Разработка математического обеспечения для морских тренажеров

Оглавление

1.  Анализ специального математического обеспечения, применяемого для разработки тренажеров

1.1.  Тренажер, его описание и применение------------------------------------------2

1.2.  Классификация тренажеров---------------------------------------------------------3

1.3.  Основные характеристики специального математического обеспечения, применяемого для морских тренажеров-------------------------4

1.4.  Универсальный морской тренажер-----------------------------------------------6

1.4.1.  Подсистема управления тренировкой----------------------------------7

1.4.2.  Пост руководителя обучением---------------------------------------------8

1.4.3.  Вычислительно моделирующий комплекс-------------------------10

1.4.4.  Система отображения информации------------------------------------10

1.4.5.  Специализированные тренажеры--------------------------------------10

1.5.  Описание работы устройства эхоледомер----------------------------------12

1.6.  Анализ методов математического моделирования----------------------12

1.7.  Обзор и анализ методов, применяемых при навигации -------------------17

1.7.1.  Радионавигационный метод----------------------------------------------17

1.7.2.  Астронавигационный метод-----------------------------------------------17

1.7.3.  Космический метод------------------------------------------------------------18

1.7.4.  Метод счисление---------------------------------------------------------------19

1.8.  Анализ специального математического обеспечения, применяемого для морских тренажеров-------------------------------------------------------------------19

1.9.  Назначение имитатора--------------------------------------------------------------------20

1.10.Постановка задачи--------------------------------------------------------------------------20

2.  Теоретические основы построения систем моделирования ледовой обстановки----------------------------------------------------------------------------------------------22

2.1.  Общее описания применения моделей в имитаторе-----------------------------21

2.2.  Описание объектов моделирования----------------------------------------------------21

2.2.1.  Район плавания--------------------------------------------------------------------------21

2.2.2.  Область, покрытая льдом-----------------------------------------------------------22

2.2.3.  Полынья------------------------------------------------------------------------------------25

2.2.4.  Лодка-----------------------------------------------------------------------------------------28

2.2.5.  Сенсор---------------------------------------------------------------------------------------33

2.3.  Разработка имитационной модели области, покрытой льдом---------------34

2.4.  Разработка имитационной модели полыньи----------------------------------------34

2.4.1.  Изменение формы полыньи-------------------------------------------------------35

2.4.2.  Тип льда в полынье-------------------------------------------------------------------36

2.4.3.  Изменение полыньи во времени-------------------------------------------------38

2.5.  Разработка имитационной модели лодки---------------------------------------------39

2.6.  Временные зависимости в системе моделирования-----------------------------40

3.  Проектирование и программная реализация имитатора ледовой обстановки ---------------------------------------------------------------------------------------------45

3.1.  Анализ требования на разработку системы------------------------------------------45

3.2.  Проектирование имитатора ледовой обстановки----------------------------------46

3.2.1.  Проектирование функционала имитатора ледовой обстановки----46

3.2.2.  Общесистемная архитектура имитатора ледовой обстановки------46

3.2.3.  Проектирование пользовательского интерфейса------------------------49

3.3.  Реализация имитатора ледовой обстановки-----------------------------------------52

3.4.  Реализация объектов моделирования-------------------------------------------------54
1 Анализ специального математического обеспечения, применяемого для разработки тренажеров

1.1  Тренажер, его применение и описание в общем виде

Тренажёр (от англ. train - воспитывать, обучать, тренировать), учебно-тренировочное устройство для отработки рабочих навыков, выработки и совершенствования техники управления машиной (механизмом). Т. широко применяются в практике профессионального обучения рабочих различных специальностей, при подготовке космонавтов, в процессе боевой подготовки личного состава вооруженных сил и т.д. Т. бывают простые, позволяющие отрабатывать отдельные элементы рабочих навыков и действий, и сложные, на которых отрабатывают комплекс действий.

Тренажер - обучающая система, имитирующая штатные и нештатные ситуации, на которые обучающийся должен адекватно и своевременно реагировать.

Наиболее эффективным средством профессиональной подготовки судовых операторов являются тренажеры и особенно тренажеры на базе ЭВМ, где применительно к системе «человек-машина» искусственно реализуется физическая или функциональная модель объекта управления и ее взаимодействие с внешней средой.  Позволяя максимально приблизить условия обучения к условиям реальной деятельности операторов, тренажеры в наибольшей степени обеспечивают выполнение психолого-педагогических  к процессу формирования навыков и умений, как при индивидуальной подготовки, так и при отработки взаимодействия группы судовых операторов.

Тренажеры дают возможность принципиально изменить систему подготовки судовых операторов: применить наиболее рациональные методы обучения, прейти при обучении от решения простейших задач к принятию решений в проблемных ситуациях, поднять качество профессионального обучения  и сократить его сроки. Применение тренажеров позволяет сэкономить моторесурсы, сберечь реальную технику, повысить безопасность мореплавания.  Стоимость обучения на тренажере составляет лишь небольшую долю расходов, затрачиваемых при обработке аналогичных навыков и умений на реальной технике в море. Все затраты на внедрение тренажеров окупаются в течение нескольких месяцев их эксплуатации.

Непрерывно растет производство морских тренажеров, создаются тренажерные центры подготовки судовых операторов, совершенствуются технические средства подготовки операторов, методы и методики обучения