[发明专利]基于载人潜水器模拟器的潜航员训练系统及训练方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于载人潜水器模拟器的潜航员训练系统及训练方法。

背景技术

载人潜水器在我国深海海底资源勘探开发中发挥着重要作用，潜航员是载人潜水器的驾驶操作人员，是驾驶载人潜水器下潜并在水下开展作业活动的主要操控人员。载人潜水器在海底的作业环境复杂、不确定因素多，同时舱内采集、显示的数据信息量大，对潜航员的驾驶水平、机械手作业水平和现场分析判断能力都有很高的要求，因此潜航员的操作技能和驾驶技术与载人潜水器本身的设计建造具有同等重要性。对潜航员开展全面、系统、高逼真度的潜水器作业训练，是保障载人潜水器水下安全的重要手段。

潜航员海上实艇训练需要大型船舶和其它配套设备，且训练周期长、风险大、成本高，而使用载人潜水器模拟器进行陆上模拟训练，不需要动用船舶和配套设备出海训练，大幅度节省训练费用，提高安全性，从而极大地降低训练成本。故而，亟待提出一种基于载人潜水器模拟器的潜航员训练系统及训练方法，以实现潜航员在陆上的低成本、高效率、系统性的载人潜水器驾驶与作业技术训练。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中存在的缺陷，提出一种基于载人潜水器模拟器的潜航员训练系统及训练方法，实现对潜航员实艇驾驶与操纵等作业技能的系统培训。

本发明是采用以下的技术方案实现的：基于载人潜水器模拟器的潜航员训练系统，包括通过以太网交换机互联的训练教控系统、载人潜水器模拟器、视景仿真系统和数据仿真平台；所述数据仿真平台用以产生蛟龙号载人潜水器上传感器所获取的传感检测数据，为载人潜水器模拟器的舱内控制系统提供一个仿真的数字环境；所述视景仿真系统以蛟龙号载人潜水器下潜所拍摄的海底真实影像为基础，通过计算机建模构建海底仿真视景环境，并通过舱内控制系统的运动指令实现海底视景的移动与变换；所述载人潜水器模拟器用以模拟蛟龙号载人潜水器的真实结构，包括载人舱及舱内控制系统，所述舱内控制系统接收训练教控系统发布的任务，并与其实现信息互传，结合视景仿真系统模拟真实的海底航行景观；所述训练教控系统用于设定训练系统的初始状态，通过调用数据仿真平台对应数据库实现模拟训练任务发布、训练场景设置、触发故障训练、舱内操作记录并评价；

所述训练教控系统包括训练任务管理模块、水面监控模拟模块、水面通信模拟模块、模拟状态演示模块以及训练记录模块；所述训练任务管理模块用以实现训练任务的总体管理，所述水面监控模拟模块用以显示载人潜水器模拟器基本参数，所述载人潜水器基本参数包括载人潜水器姿态、速度、舱内环境参数、相对母船位置关系参数；所述水面通信模拟模块用以实现载人潜水器模拟器载人舱与外界的信息传输，所述信息包括语音、图像、文字、莫尔斯码、潜水器状态数据；所述模拟状态演示模块用以演示操纵训练全过程，并对载人潜水器模拟器的运行环境及运行状态进行图形化显示；所述训练记录模块通过VGA信号实时存储并显示载人潜水器模拟器载人舱内监控视频，并能实现多路视频切换。

进一步的，所述载人舱前部设置有主观察窗，载人舱内设置有航行操作手柄、舱内控制面板、舱内综合显控计算机、显示器，所述舱内控制系统与训练教控系统实现数据交互。

进一步的，所述视景仿真系统包括设置在观察窗前方的环形投影柱幕、高性能计算机工作站及图形加速卡、投影机组以及用以实时显示设定训练区域视景的电子海图模块；所述电子海图模块生成并显示模拟载人潜水器仿真本体所在海底区域坐标，通过高性能计算机工作站调用电子海图模块视景信息，并经过图形加速卡运算后由投影机组投影到环形投影柱幕进行显示。

进一步的，所述训练教控系统还包括潜水器模拟故障触发模块与作业评估模块，所述数据仿真平台包括模拟故障数据库；所述模拟故障触发模块用以触发数据仿真平台模拟故障数据库，并通过作业评估模块对训练员进行评分。

进一步的，所述训练教控系统还包括系统授时模块，以保证整个训练系统的时间与训练教控系统保持一致。

本发明另外还提出一种基于载人潜水器模拟器训练系统的训练方法，包括以下步骤：

步骤A、初始准备：

（1）通过训练教控系统设置训练海区、风速风向、流速流向、训练科目，所述训练科目包括布放回收全流程演练、海山区作业训练、结核区作业训练、热液区作业训练；

（2）通过数据仿真平台输出潜水器在甲板上的各类传感器模拟数据；

（3）潜航员进入载人舱，开启舱内控制系统及设备，视景仿真系统开始播放潜水器甲板准备仿真视景，潜航员开展舱内模拟通电检查训练；