航行保障與操縱訓練實驗室建設

李鵬

[摘 要] 海運類院校船舶駕駛專業(yè)學生必須掌握航行保障與操縱相關技能，而傳統(tǒng)訓練實驗室雖然能夠滿足大多數(shù)訓練目標，但仍然在具體訓練教學的過程中存在一定的局限性，為此必須加強新型航行保障與操作訓練實驗室的建設。

[關 鍵 詞] 航海作業(yè)；操作訓練；實驗室

[中圖分類號] U675 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）35-0194-01

一、航行保障與操作訓練實驗室的功能分析

（一）完成綜合航海作業(yè)訓練

為確保航海作業(yè)訓練的實際效果，必須加強對學生綜合航海能力的訓練，故所構建的訓練實驗室必須借助于計算機虛擬技術，借助于電子海圖、運動模型、模擬導航等系統(tǒng)模式，為學員提供仿真的作業(yè)環(huán)境，讓學員能夠以身臨其境的方式完成綜合航海訓練。

（二）完成航海操縱作業(yè)訓練

就具體的航海操縱作業(yè)訓練來看，為滿足實際場景仿真的需求，應該為學生提供具體的舵角操舵、目標操舵等具體的作業(yè)方法，并在仿真系統(tǒng)中設置相應的導標、疊標、狹水道等海域具體導向標示，讓學生能夠借助于該實驗室完成各種條件下的操舵模擬訓練。此外，還需要確保操作訓練項目具有可分離可整合的特點，讓學生能夠在進行綜合訓練的同時，對單一科目進行強化訓練。

（三）完成航海保障能力的訓練

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

二、航海保障與操作訓練實驗室構建思路

就航海保障與操作訓練實驗室具體構建模塊來看，主要如下。

（一）電子海圖模塊

在構建電子海圖模塊的過程中，應該在數(shù)據(jù)庫中輸入具體的紙海圖信息，并做好相應參數(shù)的標記工作，同時將航路指南、港口信息以及相應方式等都錄入數(shù)據(jù)庫文件中，并利用國際海事組織ECDIS系統(tǒng)以相關規(guī)范中的標準將電子海圖進行分層處理，確保其能夠根據(jù)實際需求進行分層調取，同時加入衛(wèi)星導航等功能，對訓練的內容進行有效的拓展。

（二）導航定位訓練模塊

導航訓練模塊需要具備采用導航儀、導航雷達進行導航定位訓練的基本功能，還需要完成與船舶動態(tài)模型的聯(lián)系。為實現(xiàn)導航儀定位，應該以衛(wèi)星導航模擬為基礎，以VB、VC等為基礎，完成相應程序的開發(fā)工作，并借助于虛擬仿真技術完成對實際船舶操控面板的高度仿真，確保實驗室顯示面板與實際操作面板的相符性。而在開發(fā)導航雷達定位功能時，應該借助于VC++為應用程序開發(fā)工具，模擬具象化的雷達回波，確保系統(tǒng)能夠根據(jù)具體情況計算出回波的實際參數(shù)，并針對氣候因素等進行回波的修正，保障回撥的真實性。

（三）自動轉舵訓練模塊

自動轉舵訓練模塊需要完成對車、舵、船三者動態(tài)模型的高度仿真，并提供三維視圖。首選需要完成對自動舵的改裝，對其操作方式進行簡化，確保在實際訓練的過程中學生能夠根據(jù)計算機仿真數(shù)據(jù)了解航向、航速動態(tài)化變動、微積分調節(jié)等實際情況。為實現(xiàn)對自動轉舵功能的高度模擬，還應該利用單片機、轉換電路等構建相應的智能接口，以此確保其視野的仿真與操縱性的仿真。

（四）船舶運動模型模塊

為確保在實驗室訓練的過程中，學生能夠充分掌握車、舵、船三者間的關系，必須構建合理的運動模型。應該以線速度方程與一階線性響應方程為基礎完成對其運動模型的構建，并在保障其仿真度的同時，盡可能對系統(tǒng)進行簡化。

（五）視景仿真模塊

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

（六）多媒體教學模塊

在構建多媒體教學模塊時，應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為平臺基礎，借助于數(shù)據(jù)處理與交換技術，實現(xiàn)對各類參數(shù)信息的高效整合，進而組建成功能全面的多媒體教學應用程序，并將其與實驗室投影進行連接，以此實現(xiàn)航行保障與操縱的多媒體教學。

總而言之，由于傳統(tǒng)船舶操縱訓練實驗室具有一定的局限性，所以必須加強新型航行保障與操縱訓練實驗室的建設工作，應該在明晰其基本功能的基礎之上，完成對各個模塊的建設，以此通過構建綜合性的訓練實驗室，全面提高學員的訓練效果。

參考文獻：

周坤芳，佟海鵬.航行保障與操縱訓練實驗室建設[J].實驗室研究與探索，2014（10）：258-261.