【摘 要】航海模拟器在对航海船员的训练、航海业务提高等方面有着重要作用，但是由于目前发展水平不够，技术和设备比较落后，存在一些问题，本文基于航海模拟器发展历程，展开了对航海模拟器的现状及其未来发展方向的探讨。
【关键词】航海模拟器；存在问题；发展方向
前言
目前，航海模拟器的发展已经有多年，整体的性能基本完善，已经投入到航海教育和日常培训中，在航海教育中有着重要作用，但就目前使用情况来看，仍存在较多的问题。本文主要分析了航海模拟器发展历程和存在的问题，并展开了对航海模拟器发展趋势的探讨。
一、航海模拟器的发展历程
（一）航海模拟器的发展历程
航海模拟在我国发展时间不长，但总体可以划分为三个阶段。
第一阶段，从上个世纪80年代到90年代初期，是航海模拟器的初期阶段，在这阶段我国认识到了航海模拟器的重要作用，并且开始逐渐走进各个航海院校，由于当时经济并不发达，受到资金的限制，各院校使用的航海模拟器基本都是小型模拟器，主要包括了ARPA模拟器和雷达模拟器。随后，各院校开始了对ARPA模拟器和雷达模拟器的深入研究，以图更深层次的发展。
第二阶段，是从1994年到1997年，这四年的时间是我国航海模拟器的发展阶段，海航模拟器大量投入航海院校开始使用，并建立起专业的研发部门，取得了相应的成果。这期间，各院校掀起了自主研发模拟器的狂潮。
第三阶段，是从1997年到现在。随着图像技术的和网络技术的飞速发展，在各个航海模拟器研发人员的努力下，各种新型的航海模拟器相继问世。大量的专业人士投入到了航海模拟器培训工作中去。随着大连海事大学高品质的航海模拟器通过了挪威船级社的认证指标，标志我国的航海模拟器研究水平达到了国际先进水平，在高科技的航海模拟器市场上占有了一席之地。
二、我国航海模拟器发展存在的问题
航海模拟器在各航海院校的培训教学中主要使用的是雷达和ARPA模拟器，有些院校自身的条件优越拥有较高配置的模拟器，甚至有些院校采用的航海模拟器是通过引进国外的大角度立体视景的操控模拟器。部分院校会利用航海模拟器开设一些培训课程,比如驾驶台资源管理、大型船舶操纵等，而一些资金比较丰厚、技术较为强大的院校则利用航海模拟器开展海事分析、码头工程以及航道通航评估等方面的研究工作。目前，由于技术和设备的落后，我国的航海模拟器存在一些问题：
（一）仿真灵活性不足
由于商业机密不对外开放，航海模拟器的软件接口通常也是不开放的，这就使得使用航海模拟器的用户不能对模型进行更改。但是，模拟器的设计者提供的资料相对较少，往往不能满足培训和教学的需要，又因为不能更改，使得教学的缺乏灵活性，不能举一反三，提高教学效率。
（二）航海模拟器的操纵仿真性不足
航海模拟器的操纵仿真是船舶操纵模拟器的核心要点，由于模型和实际本来就存在一定的差距，如果在建立模型上考虑较少，就会导致模拟器的操纵性能和实际船舶存在更大差距。如实际船舶的水动力和风动力，在建立模型时，即使研发人员投入了大量时间和精力，但是仍然存在一些问题。
（三）系统稳定性不够
我国现在的航海模拟器是由计算机网络系统设备组成的，通常是由很多计算机共同组成模拟器的操作系统，计算机的稳定性存在一定缺陷，只要一台计算机出现故障，都会影响模拟器的正常使用，导致系统的稳定性不足，从影响教师和学生的学习进展。
（四）图像仿真不足
一般而言，航海模拟器进行图像模拟是最普通和常见的，然而航海模拟器仅是完成图像设计方面的使用功能，与实际图像差距较大。例如：大型的航海模拟器的图像视景虽然看起来层次感较差，没有明显的距离感；雷达模拟器的回波图像虽然很清晰，目标船的尺寸、距离、照射方向都不尽相同，但是它的回波强度却完全一致；在对一些不可抗力因素，比如雨雪、海浪等具有干扰性的杂波对图像有所扰乱时也会将其非常理想化的清除，回波图像则保持不变，这与实际明显不符。
（五）设计标准各异
在设计航海模拟器时，虽各国行业与国际海事组织对于其设计标准有一定要求，但在更多时候考虑的还是如何设计使其功能最大化，而忽视了其设计标准，使得航海模拟器的性能受损，出现故障并且难以修理。如国内的雷达模拟器，虽然接口电路普遍具有数模转换功能，但相同功能接口电路的设计却鲜有相同的。尽管雷达对于罗经信号、方位、计程仪以及视频的要求各不相同，但从某种乘上度来讲也并非是根本性的差别。对于这类电路，可统一接口卡输出与计算机输出两种格式，这样能够便于不同型号的雷达在使用时设计出下一级转换电路即可。然而这只是设想，在实际工作中很难实现。
（六）接口不开放，不利于再次开发
现今航海院校以及培训机构所使用的航海模拟器大多为成套设备，从商业角度出发，这些模拟器的接口极少对外开放，包括其训练海区的资料与模型数据都是完全保密的，在购置模拟器时厂家能提供的船舶模型数量极为有限。如今的航运业发展不断专业化和大型化，大量的新船型如雨后春笋般涌现，以往的船型数量已经远不能满足现今需要，然而使用者不能调整或更改参数，也不能增加新模型和训练区，无法进行二次开发，导致港口航道的海事分析和论证等工作都无法顺利进行。
三、我国航海模拟器未来发展方向
航海模拟器是集航海技术、现代控制理论、计算机图形学以及计算机系统等多门学科于一身的仿真系统，随着我国科学技术、电子等高新技术的快速发展，对于航海模拟器的开发和研究技术也必定会愈发先进，功能也愈加完善，性能也更加优化。上文提到了我国航海模拟器的发展现状及存在问题，接下来就对其广阔前景进行展望。
（一）模拟训练环境更为逼真
随着计算机图像学以及虚拟现实技术的不断发展与广泛应用，开发出更为逼真的三维立体仿真环境则是必然趋势，周围环境的层次与距离将会显示得更加真实，实现在整个虚拟环境中的漫游，甚至查看船舶上每个细节的具体情况。
（二）操纵性能更加真实
船舶的操作性能主要依赖于其计算机与数学模型性能，随着人们对水动力研究的深入，新研究成果也得以验证与涌现。若想提高船舶的操纵性能，使其更接近海上实际，则需要在未来采用更科学合理的算法。另外，随着计算机的运算能力与速度越发强大和快捷，在未来我国航海模拟器的操作性能将会更加真实。
（三）模拟器功能更加全面
如今，我国航海模拟器的功能越发强大，能够完成的任务也越来越多。国外已经开发出了集GMDSS、驾驶以及轮机为一体的模拟器。经研究论证，未来我国的模拟器将会实现所有功能的一体化。
（四）系统更加稳定
航海模拟器中在使用过程中会出现性能不稳定的情况，这既有软件自身的原因，也有模拟器硬件的原因。要提高模拟器系统稳定性，除了要选用性能较好的硬件产品外，还要依靠模拟器开发商开发出更多的、更为规范的软件产品。
四、结束语
航海模拟器应用范围较为广泛，且具有重要作用。虽然模拟器现今还存在一些问题，带有一定的局限性，但是我们完全可以相信未来我国航海模拟器的性能会不断提升与优化，真实性也会越来越高，与实船的差异会越来越小。
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