航海儀器操作智能評估系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

沙小進(jìn)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展，航運技術(shù)也不斷進(jìn)步。航海儀器的使用范圍不斷擴(kuò)大，而對于整個航海儀器的評估還主要是依賴評估員，但在具體的評估過程中存在著一些靠主觀標(biāo)準(zhǔn)來評估以及在評估標(biāo)準(zhǔn)上不統(tǒng)一的現(xiàn)象，而由于這些因素的造成的影響，在最終的評估效果上也沒能達(dá)到理想的狀態(tài)，因此，為了能夠較好地解決上述問題，研發(fā)設(shè)計人員開發(fā)了一款航海儀器職能評估系統(tǒng)，在經(jīng)過一段時間的測試以及實際應(yīng)用過程后，這套設(shè)備已經(jīng)基本達(dá)到了學(xué)員的日常訓(xùn)練以及對其評估考試的使用要求。

關(guān)鍵詞：航海儀器 智能 評估系統(tǒng) 設(shè)計與實現(xiàn)

航海儀器智能評估系統(tǒng)在研究及開發(fā)的過程中，需要根據(jù)現(xiàn)實中的仿真設(shè)備來將訓(xùn)練模式以及對其的評估效果進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，而只有這樣才能夠較好的實現(xiàn)設(shè)計應(yīng)用上的最大程度的發(fā)揮，才能夠更好的將訓(xùn)練模式與評估模式更好的運用到實際操作中來。而我國所研制的航海設(shè)備職能評估系統(tǒng)在一定條件下已經(jīng)跨域基本的仿真階段，而在評估系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研發(fā)出了儀器畫面更加協(xié)調(diào)的航海儀器智能操作系統(tǒng)，這種設(shè)備在具體的操作上比傳統(tǒng)設(shè)備更為簡單，并且在評估結(jié)果上更加科學(xué)和準(zhǔn)確，而其所謂的職能就是將傳統(tǒng)的手工操作被智能操作所代替，從而達(dá)到其職能操作的效果。

1.航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式

1.1航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)及其具體工作形式

航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和實際應(yīng)用需求，采用現(xiàn)在比較成熟的基于局域網(wǎng)形式的C/S結(jié)構(gòu)形式。系統(tǒng)的設(shè)計如圖1所示。

1.1.1在通常情況下，C/S結(jié)構(gòu)就是客戶機(jī)和服務(wù)器兩層結(jié)構(gòu)組成

它在運用的過程中可以充分利用兩端的環(huán)境優(yōu)勢，將任務(wù)進(jìn)行合理分配到考務(wù)終端和考試終端上，從而能夠較好的降低系統(tǒng)的通信費用。

1.1.2.航海儀器只能評估系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和管理

（1）航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的仿真子系統(tǒng)

仿真子系統(tǒng)是對設(shè)備操作狀態(tài)的進(jìn)一步完善。仿真子系統(tǒng)設(shè)備的完成需要在仿真的基礎(chǔ)上對測評所涉及到的相關(guān)功能進(jìn)行完善，如果自身條件及設(shè)備允許的情況下，可以將相應(yīng)的操作步奏進(jìn)行記錄，還可以自動生成結(jié)果，而這些數(shù)據(jù)在后續(xù)的系統(tǒng)實驗當(dāng)中可以為評估子系統(tǒng)提供參考，從而實現(xiàn)仿真子系統(tǒng)的最大效果發(fā)揮。

（2）航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的評估子系統(tǒng)

評估子系統(tǒng)能夠?qū)忌滦畔⒑筒僮鬟^程進(jìn)行準(zhǔn)確評估。評估子系統(tǒng)可以對考生的操作信息進(jìn)行讀取或者加工，評估子系統(tǒng)設(shè)立的目的在于對考生操作信息進(jìn)行讀取，然后根據(jù)考生相應(yīng)的輸出信息進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的整理和加工，還可以對后臺的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模型的評估。從評估子系統(tǒng)的實際運用中可以看出，這個系統(tǒng)在一定條件下不僅能夠較好的讀取考生的操作信息，還可以將操作數(shù)據(jù)自動進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評估，評估子系統(tǒng)的設(shè)立在一定條件下還可以對相應(yīng)的評估結(jié)果產(chǎn)生影響，針對這樣的問題，需要對此采取多種措施來加以解決和完善，只有對相應(yīng)問題的解決才能充分對評估系統(tǒng)進(jìn)行研究。

（3）航海設(shè)備智能評估的試題評估系統(tǒng)

試題評估系統(tǒng)的作用主要是對整個試題庫以及成績庫進(jìn)行有效的管理和維護(hù)，主要內(nèi)容還包括對新的評估試題的有效增加，還有就是對試題進(jìn)行編輯或者刪除等環(huán)節(jié)，試題評估系統(tǒng)還能夠隨機(jī)組成試卷對考試指令進(jìn)行下達(dá)，是整個智能評估系統(tǒng)的運行總后臺，也是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

1.2航海儀器智能設(shè)備的信息流向

航海儀器智能設(shè)備的信息的流向也是有一定的規(guī)律和要求的。主要流程是Send Data（）所發(fā)送的函數(shù)被Simulator進(jìn)行的重載，而其中一個版本沒有在信速機(jī)中進(jìn)行參數(shù)名字的設(shè)定，另外一個則在信速機(jī)上設(shè)定了名字，而為在信速機(jī)上設(shè)定名字的版本相對來說比較簡單。在一定環(huán)節(jié)上，通信初始化函數(shù)已經(jīng)建立了一個相對完整的全關(guān)切的UDP套接字，所以在具體的操作上只需要將WINSOCK控件下的Send Data（）函數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送即可，而在信速機(jī)上設(shè)定名字的版本在使用上，首先需要使用信息協(xié)處理函數(shù)進(jìn)行內(nèi)嵌WINSOK控件下的遠(yuǎn)程IP地址的重新設(shè)定，從而在一個新的狀態(tài)下建立一個新的UDP，然后就是將這個新的UDP和通信進(jìn)行連接。

2.航海儀器智能評估系統(tǒng)的試題評估及模型形式

（1）試題評估及具體參數(shù)的設(shè)定

題目設(shè)置對于整個智能評估系統(tǒng)的有效性和客觀性具有重要影響。在航海儀器智能評估系統(tǒng)響應(yīng)評估參數(shù)的選擇上，智能評估系統(tǒng)普遍性為其基本原則，當(dāng)前，我國一些航海院校通過咨詢或者設(shè)置相應(yīng)的問卷調(diào)查的形式，對航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

（2）對模型的評估

對模型的評估系統(tǒng)通常采用莊家法或者是隸屬度函數(shù)相結(jié)合的方法來進(jìn)行，在具體的實施中通過運用評估模型對相應(yīng)的航海設(shè)備進(jìn)行評估和考核，從深層次的角度來考量的話，主要是通過相應(yīng)的經(jīng)驗來對題型以及使用過程進(jìn)行更深層次的細(xì)化或者優(yōu)化，并且在評估模型的基礎(chǔ)上提取相應(yīng)的評估參數(shù)，然后根據(jù)具體的使用情況、評估參數(shù)以及權(quán)重設(shè)定等內(nèi)容，從而形成一個具有完整性的評估模型機(jī)制。比如：如果在實際應(yīng)用中要增加其通過率的話就可以增加其門限值的寬度，而如果要降低通過率的話就適當(dāng)減小門限值的寬度。從而達(dá)到合理運用門限值來調(diào)整難易程度的目的。

3.航海儀器智能評估系統(tǒng)的具體實現(xiàn)以及結(jié)果的分析

3.1航海儀器智能評估系統(tǒng)的仿真設(shè)備的具體實現(xiàn)

從客戶端框架內(nèi)來看，仿真設(shè)備主要分為試題顯示區(qū)和設(shè)備顯示區(qū)兩部分，而其中分別集成智能評估設(shè)備仿真子系統(tǒng)以及設(shè)備評估子系統(tǒng)，設(shè)備仿真子系統(tǒng)比較好的完成了現(xiàn)在遠(yuǎn)洋船舶上使用比較廣的儀器設(shè)備的仿真。而設(shè)備評估子系統(tǒng)則實現(xiàn)了試題的顯示以及考生操作狀況的具體評估等功能。仿真設(shè)備是在MFC的基礎(chǔ)上所設(shè)計的對話框程序，主要利用VisualC+2008并在Window7的系統(tǒng)中得到完成的，其在具體操作中，在對話框的具體位置添加操作按鈕、群組按鈕以及編輯框等控制系統(tǒng)，然后是將那些經(jīng)過PS處理過的真實設(shè)備額圖片粘貼到對話框中來進(jìn)行制作，而設(shè)備圖片的具體描繪采用雙向緩存的方式來進(jìn)行，從而在具體操作中產(chǎn)生圖片閃爍的現(xiàn)象，而圖像和圖形的描繪狀況及顯示都在OnPaint（）的函數(shù)中來制作。并通過調(diào)用GDI來繪制函數(shù)的點、線矩形以及多邊形等形狀。endprint

在具體的按鍵操作中，利用Windows的信息機(jī)制對不同的消息函數(shù)進(jìn)行處理，而對于那些設(shè)備具體的使用手冊的顯示，通過Adobe的控件的編程技術(shù)來實現(xiàn)使用手冊的顯示。設(shè)備評估子系統(tǒng)主要通過ADO技術(shù)將試題數(shù)據(jù)庫發(fā)送到考務(wù)數(shù)據(jù)端上，并且將評估的結(jié)果顯示出來，在最后結(jié)合后天評估模型的管理，從而得出最終的評估成績。

評估客戶端在啟動以后，其首先是處在聯(lián)系的狀態(tài)，而屏幕上所顯示的是相應(yīng)設(shè)備的練習(xí)手冊，學(xué)校可以根據(jù)練習(xí)手冊來實現(xiàn)對設(shè)備的認(rèn)識和簡單操作。如圖2所示。

3.2航海儀器智能評估系統(tǒng)服務(wù)器終端的具體實現(xiàn)

航海儀器智能評估系統(tǒng)的客戶端以及其仿真設(shè)備的具體實現(xiàn)對于海洋事業(yè)的發(fā)展以及航行安全起到重要的推動作用，也是航行工作順利展開的重要保障。航海儀器的很多成果也被用在國防領(lǐng)域和科學(xué)研究當(dāng)中，對于整個國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)也起到重要影響，隨著我國電子科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，航海儀器智能評估系統(tǒng)的運用越來越廣泛，也在一定程度上改變了傳統(tǒng)的航海儀器的一些問題。服務(wù)器端的主要功能就是實現(xiàn)試題的有效顯示、編輯、導(dǎo)入和導(dǎo)出和添加或者刪除等以及對試題的隨機(jī)分配、發(fā)布考試指令等。

服務(wù)器端在MFC的基礎(chǔ)上設(shè)計研發(fā)，同樣利用相關(guān)技術(shù)來完成對后臺數(shù)據(jù)庫的訪問，并將試題數(shù)據(jù)庫中的試題顯示在list控制軟件中，顯示器窗口右邊的按鈕對應(yīng)相應(yīng)的試題數(shù)據(jù)類型，通過對這些按鈕的切換可以實現(xiàn)不同試題類型在屏幕中的顯示，窗口下面的控制按鈕可以根據(jù)具體需要對試題數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的操作，并通過指針的指示，將菜單里的試題進(jìn)行更新。智能評估系統(tǒng)的客戶端在啟動以后，可以對其采用訓(xùn)練的模式，在訓(xùn)練模式使用的過程中，整個試題區(qū)域就會相應(yīng)的顯示該環(huán)節(jié)的使用手冊，學(xué)生可以根據(jù)使用手冊來加強(qiáng)對設(shè)備的熟練操作。

3.3航海儀器智能評估系統(tǒng)通信的具體實現(xiàn)

航海儀器智能評估系統(tǒng)在具體的實現(xiàn)過程中也存在一些問題，例如在客戶端和后臺運行存在著一定的信息交互問題，首先在評估開始前是向客戶端發(fā)送評估開始的指令，在評估結(jié)束后，客戶端會將考生的基本信息以及最終的評估結(jié)果傳回到服務(wù)器當(dāng)中，而它們之間的信息傳輸主要是運用MFC中的異步非阻塞類的CAsyncSocket，而這里所說的異步就是在接收方還未發(fā)出回應(yīng)的情況下，發(fā)出方就已經(jīng)將數(shù)據(jù)發(fā)送給了接收方，并連續(xù)的將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收方。而非阻塞是指在對某種操作進(jìn)行調(diào)用的時候，無論該操作是否成功都會立即返回，而不會等待該操作的回復(fù)。而具體步奏如下：

（1）利用調(diào)用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建客戶端，然后設(shè)置定時器，并在定時器的相應(yīng)函數(shù)中通過對函數(shù)Connect（）的調(diào)用從而連接服務(wù)器端口。（2）創(chuàng)建服務(wù)器端口，利用函數(shù)Bind（）對本地IP地址和斷后進(jìn)行綁定，并在定時器的相應(yīng)函數(shù)中通過調(diào)用函數(shù)Connect（）實現(xiàn)服務(wù)器端口的連接。（3）通過調(diào)用Send（）等功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及相關(guān)的處理工作。（4）最后就是關(guān)閉銷毀套接字對象。

3.4航海儀器智能評估系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控的實現(xiàn)

對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效監(jiān)控對整個系統(tǒng)的正常運行具有十分重要的作用。對儀器進(jìn)行適時的監(jiān)控，主要對影響那些擴(kuò)頻信號的精度以及航海定位度的重要參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)控，并且在其設(shè)置的具體參數(shù)中，如果信號的參數(shù)超出了設(shè)備所設(shè)置的參數(shù)就會及時進(jìn)行警告或者提醒，比如：報警聲音或者顯示的提示等。在具體要求上要求數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件能夠?qū)Ω鱾€設(shè)備的正常工作進(jìn)行正確判斷，與此同時，其中會產(chǎn)生許多的重要數(shù)據(jù)，比如說：時鐘存在同步誤差等，而這些數(shù)據(jù)在以后的具體實驗中具有重要的分析價值，可以對儀器設(shè)備的不斷改進(jìn)以及今后監(jiān)控數(shù)據(jù)的進(jìn)一步完善提供有價值的數(shù)據(jù)支持。在航海設(shè)備只能評估系統(tǒng)工作的過程中，需要將監(jiān)控數(shù)據(jù)全部保存下來，從而方便今后數(shù)據(jù)分析和查詢，而在連續(xù)發(fā)射設(shè)備的過程中，還需要對各個設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行適時的記錄。

3.5對儀器評估結(jié)果進(jìn)行解析

航海儀器評估系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)以后，對其性能進(jìn)行了一系列的測試。例如在某高校一系列的測試，其中共有29位大學(xué)生參加了這次測試，根據(jù)我國的《海船船員適任評估規(guī)則》的具體要求，而四種設(shè)備（GPS、AIS、Sounder、Log）的評估分分別是30分、25分、10分和15分，最后進(jìn)行評估綜合的有效得分是70分，因此評估分在總分中的比重達(dá)到了70%，而各個設(shè)備的單向評估分占總分的比重也達(dá)到了總分的70%，因此，本次航海設(shè)備的評估認(rèn)為受測試的大學(xué)生較大部分通過了本次的評估。從本次測試中可以看出，其中有27名大學(xué)生生在評估中順利通過，而另外兩名大學(xué)生沒能順利通過本次評估，而對這31名大學(xué)生進(jìn)行概率密度的分析，其分析結(jié)果也顯示器符合正態(tài)的分布規(guī)律，然后將航海設(shè)備智能評估系統(tǒng)的評估結(jié)果和評估員的評估結(jié)果進(jìn)行各方面的比較，結(jié)果如圖3。從圖中可以看出智能評估系統(tǒng)的評估結(jié)果和打分員的打分結(jié)果在總體上存在一致性，對比中可以發(fā)現(xiàn)其分差最大僅為4分，可見智能評估系統(tǒng)在評估結(jié)果上也比較讓人滿意。

4.結(jié)語

航海儀器智能評估系統(tǒng)在具體的使用過程中能夠?qū)θ斯ぴu估中所存在的問題進(jìn)行有效的解決，在一定程度上擺脫對人工評估的過度依賴，也較好的提高了對評估工作的效率，讓整個航海儀器智能評估系統(tǒng)中也配備了用于學(xué)生練習(xí)的試題數(shù)據(jù)，從而能夠較好的解決和幫助航海院校的GPS以及AIS等設(shè)備不足和設(shè)備落后等問題。在存在較好應(yīng)用價值的同時，其也存在著一些問題需要解決和改進(jìn)，但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航海儀器智能評估系統(tǒng)隨著社會的發(fā)展需要一定會得到不斷的創(chuàng)新和完善，并推動整個航海教學(xué)訓(xùn)練和實踐的發(fā)展。

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