;黄立文;陈姚节;谭天力
【作者单位】武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063;武汉理工大学航运学院,湖北武汉430063;内河航运技术湖北省重点实验室,湖北武汉430063
【正文语种】中文
【中图分类】U675.79
0 引言
随着计算机硬件和计算机图形学的发展,科学计算可视化已成为一门独立的新型学科。特别的，近年来发展越来越快的虚拟现实技术将其带入一个全新的境界[1]。视景仿真是一种基于计算信息的沉浸式交互环境，其核心就是通过计算机软硬件技
术生产逼真的视听沉浸式效果。作为计算机技术中最为前沿的应用领域之一，视景仿真已广泛应用于模拟驾驶、场景再现、城市规划等应用领域[2-3]。
在航海仿真领域，船舶航行环境视景仿真是其关键内容之一。随着仿真技术向可视化方向的发展，使用三维仿真技术模拟船舶航行环境，构建岸景、地形、水文、助航设施以及交通流等环境信息，不仅可以实现航运安全环境的预见、模拟和还原，同时也能够促进航运安全的改善和提高。三维可视化技术对船舶航行综合环境的表达相对于传统的二维电子江图更加直观、形象和准确[4]。
但是，目前国内建设(引进或自主研发)的大型船舶操纵模拟器多针对近海、沿海港口，其视景数据库中一般多为该类航行场景的三维数据，内河船舶航行视景三维模型数据还很少。尽管国内大连海事大学、上海海事大学、武汉理工大学等在专门研发内河船舶操纵模拟器上做出了贡献，并成功研制出了自主品牌的内河船舶操纵模拟器，其模拟器中船舶航行视景数据库并不丰富(针对很少部分的内河航段而建设)，且仿真效果还需要完善。因此，有必要就内河水域船舶航行环境三维仿真展开研究。一是，其能够用于丰富现有的船舶驾驶模拟系统，为船舶驾驶模拟器提供更多的练习水域。二是，能够用于专门的内河船舶驾驶模拟器系统的建设。三是，对内河船舶航行环境进行三维仿真，以直观地反映出航道内包括本船在内的水面物标、近岸陆域趸船、码头、引桥、房屋等物标，其高精度的可视化的效果可以作为船舶驾驶人员熟悉通航环境的辅助手段，也可以应用于第三方(如海事主管部门)的现场监控系统。
1 技术支持
1.1 三维建模软件平台
在视景三维仿真系统的建设与应用中，对象三维视景模型的构建是视景仿真系统建立的基础，也是视景仿真系统应用效果的关键。目前主流建模软件种类繁多，功能多样，比如3D MAX、ImageShop、Maya、SolidWorks、Multigen Creator
等建模软件，它们都在各自应用领域内发挥针对性的效用。选择合适的船舶航行环境仿真建模软件，对于仿真系统的构建十分重要。3D MAX和Multigen Creator 是虚拟现实建模常用的软件。鉴于不同软件平台的优势，笔者对船舶航行环境视景组成要素三维建模主要基于3D MAX和Multigen Creator。
1.2 视景模型驱动平台
目前，用于对象视景三维仿真的软件平台有很多种，如Multigen Vega、QUEST 3D、OpenGL、Open
ScenceGraph (OSG)等。笔者选用OSG作为内河船舶航行环境视景三维模型的驱动(引擎)平台，主要基于如下几点考虑：
1)OSG是一个面向对象的三维视景仿真开发包，它包含了极其丰富的类库，操作
灵活，性能优越，更为重要的是OSG 是开源的三维引擎底层应用库，可以支持多平台、多语言使用。
2)OSG是采用C++语言进行编写的，封装OpenGL作为底层平台的开源库，不
仅具有OpenGVS、Vega prime的模块化和易操作等优点，而且具有针对不同需求更改底层代码的灵活性等优点[2-3,5-6]。
3)OSG提供一个专门的应用模块osgOcean，来模拟海洋场景，包括天空、云、
海水、波浪等。在视点跟踪的范围内，OSG能够实时显示海洋场景(含特效)；当
视点移动到定义海洋场景的矩形边界后，系统再加载当前视点跟踪范围内的区域进行显示，从而，系统运行过程中能够节省大量的内存。
4)利用osgOcean建立的三维海洋场景，可以实时的改变海洋环境的属性参数，
从而改变海情，达到营造逼真的海洋场景地目的。
2 技术路线
笔者基于OSG实现的内河船舶航行环境视景三维仿真主要有以下步骤：
1)对象视景三维建模。对水面及近岸陆域物标(实体)、地形地貌视景进行三维建模，
保存为可调用的*.flt文件。对象视景三维建模关键技术将在3.1中叙述。
2)进行初始化设置。在OSG中初始化配置天空和海洋环境等特殊效果。
3)导入模型文件。通过osgDB::readNodeFile 函数将已保存的*.flt模型文件导入
到OSG 图形程序。
4)场景驱动。编制OSG主程序，调用动态物标运动状态数据对该类物标视景的三维模型予以驱动。例如，为实现某个船舶运动视景的三维仿真，可通过实船实验(或自航模实验)获取的船舶六自由度的实验数据，将实验数据结果加载到船舶模型上用于驱动其视景三维模型[7]。各物标视景三维模型驱动过程中，通过视点追随(切换)[2]，实现视点更新，从而对仿真的整个航行环境的三维视景进行显示。
基于OSG的内河船舶航行环境视景三维仿真流程如图1。
图1 基于OSG的内河船舶航行视景仿真流程Fig. 1 Visual scene simulation process of inland waterway navigationalenvironment based on OSG
3 关键技术分析
3.1 场景节点组织
参考航海类专业文献[8-9]，船舶航行环境系统由气象、水文、航道条件、航道设施、港口(码头)设施等组成。从仿真的角度，对内行船舶航行环境的三维仿真对象主要是船舶航行环境系统中的视觉可见部分，如气象因素(天空颜色、云彩、雨、雪、雾等)、水面颜色、地形地貌以及水面和近岸陆域各类物标(实体如船舶、航标、灯船、桥梁、趸船、码头、引桥、树木、房屋等)。
另外，由于OSG 采用节点机制对场景进行组织管理[10]，因此根据船舶航行环境的三维仿真对象各自的类别，采用表1所述节点对内河船舶航行环境场景进行组
织和管理，即针对对象类别将各个模型分开建立节点进行控制，最后汇总，以一个总节点进行绘制。
表1 基于OSG的内河船舶航行环境场景节点组织Table 1 Node organization
of OSG based scene of inland waterwaynavigational environment总节点组
节点组节点根节点叶节点船舶航行环境视景物标(实体)地形地貌海洋(河面)水面物
标近岸陆域物标水下(含水中岛屿等)地形地貌近岸陆域地形地貌天空水面船舶、航标、灯船、桥梁等趸船、码头、引桥、树木、房屋等地形地貌地形地貌天空自身云、雾、雨、雪等水面波浪平面坐标尺度材质平面坐标尺度材质尺度材质材质平面坐标高度材质颜色量色泽水面颜色高度浪花颜色
3.2 三维建模技术
3.2.1 基于3D MAX的水面及近岸陆域物标三维建模
除采用编辑软件系统自带的部分物标三维模型来获得研究航段部分水面及近岸陆域物标(如航标、灯船、树木等)的三维模型外，对研究航段水面及近岸陆域特征物标，采用高清相机拍照、无人机航拍、高清卫星图片等物标高程数据和纹理特征，在
3D MAX平台实现水面与近岸物标视景的三维建模。
3.2.2 基于Creator的地形地貌三维建模
地形地貌包括河道(含河道中的岛礁)地形地貌与近岸地形地貌。对河道地形地貌的建模，由CAD水深测图、航海图书资料等获取河道高程(水深)数据和地貌特征；
对近岸地形地貌的建模，主要是基于无人机航拍、高清相机拍照、高清卫星图片等获取其高程数据和地貌特征。最后在Creator平台进行一体化处理实现地形地貌
三维建模。
3.3 动态调度与LOD渲染优化技术
动态调度是根据当前场景模型的投影关系，预先判断下一步将要“进入”可视域的场景模型，通过输入/输出线程将该模型从分页数据库中读入缓存区；另外，将场
景中暂时不需要显示的模型节点从内存中移除，释放占用的内存空间。从而保证不会因占用的内存空间过大而导致系统崩溃。动态调度实际上是对所有节点状态进行实时监控的过程，并对各个节点的中心位置与视点位置进行判定，根据判定结果进
行节点的加载、删除等操作[11]。
LOD技术被称为细节层次技术，可以将物体用简单形式进行表达，这就使得绘制的图形非常简洁。当视点靠近物体时，用详细的细节表示；当视点远离物体时，用简化模型来表示。由于距离原因，简化后的模型与细节详细的模型看上去很接近，这样就可以获得一个比较好的加速效果。LOD 计算的是视点到物体包围盒中心的距离，包括两种中心模式：包围盒中心模式和自定义模式，在此选用包围盒中心模式。LOD 的切换也是根据距离来确定的，它有两种模式：距视点的距离模式和屏幕像素的大小，这里应用了屏幕像素大小模式[12]。
包围盒、剪裁及LOD技术见示意图2。
图2 包围盒、剪裁及LOD示意Fig. 2 Schematic of bounding box, clipping and LOD
4 仿真示例
将文中技术应用于上海黄浦江航段船舶航行环境视景的三维建模与仿真，并展示仿真效果。
4.1 物标三维建模示例
采用文中2节中所述三维建模软件平台，基于3D MAX和Creator构建的内河航行常见部分物标视景的三维模型如图3～图6。
图3 客滚船视景三维模型Fig. 3 3D visual model of a ro-ro passenger ship 图4 拖轮视景三维模型Fig. 4 3D visual model of a tug
图5 航标视景三维模型Fig. 5 3D visual model of a navigational aid
图6 近岸吊机视景三维模型Fig. 6 3D visual model of the offshore cranes
由图3～图6可见，对物标视景的三维建模具有很高的精度，显示效果逼真。4.2 视景驱动效果展示
如文中2节中所述，基于OSG实现内河船舶航行环境视景的三维仿真。仿真过程
中，本船设置为一集装箱船(其运动由三自由度的MMG模型进行驱动)，视点位于本船驾驶台。在OSG驱动下实现的黄浦江航段船舶航行环境视景三维仿真效果如图7～图9。
图7 视景三维仿真效果(白天；晴天)Fig. 7 Simulation effect of 3D visual scene (daytime; sunny)
图8 视景三维仿真效果(白天；阴天)Fig. 8 Simulation effect of 3D visual scene (daytime; cloudy)
图9 视景三维仿真效果(傍晚；晴天)Fig. 9 Simulation effect of 3D visual scene (nightfall; sunny)
从仿真过程和画面效果来看，文中内河船舶航行环境视景三维仿真程序运行流畅，画面精度高、随视点变换及时准确，视景显示效果逼真。
5 结语
概述了航海视景仿真的需求和发展要求，以丰富现有模拟器练习场景、支持内河船舶操纵模拟器建设、提高视景仿真逼真度和掌握航海视景仿真技术为契机和研究目的，选取内河通航环境视景建模与仿真开展相关研究。
研究将内河船舶航行环境中视景部分的组成要素主要划分两大模块，并运用航海视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模。在
VC++环境下，以开源软件OSG为三维模型管理和驱动平台，对内河船舶航行环境各组成模块三维模型进行了数据融合；同时以细致的渲染来提高航行环境三维模型的真实感，实现了内河船舶航行环境视景的三维仿真。示例显示，所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度，仿真程序运行流畅，效果逼真。视景三维模型、仿真流程和显示效果能够满足航海仿真系统建设的要求，为进一步的基于虚拟设备的人机交互、操纵训练等的研究提供基础。
笔者研究符合航海仿真的发展方向和需求：对内河船舶航行环境的三维仿真能够为
航海模拟器提供更多的练习海域；能够应用于专门针对内河需求的船舶操纵模拟器建设；也能够为真正掌握航海仿真技术提供知识积累，为后续研究提供支持。
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个人简历 尹勇教授：男，1969年3月生，博士生导师。1991年毕业于大 连海事大学“船舶通信导航”专业，获学士学位。1994年毕业于大连 海事大学“交通信息工程及控制”专业，获工学硕士学位，2001年毕 业于大连海事大学“交通信息工程及控制”专业，获工学博士学位。 主要研究方向是实时图形算法、虚拟现实技术、航海仿真技术、多通 道视景系统等。 科研经历： 多年来一直从事航海动态仿真、实时图形处理技术和虚拟现实技术方面的研究，“九五”“十五”期间圆满完成了“211”工程项目的建设任务，建成了具有国内领先水平的大型船舶操纵模拟器，该项目2006年顺利通过了挪威船级社的认证。作为项目负责人和主要研究人员研制完成了“雷达模拟器”、“全任务大型船舶操纵模拟器”、“航行安全及自动避碰仿真测试平台”、“公安海警船艇操纵仿真系统”、“潜艇航海综合训练系统”、“潜器操纵模拟器视景系统”、“重大件货船装卸模拟管理系统”和“青岛港海湾大桥设计方案通航安全模拟试验”等20余项科研项目。“多功能航行安全仿真系统”，2000年12月获辽宁省科技进步一等奖。“小型船舶操纵模拟器”获交通部科技进步三等奖、“雷达避碰模拟器”获辽宁省教委科技进步三等奖。目前正着力完成国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“虚拟现实的基础理论、算法及其实现”的子课题“海上搜救虚拟训练系统”以及“计算机辅助设计与图形学”国家重点实验室开放课题“采用实时大规模三维场景可视化框架开发航海模拟器视景系统的研究”的研制任务。 “全任务大型船舶操纵模拟器”采用模块化结构和先进的网络技术，将系统的各计算机相互连接，用户可根据场地条件、功能需要以及经费情况，灵活配置。系统采用最新的计算机成象技术、无缝拼接宽视场角环幕投影技术，可将数字化的港口及相关设施动态、逼真地展现在用户眼前。系统既可用于各种类型、吨位船舶、各种气象及不同航道条件下的船舶操纵训练，也可用于雷达、ARPA的模拟训练、ECDIS操作训练、港口和航道的开发应用及事故调查分析等，系统已成功推广到包括新加坡海军在内的国内外18家单位。利用模拟器已进行了20余项海事分析、海难救助方案的论证、港口工程论证、船舶操纵性能及船舶操纵方案等应用研究的项目，合同总金额4400多万元。目前我校的航海动态仿真与控制实验室
船舶航行模拟与培训技术 船舶航行模拟与培训技术是一种通过模拟器来模拟真实船舶航行情 景的培训方法。这项技术在航海教育和培训领域起着至关重要的作用，有助于提升船员的技能和航海安全水平。本文将介绍船舶航行模拟与 培训技术的原理、应用以及未来发展前景。 一、船舶航行模拟技术的原理 船舶航行模拟技术是通过使用虚拟现实技术和仿真软件，对船舶的 运行、航行规则和环境进行模拟，使船员能够在虚拟环境下体验真实 的航行情景。其原理主要包括以下几个方面： 1. 航行环境模拟：模拟器能够模拟各种天气条件、海况以及不同水 域的航行环境，为船员提供各种实际航行情景的体验。这种模拟环境 的准确性和真实性是船舶航行模拟技术的关键。 2. 船舶操纵控制模拟：通过模拟器，船员可以实时操作舰桥设备， 包括操纵杆、舵轮、推进器等，模拟真实船舶的操纵过程。系统能够 根据船员的操作指令模拟相应的船舶运动，从而帮助船员练习和提高 船舶操纵技能。 3. 事故和紧急情况模拟：模拟器能够模拟各种船舶事故和紧急情况，如火灾、漏水、碰撞等，让船员在虚拟环境中学习应对措施和紧急处 置技能，提高应对危险情况的能力。 二、船舶航行模拟技术的应用
1. 船员培训：船舶航行模拟技术可以在虚拟环境中模拟各种航行情景，包括航行在不同天气条件下的情况，船舶操纵技巧练习等，有助于提高船员的技术水平和应对能力。船员可以在模拟器上不断训练和实践，避免了在真实船舶上的风险和危险，减少了事故和损失的可能性。 2. 船舶设计和改进：船舶航行模拟技术可以帮助设计人员在虚拟环境中测试不同船舶设计的航行性能，并进行优化改进。通过模拟器，设计人员可以模拟不同条件下的船舶航行，评估船舶的稳定性、操纵性以及抗风浪性能等，从而优化船舶设计。 3. 航行管理和规划：船舶航行模拟技术可以帮助航行管理人员进行航线规划和航行管理。通过模拟器，管理人员可以模拟不同航线、不同船舶运行时的航行情景，并进行预测和优化，提高船舶航行的效率和安全性。 三、船舶航行模拟技术的未来发展前景 船舶航行模拟技术有着广阔的发展前景。随着科技的不断进步和虚拟现实技术的发展，船舶航行模拟技术将会更加智能化和真实化。以下是一些可能的未来发展方向： 1. 虚拟现实技术的应用：随着虚拟现实技术的不断创新和应用，船舶航行模拟技术将可以更加真实地模拟船舶航行情景，船员能够身临其境地感受船舶运行的真实情况。
船舶航行模拟与培训学习船舶航行模拟和培 训的最佳实践和技术 船舶航行是船舶操作的核心内容，而船舶航行模拟与培训则是培养船员操作能力的重要手段。本文将探讨船舶航行模拟与培训的最佳实践和技术，以期提高船员的操作技能和应对突发情况的能力。 一、船舶航行模拟的重要性 船舶航行模拟是一种通过计算机软件实现的虚拟船舶操作系统，通过模拟真实的海洋环境和航行情况，为船员提供真实的操作体验，以培养他们的航行技能和应对意外情况的能力。航行模拟的重要性主要体现在以下几个方面： 1. 提供真实的操作环境：航行模拟可以模拟各种天气条件、水域环境和船舶类型，让船员在虚拟环境下进行真实的船舶操纵和导航，使其能够适应各种复杂情况下的操作需求。 2. 降低操作风险：船舶航行模拟可以让船员在虚拟环境中熟悉船舶操作流程，减少了在真实环境中发生操作失误的风险，保证了船舶航行的安全性。 3. 提高应急处置能力：船舶航行模拟可以模拟各种突发情况，如船舶碰撞、火灾、海盗袭击等，帮助船员在虚拟环境下进行应急处置，提高应对紧急情况的能力。 二、船舶航行模拟和培训技术
1. 船舶航行模拟软件：船舶航行模拟软件是实现船舶航行模拟的关键技术。目前市场上有多种船舶航行模拟软件可供选择，如Transas、Navi-Trainer等。这些软件通过复杂的物理模型、配备真实的船舶仪器和设备，并结合三维图形技术，为船员提供真实的模拟训练环境。 2. 船舶操纵台：船舶操纵台是船舶航行模拟的硬件设备之一，通过模拟真实的船舶操纵台和仪器设备，让船员能够在航行模拟软件中进行真实的船舶操纵和导航操作。船舶操纵台通常包括船舶控制台、操纵杆、船舶仪表和雷达等设备，与船舶航行模拟软件相结合，为船员提供全面的操作体验。 3. 船舶航行模拟课程设计：船舶航行模拟课程设计是船舶航行模拟与培训的重要环节，课程设计应根据船员的培训需求和模拟软件的功能特点，合理划分教学内容和难度等级，使船员能够逐步掌握船舶操纵技能和应对突发情况的能力。 4. 船舶航行模拟训练评估：船舶航行模拟训练的评估是培养船员操作能力的重要手段。通过对船舶航行模拟训练的评估，可以及时发现船员的不足之处，并针对性地提供培训和辅导，帮助船员不断提高航行技能和应急处置能力。 三、船舶航行模拟和培训的最佳实践 1. 综合实践与理论结合：船舶航行模拟与培训的最佳实践是将实践与理论相结合，注重培训内容的梳理和讲解。在模拟训练中，船员既要进行实际操纵训练，又要通过理论课程的学习和讲解，加深对航行知识的理解和掌握。
基于Vega Prime的船舶视景仿真 作者：陈姚节，鲁福章，葛程 来源：《教育教学论坛》 2015年第5期 陈姚节，鲁福章，葛程 （武汉科技大学计算机科学与技术学院，湖北武汉430065；智能信息处理与实时工业系统 湖北省重点实验室，湖北武汉430065） 摘要：本文基于Vega Prime引擎实现了船舶在海洋上驾驶仿真时船舶和海洋参数的模拟，从而模拟真实船舶航行时船的运动姿态和海洋效果，以及实时的天空环境的仿真。 关键词：船舶仿真；视景 中图分类号：G642.0；G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0240-02 一、引言 船舶驾驶是一项非常复杂的“人-机-环境”工程。它不仅要求驾驶人员具备丰富而扎实的 理论知识，而且更需要具有相当的航海实际经验，能应付各种紧急情况、保障航行安全。目前，随着虚拟现实技术与计算机仿真技术的飞速发展，船舶驾驶仿真的应用范围越来越广，除基本 的船员技能训练与适任评估外，航海科学研究、海事模拟分析、港口建设工程设计模拟论证以 及航海教育与培训等方面都得以广泛的应用。因此，船舶驾驶模拟仿真的开发有着广泛的实用 背景。 二、船舶参数设置 如图所示，显示的是船舶规格参数的设置，包括中心位置、长、宽、船头角度等参数。对 于如下不同尺寸的船，应该设置成不同的尺寸。图1.1、1.2、1.3分别给出三种不同的船舶模 型 另外还可以设置船的其他一些参数：最大速度（节）、最大转向速率（度/秒）以及在海洋中产生浪花的宽度和角度等。下图是集装箱船的参数设置：
三、海洋参数设置 在VEGA PRIME的海洋模块中，对于海洋观察者的设置，有如下四种：ObserverCentered、FixedLocation、SurfZone和Technique。由于船在海洋上航行，观察者即在船上随着船一起运动，因此应该设置为以观察者为中心的ObserverCentered类型。并且为了节约一定的资源，可以设置合适的海洋的远裁切面距离，剔除超出观察者一定距离的海洋，并进行绘制。 同时，对于海洋本身的一些细节参数，可以进行如下图所示的设置： 上图即为海洋中一些参数的设置，包括海浪等级、海洋表面风速、产生的海浪达到的最大高度、海浪方向等。这些参数的设置可以让整个海洋的海浪产生不同的海洋效果。 三、实时天空环境设置 天空环境的设置包括太阳、月亮、云、风、雨、雪等的设置。同时可以设置年月日以及时分秒，并随着当前时间的改变而改变太阳的位置，以及月亮的出现。如下图所示设置年月日、场景的相对经纬度位置，以及时间和时间改变的快慢（1则是按正常时间进行改变）。
基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发 随着科技的不断发展与进步，虚拟现实技术的应用越来越广泛，其中的船舶模 拟仿真系统在航海、造船、海事管理等领域也得到越来越广泛的应用。本文将着重介绍基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发。 一、虚拟现实技术对船舶模拟仿真系统的应用前景 船舶模拟仿真系统应用于虚拟现实技术中，使得用户可以身临其境地感受船舶 航行、操纵、航线规划、船舶交通管理等，形成一种“真实”的感觉。同时，虚拟现实技术还可以实现真实舍不得现实环境的限制，节省成本并提高安全性。因此，基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的应用前景广阔。 二、虚拟现实技术船舶模拟仿真系统开发的实现方式 1、技术软件的选择：有一些虚拟现实技术软件可以帮助开发者快速的进行船 舶模拟仿真系统的开发。主流的软件包括：Unity3D、Unreal Engine等。这些软件 提供了用户友好的用户界面，减轻了船舶模拟仿真系统开发的难度。 2、虚拟现实技术硬件的选择：为了实现真实的虚拟环境，开发者需要选择相 应的硬件设备，例如头盔、手柄、感应器等。这些设备可以帮助用户更好地与系统进行交互，并增强用户体验。 3、实现船舶数学模型：在虚拟环境中，船舶数学模型是至关重要的，在船舶 模拟仿真系统中，开发者需要先行实现复杂的船舶数学模型，然后才能完成相应的模拟。 4、设计场景：场景的设计是船舶模拟仿真系统开发中不可或缺的环节。开发 者可以基于现有的地图、卫星图像等资料进行场景的设计，或使用模型库进行设计，提高制作效率。 三、基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发需要注意的事项
1、精度要求高：为了达到模拟船舶行驶、操纵、应对海情的真实感觉，开发者需要在虚拟现实场景中完整重现船舶行驶时发生的各种条件变化，例如风向、水流、潮汐、岛礁、冰山等因素。 2、虚拟现实技术硬件的限制：受到现有技术的限制，虚拟现实技术硬件设备在长时间使用时，会产生眩晕感和感觉疲劳，限制了应用的范围。 3、成本高：基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统的开发成本远高于传统的船舶模拟仿真系统，特别是针对对航海、船舶交通管理、海事教育等领域的定制需求，一定程度上限制了应用的普及和推广。 四、结论 基于虚拟现实技术的船舶模拟仿真系统开发具有广阔的应用前景。在开发过程中，应注意到精度要求高、虚拟现实技术硬件的限制和成本高等问题，从而最终完成一款高品质的船舶模拟仿真系统。这样，可以为航海、造船、海事管理等多个领域的相关行业提供更好的服务，同时也为开发者带来更好的经济效益。
内河船舶编队航行技术及应用示范 随着经济的不断发展和内河交通的日益繁忙，内河船舶编队航行技术 及应用示范成为当前内河交通领域亟待解决的重要问题。为了提高内 河船舶编队航行的效率和安全性，需要对相关技术进行深入研究和应 用示范。 一、内河船舶编队航行技术的重要性 1. 提高内河航运效率 内河船舶编队航行技术的应用，可以通过优化船舶航行路径和航行速 度等方面，提高内河航运的效率，减少船舶航行时间，降低航行成本。 2. 提升内河航行安全性 内河船舶编队航行技术的应用，可以通过编队航行模式的统一管理和 控制，减少船舶之间的碰撞风险，提升内河航行的安全性。 3. 促进内河航运发展 内河船舶编队航行技术的应用，可以推动内河航运行业的现代化发展，提高内河航运的运力和运输效率，促进内河航运的发展和繁荣。
二、内河船舶编队航行技术的关键问题 1. 编队航行路径规划技术 内河船舶编队航行路径规划技术是内河船舶编队航行的关键技术之一。通过对内河水域的地理信息、水文气象等多种数据进行分析和整合， 确定最优的船舶航行路径，保证船舶编队的航行安全和有效性。 2. 船舶通讯和协同控制技术 内河船舶编队航行需要船舶之间进行有效的通讯和协同控制，以保证 船舶编队之间的距离和速度的统一和协调，减少碰撞的风险，提高航 行的安全性和效率。 3. 编队航行动态管理技术 内河船舶编队航行需要对船舶编队进行动态管理，根据实时的船舶位 置和航行状态信息，对船舶进行动态的调度和控制，使得船舶编队可 以按照预定的航行路径和速度进行航行，保证航行的顺利和安全。 三、内河船舶编队航行技术的应用示范
1. 内河船舶编队航行技术的试点示范 在内河航运主要航道和水域，选择一定数量的船舶进行编队航行技术的试点示范，进行船舶通讯和协同控制，动态管理和路径规划等方面的应用实践，总结经验和教训，为内河船舶编队航行技术的推广应用提供借鉴和经验。 2. 内河船舶编队航行技术的示范推广 根据试点示范的结果和经验，选择内河航运中心航道和水域，进行船舶编队航行技术的示范推广，建立内河船舶编队航行技术的标准和规范，并开展相关的培训和交流活动，推动内河船舶编队航行技术的应用和推广。 3. 内河船舶编队航行技术的应用成果 通过内河船舶编队航行技术的应用示范和推广，总结和归纳相关的应用成果，包括航行效率的提高、航行安全性的提升、航行成本的降低等方面的经济和社会效益，为内河船舶编队航行技术的长期应用提供可靠的数据和实践经验。 四、内河船舶编队航行技术的前景展望 内河船舶编队航行技术的应用和示范，将进一步促进内河航运行业的
实用型船舶操纵模拟器及其应用 梁高金;郑又新 【摘要】船舶操纵模拟器在船员教学、培训、评估考试中应用广泛.文中介绍了实用型船舶操纵模拟器的组成、功能及特色,并对它在内河船员和海船船员的教学培训应用、技术开发、双师型教师队伍建设等做了较为详细的叙述. 【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》 【年(卷),期】2014(013)001 【总页数】4页(P20-22,98) 【关键词】实用型;模拟器;培训教学;船员 【作者】梁高金;郑又新 【作者单位】广东交通职业技术学院,广东广州510800;广东交通职业技术学院,广东广州510800 【正文语种】中文 【中图分类】U661.33 随着虚拟现实技术的进步和计算机技术、图形技术的快速发展，在各航海院校、各航海模拟器专门研发机构科研人员的努力下，国内各种航海模拟器相继研发成功。航海操纵模拟器日益得到了国际航运界的普遍认同，模拟器也广泛应用在航海技能教学、培训和评估等领域。模拟器的应用受到了国际海事组织(IMO)的高度重视，在《STCW 78/95公约》中IMO强调了航海模拟器的作用，并就其在航海训练中的应用做出了明确的强制性与建议性规定。中国海事局就该公约在《海船船员适任
考试和评估大纲》中对强制性和非强制性模拟器训练提出了要求。广东交通职业技术学院领导、航运专家针对内河船员、海船船员的培训和在校学生教学目的和规模，结合自身条件的综合考量需要，与上海海事大学合作开发了以内河江船舶驾驶室为模拟器原型的“实用型船舶操纵模拟器”，该系统配置了驾驶室船舶操控系统、电子海图系统、航海仪器系统、3D视景系统、船舶通信等子系统。系统即满足国家交通运输部颁布的《使用模拟器培训和/或作为适任能力评估的设备的强制性要求》、《船舶操纵模拟器技术性能标》，同时符合内河船舶船员技能培训的相关要求和内河船员实际操作考试要求。 学院联合开发的实用型船舶操纵模拟器是广东省内唯一一套全中文版的河江海船舶操纵器，系统采用先进的分布交互仿真和高层体系结构的设计理念，构建局域网络。采用星型网络拓扑结构，由交换机将系统的各计算机相互连接起来，实现系统中计算机实时联网，如图1所示。 该系统由教练控制台、主本船、两艘副本船、视景系统组成。主本船与副本船、副本船与副本船之间通过三维视景和雷达图像对抗互见。教练员控制台、主本船、副本船的计算机采用高性能商用微机，视景系统配备图形加速卡的微机。主本船具有一个与实船驾驶台相似的环境，拥有一套完整的仪器设备面板，设备功能和操作性能可达到实际硬件设备所能完成的功能。驾驶台真实导航设备与仿真导航仪器设备相组合，使驾驶操作台面板及面板上的按钮设置与实船相同。每个仿真设备都用微机处理器进行信号处理，将船上的各种导航、操作控制和雷达避碰等设备有机地融合一起，利用计算机现代控制、信息处理等技术实现船舶航行的自动化。 主本船具有3个通道，水平视场角应达到120°、垂直视场角不小于25°的大屏幕 柱幕投影视景系统，每个视景通道的分辨率至少为1024×768，采用几何校正和 边缘融合软件校正技术，做到视景真正无缝拼接和高亮度显示。综合训练仿真系统为驾驶员提供十分逼真的训练环境，能虚拟风、流、潮汐、能见度等全天候航行环
船舶轮机模拟器技术发展研究 摘要：轮机模拟器是现代技术革命的产物,它利用计算机技术模拟船舶动力 装置及其控制系统的特性,能够在各种工况和环境下进行操作训练,具有完善的教 育和培训功能。 关键词：船舶轮机，轮机模拟器，技术发展，分析研究 1概述 轮机模拟器仿真技术涉及到众多高新技术领域的知识,如计算机、多媒体、 信息处理、软件工程、图形图像和自动控制等技术,系统功能非常复杂同时,受硬件、系统运行环境和培训教学要求等方面的限制。现今的轮机模拟器普遍存在以 下主要问题真实性差、工作稳定性差、故障率高、可扩展功能差、可维护性差、 二次开发困难等,训练人员数量和培训地点等受到限制,对模拟器各设备的参数和 运行状况的监视功能及学员训练评估系统还不够完善。这些问题一定程度上制约 了轮模拟器功能和利用,影响教学和培训效果。 2船舶轮机模拟器技术的现状和国内外发展趋势 上个世纪60年代末，国外针对船舶领域的计算机仿真就已经开始进行研究，到90年代虚拟现实技术在船舶领域的仿真已经很成熟了。其中挪威、美国、英 国等国家对该技术也都展开了深入研究，并且该产业规模已经形成，尤其是挪威，NOR Control公司制造了80%的市场份额在世界上运行的轮机仿真训练器。世界 上众多的发达国家、航海院校以及培训中心都已经或正在研制并且使用了各类航 海模拟器和轮机模拟器。 但是，对于轮机模拟器的研究我们国家起步比较晚，跟发达国家比起来，还 是比较落后的。在七十年代末，于NOR Control公司大连海事大学首先引进了轮 机模拟器，随后，青岛远洋船院也引入了该公司的轮机模拟器。1994年，第一台 国产轮机模拟器WMS-1在武汉理工大学被成功研制出来，增加了先进和复杂的仿
航区划分及内河船舶参数 2010-09-10 10:00:56| 分类：| 标签：|字号大中小订阅 Ⅰ类——远海航区：系指超过II类航区以外的海域。 Ⅱ类——近海航区：系指中国渤海、黄海及东海距岸或庇护地不超过200n mile、台湾海峡以及南海距岸不超过120n mile（台湾岛东海岸、海南岛的东海岸及南海岸距岸不超过50n mile）的III类航区以外 的海域。 Ⅲ类——沿海航区：系指台湾岛东海岸、台湾海峡的东海岸及西海岸、海南岛的东海岸及南海岸距岸不超过10n mile的海域和除上述海域外距岸或庇护地不超过20n mile的海域。 1．海洋运输 1）远海航区：系指非国际航行超出近海航区的海域。 2）近海航区：系指中国渤海、黄海及东海距岸不超过200n mile1的海 域；台湾海峡；南海距岸不超过120n mile（台湾岛东海岸、海南岛东岸及南海距岸不 超过50n mile）的海域。 3）沿海航区：系指台湾岛东岸、台湾海峡东西海岸、海南岛东岸及南 南海岸不超过10n mile的海域和除上述海域外距岸不超过20n mile的海域；距有避风条件且有施救能力的沿海岛屿不超过20n mile的海域。但对距海岸超过20n mile的上述岛屿，船检局将按实际情况适当缩小该岛屿周围海域的距岸范围。 4）遮蔽航区：系指在沿海航区内，由海岸与岛屿、岛屿与岛屿围成的 遮蔽条件较好、波浪较小的海域。在该海域内岛屿之间、岛屿与海岸之间的横跨距离应 不超过10n mile。 2．内河运输 1）广东省内航线： A级航区——珠江水系自虎门（沙角）至淇澳岛大王角灯标孖洲岛灯标联线以内的水域，以及至香港、澳门距岸不超过5公里的水域；自磨刀门经洪湾水道至澳门航区； B级航区——自梧州至珠江三角洲各口门；自石龙至东江口；新丰江水库；自榕城 以下至汕头港航区； C级航区——北江；东江石龙以上；韩江；广东省内河凡未列入的其他水域。 根据《内河船舶法定检验技术规则（2004）》（海法规[2003]489号）规定：内河船舶航行区域划分为A、B、C三级，其中某些水域，依据水流湍急情况，又划分为急流航段，即J级航段。航区级别按A 级、B级、C级高低顺序排列，不同的J级航段分别从属于所在水域的航区级别。 船舶航行于A级航区的较航行于B、C级航区为高级航区。因此，一般A级航区的船舶能够到B、C 级航区航行。因为，高级航区覆盖低级航区。但是三峡库区对船舶航行另有特别规定的应按其规定执行。 长江A级航区是指江阴以下至吴淞口，包括横沙岛以内水域；
安徽内河船舶操纵模拟器进展现状、问题与建 议 XX：1006―7973（20XX）12-0043-02 自20世纪60年代末世界上第一台用于船舶操纵训练的航海仿真器于荷兰建成以来，船舶操纵模拟器不仅得到了国际航运界的普遍认可，而且也受到了国际海事组织的高度重视。在《STCW78/10公约》中，国际海事组织进一步强调了船舶模拟器的作用，并且将驾驶台资源治理（BRM）纳入了强制培训项目。交通运部海事局对船舶操纵模拟器在内河船员考试中的重视程度也在不断提高，在《交通运输部关于深化内河船员治理改革的若干意见》和《ZG船员进展规划（20XX-20XX年）》中分别指出，支持内河船员培训机构加大对模拟器投入，研究制定实操模拟器规范和技术标准。由此可见船舶操纵模拟器在船员培训、考试中的作用越来越重要。 1 安徽省内河船舶操纵模拟器的进展现状及优势 安徽省第一台内河船舶操纵模拟器是由海事大学自主研发的SMU大型内河船舶操纵模拟器系统，包括操纵室、驾驶室、180°实景大屏幕和视景投影系统以及监控系统，于20XX年底建成于马鞍山星航联船员职业培训学校，20XX年7月通过了部局评审验收。 20XX年8月，经交通部海事局研究批复，同意安徽省地方海事局使用该模拟器开展船员实际操作考试工作。批复中指出
“采纳内河船舶操纵模拟器开展船员实际操作考试工作有利于降低船员考试费用，提高实操考试的公平公正和工作效率，在内河船员实操考试方面具有指导作用和推广价值，符合今后内河船员实操考试的进展方向。”并要求安徽省地方海事局“应统筹规划辖区内内河模拟器系统建设，规范模拟器实操考试工作，保证实操考试工作质量。”收到批复后，安徽省地方海事局按照部局要求，结合辖区内培训机构和考试机构的具体情况，统筹安排位于合肥市的安徽省交通职业技术学院和位于蚌埠市的安徽省航运技工学校两家内河公办的内河船员培训机构，分别建设各自的内河船舶操纵模拟器。 20XX年初，建设于安徽省航运技工学校的辖区内第三套内河船舶操纵模拟器通过了部海事局组织的专家评审，并经部海事局研究，同意其用于开展内河船员实际操作考试工作。至此，安徽省地方海事局顺利完成了辖区内内河船舶操纵模拟器的布点工作。三套内河船舶操纵模拟器分别坐落于皖南、皖中，皖北的中心地带，设计统一、布局合理，依托各自所在培训机构的船员培训业务和皖江、江淮、淮河三个船员治理中心的一、二类驾驶部船员实际操作考试业务，成为辖区内船员治理工作的重要手段。 内河船舶操纵模拟器应用了现代电子计算机和仿真技术，不仅可以设置各种自然条件，也可模拟各种不同的通航环境、紧迫会遇局和设备故障，只需投入电力成本就能实现对内河船员适任实际操作能力的培训和考核。辖区内河船舶操纵模拟器的投入使
航海模拟器在内河船舶驾驶技能训练中 的应用 巢建军++杨兵 【Summary】通过对我校航海模拟器功能与特点的介绍，在分析我省船舶驾驶专业人才培养方案，确定航海模拟器在内河船舶操纵技能训练项目，重点论述操作训练项目实施过程，为内河船舶操纵模拟器开展教学提供参考。 【Key】航海模拟器；内河船舶驾驶；技能训练；人才培养 U676.2 B 2095-3089（2017）14-0137-02 我校内河船舶操纵模拟器于2012年建设，船舶操纵模拟器包括：教练员控制站1套；主本船及视景系统1套；副本船及视景系统2套；专用仿真模拟操作计算机房。可进行长江航线、江苏省内京杭运河段航线训练、船舶操纵训练、避碰规则相关训练、电子海图显示和信息系统培训、雷达与ARPA操作培训、航行相关规则的训练等。
目前国内航海院校和培训机构基本都配置了船舶模拟器。主要是模拟器在船舶操纵技能训练中能更好的提高船舶驾驶实践技能，节约教学成本，降低船舶操纵带来的危险因素，缩短培训时间。尤其内河船舶模拟器在船舶驾驶技能训练过程中没有相关案例。本文对航海模拟器在内河船舶驾驶技能训练中的应用提出一些建设和设想，旨在促进我国内河船舶驾驶教学质量的提高和提高内河航海模拟器的使用效率。 一、我校内河航海模拟器的功能与特点 我校主本船具有一个与实船驾驶台相似的环境，拥有一套完整的仪器设备面板，设备功能和操作性能可达到实际硬件设备所能完成的功能。主本船具有7个通道，两个副本船为5个通道，并提供望远镜及漫游通道，可用于漫游观测和望远镜观测周围360°范围的视景。 场景采用内河化视景效果（如采用长江、京杭运河、湖泊、坝区、船闸、桥梁等）；鉴于内河航道变化的自身特点，除了设置一般的场景之外，还设置如下的特殊场景： 1.主副本船遇他船（限制吃水海船；在航施工工程船；普通船等）； 2.追越场景（正常航道追越；禁示追越区；前方已经有正在追越船等场景）； 3.横越场景（遇横越船可能是客渡船、船队、普通船）或主副为横越船； 4.应急场景（突然遇前方船停船；突然掉头；突然横越；或非常行驶的船） 5.“四区一弯一汊”的综合场景（港区、桥区、服务区、闸区、弯道、汊河口）设置；汊河口可以设置二汊、三汊、四汊、五汊等。
基于 Transas 航海模拟器开发汽渡船仿真训练系统的研究夏剑东;芮乐军;谷溪 【摘要】Computer‐aided simulation training can not be effectively carried out for the crew training in inland crew training institutions .In order to solve this problem ,the ferry simula‐tion training system is developed based on the existing navigation simulator for the crew training .Based on the navigation simulator ,related software the third party software can be used to develop the training system to realize the ferry simulation .%为解决内河船员培训机构无法有效针对船员开展计算机仿真实践培训的问题，在现有航海模拟器的基础上，通过相关开发软件和第三方建模软件，开发出与汽渡船实际通航环境相符的训练系统，实现了汽渡船仿真效果，可供汽渡船船舶驾驶员培训使用。【期刊名称】《武汉船舶职业技术学院学报》 【年(卷),期】2015(000)001 【总页数】5页(P10-14) 【关键词】汽渡船模拟器;仿真系统;电子海图制作 【作者】夏剑东;芮乐军;谷溪 【作者单位】南通航运职业技术学院航海模拟器中心，江苏南通 226010; 南通航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010;南通航运职业技术学院航海模拟器中心，江苏南通 226010; 南通航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010;南通航运职业技术学院航海模拟器中心，江苏南通 226010; 南通航运职业技术学院航海系，江苏南通 226010
内河典型水域船舶领域特征 文元桥;李通;郑海涛;黄亮;周春辉;肖长诗 【摘要】In order to understand the characteristics of the ship domain in typical inland waters,the historical trajectory data of ships are studied,and the statistic model is constructed.Meshes are created in the vicinity of the target ship and the cells occupied by the closest ship at sampling time are recorded.In this way the diagram of ship number of each cell for single ship can be plotted.Overlying the diagrams of same type ships gives a diagram for ships of particular type.Looked into the resultant diagram,the shape and size of the ship domain can be determined.An interesting fact is seen in the investigation that the ship domain in real life is quite different from the theoretical prediction.The shape of the ship domain in typical inland waters takes the form of an asymmetrically shaped ellipse,with its major axis coinciding with the ship's central line.The ratio of ship domain length to ship length is 2.5 ～ 3.5,and 16 ～21 to ship breadth;the ratio of ship domain width to ship length is 1.5 ～2.0 and 9 ～12 to ship breadth.%为获取内河典型水域的船舶领域特征,利用船舶历史轨迹数据建立统计模型.通过网格化目标船周围水域,计算每一时刻下目标船周围距其最近的他船所占的网格,叠加每时刻下他船的网格分布,得到单船的网格密度图,对同一长度类型的船舶的网格密度图进行叠加,得到特定类型船舶的网格密度图.观测该网格密度图和分析该网格密度数据,得到特定类型船舶领域的形状和大小.分析结果表明:在内河典型水域,船舶领域的形状和尺度均与传统的基于理论分析的领域形状和尺度及海上自由航行水域船舶领域的形状和尺度有较大的区别.内河水域船舶的领域形状受船舶行为影响明显,
仿真技术在航道工程设计评价中应用研究 王先登 【摘要】仿真技术是航道工程设计评价有效手段之一,文中总结目前航道仿真评价过程,以及系统构成与特性,分析了航道仿真系统中船舶运动建模、船舶交通流建模、航道场景建模、实验评价方法等关键技术,并展望了在内河航道仿真系统设计应用 中需要解决的问题. 【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 【年(卷),期】2015(039)001 【总页数】5页(P216-219,224) 【关键词】航道;助航设施;虚拟现实;地理信息系统 【作者】王先登 【作者单位】长江武汉航道局武汉430010 【正文语种】中文 【中图分类】U644.8 王先登(1957- )：男，高级工程师，主要研究领域为航道信息化 仿真是利用模型重现现实系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验评估现实的或设计中系统的效能与运营风险.仿真技术通过精确的模型与高逼真度的航道 交通场景，有效地评估航道及助航装备运营前的效能并发现潜在的风险，从而改进航道交通安全性，提高通过能力.荷兰航海研究所开发了港区船舶操纵实时仿真模 型与软件，成功应用在鹿特丹港航道的设计.Kadir Sariöz等[1]提出一种实时的船
舶操纵模拟系统用于模拟船舶通过Istanbul海峡水域时，外界环境如航道条件、 水流、气象条件对船舶航态的影响.K.Benedict等[2]针对桥区水域船舶驾驶行为，建立船舶操纵模型，分析船舶通过桥区水域的安全性.德国的杜伊斯堡大学船舶运 输研究中心开发了浅水船舶驾驶模拟系统用于评估内河航道设计以及培训内河船舶驾驶员.比利时列日大学研制了内河航运模拟系统，用于评估船闸，以及受限水域 的助航设施设计.在国内，陈沈阳等[3]开展了港口航道船舶交通流模拟研究，通过 对港口船舶交通流建模与实时仿真规划港口内的船舶航路.钱忠华[4]探讨了运用船 舶操纵模拟器进行港航设计论证的方法.孔宪卫等[5]研究了船舶模拟器在引江济汉 通航工程与长江交汇口布置中的应用.本文将总结目前航道仿真的技术及系统构成 特点，发展现状，分析其关键技术并展望在内河航道系统中应用的发展. 航道工程设计仿真过程包括建立仿真规划和进行仿真实验2个主要步骤.仿真规划 包括确定仿真过程目标界定各种输入参数，规划仿真具体实施方案，提出仿真软件系统功能要求.仿真实验则是实施仿真实验，并分析实验结果. 1.1 航道工程设计评价仿真目标与条件 在进行航道工程设计评价仿真前，需要结合风险评估进行初步分析，为仿真分析提供一些基本的输入参数，从而确保仿真结果的准确性.通常在分析阶段应包括：(1) 明确助航系统设计的目的；(2)明确设计的地理范围以及助航设施的地点、观察时 间以及投资等约束；(3)明确航道通航的基本要素，如船舶类型、航路、船舶密度、水文气象条件、船船交互作用以及最低能见度等；(4)明确航道设计中的一些标志，如界标、危险标志、指引标志、助航标志的类型等. 1.2 航道工程设计评价仿真实施方案规划 航道工程设计评价仿真实施方案规划主要是确定仿真研究内容、参与实验的人员以及仿真系统软件与设备等.航道与助航设施设计评价仿真实施内容，包括：(1)评估 助航设施设计参数如安放形式、位置、类型、特性以及数量等；(2)评估航道与港
篇一：船舶认知实习报告 船舶认知实习报告 ——我对船舶及船海工程的认识武汉理工大学船海0801班赵磊 【摘要】介绍了船舶的分类、船舶运输在现代运输行业中的意义以及目前的发展状况，结合在实验室的认知情况论述了船舶性能、船舶设计与相关技术、船舶制造的工艺与设备等相关知识，阐述了自己的实习感想。 【关键词】船舶概论；船模拖曳水池；船舶设计；船舶制造 我国是当代的造船大国，半个世纪以来，民用船舶有了相当可观的发展，钢质民用船舶的总产量已超过500多万吨，居世界第三，仅次于日本和韩国。改革开放以后，我国的造船事业发展迅速，1982年我国年造船量仅列世界第十七位，在世界船舶总产量中所占比例仅为0.8%，而目前我国年造船量占世界船舶总产量约20%。我国民用船舶技术有显著进步，现在的江河及海洋运输船舶均已更新至第三代，出口船舶已从设计、建造多用途船、散货船发展到自动化程度的较高，技术经济性能比较先进的新型船舶。我国已具备建造载重十万吨以上的符合任何船级社检验标准的民用船舶的能力。可以建造高附加值的几乎所有现代化船舶。 在军用舰船方面，远洋测量船及弹道导弹核潜艇的研制成功，标志着中国舰艇科学技术在当代高技术领域达到了新的水平。我国海洋工程发展也取得了重大进步，有海洋工程领域“航空母舰”之称的第六代3000米半潜式钻井平台已于今年顺利下坞，国家还拥有完全自主知识产权的先进科学考察船。 本文结合此次对武汉理工大学高速船舶工程教育部重点实验室的认知实验，对船舶行业的一些基本情况做了一些总结，对深入了解本行业有一定的积极意义。船舶的分类 一、按照用途，船舶分为军用舰船和民用船舶两大类。 1、军用舰船按所担负的任务可划分为战斗舰船和辅助舰船，战斗舰船的具体种类有航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、潜艇等；辅助舰船的具体种类有运输船、补给船、巡逻船等。 2、民用船舶按业务用途分为运输船舶、海洋开发用船舶、渔业船舶、工程船舶。①运输船舶专门用于运载人员和货物，可分为客船，包括客货船、旅游船；货船，包括散货船、集装箱船、油轮、冷藏船等；渡船；驳船。 ②海洋开发用船舶专门从事海洋调查研究、海洋资源利用和海洋环境保护，可分为海洋资源开发船，包括海上钻井平台、海底采矿船、海洋地质勘探船；海洋调查船。③渔业船舶专门从事海上捕捞和水产品加工，可分为渔政船；渔船，包括网渔船、钓鱼船、特种渔船；渔业辅助船。 ④工程船舶专门为航道和航行服务，或从事水上水下工程作业，包括挖泥船、起重船、航标船、打捞船、测量船、破冰船、消防船、引导船等。二、按照航行区域，船舶分为海船和内河船两大类。 1、海船按航区离岸远近、风压和波浪大小等情况，可分为远洋船、近海船和沿海船，特别的，航行于北冰洋和南极区内的船舶称为极区船。远洋船航程较远，航行环境较恶劣，通常船舶的尺度较大，具有较强的抗风浪能力。极区船常与浮冰碰撞，因此船体结构比较强。 2、航行于江河、湖泊的船称为内河船。 船舶航行性能 设计和建造各类船舶，应使其具有良好的性能，以适应复杂的海洋环境，把航行的危险降到最低程度。这些船舶所应当具备的性能，我们称之为船舶的航行性能。船舶航行性能包括以下六个方面： 一、浮性——船舶在一定装载情况下，在水中具有以正常赴台漂浮的能力； 二、稳性——船舶在外力作用下偏移正浮位置而倾斜，当外力消失后能自行恢复到正 浮位置而不倾覆的能力；
内河航道助航系统智能化技术研究现状与展望 刘怀汉;曾晖;周俊安;吕永祥;初秀民 【摘要】Intelligence is a development trend of the inland waterway navigation system. Firstly, this paper introduces the key⁃technologies of the inland waterway intelligent navigation system’s design and development in the aspects of buoys synchronous flash and remote controlling, radio beacon, virtual navigation, and so on;secondly, analyses are made on the inland waterway navigation environment factors, a clear summary is given of the key. technologies of water level and visibility information services, control of waterway traffic guidance system, and the applications of the Yangtze River waterway intelligent navigation system are briefed. Finally, an introduction is made of the development trend of the inland waterway intelligent navigation system in the future in the aspects of the inland waterway terrain perception, 3D electronic navigation chart, a navigation integrated information service, and navigational facilities asset management.%智能化是内河航道助航系统发展方向。首先介绍了航标同步闪控制与遥测遥控、无线电航标、虚拟航标等内河航道航标系统智能化设计与实现的关键技术。其次，分析了内河航道通航环境影响因素，总结了内河航道水位、能见度感知与信息服务以及控制河段交通指挥的关键技术，介绍了长江航道助航系统智能化应用情况。最后，在内河航道地形感知、三维电子航道图、助航综合信息服务、助航设施资产管理等方面展望了内河航道助航智能化的发展。【期刊名称】《水利水运工程学报》
高级（大型）港口起重机模拟培训系统 产 品 说 明 书 广州凯强信息科技有限公司 二0一二年
高级（大型）港口起重机模拟培训系统产品简介 项目编号 Project No.: 用户名称 Company : 装箱桥吊STS、门座式起重机PORTAL、场吊RTG三种机型 仪器型号Instrument : 三自由度运动式中型港口起重机模拟训练机 应用范围Application : 桥门式、门座式、场吊、港口装卸船机起重机作业人员模拟培训 高级动感港口起重机模拟培训设备照片
The Technical Attachments of SPECTROMAXx 技术说明书 一、概述 高级（大型）港口起重机仿真培训系统根据特种设备安全培训与考核的实际情况，充分利用虚拟现实及智能控制技术，以提高学生的实际操作技能，提高教学培训的安全性，促进节能减排的成效，与目前国内广泛采用的师徒实机操作培训方式相比，应用仿真模拟器的现实意义在于： 1）安全性高，杜绝了培训事故的发生，降低了培训风险； 2）培训质量高，应用计算机仿真软件，通过人机交互方式，可实现作业过程中各种工作状况、天气状况的模拟，并可进行各种特殊工况和事故处理能力的全面技能培训，从而大大缩短培训周期，提高培训质量； 3）经济性好，不影响特检院正常工作，大大减少相关企业在培训工作中的人力物力消耗，降低培训费用； 4）功能强，通过对仿真软件及硬件的维护和扩充，可适应行业不断发展的要求。并可一机多用，一个训练仿真系统可进行多种机型的操作模拟。 二、设备结构及工作机制 A、模块组成： ⏹驾驶室操作系统 模拟司机操作工作界面，采用真机仿真的方式设计制作。 ⏹教员台控制系统 教师或管理人员可以远程维护模拟器，设置各类参数和考试科目，设置故障考核点，实时跟踪训练轨迹，记录训练结果等。 ⏹三维立体图像视景系统 通过该模块实现三维立体成像，大大提高临场感，使训练人员产生身临其境的感觉，同现实比例的画面效果，提高了系统的仿真度。 ⏹动力学模型 模拟起重机的各种物理特性，包括提升、晃动，碰撞等，可以通过调整重力、摩擦力、速度、起什速度等参数，模拟各厂家型号的起重机。 ⏹信号采集和PLC逻辑控制系统 模拟实际工作中的电气参数指标，采集指令控制器、按钮等信号，并同时反馈到软件系统及指示灯系统。采用高速芯片，性能指标高，稳定性强。