潜艇训练模拟系统训练效果评估方法论文
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海警航海实习仿真训练评估海警航海实习仿真训练是指通过虚拟现实技术,模拟真实海上环境,让学员在仿真环境下进行航海实习,以提高学员的实际操作技能和应对突发情况的能力。
本文将对海警航海实习仿真训练的评估进行探讨。
一、评估标准(一)训练效果训练效果是评估海警航海实习仿真训练成果的重要标准。
评估海警航海实习仿真训练成果时,应综合考虑学员航海技能的提高程度、应对突发情况的能力以及安全操作的保障等方面。
(二)训练安全评估海警航海实习仿真训练的安全程度,是保障学员人身安全和货物安全的重要标准。
评估时要综合考虑训练场地、训练设备、训练人员的安全保障措施是否到位,以及学员在训练过程中是否遵守安全规定等方面。
(三)训练费用二、评估流程(一)资料收集评估前,应首先收集训练方案、训练记录、学员反馈等相关资料,对训练方案的设计理念、训练内容、训练模式等进行分析和对比,明确评估的重点和侧重点。
(二)现场调查评估时应进行现场调查,了解训练场地、训练设备、训练人员以及学员的实际情况,包括学员实际操作情况、应对突发情况的表现、安全操作是否到位等。
针对训练效果的评估,可进行良渚声波仪或航迹记录仪进行无损检测,根据测试结果评估学员的实际操作技能水平,同时还可通过学员反馈等方式,了解学员的学习心得和体会,从而判断训练效果的好坏。
对于训练安全的评估,可对现场调查所得的信息进行综合分析,对训练场地、训练设备、训练人员是否能够保障训练过程中的安全进行评估,同时也需要了解学员在训练中是否严格遵守安全规定。
训练费用的评估,需要综合考虑训练场地、训练设备、训练人员以及材料、维护等其他相关成本,确定训练费用是否合理,并且是否具有经济效益。
三、总结。
潜艇机械系统的设计与模拟潜艇作为一种特殊的水下舰艇,具有重要的军事战略价值,扮演着海上侦察、反潜作战和核威慑的重要角色。
而潜艇的核心组成部分之一就是机械系统,它负责提供动力、驱动推进器、辅助系统和武器系统的运行,保证潜艇可靠地完成任务。
因此,潜艇机械系统的设计与模拟显得尤为重要。
首先,潜艇机械系统的设计要考虑到潜艇的特殊环境,如水下高压、低温和限制空间等因素。
机械系统的结构必须能够承受各种外部力的作用,同时还要保证潜艇的安全性和可靠性。
例如,潜艇的推进器需要能够在水下高压环境下稳定工作,并产生足够的推力,以确保潜艇高速航行和快速定位的能力。
其次,潜艇机械系统的设计需要考虑到潜艇的运动特性和机械系统的相互协调。
潜艇在水中的运动包括航行、借助浮力升降、水平方向的移动和潜望镜的使用等。
机械系统的设计要与潜艇的运动紧密结合,保证推进器和辅助设备能够根据潜艇的需要进行灵活控制,实现有效的操纵和定位。
另外,潜艇机械系统的设计还需要兼顾潜艇的能源供应和噪音控制。
潜艇需要长时间在水下运行,所需的电力和燃料必须能够满足潜艇各种设备的工作需求。
同时,潜艇的噪音对于反潜作战至关重要,机械系统的设计要尽可能降低潜艇的噪声水平,减少被敌方侦测的概率。
为了保证潜艇机械系统的设计符合实际需求,模拟技术起到了重要的作用。
潜艇机械系统的模拟可以通过计算机辅助设计软件进行,它可以对机械系统的工作原理、运行状态和性能参数进行模拟仿真,快速评估不同设计方案的优劣,并提供参考意见。
通过模拟技术,设计师可以优化机械系统的结构和参数,提高潜艇的性能和效率。
此外,潜艇机械系统的模拟还可以用来进行故障诊断和修复训练。
在潜艇服役期间,机械系统可能会出现各种故障,如推进器发动机故障、燃料泄漏和电力系统故障等。
通过模拟技术,可以在虚拟环境中模拟出各种故障情况,并进行故障诊断和修复训练,提高潜艇机械系统的可靠性和维修能力。
总之,潜艇机械系统的设计与模拟是潜艇研发和运行中的关键环节。
船舶操纵训练模拟系统的研究在现代航海领域,船舶操纵训练模拟系统扮演着至关重要的角色。
它不仅为船员提供了一个安全、高效且经济的培训环境,还极大地提升了船员的操纵技能和应对复杂海况的能力。
船舶操纵训练模拟系统的核心目标是尽可能真实地还原船舶在海上的运动状态和各种环境条件。
为了实现这一目标,系统需要综合考虑众多因素。
首先是船舶的物理模型,这包括船舶的几何形状、质量分布、水动力特性等。
精确的物理模型是确保模拟准确性的基础,它能够准确反映船舶在不同速度、舵角和外界环境作用下的运动响应。
在构建船舶物理模型时,研究人员需要深入研究流体力学、船舶动力学等相关学科的知识。
通过理论分析、实验测量和数值模拟等方法,获取船舶的各项参数,并将其转化为数学模型嵌入到模拟系统中。
例如,通过船模水池试验,可以测量船舶在不同条件下的阻力、升力和扭矩等数据,为模型的校准和验证提供重要依据。
除了船舶本身的物理模型,海洋环境的模拟也是关键的一环。
海洋环境因素众多,如风、浪、流等。
风对船舶的影响主要体现在风力和风向的作用上,这会改变船舶的速度和航向。
浪的大小和方向则会影响船舶的稳定性和颠簸程度。
流的存在会导致船舶产生漂移,增加操纵的难度。
为了真实地模拟这些环境因素,需要利用气象数据、海洋观测数据以及数值天气预报模型等信息来源。
同时,采用先进的算法和计算流体力学方法,对环境因素与船舶的相互作用进行精确计算。
在硬件方面,船舶操纵训练模拟系统通常包括驾驶台模拟器、视景系统和运动平台等。
驾驶台模拟器要与真实船舶的驾驶台布局和操作设备高度相似,让船员在训练时有身临其境的感觉。
视景系统则通过高清显示屏或虚拟现实设备,为船员提供逼真的海上场景,包括海岸线、港口设施、其他船舶等。
运动平台能够模拟船舶的摇晃、俯仰和横滚等运动,增强训练的真实感和沉浸感。
软件系统是船舶操纵训练模拟系统的大脑。
它负责控制整个模拟过程,包括场景生成、物理模型计算、数据采集与分析等。
海警航海实习仿真训练评估随着我国海洋事业的发展,海上执法执勤任务日益增加,为了提高海警航海实习生的综合应用能力及应急处理能力,海警部门开展了一系列的航海实习仿真训练。
本文将对海警航海实习仿真训练进行评估,以期为海警航海实习生提供更好的训练效果和教学方法。
1.提高海警航海实习生的应急处理能力。
海上执法执勤过程中,船只可能遭遇各种突发情况和危险,实习生必须具备良好的应急处理能力,才能有效保障海洋安全。
2.增强实习生的综合应用能力。
航海实习仿真训练结合了多种实际航海情境,让实习生在模拟环境中进行综合应用能力的培养,为实际执法执勤做好准备。
3.提高实习生的专业技能水平。
通过仿真训练,可以模拟各种航海情况和海上突发事件,帮助实习生提高专业技能水平,更好地适应复杂的海上执法执勤任务。
二、海警航海实习仿真训练的内容1.模拟航海情境。
包括模拟船只起航、航行、停靠等过程,让实习生在仿真环境中学习并掌握航海基本技能。
2.模拟航海应急处理。
设置多种航海突发情况,如疏明海上交通、处理突发海上安全事件等,让实习生进行应急处理演练。
3.模拟海上执法执勤。
模拟海上执法执勤过程,让实习生在仿真环境中接触和熟悉海上执法执勤的具体操作流程和技巧。
1. 老师评估。
由专业教师负责对实习生在仿真训练中的表现进行评估,包括航海技能、应急处理能力等方面。
2. 同学评估。
实习生之间相互评估,在仿真训练结束后进行同学间交流和讨论,互相交流经验和观点,从而进行评估和改进。
3. 模拟训练结果评估。
对每次模拟训练结果进行详细分析和评估,及时发现问题并制定改进措施。
1. 加强设备投入。
提升仿真训练设备的先进程度和全面性,以保障实习生在仿真环境中的航海实践。
3. 增加实习生参与度。
设定更多的仿真训练情境,增加实习生的参与度,激发他们的学习兴趣和积极性。
舰船动力系统虚拟训练技术研究舰船动力系统虚拟训练技术研究随着船舶工业的快速发展,舰船动力系统的可靠性和安全性已成为一种必要的重要技术需求。
为了提高舰船动力系统的运行效率以及全员熟练掌握相关技能,研究舰船动力系统虚拟训练技术显得越来越重要。
舰船动力系统虚拟训练技术是一种基于计算机仿真技术的新兴训练方法,其优势在于模拟出完整的虚拟船舶结构,并能够模拟多种船型、不同的气象条件、海况、行驶速度等特性。
同时还能够根据团队规模自动调整任务难度,更好地提高训练效果。
虚拟船舶的动力系统还能摆脱实际船只由于技术移植的问题而带来的诸多限制,这使得船员可以随时随地进行训练。
虚拟化的动力系统能够在理论以及试验方面来降低训练成本。
同时,通过虚拟的训练机制,船员可以在真实环境下感受到各种突发情况,也能够随时接受虚拟教练的反馈并修改错误,最后真正达到完善的学习效果。
虚拟教练是舰船动力系统虚拟训练技术的关键成分之一。
通过虚拟教练,能够进一步实现操作技能的提高,同时对操作中产生的数据也能够按需分析。
例如当某一部件故障时,整个虚拟系统都能根据实际叫了声警报,并模拟出相应的故障情况。
虚拟教练还能够让船员在做出重要决策之前,模拟出多种可选情况,并对其后果作出实时反馈,进一步提升了船员的决策水平。
同时,在创新技术和发展方面,虚拟船舶能够帮助技术人员发现和修复多种功能和系统方面的技术细节,从而最大化提高了整个系统的稳定性和可靠性,减少了成本,不必再付出大量的额外成本打造适合海试运行的物理样机,进一步提高了系统开发进程的速度和效率。
然而,虚拟训练也存在一定的挑战。
例如,船员需要积极沟通和协作,虚拟训练无法真实呈现的某些安全事故和紧急处理的情况。
此外,虚拟训练系统也需要尽可能真实地反映出实际场景,例如舵手在灵活转向的时感受到的压力与力度。
因此,未来还需进一步加强虚拟训练技术的研究和开发。
综上所述,舰船动力系统虚拟训练技术是一个高效的,有潜力的训练形式,不仅可以降低训练成本,并能提高船员技能水平。
潜艇训练模拟系统训练效果评估方法研究摘要:给出了对模拟训练系统训练效果评估方法的设想,重点阐述了柔性指标评估的考核方法和计算的基本原理,指出了进行训练效果评估的意义及实现的技术难点。
关键词:训练模拟专家系统效果评估柔性评估
1、引言
作为综合模拟实验平台的重要组成部分,潜艇训练模拟系统在潜艇艇员培训中起着举足轻重的作用。
实施模拟训练是提高艇员操作水平、增加突发事故应急处理经验,增强艇员协同配合意识的重要途径。
因此,如何衡量艇员在该系统的训练效果,将对科学评价部队的训练水平、缩短训练周期、提高训练效果具有重要意义,对提高模拟系统的稳定性和新型综合训练模拟系统的研制也会起到推进作用。
2、模拟系统训练效果评估方法设想
潜艇操纵模拟系统可提供潜水均衡、潜艇水下机动、水下应急情况处置等训练科目。
教练员可通过仿真监控台对潜艇的主要运动参数的实时变化曲线等进行监控。
经对诸多监控量进行分析和梳理发现,其中真正影响潜艇训练和操控品质的主要包括两种指标,即刚性指标和柔性指标。
2.1 刚性指标的评估
刚性指标的评估易于操作,只要对照标准逐项打分即可;在潜艇操纵模拟系统中主要包括操作流程和报警量两个方面:
2.1.1 操作流程
实践经验表明,已经明确列入条令,严格执行此类规章制度可最大限度地避免各种事故的发生。
从操纵流程入手进行考核评估,可以充分考量艇员对训练课目的熟悉程度及定性判断的能力。
绝大多数操纵流程已经明确列入训练考核大纲,并且有具体的考评和扣分标准。
2.1.2 报警量
一般的报警量主要有:损管报警、故障报警、状态参数越界报警等。
损管报警和故障报警,可考察操纵人员发现故障的反应时间、对故障的定性判断与能否正确采取应急处置措施、排除故障的时间长度等。
在操作特定课目时,经常会遇到状态参数报警的情况,有时多个越界参数会同时报警。
所以,在建立评估标准时,是否出现参数越界报警及其出现次数等也是评估重点。
2.2 柔性指标的评估
柔性指标的评估受主观因素的影响较大,评估者对指标系统的理解程度、对评估对象的熟悉程度、评估过程中的独立性、评估全过程的记忆和把握等,都会对评估结果形成一定影响,甚至是决定性影响,所以对柔性指标的评估是整个训练效果的难点。
通过作者多年工作的经验发现,教练员在教控台观察潜艇状态最直接的方式就是潜艇的时间-深度曲线。
艇员的每一次操纵效果
都可通过这种过程曲线反映出来,在评估考核中,可将艇员的操纵曲线与预制好的标准曲线进行比较,并根据超出容差的范围予以扣分而进行辅助评估。
2.2.1 考核原理
过程曲线考核的依据是过程量的设计曲线,其原理是按照模型的运行而实时检查仿真模型中的过程参量操作数值与过程设计曲线的偏差和偏差程度,并通过累计偏差而计算学员操作的扣分,如图1所示。
在图1中,横轴代表时间,纵轴表示深度;粗实线表示设计曲线;两条虚线之间的区域表示有效范围,超出该范围则需扣分;细实线表示仿真培训实际操作曲线。
为了说明考核原理,该图对操作曲线进行了夸大。
在图1中,如果由横坐标轴和曲线的幅度可以构成的图形之面积用s表示(可通过曲线的特征参数求得),由两条虚线表示的偏差允许范围面积用se表示(可通过累加的方法近似求得),则可由s和se求得偏差允许范围之外的面积a=s-se。
学员的操作曲线在该面积中,表示操作偏差超出允许范围,需作扣分记录。
比如,图1中的操作曲线超出偏差允许范围的面积为s1、s2和s3,它们分别是偏差允许线和实际操作曲线所围成的封闭面积,也是进行扣分的面积,称为偏差面积或扣分面积。
这样,扣分面积所占面积a的比例即是所扣分的比例,按百分制计算,所扣分k为:(1)
通过上述的分析,可以计算出曲线考核的扣分,其原理基于偏差面积。
由于曲线的横轴是时间、纵轴是深度、偏差面积是时间和深度偏差量的乘积,所以超出偏差范围的时间越长偏差面积越大;过程数值偏离允许偏差越大偏差面积也越大。
可见,该方法既考虑到偏离的程度,也考虑到偏离的时间,相对是比较合理的。
2.2.2 偏差面积的计算原理
根据上述的扣分原理,在进行过程曲线考核中,需要实时检查学员的操作曲线与设计曲线的偏差,并计算偏差面积。
在仿真过程中所采用的是对偏差积分方法求得偏差面积,如式(2)所示:(2)
式中t为总的考核时间,y1为第i时刻设计曲线所表示的过程参量数值,y2为第i时刻该过程参量的实际数值,为第i时刻所允许的偏差,为计算时间间隔。
当然,上式是在实际操作曲线超出允许偏差范围[即 ]时才进行偏差面积计算,否则是在允许偏差范围之内。
基于这种计算方法,在考核进行中,必须已知以下参量:
第一,描述过程设计曲线的属性参量,包括设计曲线所表示的时间段和设计曲线的高限、低限数值。
根据这些参量计算t时刻设计曲线所表示的数值公式为:
(3)
式中,为第t时刻过程参量的设计数值,为第t时刻设计曲线的y坐标值,为设计曲线表示的高限值,为设计曲线表示的低
限值。
可见实际上是设计曲线的幅度。
通过上式可以计算出在任意时刻设计曲线上的点所表示的数值。
第二,过程参量的实际数值。
通过表示该过程参量的变量名从仿真模型中实时取得模型运行的实际数值。
在曲线考核过程中,考核程序随着模型的运行,实时从模型数据库中取得过程参量的实际数值,同时从设计曲线上进行取点并计算过程参量的设计数值,进行比较而最后计算出曲线考核的偏差面积。
3、潜艇训练模拟系统训练效果评估的的意义以及实现的技术难点
3.1 训练效果评估的意义
(1)建立了一套完整、科学、符合模拟系统自身特点的训练效果评估模型。
在实际考核中,可更为客观地反映艇员操纵熟练程度等过程信息。
(2)规范了考核步骤,统一了考核标准。
从而使参训人员能够在一个公平、公正、公开的环境下进行考核,充分调动了参训艇员的积极性。
(3)解决了合格教练员较少的矛盾。
合格教练员的培养周期长,难度大。
一般来说,一个系统的教练员需要掌握整个系统构造、理论原理、实际操纵以及设备的调试、维护、保养等方方面面的知识。
以潜艇操纵系统为例,要想成为一个合格的教练员,就需要深入而熟练地掌握舵手、舱段军士长、艇长、机电长和值更官等岗位有着深入的了解和掌握,不然就无法对艇员的训练做出适当的指导和恰
当的考核评价,而其中的每个岗位都需要长时间的学习锻炼和经验积累。
3.2 实现训练效果评估的技术难点
(1)需要长期的训练数据积累,从而建立一个大型训练数据库。
(2)考核知识库建库需要进行大量的规则的编写和整理工作。
(3)过程曲线考核中的设计曲线,需要对大量优秀的实操案例过程曲线的综合评判来进行最终的确定。
4、结论
文中给出了建立潜艇操纵模拟训练系统训练效果评估的设想和基本方法,但是正如文中所阐述的那样,训练评估是一个复杂的、知识积累的过程,需要建立以刚性指标和过柔性指标为基础的专家系统,真正实现对训练效果的评估仍然需要做大量的工作。
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作者简介:
彭汉国(1965——),男,高级工程师。