訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)初探＊

史 巖，宋 元，熊正祥，孫 航

（1.海軍大連艦艇學(xué)院水面艦艇作戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 大連 116018；2.海軍大連艦艇學(xué)院航海系，遼寧 大連 116018）

中國作為一個(gè)海洋大國，為了維護(hù)和捍衛(wèi)海洋權(quán)益，實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，需要培養(yǎng)出更多“經(jīng)天緯地，駕海馭洋”的軍事人才。在此過程中，除了相關(guān)軍事院校的教學(xué)培養(yǎng)，訓(xùn)練艦艇的教學(xué)保障也是不可或缺的。訓(xùn)練艦艇是保障學(xué)員開展航海專業(yè)實(shí)習(xí)、遠(yuǎn)航實(shí)習(xí)以及相關(guān)軍事用途的重要平臺，也是各類學(xué)員開展崗位見習(xí)、熟悉艦船生活環(huán)境的重要依托，是軍事院校開展教學(xué)保障的重要組成部分[1]。

當(dāng)前，各類用于軍事實(shí)習(xí)訓(xùn)練的艦船主要用于保障學(xué)員的航海實(shí)習(xí)、艦艇綜合實(shí)習(xí)和畢業(yè)綜合演練等環(huán)節(jié)，面向更多層次的訓(xùn)練對象和更大范圍的訓(xùn)練應(yīng)用則顯得過于單薄，同時(shí)，對于訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)的研究工作也較為缺乏。本文結(jié)合對訓(xùn)練艦艇主要教學(xué)訓(xùn)練任務(wù)的梳理，提出建設(shè)訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)的架構(gòu)方向，旨在為海上軍事指揮人才培養(yǎng)架設(shè)較為先進(jìn)的教學(xué)訓(xùn)練平臺。

1 當(dāng)前訓(xùn)練艦艇實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)存在的主要問題及需求分析

公開資料顯示中國已有少數(shù)列裝的綜合性航海訓(xùn)練艦[2]，但大部分主要訓(xùn)練艦艇均來自于老舊艦船的改造升級，即非專用訓(xùn)練艦艇的改造。在教學(xué)訓(xùn)練應(yīng)用方面，訓(xùn)練艦艇的組成主要是依托原有艦船的通用裝備系統(tǒng)，如航海、觀通、機(jī)電、武備等方面，能夠在一定程度上開展部分航海、通信、輪機(jī)、船藝等專業(yè)崗位的實(shí)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)[3]。同時(shí)，還需要對原有艦船進(jìn)行改造升級，使其具備符合教學(xué)訓(xùn)練條件的艙室、器材、設(shè)施以及容納受訓(xùn)學(xué)員居住的艙室。

1.1 存在的主要問題

由于當(dāng)前較多的訓(xùn)練艦艇是在相對陳舊艦船的基礎(chǔ)上改造而來，這就意味著其在與軍事實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)更為相關(guān)的航海專業(yè)實(shí)習(xí)以及面向海上作戰(zhàn)、維權(quán)密切相關(guān)的專業(yè)訓(xùn)練條件相對欠缺，面向遠(yuǎn)航條件實(shí)習(xí)訓(xùn)練開展相對困難，具體表現(xiàn)在教學(xué)設(shè)施類別、裝設(shè)備集成度、遠(yuǎn)海遠(yuǎn)航教學(xué)以及實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練這4 個(gè)方面的短板較為突出。

教學(xué)訓(xùn)練設(shè)施專業(yè)類別相對單一。目前，基于老舊艦船改造升級后的訓(xùn)練艦艇，其主要的非專用性的教學(xué)訓(xùn)練裝設(shè)備可以劃分為航海、槍炮、觀通、雷達(dá)及機(jī)電等方向，基本上能夠用于航海類等專業(yè)的基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)習(xí)工作。但是限于原始艦船的艙室布局與裝設(shè)備的安放條件，無論是裝設(shè)備的臺套數(shù)，還是配置的種類均無法完全滿足航海專業(yè)實(shí)習(xí)及綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練需要。從這個(gè)角度來說，其教學(xué)訓(xùn)練設(shè)施專業(yè)類別比較單一。

部分教學(xué)訓(xùn)練裝設(shè)備集成度不高?；诶吓f艦船改造升級后的訓(xùn)練艦艇，雖然配備了開展航海實(shí)習(xí)的教學(xué)裝設(shè)備，并具有一定的專業(yè)教學(xué)訓(xùn)練環(huán)境，但根本問題是現(xiàn)有系統(tǒng)均不是面向教學(xué)訓(xùn)練設(shè)計(jì)建造的，大部分裝設(shè)備配置還是采用傳統(tǒng)獨(dú)立配置方式。特別是在航行信息專用傳送網(wǎng)絡(luò)中，原有艦艇的專網(wǎng)是面向艦艇非教學(xué)相關(guān)，經(jīng)過改造后容易對原本專網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響，重新架設(shè)教學(xué)專用傳送網(wǎng)絡(luò)又往往容易被忽視。綜上，已有的訓(xùn)練功能無法與海圖作業(yè)等受訓(xùn)學(xué)員的作業(yè)臺位終端實(shí)現(xiàn)對接，使得其訓(xùn)練對象也比較有限。

無法開展遠(yuǎn)航條件教學(xué)訓(xùn)練。非專用訓(xùn)練艦艇現(xiàn)有航海教學(xué)裝設(shè)備配置主要用于滿足近岸短時(shí)間的實(shí)習(xí)教學(xué)，對于更長時(shí)間的海上實(shí)習(xí)來說，其可開展的教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容無法與教學(xué)要求匹配，實(shí)習(xí)訓(xùn)練內(nèi)容與遠(yuǎn)航環(huán)境相關(guān)性不強(qiáng)，在一定范圍的近海和遠(yuǎn)海等遠(yuǎn)航實(shí)習(xí)訓(xùn)練時(shí)，教學(xué)使用效率更低。即使改造后的訓(xùn)練艦艇能夠進(jìn)行深、遠(yuǎn)海的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，在遠(yuǎn)航過程中由于時(shí)間漫長且海面實(shí)景相對單一，導(dǎo)致訓(xùn)練科目往往根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位的手段進(jìn)行航海相關(guān)的作業(yè)，無法營造更多特定環(huán)節(jié)下的教學(xué)條件，很難有效提高受訓(xùn)學(xué)員掌握多種航海手段的能力水平。

面向海上作戰(zhàn)、維權(quán)教學(xué)訓(xùn)練手段還不夠豐富。從一定意義上來說，開展海上作戰(zhàn)、維權(quán)訓(xùn)練是訓(xùn)練艦艇的重要內(nèi)容。當(dāng)前，非專用訓(xùn)練艦艇配備的訓(xùn)練裝設(shè)備主要用于滿足一般意義上的航海實(shí)習(xí)教學(xué)，在通信、海上作戰(zhàn)與維權(quán)的裝設(shè)備配備方面數(shù)量較少、功能單一，無法有效支撐海上作戰(zhàn)、維權(quán)教學(xué)訓(xùn)練。同時(shí)在現(xiàn)有的船體結(jié)構(gòu)布局中，加改裝相關(guān)武備裝備的難度較大，而利用相關(guān)的虛擬手段進(jìn)行半實(shí)物仿真的可靠性還有待進(jìn)一步的提高加強(qiáng)。

1.2 建設(shè)需求分析

訓(xùn)練艦艇主要應(yīng)用對象為軍事院校，根據(jù)相應(yīng)訓(xùn)練任務(wù)和教學(xué)大綱，其主要是面向各專業(yè)學(xué)員開展各類海上實(shí)習(xí)任務(wù)，既要面向首次任職培訓(xùn)開展單艦船航行與操縱實(shí)習(xí)，也要面向艦船指揮員開展艦船作戰(zhàn)指揮基本應(yīng)用實(shí)習(xí)。迫切需要從教學(xué)訓(xùn)練的層級和對受訓(xùn)學(xué)員能力素質(zhì)培養(yǎng)方面，進(jìn)行綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)建的需求分析，并進(jìn)一步區(qū)分近岸、遠(yuǎn)海和綜合實(shí)習(xí)3 個(gè)方面的訓(xùn)練內(nèi)容需求。

近岸航海實(shí)習(xí)：開展近海岸航行實(shí)習(xí)，主要目的是讓學(xué)員了解海洋地理、港口航法和艦艇的自身屬性，從而掌握航?；A(chǔ)知識和技能。通過近岸航海實(shí)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮胶Ｗ黠L(fēng)，使學(xué)員具備獨(dú)立制定航海計(jì)劃的基本能力，熟練掌握知悉海區(qū)的技巧方法，具備依據(jù)相關(guān)資料分析氣象的能力，學(xué)會(huì)利用各種方法進(jìn)行艦艇定位的基本技能，為以后更加深入的專業(yè)學(xué)習(xí)和未來崗位實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

遠(yuǎn)航實(shí)習(xí)：開展遠(yuǎn)航實(shí)習(xí)，主要是開展艦艇操縱與避碰、見習(xí)值更官、見習(xí)航海更等科目的訓(xùn)練，開展大洋航行方法、海洋地理、海洋水文等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。通過深、遠(yuǎn)海的航行經(jīng)歷，培養(yǎng)學(xué)員組織指揮能力和相關(guān)艦船知識體系的構(gòu)建，使學(xué)員具備初級指揮能力和基本的航海專業(yè)知識，從而進(jìn)一步加深學(xué)員的職業(yè)素養(yǎng)。

艦船綜合實(shí)習(xí)：開展艦船綜合實(shí)習(xí)，主要是結(jié)合院校各專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)的需要[4-5]，在實(shí)際艦船上開展航海基礎(chǔ)、艦艇操縱與避碰、艦艇動(dòng)力裝置、武備相關(guān)實(shí)操、海上突發(fā)事件處置等相關(guān)專業(yè)課程的艦船實(shí)踐教學(xué)與訓(xùn)練。艦船綜合實(shí)習(xí)的目的是培養(yǎng)受訓(xùn)學(xué)員的綜合技能，不僅僅局限于對航海專業(yè)知識的掌握，還應(yīng)包括其他艦船相關(guān)的綜合性知識技能，進(jìn)一步為學(xué)員的未來發(fā)展奠定更加全面的基礎(chǔ)。

2 訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)

綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)以受訓(xùn)學(xué)員的教學(xué)訓(xùn)練需求為牽引，以解決實(shí)習(xí)訓(xùn)練中的突出問題為導(dǎo)向，同時(shí)積極將新技術(shù)新理念及時(shí)、可靠地應(yīng)用到系統(tǒng)的建設(shè)中來，從而將訓(xùn)練艦艇打造成綜合性的教學(xué)訓(xùn)練平臺。

2.1 充分體現(xiàn)以航海為核心的綜合教學(xué)訓(xùn)練需求

訓(xùn)練艦艇大部分是依托服役年限相對較長的艦船進(jìn)行加改裝升級[6-7]。為了突出面向綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練需求，進(jìn)一步滿足軍事專業(yè)人才教學(xué)訓(xùn)練要求，在可控幅度范圍內(nèi)改變艦船技術(shù)狀態(tài)的情況下，針對航海專業(yè)實(shí)習(xí)及遠(yuǎn)航實(shí)習(xí)教學(xué)訓(xùn)練的實(shí)際情況，結(jié)合典型軍事艦船裝備配置，深化拓展航海專業(yè)實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)功能，提升訓(xùn)練設(shè)備多樣化、訓(xùn)練科目綜合化水平，積極創(chuàng)建遠(yuǎn)航條件下軍事作戰(zhàn)指揮教學(xué)訓(xùn)練手段和方法，不斷擴(kuò)充訓(xùn)練艦艇支撐教學(xué)訓(xùn)練專業(yè)范圍，為培養(yǎng)高素質(zhì)軍事專業(yè)人才提供實(shí)戰(zhàn)化的教學(xué)訓(xùn)練平臺。

訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)主要應(yīng)圍繞各種條件下航海教學(xué)需求，提升航海教學(xué)裝設(shè)備保障能力，挖掘和改進(jìn)現(xiàn)有訓(xùn)練系統(tǒng)訓(xùn)練功能，拓展遠(yuǎn)航條件下實(shí)習(xí)教學(xué)訓(xùn)練手段，培養(yǎng)學(xué)員艦艇操縱和航海保障技能，使其初步具備值更期間航行指揮和應(yīng)急操縱處置能力。系統(tǒng)應(yīng)力求適應(yīng)軍事新裝備的發(fā)展，使航海相關(guān)訓(xùn)練更接近裝備和海上實(shí)際，提高教學(xué)和訓(xùn)練質(zhì)量。

2.2 著力解決海上實(shí)習(xí)訓(xùn)練的重難點(diǎn)問題

海上實(shí)習(xí)訓(xùn)練的核心是利用訓(xùn)練艦艇這一綜合性訓(xùn)練平臺，實(shí)現(xiàn)海上環(huán)境、訓(xùn)練艦艇以及實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)的有效結(jié)合與有機(jī)融合，使得各類訓(xùn)練人員能夠在一個(gè)可控的安全環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)[8-9]。

同時(shí)為了滿足面向全過程海上實(shí)習(xí)訓(xùn)練的要求，訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將提高全航程、全航時(shí)航海教學(xué)裝設(shè)備的使用效率放在首位。綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)積極構(gòu)建專用教學(xué)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)平臺，將航行態(tài)勢信息進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，同時(shí)需要考慮到不具備相應(yīng)實(shí)習(xí)訓(xùn)練的條件時(shí)，將模擬的裝備信息進(jìn)行相應(yīng)的可控顯示，從而實(shí)現(xiàn)將訓(xùn)練艦艇自身航海業(yè)務(wù)系統(tǒng)與綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練教學(xué)設(shè)備高度的集成，并與各個(gè)面向?qū)W員應(yīng)用的綜合訓(xùn)練臺位實(shí)現(xiàn)有效對接，使得訓(xùn)練艦艇航行態(tài)勢能夠與學(xué)員共享，實(shí)現(xiàn)艦艇真實(shí)/模擬信息的可視化，如圖1 所示。實(shí)時(shí)地將艦艇位置、航向、航速、水深、風(fēng)流壓、海浪、AIS 和航行警告等信息推送至各個(gè)綜合訓(xùn)練臺位后，學(xué)員可在各自臺位開展綜合海圖作業(yè)、戰(zhàn)斗航海作業(yè)、艦艇慣性要素測定等技能訓(xùn)練。

此外，面對多方位培養(yǎng)學(xué)員能力的要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)保障值更期間航行指揮和應(yīng)急操縱處置能力。綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理的存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)場景再現(xiàn)教學(xué)[10-12]，并能全天候模擬自然環(huán)境及各類船舶間的會(huì)遇和避碰，進(jìn)行各種號燈號型及聲光信號的仿真識別和顯示。側(cè)重解決海上航行訓(xùn)練無法有效開展復(fù)雜避碰訓(xùn)練的重難點(diǎn)問題，學(xué)員可體驗(yàn)真實(shí)會(huì)遇局面和航行態(tài)勢，培養(yǎng)航行指揮綜合素質(zhì)和臨機(jī)應(yīng)變能力。

2.3 突出新技術(shù)新理念應(yīng)用提高綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練效果

基于前述關(guān)于訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)建設(shè)的需求和定位分析，該系統(tǒng)應(yīng)具備多功能、高集成、綜合性、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。積極采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟模擬技術(shù)、ⅤR（虛擬現(xiàn)實(shí)）/AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）/MR（混合現(xiàn)實(shí)）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視景生成技術(shù)、目標(biāo)環(huán)境生成技術(shù)和訓(xùn)練效果評估模型，可滿足多種航行條件下、多種航行水域?qū)W員長航時(shí)、遠(yuǎn)航程的實(shí)習(xí)保障工作。

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，核心是應(yīng)用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練艦艇綜合航行態(tài)勢實(shí)時(shí)分發(fā)與顯示，從而實(shí)現(xiàn)航海導(dǎo)航信息采集與存儲(chǔ)，綜合航海態(tài)勢建立、顯示與共享以及綜合航海作業(yè)信息獲取等功能。通過實(shí)時(shí)采集GPS/DGPS、計(jì)程儀、測深儀、電羅經(jīng)、氣象儀、姿態(tài)儀、AIS（船舶自動(dòng)識別系統(tǒng)）、雷達(dá)等通導(dǎo)設(shè)備的信息，綜合處理后匯集至應(yīng)用服務(wù)器，經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換和處理后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線存儲(chǔ)。對艦船導(dǎo)航設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、解析、存儲(chǔ)、處理之后，實(shí)現(xiàn)艦船導(dǎo)航設(shè)備數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控訓(xùn)練艦艇的航行狀況，系統(tǒng)組成如圖2 所示。與此同時(shí)，系統(tǒng)要提供標(biāo)準(zhǔn)的TCP（傳輸控制協(xié)議）或UDP（用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議）數(shù)據(jù)服務(wù)，可為艦船航行指揮與操縱模擬訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與服務(wù)。

圖2 訓(xùn)練艦艇相關(guān)態(tài)勢分發(fā)與顯示系統(tǒng)組成示意圖

艦船航行指揮與操縱模擬訓(xùn)練應(yīng)用中可全天候模擬各種天氣、各種能見度、各種水域及各類船舶間的會(huì)遇和避碰的場景，進(jìn)行各種號燈號型及聲光信號的仿真識別和顯示，符合《中華人民共和國海船船員培訓(xùn)大綱》中有關(guān)船舶避碰培訓(xùn)的要求[13-14]。從而使得航行操縱和指揮模擬訓(xùn)練與航行實(shí)際環(huán)境緊密結(jié)合、有機(jī)統(tǒng)一，構(gòu)建一個(gè)基于虛擬環(huán)境和真實(shí)數(shù)據(jù)有效結(jié)合的綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練條件，可讓受訓(xùn)學(xué)員全程參與到艦船整個(gè)航行過程中。

此外，在對指揮與操縱模擬訓(xùn)練中可以采用語音識別、聲紋認(rèn)證等技術(shù)[15-16]來對相關(guān)動(dòng)作、流程口令的下達(dá)進(jìn)行模擬替代，訓(xùn)練艦艇長等指令操縱員對艦艇模擬航行的全局把握，有效減少相關(guān)配合人員的數(shù)量。

3 結(jié)束語

基于現(xiàn)有訓(xùn)練艦艇實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)存在問題的初步分析以及面向軍事院校各專業(yè)開展海上教學(xué)訓(xùn)練需求的分析，提出建設(shè)訓(xùn)練艦艇綜合實(shí)習(xí)訓(xùn)練系統(tǒng)的初步構(gòu)想，并針對幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了相關(guān)闡釋。在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)分析方面還結(jié)合訓(xùn)練艦艇實(shí)際技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行了針對性的配套建設(shè)，從而讓學(xué)員更貼近于航行實(shí)際環(huán)境，全程參與到艦船的整個(gè)航行過程中去，加深對艦船海上航行指揮操縱的理解。