《海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)在航海模擬器中的應(yīng)用研究報(bào)告課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)在航海模擬器中的應(yīng)用研究報(bào)告課件（26頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,按一下以編輯母片標(biāo)題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)在航海模擬器,中的應(yīng)用研究,海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)在航海模擬器,航海,模擬器的重要性,航海模擬器是一種專業(yè)教學(xué)訓(xùn)練設(shè)備,，它能夠提供逼真,的航行環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行駕駛臺(tái)業(yè)務(wù)實(shí)際操作,練習(xí)，以達(dá)到如實(shí)際上船操作的效果。,中國(guó)海事局在,2011,年,12,月,29,日下發(fā)了“關(guān)于做好,STCW,公,約馬尼拉修正案履約準(zhǔn)備工作有關(guān)事項(xiàng)的通知（海船員,2011923,號(hào)）”文件，該文件明確要求了所有航海院校,在,2013,年,7,月,1,日前必須配置船舶操縱模擬器和,ECDIS,模擬,器，,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了船舶操縱模

2、擬器、,ECDIS,模擬器等航海模,擬器在駕駛臺(tái)資源管理、電子海圖、雷達(dá)操作與應(yīng)用等學(xué)生,訓(xùn)練科目中的使用。,可以說，,現(xiàn)代航海教育已離不開航海模擬器。,航海模擬器的重要性 航海模擬器是一種專業(yè)教學(xué)訓(xùn)練設(shè)備，,集美大學(xué)自主,研發(fā),的系列航海模擬器,集,美大學(xué)航海技術(shù),研究所,與,廈門泓庚航?？萍加邢薰?合作,成立了“航海模擬器研發(fā)中心”，該中心,通過,校企合作,技術(shù),攻關(guān)，掌握,了系列,航海模擬器的生產(chǎn)技術(shù)，取得了,中國(guó),船級(jí)社,的型式認(rèn)可證書，并進(jìn)行國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的推廣營(yíng)銷，,截,止,目前已經(jīng)有四十幾家航海模擬器用戶單位。,大型船舶操縱模擬器,雷達(dá)模擬器,ECDIS,模擬器,航海儀器模擬器,航

3、線設(shè)計(jì)與航次評(píng)估模擬器,GMDSS,模擬器,游艇操縱模擬器,操舵儀模擬器,集美大學(xué)自主研發(fā)的系列航海模擬器 集美大學(xué)航海技術(shù)研究,360,度船舶操縱模擬器主本船,360度船舶操縱模擬器主本船,360,度船舶操縱模擬器主本船,360度船舶操縱模擬器主本船,帶六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的本船,帶六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的本船,游艇模擬器,游艇模擬器,ECDIS,模擬器,ECDIS模擬器,雷達(dá)模擬器,雷達(dá)模擬器,操舵儀模擬器,操舵儀模擬器,其他產(chǎn)品,航海儀器仿真系統(tǒng),GMDSS,模擬器,其他產(chǎn)品航海儀器仿真系統(tǒng)GMDSS模擬器,現(xiàn)狀分析,現(xiàn)代,航海模擬器經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，,我國(guó),的,航海模擬器研

4、究和應(yīng)用也已進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn),行列。,但是近兩年來，,隨,著,STCW,公約馬尼拉修正案的生效和實(shí)施，航海模擬器在航海技術(shù)專業(yè),駕,駛,臺(tái)資源管理（,BRM,）、雷達(dá)操作與應(yīng)用、電子海圖等課程實(shí)踐教學(xué),中,得到,了真正的深入使用，其在技術(shù)上和功能上的不足也日益顯露出來,：,（,1,）無法完成類似實(shí)船的港到港航次任務(wù)。,傳統(tǒng),航海模擬器三維地形均以港口（水域）為基本單元，,用戶選擇,港口,（水域）之后，無法實(shí)現(xiàn)港口（水域）外三維地形的動(dòng)態(tài)加載。,因,此,，航海模擬器的練習(xí)編輯是基于港口（水域）進(jìn)行的，也就是學(xué)員,只,能,在教練員預(yù)先設(shè)置好的某一港口（水域）范圍內(nèi)進(jìn)行各種操船訓(xùn)練,，,尚,無法在航海

5、模擬器上實(shí)現(xiàn)從一個(gè)港口連續(xù)航行到另一港口，完成,模擬,實(shí),船的航次任務(wù)。,現(xiàn)狀分析 現(xiàn)代航海模擬器經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足,（,2,）航行環(huán)境編輯麻煩，存在失真。,傳統(tǒng),航海模擬器的水文氣象要素的編輯、觸發(fā)和變化都是依靠,教師,在,控制臺(tái)進(jìn)行操作，與仿真當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臍鈮簣?chǎng)形勢(shì)沒有關(guān)聯(lián)；目標(biāo)船,的,生成,及其航線需要教師在控制臺(tái)進(jìn)行設(shè)定，所制定的目標(biāo)船航路也,帶有,一定,主觀,盲目性。,由于,這些問題存在，一方面使得航行環(huán)境的仿真與實(shí)際海上環(huán)境,相,比,存在較大的失真；另一方面也使得航海模擬器在,BRM,課程的使用中,經(jīng),常,遭受任課教師的詬病，也確實(shí)給任課老師帶來了不少麻煩和工作量。,（

6、,3,）仿真中船舶搖蕩與波浪運(yùn)動(dòng)的匹配度不高。,發(fā)展,到現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外主流航海模擬器所配置的船舶運(yùn)動(dòng),數(shù)學(xué)模型,普遍,是采用響應(yīng)型六自由度模型，充分考慮了船舶型線、裝載、車舵,操,控,、外界風(fēng)流、水深、拖輪等影響，模型解算精度已能滿足工程及,船員,培訓(xùn),的需要，并得到廣泛的應(yīng)用。但是實(shí)際使用中,發(fā)現(xiàn),一些,航海模擬器,在,三維視景系統(tǒng)中，船舶的六自由度搖蕩與波浪運(yùn)動(dòng)之間并不匹配和,同,步,，兩者基本上是“各搖各的”，給人一種很假的感覺，大大降低了,三,維,視景的沉浸感。,（2）航行環(huán)境編輯麻煩，存在失真。,課題的,提出,和立項(xiàng),技術(shù),總是要向前發(fā)展的，過去的成績(jī)永遠(yuǎn)屬于過去，不能代表,現(xiàn)在,和

7、,將來。雖然我國(guó)的航海模擬器研究和應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列,，,但是,所研制的航海模擬器在其性能上和功能上的不足也已經(jīng)日益顯露,出,來,了，應(yīng)該引起我們研究人員的足夠重視和深入思考,。,隨著,現(xiàn)代硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是大尺寸液晶電視機(jī)（墻）的引入,，,航海,模擬器的硬件設(shè)備已經(jīng)具備了長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的條件,。,因此，,借助,2015,年,國(guó)家,自然科學(xué)基金項(xiàng)目申報(bào)的機(jī)會(huì),，,我們,全面,梳理了自己的,研究,工作,，,提出了“全天候智能型航海模擬器”的概念,，認(rèn)真分析了現(xiàn)有,航,海,模擬器的不足和解決思路，撰寫,了項(xiàng)目,申請(qǐng)書,，,并最終,得到,了,國(guó)家自,然,科學(xué)基金的項(xiàng)目資助,，以突破全天候

8、海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)、,船舶,搖蕩,與視景波浪運(yùn)動(dòng)的匹配技術(shù)、航次劇本模型的描述技術(shù)、基于,工作,過程,的智能評(píng)估技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，使航海模擬器,具備完成模擬實(shí)船的,港,到,港航次任務(wù)的能力,。,課題的提出和立項(xiàng) 技術(shù)總是要向前發(fā)展的，過去的成績(jī)永遠(yuǎn),研究目標(biāo),通過,本項(xiàng)目的研究，突破和解決全天候智能型航海,模擬,器,的若干關(guān)鍵技術(shù)，,使航海模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)從一個(gè)港口到,另,一,港口（跨洲際）的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)航行，完成模擬實(shí)船的港,到,港,航次任務(wù),，并在航行值班過程中讓學(xué)員能夠遭遇其今后,實(shí),際,航海職業(yè)生涯中可能遇到的各種情景（船舶會(huì)遇、船舶,遇,險(xiǎn),、船舶碰撞、船舶擱淺、船舶機(jī)電故障、船舶溢油

9、、,火災(zāi),事故,、船體破損、惡劣海況、海盜等），,達(dá)到海上航行,實(shí)習(xí),的,效果,，以提升航海類學(xué)生應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事故的能力，,能夠,隨時(shí),對(duì)環(huán)境和局面的變化做出及時(shí)反應(yīng)和采取有效措施。,研究目標(biāo) 通過本項(xiàng)目的研究，突破和解決全天候智能型航海,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,（,1,）氣象、水文要素的自動(dòng)生成技術(shù)研究,通過與,龍船,（北京）科技,有限公司,合作，,全天候,航海模擬器引入,氣,象,、水文要素的自動(dòng)生成,技術(shù),，,包括,歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)引入,兩,部,分內(nèi)容。,具體介紹如下：,前者,將收集的全球完整一年的氣象,/,水文數(shù)據(jù)，以觀測(cè)站為索引,，,建立,歷史氣象,/,水文數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),

10、。通過,對(duì)各種內(nèi)插算法的比較分析，,應(yīng),用,反距離加權(quán),（,IDW,）插值算法進(jìn)行氣象要素的異構(gòu)融合建庫(kù)，生成,統(tǒng),一,的氣象要素矢量分布圖。,在仿真過程中，就可以根據(jù)仿真的時(shí)間、,地,理,位置，通過矢量拓展的反距離加權(quán)算法快速檢索和生成仿真區(qū)域的,氣,象,、水文要素值，再調(diào)用風(fēng)浪、霧、雨雪、星空等自然現(xiàn)象的三維,視景,展現(xiàn),模塊，就可以生成與仿真當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臍鈮簣?chǎng)形勢(shì)直接關(guān)聯(lián)的自然,天,氣,和海況現(xiàn)象，再現(xiàn)當(dāng)時(shí)的船舶航行狀態(tài)。,后者,通過接入授權(quán)的實(shí)時(shí)氣象,數(shù)據(jù)服務(wù)器,，在仿真過程中，,該,服務(wù),器,將,實(shí)時(shí)的發(fā)布訓(xùn)練水域的相關(guān)水文氣象要素，自動(dòng)作用到三維視景,仿,真,與船舶運(yùn)動(dòng)仿真中，從而實(shí)

11、現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的最高境界。,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究（1）氣象、水文要素的自動(dòng)生,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,（,2,）球體三維地形的自動(dòng)生成技術(shù)研究,球體,三維基礎(chǔ)模型采用官方電子海圖發(fā)布的相同地球參數(shù)，建立,地,球,三維模型，以保證與水文氣象數(shù)據(jù)的空間一致性。通過免費(fèi)離線,獲取,美國(guó)國(guó)家航空航天局（,NASA,）的,Blue Marble,數(shù)據(jù)作為紋理，以美國(guó),地,質(zhì),調(diào)查局,（,USGS,）地球資源觀測(cè)衛(wèi)星,GTOPO30,數(shù)據(jù)，建立三維地球,

12、基礎(chǔ),地形數(shù)據(jù)庫(kù),。采用四叉樹算法對(duì),Blue Marble,數(shù)據(jù)建立光柵金字塔，,用,于,紋理貼圖,。,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究（2）球體三維地形的自動(dòng)生成,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究,（,3,）智能交通流的自動(dòng)生成技術(shù)研究,通過,與,龍船（北京）科技有限公司,合作，,全天候航海模擬器,引入全,球,實(shí)時(shí),AIS,數(shù)據(jù)（包括衛(wèi)星,AIS,數(shù)據(jù)）。在,仿真過程中,，根據(jù),仿真的時(shí)間,、,地理位置,快速檢索和生成仿真區(qū)域的在航船舶，然后按照時(shí)間軸重現(xiàn),這,些,船舶的,AIS,真實(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)廣播、解碼處理后,，,可,在航海模擬器的三維視景、電子海圖和雷達(dá)等仿真終端中

13、同步顯示,。,AIS,真實(shí)信號(hào)接入三維視景中的處理方法，關(guān)鍵是,解決,了,模型,匹配,、,運(yùn)動(dòng)平滑,（,船位跳躍,平滑,、,航向不穩(wěn)定平滑,）,等,問題。,全天候海上航行環(huán)境的仿真技術(shù)研究（3）智能交通流的自動(dòng)生成技,船舶搖蕩與視景波浪運(yùn)動(dòng)的匹配技術(shù)研究,船舶,由海浪引起的運(yùn)動(dòng)主要包括橫搖、縱搖和垂蕩。,為,了,在視景中達(dá)到船舶的運(yùn)動(dòng)與波面運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)一致,，采用將,船體,網(wǎng)格化的方法,，,使,船舶,的六自由度搖蕩與波浪運(yùn)動(dòng),之間,相互,匹配和同步，船舶“隨波逐流”大大提升了三維視景,的,沉浸,感。,船舶搖蕩與視景波浪運(yùn)動(dòng)的匹配技術(shù)研究 船舶由海浪引起的,航次劇本模型的描述技術(shù)研究,為了,最大程

14、度模擬實(shí)船在海上的完整營(yíng)運(yùn)過程，達(dá)到綜合性、,全局,性,的訓(xùn)練效果，需要全面考慮船公司、監(jiān)管部門、氣象站、港口國(guó),及其,他,輔助機(jī)構(gòu)對(duì)船舶營(yíng)運(yùn)過程的業(yè)務(wù)需求，,建立航次“劇本,”,模型，,航次,劇本,模型實(shí)例化后啟動(dòng)、控制某航次的全過程，啟動(dòng)航次任務(wù)時(shí)間段,的,天氣系統(tǒng),、調(diào)用相應(yīng)的船模（包括吃水、載態(tài)、船舶操縱性能、船舶,所,處,港口）、開始相應(yīng)時(shí)間的船舶交通流、按時(shí)間序列調(diào)用航次中事故,、,設(shè)置,某個(gè)水域的事故前的現(xiàn)場(chǎng)、觸發(fā)沿線的航行警告、發(fā)布無線,電信號(hào),以,提供模擬船上的氣象傳真及氣象電傳、開始響應(yīng)模擬船上發(fā)回來的,電,文,和,VHF,、,MF,、,HF,的通信等,。,依據(jù),復(fù)雜適應(yīng)系

15、統(tǒng),（,CAS,）理論的基本思想，將航次劇本分解為,多,個(gè),計(jì)算實(shí)體,Agent,，然后將其組合為多,Agent,系統(tǒng),（,MAS,），通過,多,Agent,的聯(lián)合或群集動(dòng)態(tài)模擬復(fù)雜系統(tǒng)的非線性交互、并發(fā)行為及協(xié)作,、,自組織,的真實(shí)情景，,解決仿真過程中的水文氣象、船舶交通流、應(yīng)急,事,故,等仿真要素的自動(dòng)生成和演化問題,。,航次劇本模型的描述技術(shù)研究 為了最大程度模擬實(shí)船在海上,基于工作過程的智能評(píng)估技術(shù)研究,以,船舶的實(shí)際需求為依據(jù)，采取綜合評(píng)估的模式，,最大,限度,的模擬船舶實(shí)際工作情景，,評(píng)估中將運(yùn)用基于,工作過程,的,方法將適任評(píng)估項(xiàng)目設(shè)計(jì)成上船接任、船舶在港、海上,航,行,、離船

16、交班四個(gè)具體工作任務(wù),(,即四個(gè)模塊,),。,本,項(xiàng)目將開發(fā)一套具備評(píng)估結(jié)果反饋功能的船員適任,評(píng),估,智能化的評(píng)估評(píng)分系統(tǒng),，,采用的自動(dòng)評(píng)分,模型需要,考慮,學(xué),員,操作結(jié)果的準(zhǔn)確性和操作的熟練度。,前者可以通過比較,學(xué),員,的操作結(jié)果場(chǎng)景與標(biāo)準(zhǔn)答案場(chǎng)景的方式評(píng)價(jià)，而熟練度,可,跟蹤,分析學(xué)員操作各種設(shè)備的記錄和完成的整個(gè)考試的,時(shí)間,進(jìn)行,評(píng)價(jià),。,1,周建文,，楊神化，索永,峰,.,ECDIS,模擬器實(shí)訓(xùn)的智能評(píng)估模型與系統(tǒng),實(shí)現(xiàn),J.,中國(guó)航海，,2014,37,（,2,）：,1-4,基于工作過程的智能評(píng)估技術(shù)研究 以船舶的實(shí)際需求為依據(jù)，,研究,項(xiàng)目的,意義,（,1,）拓展了航海模擬器的模擬用途,通過,本項(xiàng)目的研究，將在航海模擬器上實(shí)現(xiàn)從一個(gè),港口,長(zhǎng),時(shí)間連續(xù)航行到另一港口（跨洲際），完成模擬實(shí)船的,航,次,任務(wù)，,讓學(xué)員可以模擬大副、二副和三副角色在航海,模擬,器,上進(jìn)行連續(xù)的輪流值班，并在航行值班過程中讓學(xué)員,能夠,遭遇,其今后實(shí)際航海職業(yè)生涯中可能遇到的各種局面,（,船舶,會(huì),遇、船舶遇險(xiǎn)、船舶碰撞、船舶擱淺、船舶機(jī)電故障、,船,舶,溢油、火災(zāi)事故、船體破損、惡劣海