LGM-CB02N型船舶駕駛操縱訓練模擬器

一、產品概述
LGM-CB02N型 內河船舶操縱模擬器船舶駕駛室內有雷達、測深儀、GPS、AIS、電子海圖等高科技設備，窗外是寬闊的江面，船長正手握船舵，目視前方，身旁的助手則通過甚高頻與通航管理中心聯系。接到海事指令后，船長努力操控船舶，緩緩向岸邊靠去，并拋錨進行檢修。具有全功能內河船舶模擬器應用的場景，被廣泛應用到內河一類船長模擬器實操訓練。

　　隨著內河航運市場多元化的發展和政府職能的轉變，航運企業成本控制和個體船員市場化發展的需求，過去利用實船進行實際操作訓練受到各方面條件的限制，因此用船舶模擬器代替實船進行船員實操訓練，成了適應新形勢的必然趨勢，也是船員培訓的一次變革。
　　以前，內河船舶駕駛員實際操作訓練大都在實船上進行，符合實操訓練需求的船舶調集起來很困難。目前，除了少數大型航運企業能提供貨輪為本企業船員訓練提供船舶外，大量中小企業船員或個體船員實操訓練船舶無法落實，部分培訓機構不得已將需要訓練的船員集中到一艘貨輪上進行。貨船由于受配員限制，存在訓練周期長、單船容納訓練人員數量小的問題。另外，“用實船進行實操訓練，由于租賃訓練船的種類、船型和噸位等限制，無法適時滿足內河船員不同航線、不同等級、不同船舶種類、不同船型的訓練需求。
公司研制的船舶操縱模擬器的建設以內河江船駕駛室為模擬器原型并在此基礎是兼顧了海船的特點，方案的建設內容為內河船舶操縱模擬器1套，其中包括教練員站1套，180度水平視場角主本船1套（采用5通道投影儀顯示），120度水平視場角副本船1套（采用3通道液晶電視機顯示）。本船系統主要由船舶控制模塊、雷達模塊、電子海圖模塊、通訊模塊、導航儀器模塊、音響模擬模塊等構成，其功能和布置與實船基本一致。
　　該內河船舶操縱模擬器系統采用了比較先進的成熟技術，設計合理，仿真感較強;實際操作訓練的要素豐富，能訓練考察船舶駕引人員操船水平、應急處置能力，避免了實船操作風險，達到了船舶船員實船操作的效果，具有較好的現實意義和良好的社會效益，可以升級用于船舶船員實際操作考試。
　　采用模擬器進行訓練，也不受大風、大雨、大霧等氣象因素的影響，訓練培訓計劃能夠如期實施。模擬器能夠模擬各種不同的通航環境、緊迫會遇局面和故障設置，實操采用模塊設計，可以在有限時間內全面訓練學員運用專業知識和技能處理各種緊迫局面的綜合能力，同時也避免了實船考試過程中的所有安全風險。也就是說，采用船舶模擬實訓訓練比實船訓練對考生的要求更嚴格，訓練內容更全面和規范。

二、系統性能
1．應用軟件運行穩定。
2．系統操作人機界面友好，有幫助功能，且操作簡潔、方便。
3．系統設備的自動故障判別、告警功能強，必要時能夠自動保護。
4．用戶能夠自行通過恢復光盤或硬盤短時間內重新安裝軟件，恢復系統運行。
5．系統備品備件更換容易。
6．具有可靠的售后服務保障體系
7．系統運行過程中的流暢程度高；
8．要求視景的逼真程度高，電子海圖、雷達、視景等三者位置參數準確一致。
9．系統軟硬件采用成熟的產品，經過嚴格質量檢測和可靠性檢驗。
10．系統具有可靠的安全防范措施，以避免系統軟件、數據遭到攻擊和破壞。
11．系統盡量采用COTS設備。
12．采用流行的中英文操作系統，便于甲類和丙類船員操縱。
13．所有工作站、計算機、桌面系統及顯示設備需配置統一啟?？刂葡到y，可實現統一次序啟動和關機。
14．管理信息終端（攝像頭、視景通道等）應能接入評估中心運行管理平臺的統一監控。
15．系統采用開放的體系結構，模塊化設計，便于硬件設備的增減和軟件的二次開發。
16．軟件開發采用先進的開發工具，軟件版本可升級，同一版本可增減功能設置。
17．本模擬器應擴展到至少20個以上本船駕駛臺的能力（包括全任務型駕駛臺、部分任務型駕駛臺和桌面型工作站）。同樣的模擬器練習在主本船、副本船及桌面系統上均能夠運行。
18．本模擬器應擴展到至少4個教練站能力。
19．本模擬器能夠提供相應接口，具備與輪機模擬器或自動化機艙連接形成綜合船舶模擬器的功能，能夠完成綜合船舶資源管理的評估。
三、系統功能
（一）教練員站配置及功能
1、教練員站配置
教師員站由1個教練站工作臺、1臺主控制臺計算機、1臺GMDSS計算機、1臺監控計算機、1臺VHF收發機、1臺打印機、1臺60英寸監控顯示器、1臺講評室投影儀構成。
教師員站包括主控制軟件系統1套、GMDSS教練員端軟件1套、音視頻監控軟件系統1套。
2、教練員軟件功能
教練員控制臺是本系統的中央控制單元，配設教練站和系統管理軟件，系統管理軟件具備船員培訓船舶操縱模擬器初始環境設置、船型選擇、運行監控、故障設置、分組協作、訓練評分、回放演示等功能。教練員站可以方便地設置訓練項目，控制訓練過程，監督學員操作情況以及回放操作過程和講評。除此之外，教練站的功能主要包括：
(1) 具備訓練水域、環境條件、交通態勢等的設置、編輯、加載及保存功能；
(2) 具備本船船型和載態、目標船船型及航線設計等的設置、編輯、加載及保存功能；
(3) 具備各本船獨立運行模式和多本船協作運行模式；
(4) 具備練習控制功能，包括開始、暫停、繼續、重啟；
(5) 具備在線設置故障與環境條件功能；
(6) 具備離線故障設置模式。離線故障設置內容應能保存到練習中，加載該練習進行訓練過程中應可根據所設置的觸發時間自動觸發；
(7) 具備記錄各本船船舶姿態數據、故障情況、學員操作數據的功能；
(8) 能在教練站加載和回放各本船的訓練數據，回放速度可調
(9) 能實現教練站和本船同步回放訓練數據，回放速度可調
（10）能提供系統所記錄的、可用于訓練結果評估的數據內容及其格式，以及通信接口協議，并提供接口的程序樣例，以便于訓練評估模塊的開發和系統擴展；
（11）具備遠程監控、記錄和回放各本船訓練過程聲音和圖像的功能
3、制作、編輯各種練習
（1）教練員可選擇
u 練習類型：船舶操縱與避碰訓練、航海訓練；
u 訓練模式：多船同組對抗訓練、多船分組對抗訓練、各船獨立訓練；
u 練習課目：靠泊、離泊、錨泊、系離浮筒、狹水道航行、進出港、避碰、助航標志訓練等；
（2）選擇本船的船舶類型、名稱和裝載狀態：
系統提供包括雜貨船、散貨船、集裝箱船、油船、客船、滾裝船、邊防巡邏船等各種船型不同載態的船舶（船舶結構及航海性能與實際船舶基本相符）。
u 船舶性能的在線顯示：選中某一船舶后，可在線顯示該船舶的主要性能和各種參數（船長、船寬、吃水、噸位等詳細資料）。
u 本船初始位置、航向、速度的設置。初始位置可采用數據輸入（輸入船舶的經緯度）或用鼠標在電子海圖上直接拖動的方法設置。
u 設置目標船。包括選擇目標船類型、名稱，設置目標船速度、轉向點位置以及轉向點的刪除、添加和更改，設置目標船霧號、號型。目標船的個數為100個。目標船的轉向點個數不限。系統提供一個獨立的友好界面，同時可觀測本船和目標船的航行狀態，并在不中斷練習的情況下，參訓人員可根據綜合演練的要求，可方便改變目標船航行動態，以供演練。
u 船舶間動態參數的實時顯示：動態參數包括本船和本船、本船和目標船間的距離、方位、TCPA、DCPA等。當編輯練習時（船舶位置、速度、航向變化），這些參數可實時顯示，以便于設置練習。
u 設置航行環境：如風、流、潮汐、時間以及能見度、設置漁網區（海警船舶執勤）等。
4、練習預演
設置完的練習后或打開練習后，教練員可進行練習預演，以保證設置的練習滿足訓練的要求。預演時，教練員可調整預演速度，可“暫停”、“繼續”或“停止” 預演。
5、系統控制及對各本船的監視
u 在電子海圖上實時顯示各本船和目標船的動態俯視圖形。
u 監視各本船和目標船的船位、航向和速度。
u 實時顯示各本船和目標船間的動態參數（包括本船和本船、本船和目標船間的距離、方位、TCPA、DCPA等）。
u 動態監視各本船操作人員的操船動作：車、舵、錨等使用。
u 暫停（恢復）某一本船的運行，以便教練員根據需要進行講解。
6、設置本船故障
設置本船故障，以便進行故障時的應急操作訓練。包括：
u 主機故障
u 錨機故障
u 絞纜機故障
u 操舵故障
u 舵損壞
u 羅經故障
u 雷達故障
u 計程儀故障
u GPS故障
u 風速指示儀故障
u 風向指示儀故障
u 航速表故障
u 舵角指示表故障
u 主機轉速表故障
7、航行環境的實時控制
模擬開始后，教練員可隨時改變航行環境信息，包括：
u 風向、風速（動態海面的海況與風速、風向相關）
u 流向、流速（模擬器中的流的計算采用多種方式，根據港口不同，程序自動選擇變速流計算方式或采用教練員設定的方式）
u 潮高、潮時
u 可任意設置初始模擬時間，包括白天、夜晚、晨昏朦影等，動態設定后，太陽的位置開始連續變化，視景圖象的光照自動變化，并可在白天、夜晚、晨昏朦影間自動連續切換
u 能見度等級的控制：從能見度良好至濃霧共5級，也可根據需要連續無級變化
u 設定雷、雨、雪等不同天氣情況
8、目標船號燈、號型、信號旗的實時控制
教練員可根據需要打開或關閉目標船的號燈、號型及信號旗。
號燈包括：
u 航行燈：前、后桅燈，左、右舷燈，尾燈
u 前錨燈、后錨燈
u 環照燈：三個白燈、三個紅燈
u 甲板燈：8個
各種燈光的能見距離、光弧范圍嚴格按有關規定制作。
可控制如下特殊情況下的號型：
u 錨泊船：前桅一個黑球
u 擱淺船：后桅三個黑球
u 失控船：后桅兩個黑球
u 操縱能力受限船：大桅上兩個黑球，一個棱形
u 吃水受限船：大桅上一個圓柱體
能見度不良時，目標船自動霧號的控制：
一長聲、二長聲、一長兩短、一長三短、一短一長一短、一長四短、五短聲
9、雷達回波的控制、雨區的設置
可設定雷達處于超折射、次折射狀態，SART信號的模擬，雷達干擾的模擬等，并可設置雨區范圍，雨的大小。設置結果在雷達圖象上可反映出來。
10、搜救功能的設置及模擬
系統可用于海上搜救系統的功能模擬?？稍O置不同的遇險狀態：失火、擱淺、沉船等，并可設置人員落水、救生筏、救生船等。設置遇險船后，雷達上可顯示遇險船SART圖象，三維視景上可顯示遇險船及其周圍態勢。
11、數據的實時記錄和各船航跡的動態顯示或打印
系統運行時，教練員站計算機實時記錄下如下數據：
u 各本船的類型、載態、船舶尺度
u 各本船的經緯度、速度、航向
u 各本船的車、舵、拖輪等的使用信息
u 目標船的經緯度、速度、航向
u 各本船航行環境（風、流、能見度等）信息
利用記錄的數據，系統運行過程中，教練員可隨時顯示或打印各船的航跡。
12、各本船訓練過程的事后重演和打印功能
利用記錄的數據，系統運行結束后，教練員可根據需要隨時動態重演各本船訓練過程，本船和目標船的各種動態參數實時計算并顯示?？扇我庠O定重演的位置，重演的速度可隨意設置。
模擬結果可以用兩種方式進行打?。?br /> u 圖形方式：海圖輪廓+本船航跡+目標船航跡
u 數字方式：各本船航行環境信息、船位、速度、航向、各種操船數據
記錄的數據可以用文本方式提供給教練員，以便對其進行分析和引用。
13、教練員站與各本船間及各本船間的通信
u 通過無線電模擬設備可進行教練員站與本船、本船間通信；
u 通過電話可與教練員站進行船內各部門間的通信模擬。
14、目標船AIS信息的模擬和控制
目標船AIS信息的模擬和控制。教練員可以根據需要設置任意一艘目標船是否向外發射AIS信息，并監視本船的AIS信息。
15、視頻監控及回放
各本船駕駛臺內均配備視聽監控設備，將學生訓練過程的音頻、視頻數據保存，并能夠與模擬練習記錄數據（至少包括船舶動態數據、操車、操舵和其他操作）同步回放，以便評估學員的相關操船動作。
16、GMDSS模擬子系統的控制機
GMDSS模擬軟件應可以和模擬器聯網運行，從模擬器中實時獲取各船舶的位置航向速度等信息。GMDSS應符合1974年國際海上人命安全公約（SOLAS）的1988年修改生效的新IV章和國際電信聯盟（ITU）1987年世界無線電大會修改的《無線電規則》新九章的規定。GMDSS模擬器依靠軟件仿真技術，在PC機上實現GMDSS相關設備的模擬。

17、可供選擇的船舶模型

船舶操縱模擬器系統中，本船（母型船）和目標船的運動數學模型和三維外觀模型，均根據真實船舶的實際參數、實測數據和圖紙/照片制作，包括以下雜貨船、散貨船、集裝箱船、油船、液化天然氣船、客船、拖輪、滾裝船、游艇、軍艦、漁船、渡輪、高速船、工程船在內的不少于143個不同類型和載態的船舶。

18、現有內河訓練水域及三維視景數據庫

系統包括35個國內沿海訓練港口、水道、水域，16個國內內河訓練港口、水道、水域及5個國外沿海訓練港口、水道、水域。內河訓練港口、水道、水域清單如下：

廣西貴港（西江）	廣西南寧（邕江）	廣州（珠江）	廣州南沙（珠江口）
湖北荊州（長江）	四川瀘州（長江）	內蒙古達里諾爾湖	寧波海警碼頭（甬江）
上海（黃浦江）	湖北調關鎮（長江）	武漢港（長江）	西雙版納（瀾滄江）
云南洱海	鎮江揚中島附近（長江）	重慶萬州港（長江）	重慶魚嘴長江大橋附近

（二） 本船的配置及功能

1、主本船
主本船由集成機箱1套（7單元）、計算機5臺、圖形工作站5臺、投影儀5臺、操控臺1套、抬頭顯示系統1套、三面舵角指示器1臺、VHF收發機1臺、內部電話1臺等構成，這些設備的詳細技術參數請參閱設備清單。
主本船包括電子海圖顯示系統1套、航行綜合信息顯示系統1套、模擬雷達軟件系統1套、GMDSS模擬系統1套、望遠鏡模擬系統1套和三維視景軟件系統1套。

主本船整體效果

2、副本船
副本船由集成機箱1套（7單元）、計算機5臺、圖形工作站1臺、液晶顯示器3臺、操控臺1套、抬頭顯示系統1套、VHF收發機1臺、內部電話1臺等構成，這些設備的詳細技術參數請參閱設備清單。
副本船包括電子海圖顯示系統1套、航行綜合信息顯示系統1套、模擬雷達軟件系統1套、GMDSS模擬系統1套、望遠鏡模擬系統1套和三維視景軟件系統1套。
3、本船的基本功能
（1）電子海圖顯示系統
模擬器上的ECDIS滿足IMO/IHO關于ECDIS系統的性能指標要求，顯示系統和實船設備一致，提供獲得CCS形式認可的產品，能使用IHO授權的S57 格式海圖、顯示系統應能夠使用官方矢量海圖。ECDIS可進行海圖顯示、海圖作業、海圖改正、定位與導航、航海信息咨詢、雷達圖像疊加或雷達跟蹤目標的疊加、航線設計、航路監視、航行記錄、避礁石、防擱淺和航跡保持等功能。如圖5：
（2）以ECDIS為背景的船舶動態顯示
在ECDIS上可動態顯示多艘船的船位及靠離碼頭時纜繩的受力情況。
（3）本船數學模型的解算
每種類型中應包括不同噸位與載況的模型。船舶運動數學模型中包括影響本船運動的各種效應（車、舵、錨、纜、風、流、拖輪、岸壁效應、船間效應、淺水效應等），附有精度說明及測試結果。根據車、舵、錨、纜、拖輪的操作，航行環境信息（風、流、潮汐等），實時解算本船的運動參數（船位、航向、速度、航向變化率、加速度等）。其詳細功能和技術性能參見“船舶操縱數學模型”。
（4）舵控制
包括手動操舵、隨動操舵和自動操舵（參數可調），具有手動舵和自動舵失效、舵機卡住、羅經信號丟失及當超過方位極限等報警功能。命令舵角、實際舵角、船舶轉頭速率、三面舵角指示器、航向的動態顯示。陀螺分羅經指示器動態變化。
（5）車鐘控制
根據所仿真船舶的車鐘個數，配備相應數量的車鐘及其控制單元。主機轉速及其它參數動態變化。
（6）可變螺距調節
對采用可調螺距槳的船舶，可進行螺距調節。螺距指示動態顯示。
（7）船舶艏、艉側推控制
對有艏、艉側推的船舶，可進行艏、艉側推的控制，并實時顯示螺距比。系統可以對每個單獨的側推器設置故障。
（8）纜的控制
根據所仿真船舶的大小和設備的實際布置情況，可同時進行多條纜的帶纜、解纜操作。在電子海圖上可選擇纜樁或浮筒的位置，每根纜的受力、長度可動態顯示在電子海圖上。
（9）錨的控制
用錨操作面板進行左、右錨的操作：拋錨、絞錨、松放、剎停操作，并動態顯示錨鏈的長度和張力。
（10）號燈、號型、信號旗的控制
用號燈、號型的控制面板，可控制如下號燈：
u 航行燈：前、后桅燈，左、右舷燈，尾燈
u 前錨燈、后錨燈
u 環照燈：三個白燈、三個紅燈
系統可控制如下特殊情況下的號型：
u 本船錨泊：前桅一個黑球
u 本船擱淺：后桅三個黑球
u 本船失控：后桅兩個黑球
u 本船操縱能力受限：大桅上兩個黑球，一個棱形
u 本船吃水受限：大桅上一個圓柱體
能見度不良時，可手動或自動鳴放霧號，自動霧號包括：一長聲、二長聲、一長兩短、一長三短、一短一長一短、一長四短、五短聲?？墒謩峪Q放船頭鈴聲、船尾鑼聲。
可控制4組甲板燈；本船甲板燈的改變可隨時反映在本船的視景系統和其他船舶的視景系統中。
可設置各種信號旗，且其他本船可見。
（11）其他儀器的仿真
包括GPS、羅經、測深儀、計程儀、AIS及SSAS、值班報警的仿真。用測深儀可設置富裕水深報警。
（12）教練員站、船間、船內通信
通過VHF可進行船舶間通信、船舶和指揮中心間的通信；
通過船內電話可與教練員站進行船內各部門間的通信模擬。
（13）船舶數據、環境數據的實時顯示
顯示儀表可實時顯示所仿真船舶的各儀表數據：如風向、風速、轉向速率、主副機轉速、舵角指示、航速、水深等。
（14）航行綜合信息顯示
◆ 船舶輪廓，有主機和側推器標示
u 舵機和螺旋槳數據
u 真風向、真風速
u 相對風向、相對風速
u 水深
u 設定航向
u 羅經航向
u 轉向速率
u 時間
u 船速（LOG，GPS）
u 縱向船速
u 橫向船速
u 導航數據（例如DGPS傳感器）
u 流向，流速
u 本船基本參數：船型、排水量、船長、船寬、吃水、裝載狀態
u 自動舵參數設置
u 故障報警，主要包括：
² 主機故障
² 操舵故障
² 自動舵故障
² 舵損壞
² 羅經故障
² 雷達故障
² 計程儀故障
² GPS故障
² 風速指示儀故障
² 風向指示儀故障
² 航速表故障
² 舵角指示表故障
² 主機轉速表故障
船舶報警：碰撞、擦淺、擱淺、走錨
（15）模擬雷達圖像及功能
雷達模擬系統的雷達操作面板及主要性能符合典型邊防船舶主型雷達的要求，提供可覆蓋中國沿海、內河及世界常用海域（主要應有馬六甲海峽、新加坡水域、英吉利海峽等）的雷達圖數據，計算機產生的雷達圖象包括：
u 岸線
u 助航標志、雷達應答器等
u 目標船回波，回波的形狀與目標船大小、距離、相對方位有關
u 雨雪雜波及海雜波應符合實際情況
u 假回波：間接回波，多次反射，旁瓣假回波，二次掃描
u 雷達同頻干擾
u 目標間的遮擋
u 接收機噪聲
u 盲區，短量程時船首對雷達圖象的影響
雷達/ARPA功能符合IMO(世界海事組織)的性能指標：
u 顯示方式：首向上，北向上，航向向上
u 真運動及相對運動顯示
u X-波段/S-波段切換
u 長脈沖、短脈沖
u 超折射、次折射
u 固定距標圈、活動距標圈。
u 偏心顯示
u 電子方位線：兩條，其中一條起點可移動
u 試操船：在不中斷目標信息更新的情況下，模擬本船機動時與所有被跟蹤目標的新態勢。
u 自動錄取、手動錄取，跟蹤目標至少20個，0.3-32海里
u ARPA距離檔：1.5，3，6，12，24海里
u 速度矢量：真運動矢量與相對運動矢量可切換，矢量時間長度可調，1分鐘內顯示出目標運動趨勢，3分鐘內顯示出目標預測運動。
u 目標船數據顯示：目標船編號，距離，方位，CPA，TCPA，真航向，真速度（可顯示相對航向、相對速度）
u CPA、TCPA可根據需要合理設置
u 報警：碰撞危險、目標丟失、目標侵入、目標航跡變化、走錨、操作錯誤等，報警形式有聲、光、符號與文字
u 歷史航跡顯示：對每個被跟蹤目標*多可顯示5個歷史點跡，每個歷史點跡所用的點間隔以1分鐘為增量，*多可達12分鐘。
u 警戒圈設置：由操作員設定一個警戒圈。當目標進入警戒圈時，目標閃亮，并有音響報警，警戒圈為圓弧或整圓，由操作人員設定。闖入目標可自動錄取
u AIS目標顯示、信息獲取及目標關聯、激活與休眠等功能模擬
（16）音響模擬
u 船舶聲號系統：包括霧號、鐘、鑼以及自動循環設置。
u 機艙噪音
u 海浪聲
u 本船的汽笛、車鐘、拋錨/起錨、絞纜、斷纜等聲音
u 拖輪汽笛
u 它船汽笛
u 拋錨/起錨、絞纜、斷纜等聲音
u 船舶碰撞、擱淺、觸礁、爆炸等海損事故的音響效果
u 風、雨、碰撞、擱淺、以及海浪拍打船體的聲音
（17）視景漫游和望遠鏡輔助通道視景顯示
本船的駕駛臺中設置單獨的輔助通道用于視景的左右環視、仰視、俯視和自由漫游功能。該通道同時具有望遠鏡功能，可用望遠鏡左右環視、仰視、俯視或自由漫游整個視景，望遠鏡的放大倍數可調，并可進行多視點顯示選擇。
輔助通道的視點位置和視線方向可以根據需要進行調整，可滿足船舶靠離碼頭操縱的需要。

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