《舰用系统信息管理软件开发及应用》

1、项目背景:随着现代战争节奏的加快和军事科技的日新月异,中国军队力量的日益强大,培训优秀的士兵是一个十分迫切的问题。中国长期以来对装备操作人员的训练一般在实际装备上进行,然而,这种训练模式存在着一些不可避免的不足:一、单纯的结合实际装备进行训练,训练场地、环境有限,受训人员和设备的数量以及训练时间难以得到保证,训练效果和效率都不高;二、新装备大多造价昂贵,结构复杂,不能及时地全面装备相关单位,导致训练工作不能很好地开展,并且进行训练和维修的成本很高,难以对一些重点科目实现重复训练;三、对于某些训练科目,由于在使用实际装备进行训练时,安全性较差,实战训练难以实现,或是在训练时出于安全的考虑减少训练量和降低训练难度,训练效果得不到保证。由于以上的不足,单纯结合实际装备的常规训练模式己经越来越不适应部队训练的要求,需要结合新的手段和方法来提高训练的质量,利用数字化虚拟仿真技术模拟实际训练系统来对部队官兵进行训练的方式,正成为部队进行训练的一种重要的现代化手段。

舰用系统信息管理模拟软件是根据舰船实际环境状况建立场景,根据实际训练用舱室建立了仿真驾驶舱,艇员在训练系统中进行相关理论知识学习并利用头盔、操舵台等进行模拟训练,获得实际操纵船的经验,训练系统中还设有教员管理系统,可控制、监视训练和考评训练结果,系统管理员通过登录管理员系统对系统进行更新和维护。

2、研究内容:舰用系统信息管理模拟软件主要研究用于舰船新学员培训的模拟对象基础平台、模拟培训支撑平台、数据挖掘及辅助决策支持系统,通过模拟实艇训练环境,以实时分布式的方式对学员进行单人或多人同时参与的虚拟现实模拟训练培训,帮助新学员学习舰船理论知识并进行虚拟操作训练,提供新学员的教学培训以及对新学员实时状态监控功能,对数学模型、半实物模型及数学模型提供模型管理及配置功能。主要研究内容如下:

(1)分布式仿真架构研究;(2)三维虚拟视景模型逼真度研究;(3)系统及设备数学模型的建立和研究;(4)虚拟现实技术实现手段和效果研究;(5)舰船操作训练考核评估机制研究。

3、关键技术:

(1)在舰船虚拟仿真系统中采用了分布式仿真架构,具有更强的功能和更好的适应性,它能支持各种类型仿真混合应用,大大提高了系统的可重用性,使得舰船虚拟仿真各部位和控制部位间的互操作更加容易、更加合理;各仿真部位和控制部位连接成一个大型的虚拟世界,在这个虚拟世界中,可以进行大规模全系统训练、分系统训练,可以提供多武器系统的体系攻防对抗仿真和武器性能评估仿真,还可以进行不同粒度、不同聚合度的对抗仿真和人员训练仿真等,对大规模军事仿真具有非常重要的意义。

(2)分布式实时数据库技术。仿真训练系统对于对人仿真训练中的数据同步问题采用分布式实时数据库技术来实现,它能实现多个节点的协同工作,保证节点间的大数据量的通信,实时性、可靠性高,并采用发布/订阅的方式解耦消息发布者和消息订阅者之间的耦合,实现系统的分布式存储和动态扩展等功能,充分保证了整个系统的灵活可扩展性。

(3)人机交互方式采用虚拟现实技术。虚拟现实系统的最大特点就是参与者能与计算机生成的虚拟环境进行自然的交互,能用人类自然的技能与感知能力与虚拟世界中的对象进行交互作用。在虚拟现实系统的场景中,艇员戴上头盔显示器和操作手柄后,不仅可以看到舱室及舱室内的设备,而且还可以对其进行交互式操作。当艇员操作设备的时候,不仅虚拟场景能够快速响应操作,还能听设备动作的声音,这将会是很真实的感受。传统的人-机系统中,用户是一个外部的观察者,只是通过显示屏这个范围很有限的小窗口,观察计算机内的合成环境,这与在自然世界中的通讯方式相距甚远。

(4)采用PE平台做三维动画二次开发,将静态图画效果与编码工作独立开来,打破了传统在底层中既要编写代码又要兼顾画图效果的方式,大大提高开发效率。

(5)数学仿真平台采用客户/服务器模式,可以同时执行多个数学模型程序,并使之自动保持同步,具有结构灵活,便于扩展的特点,满足超大型复杂系统的仿真计算需求,并且具有高精度仿真周期,最小仿真步长可达到10ms,数据刷新时间步长可达到50ms。

4、主要经济技术指标:

(1)具有自主知识产权,能保证系统信息安全;(2)利用形成的技术成果,进一步支撑和完善舰船模拟对象基础平台、模拟培训支撑平台、数据挖掘及辅助决策支持系统的开发,具备演示和模拟训练功能,后期逐步建立满足适应部队需要的舰船训练硬软件平台;(3)形成的技术成果,对舰船行业的信息化训练能带来积极的示范作用,在类似领域推广应用后,带来的市场规模和效益应在千万元以上。

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