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淺談計算機仿真技術在21世紀航海教育中的發展與應用
論文關鍵詞：計算機 仿真技術 航海模擬器 教學培訓
論文摘要：簡要介紹了計算機仿真技術在航海教育中的應用與發展現狀，并就這種技術在21世紀航海教育中的發展與應用前景進行了展望。同時，還就如何促進計算機仿真技術在我國航海院校教學培訓工作中的全面應用，以適應21世紀國內外海運事業發展的需求提出了幾點設想。
0前言
近年來，隨著計算機技術、信息工程與自動化等技術的迅猛發展，計算機仿真技術也得到了快速發展自20世紀7O年代前后開始起步并用于航海教育的計算機仿真教學培訓設備一一航海模擬器，無論在種類、功能及技術性能方面目前都處于一個嶄頹的階段。鑒于現代船舶已裝備了先進的導航和自動化控制設備，為了滿足現代航海事業對船舶駕駛人員在知識和技能學習訓練方面的需要，計算機仿真技術已在各國航海院校的教學培訓中廣泛應用。國際海事組織(IMO)在1995年新修訂的1978年國際海員培訓、發證和值班標準公約(STCW)中多次強調了計算機仿真技術在航海教育中的作用，并就其在航海專業教學培訓中的具體應用作出了明確規定，以便船舶駕駛人員通過參加這些新型的專業知識和技能的學習訓練真正掌握現代航海技術．勝任日后的專業工作。可以肯定的是，隨著現代高新科技的發展和為了滿足世界航運業的新需求．計算機仿真技術在21世紀的航海教育工作中將有更大的發展前景，并將發揮更大的作用
l計算機仿真技術在現有航海教育中的應用。
1．1雷達模擬器
計算機仿真技術在航海教育中的應用可以追溯到20世紀70年代前后的早期雷達模擬器的研制與應用。鑒于當時這種技術的局限性和航海教育培訓的需要．這類建立在計算機仿真技術基礎上的雷達模擬器只能通過小型計算機系統產生限定數量的雷達物標與岸線信號，用在雷達真機上進行物標的觀測與識別、導航與定位、危險物標的判斷與避讓的模擬訓練。進入20世紀80年代后，隨著計算機仿真技術的發展和為了滿足當時海上安全航行訓練的需要．以雷達模擬器為基礎的“雷達／自動雷達標繪儀(ARPA)模擬器”和“雷達導航模擬器”得到了大規模的發展。這類模擬器除了可用于船舶駕駛員及航海專業學生舉辦的“雷達觀測與標繪”及“ARPA操作”專項實操訓練外．還可用于各種導航設備儀器的模擬操作訓練，以正確測定船舶的位置和保證船舶航行的安全。目前它已成為世界各國航海院校擁有數量最多、應用最廣的模擬器。
1．2船舶操縱模擬器
雷達模擬器和雷達與導航模擬器都只能通過產生雷達／ARPA裝置和船用導航儀器的模擬信號，用于使用雷達航行和各種不同類型導航儀器進行定位等方面的訓練。由于這些部分功能(PartTask)模擬器無法提供任何供參考的海上視景信號，因此在實際使用中帶有很大的局限性。自20世紀7O年代后期起。國外一些航海院校開始裝備通過計算機控制投影光點顯示夜景或直接由計算機成像顯示晝／夜視景功能的船舶操縱模擬器。這種模擬器可以直觀地模擬和顯示船舶在海上或港內航行及操縱情境的視景．便于受訓人員接受真實感強、訓練項目多的船舶航行、避碰、定位及靠離泊位操縱等方面的訓練。為了綜合開發各種模擬功能，現有的船舶操縱模擬器都已將雷達、ARPA及導航模擬器的功能與自有的功能集為一體，成為綜合(I-{ybrid)航海模擬器或全功能(FullMission)模擬器。這些先進的航海模擬器可用于要求更多更高的綜合型的航行訓練。但是，這類模擬器自20世紀80年代成為產品推向市場后，因其價格高昂．難以在世界上推廣應用。進入90年代后，隨著PC機及圖像處理技術的飛速發展和完善．國內外研制的以多臺PC機組成局域阿為基礎的船舶操縱模擬器開始投入使用。由于這種設計大大降低了成本，又能保證各種模擬效果，所以受到了航海院校的普遍歡迎。目前國內外已有不少航海院校裝備了這類模擬器。
1．3其他航海模擬器
為全面滿足航海教學培訓的新需求，計算機仿真技術在航海教育的其他領域內也得到廣泛應用。例如輪機模擬器的闊世解決了輪機員在船舶主機操作與管理方面的訓練，以便他們能全面正確地掌握相關的實際操作程序與方法；液貨操作模擬器(槽管模擬器)投入使用后．由于它能真實模擬液體貨物裝卸作業中的實際情況，負責這些工作的人員在接受油輪裝卸與原油洗艙等方面的模擬訓練后．他們就能正確掌握液貨裝卸與洗艙安全操作等方面的操作規程與技能；還有一些航海院校根據船舶交通管制(VTS)培訓課程的需要．研制配備的VTS模擬器可供VTS的指揮和管理人員參加實際操作的訓練．以確保和提高培訓質量；又如國內外許多航海院校在20世紀90年代裝備的用于全球海上遇險安全系統(GMDSS)系統模擬訓練的GMDSS模擬器，在開展全球性的強化船員正確使用和操作該系統的訓練工作中發揮了巨大的作用。
另外．雖然上述這些部分、綜合或全功能模擬器大都具有真實感強和模擬功能多的特點．但是它們的計算機系統及仿真設備機構較為復雜、成本較貴、維修費用大且不太方便．還受到專用計算機等方面的限制，因此它們的使用和推廣受到辦學經費和技術人員水平的制約與影響。近年來．由于PC機及網絡技術的飛速發展．國內外航海院校和科研單位又研制了以Pc機為基礎的桌面(Desktop)航海模擬器，或直接使用PC機展開計算機輔助教學(CAI)工作。由于這些模擬輔助教學培訓裝置具有成本低、用途廣、操作使用與維修保養方便的優點，因此它們的出現受到了世界航海教育界的歡迎和重視．并已得到推廣使用。
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