專利名稱：一種海上搜救仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及海上搜救仿真系統(tǒng)及其開發(fā)平 臺的體系結(jié)構(gòu)與工作流程。
背景技術(shù)：
海上搜救是指除遇險船外，由搜救協(xié)調(diào)中心或搜救協(xié)調(diào)分中心協(xié)調(diào)，任何海.l:救助 力傲在獲得海上遇險信息后所采取的搜尋和救援行動。海上搜救系統(tǒng)其有接收、確認和
轉(zhuǎn)發(fā)遇險信息、協(xié)調(diào)搜尋救助反應(yīng)和開展搜尋救助行動職能，主要山以下部分組成 搜尋救助區(qū)內(nèi)的通信與外部搜尋救助服務(wù)之間的通信；②一個協(xié)調(diào)搜尋救助服務(wù)的搜救 協(xié)調(diào)巾心；③一個或多個在本搜尋救助區(qū)內(nèi)支持搜救協(xié)調(diào)中心的分中心；④搜尋救助設(shè) 施，包括擁有專門設(shè)備和專業(yè)人員的搜尋救助單元，也包括可以執(zhí)行搜分救助行動的.Jt: 他資源⑤必要的時候指定一個現(xiàn)場協(xié)調(diào)人，協(xié)調(diào)所有現(xiàn)場參與搜導(dǎo)救助活動的設(shè)施； ⑥為支持搜尋救助行動提供服務(wù)的支持投施。
我W海上搜救系統(tǒng)應(yīng)總響應(yīng)S處置主要包括1、海上遇險報警；2、受理、核'i:報 警與評估等級；3、險情報告和初步處貨.；4、擬定搜救行動方案；5、實施(修il;)投救 行動方案；6、監(jiān)控應(yīng)急處置過程，上述六個步驟需貫復(fù)進行，直到發(fā)現(xiàn)豐存者或者分析 現(xiàn)場搜救估況表明進一歩搜尋將是徒勞的為止；7、終止(中斷)應(yīng)急行動；8、效果評 估搜救行動結(jié)束后由搜救中心對搜救行動進行評估，并根據(jù)評估情況lli具評估報吿， 并對整個搜救行動進行全面總結(jié)，提出建設(shè)性的改進意見。
眾所周知，進行搜救演習(xí)可以在某種程度上，提高搜救行動決策者的搜救指揮能力 和各搜救資源間的及時應(yīng)變能力，但耗費大量的人力、物力和財力，通過在海上搜救仿 真系統(tǒng)上進行搜救科目的訓(xùn)練和演練，同樣可以達到預(yù)期的效果，并且可以幾乎不受限 制地增加海上搜救演習(xí)的次數(shù)。由于海上遇險局面是不可能通過實船進行真實再現(xiàn)的， 從而加人了海上搜救演習(xí)的難度。采用海上搜救仿真系統(tǒng)進行模擬搜救訓(xùn)練克服了使用 真實設(shè)備演習(xí)的不足，節(jié)約了演習(xí)成本，并能根據(jù)搜救應(yīng)急預(yù)案設(shè)定不同的虛擬遇險環(huán) 境進行反復(fù)多次演練，鍛煉并檢驗海上搜救指揮決策能力，增強各搜救資源間協(xié)調(diào)配合 完成搜救任務(wù)的能力，為有效地解決我國海上搜救面臨的難題提供一個有效途徑。
目前，在虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域屮，海上搜救仿真系統(tǒng)是一個新的應(yīng)用領(lǐng)域x 海上搜救仿真系統(tǒng)的研制涉及船舶動力學(xué)、飛行^氣動力學(xué)、計算機仿真、智能控制等領(lǐng)域。海上搜救仿真系統(tǒng)是海事分析、海上立體搜救模擬演練、航海教學(xué)、科研的重耍 設(shè)備，配備可給人以高度沉浸感的虛擬環(huán)境系統(tǒng)，能為操縱者提供一個盡可能逼真的航 行操縱環(huán)境，有很高的物理真實感和行為真實感。國際上航海模擬器的發(fā)展趨勢是將不
同的模擬器，例如船舶操縱模擬器、輪機模擬器、GMDSS模擬器、裝卸模擬器等，組 合為一個具有綜合功能的模擬系統(tǒng)。國外如英國的船商公司、丹麥Lyngso-ValmetMarine 公b]、關(guān)國的Sperry公司等都丌展了相關(guān)的研究，但到目前為止國內(nèi)外，還沒有一個綜 合的海上搜救仿真系統(tǒng)投入商業(yè)化運作。因此，需要在現(xiàn)有的航海模擬器、GMDSS模擬 器、直升機模擬器、虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)的最新研究成果之上，提供--個可以研發(fā)海上 搜救仿真系統(tǒng)的軟硬件平臺。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供--種海上搜救仿真系統(tǒng)，其為海上搜救技術(shù)提供 一種仿真演練 平臺。
為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下
海上搜救仿真系統(tǒng)主要山教練員站ii (傳統(tǒng)航海模擬器中的教練員站12+若r-級搜救協(xié)
調(diào)中心13)、一條》:本船5、若干條副本船6， 7、視頻監(jiān)控系統(tǒng)10和搜救直升機單元8組成；
教練員站11足海上搜救仿真系統(tǒng)指揮?？刂浦行?，主要扮演搜救協(xié)調(diào)中心1和報，臺3 的角色，并承擔(dān)覺;理與控制整個海上搜救仿真系統(tǒng)運行的功能；
-i本船5模擬遇險船(報警源4)或搜救船(搜尋救助單元2)的功能，在教練員站11 的指揮協(xié)調(diào)下進行搜救行動；
副本船6， 7的功能同主本船5也能根據(jù)搜救練習(xí)的需要被設(shè)置為遇險船(報普源4)或 搜救船(搜尋救助單元2)，不同的是副本船6， 7配備180。視場角柱幕立體投影視緊系統(tǒng)；
搜救直升機單元8模擬海上搜救直升機(搜尋救助單元2),在教練員站11的指揮協(xié)調(diào) 下，配合主本船5或副本船6， 7進行搜救行動。主本船5、副本船6， 7與搜救直升機單元8 在雷達圖像和三維視景上互見；
視頻監(jiān)控系統(tǒng)10主要實現(xiàn)搜救事發(fā)現(xiàn)場的視頻信息可視化傳輸功能。
在海上搜救仿真系統(tǒng)中，各仿真單元都為人在回路中的模擬單元并采用高層體系結(jié)構(gòu) (HLA: High Level Architecture)技術(shù)集成在-一起，構(gòu)成了一個可參與、可擴展與可歪用 的綜合分布式仿真系統(tǒng)。根據(jù)模擬訓(xùn)練的目的和需要，海上搜救仿真系統(tǒng)能方便地增減更新 仿真單元(或?qū)嵗?5, 6, 7， 8而不影響其他功能實例。
本實用新型的有益效果在于立足于我國海上搜救系統(tǒng)與我國海上搜救組織指揮體系與應(yīng)急響應(yīng)及處置機制，在現(xiàn)有航海模擬器、GMDSS模擬器及直升機模擬器硏究成果的基 礎(chǔ)上提供一 個可以研發(fā)海上搜救仿真系統(tǒng)的軟硬件平臺，并給出利用該平臺所丌發(fā)的海上 搜救仿真系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其工作流程，為快速便捷地研制海上搜救仿真系統(tǒng)提供支持。

圖1是海上搜救通信系統(tǒng)示意圖。
圖2是本實用新型的海上搜救仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本實用新型的海上搜救仿真系統(tǒng)效果圖。
圖中1、搜救協(xié)調(diào)中心/搜救分中心，2、搜尋救助單元，3、報警臺，4、報警源；5、 主本船，6、副本船l， 7、副本船w， 8、搜救直升機單元，9、局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)(HLA)， 10、 視頻監(jiān)控系統(tǒng)，11、教練員站，12、傳統(tǒng)航海模擬器教練員站，13、多級搜救協(xié)調(diào)中心。
具體實施方式

下面結(jié)合附閣對本實用新型做進--歩詳細地描述-
如圖1所示，海上搜救通信系統(tǒng)能向搜救協(xié)調(diào)中心1提供報齊信息，使搜救協(xié)調(diào)中 心l能及時地將搜尋救助單元2及其他搜救資源調(diào)遣到搜尋救助區(qū)，并且保持與遇險人 員之間的雙向聯(lián)系。搜救協(xié)調(diào)中心1是指在-個搜尋救助區(qū)域內(nèi)負貞促進冇效組織搜導(dǎo) 救助服務(wù)和協(xié)調(diào)執(zhí)行搜尋救助行動的單位。搜尋救助單元2是一個包括W訓(xùn)練有素并配 備適于迅速、有效地實施搜尋救助的裝備的單元，它可以是—-個空中(搜救直升機)、海 上(船舶)或陸地設(shè)施。報警臺3指任何W于接收有關(guān)遇險情況并將其轉(zhuǎn)發(fā)到搜救協(xié)調(diào) 中心1的設(shè)施，包括海岸電臺、岸站、COSPAS-SARSAT地面用戶終端(LUT)和任務(wù)控制 中心(MCC)和用于轉(zhuǎn)接緊急有線電話或移動電話的公共服務(wù)應(yīng)答點等。當(dāng)緊急鄰件發(fā)生 時，搜救協(xié)調(diào)中心l迅速、高效的行動能力在很大程度上取決于報警臺3轉(zhuǎn)發(fā)給它的信 總。報警臺3和其他報告源將收集到的信息立即通報搜救協(xié)調(diào)中心1，由搜救協(xié)調(diào)中心1 決定采取何種反應(yīng)。
本實用新型的海上搜救仿真系統(tǒng)的具體實施方式
如下
在圖2和圖3中，教練員站11主要的模擬功能包括①搜救協(xié)調(diào)中心1接收與轉(zhuǎn)發(fā)遇 險報警、指揮協(xié)調(diào)搜救行動的功能，并具有搜救資源査詢、搜尋救助數(shù)據(jù)庫(局部)、中閨船 舶報告(局部)、遇險現(xiàn)場事故再現(xiàn)以及海洋氣象査詢等搜救支持系統(tǒng)功能；②報繁臺3的接 收、轉(zhuǎn)發(fā)遇險報警的功能。模擬海岸電臺、岸站、COSPAS-SARSAT地面用戶終端和任務(wù)控 制中心，以及用于轉(zhuǎn)接緊急有線電話或移動電話的公共服務(wù)應(yīng)答點向搜救協(xié)調(diào)中心1轉(zhuǎn)發(fā)遇 險報警的功能。除此之外，教練員站11還具有管理與控制整個海上搜救仿真系統(tǒng)運行的功能，即在原有航海模擬器教練員站12的各項功能之上，增加了適應(yīng)搜救仿^需要的管理與控制功
能，包括設(shè)置各種搜救科目，比如險情處置、搶救遇險人員、消防滅火、海上防污淸污等, 并根據(jù)不同的搜救科目設(shè)置不同的險情及其海上環(huán)境，比如碰撞、失火、爆炸、沉沒、擱 淺、自然災(zāi)難等，能根據(jù)險情設(shè)置人員的求生方式，如人員自然落水、人+救生圈、人+小艇、 人+救生筏等；
主本船5配有360°視場角柱幕投影視景系統(tǒng)，具有功能完備的航海模擬器的所有功能； 副本船6， 7—般占地面積比主本船5小，投影屏幕離視點的距離較小，釆用單眼視覺系
統(tǒng)閣像的深度信息保留不足，立體感不強，考慮到立體視覺系統(tǒng)立體感強，能提供足夠的深
度感，將副木船6， 7配備180。視場角柱幕立體投影視景系統(tǒng)；
考慮到搜救直升機在搜救中的特殊作用，搜救直升機單元8采用五個面(JE面、左面、 右面、底面、頂面)的CAVE系統(tǒng)，立體顯示。它的主要設(shè)備包括主動立體顯示的CAVE 系統(tǒng)、直升機模擬駕駛艙、直升機模擬控制設(shè)備和直升機動力模型；
視頻監(jiān)控系統(tǒng)10是由可視電話(或攝像機)與視頻服務(wù)器組成的電視監(jiān)控系統(tǒng)，它能實 時地將搜尋救助單元2 (主本船5、副本船6， 7及搜救直升機單元8)操作現(xiàn)場的視頻信息 傳給教練員站11并顯示在大屏幕上，方便教練員對操作各搜尋救助單元2 (主木船5、副本 船6, 7及搜救直升機印.元8)的學(xué)員進行符現(xiàn)。
本實用新型所提供的海上搜救仿真系統(tǒng)的:i;:作流程如下 -、設(shè)賞場尿信息
教練員根據(jù)訓(xùn)練目的或應(yīng)急預(yù)案的要求在教練員站11上設(shè)置相應(yīng)的模擬演練場雖信 息，并保存為練習(xí)。場景信息包括，遇險船、救助船與目標(biāo)船的船型、航速、載貨怡況， 航行海區(qū)及其海況，遇險船舶的遇險性質(zhì)，搜救船、目標(biāo)船及搜救直升機的數(shù)量等環(huán)境
信息。如設(shè)定遇險船舶為主本船5，船型為集裝箱，滿載，航行于A2海區(qū)，遇險性質(zhì) 為大風(fēng)浪中船舶發(fā)生爆炸并引發(fā)大火，急需他方援助。副本船(甲)6與副本船(乙)7 模擬航行在附近的兩'艘船舶，分別為雜貨船與散貨船。附近航行的其他船舶由計算機生 成的多艘目標(biāo)船實例擔(dān)當(dāng)。副本船(丙)7模擬專業(yè)救助船，搜救直升機單元8模擬政 府專業(yè)救助直升機。 二、發(fā)送場景信息
配置并初始化各仿真單元后，由教練員將制作好的練習(xí)通過教練員站11發(fā)送給各準(zhǔn) 備就緒的仿真單元(5、 6、 7、 8)，仿真單元(5、 6、 7、 8)收到練習(xí)后啟動程序并加載練習(xí) 的場景信息。三、場景演練
演練開始后，遇險的主本船5根據(jù)航行的海區(qū)結(jié)合主本船5遇險情況和所配備的 GMDSS設(shè)備，采用合適的報警方式(VHF CH 70和/或MF 2187.5kHz上的DSC、衛(wèi)雖 EPIRB)向附近的船舶(副本船甲、乙6, 7和其他目標(biāo)船)和報繁臺3發(fā)送船舶遇險報 警，報警的信息包括本船的遇險位置，遇險時間、遇險的性質(zhì)、必要救助形式、航速、 航向、船舶的名稱、種類、閨籍呼號、聯(lián)系方式等，必要時開啟船上SART。
航行在事發(fā)地附近的副本船(甲、乙)6，7收到主本船5發(fā)來的遇險報警立即停止其 他通信活動，并及時確認報警，(如有可能)保持與遇險本船5的雙向聯(lián)系，立即通過快 速有效的方式使用合適的GMDSS設(shè)備向搜救協(xié)調(diào)中心1 (由教練員站11扮演)轉(zhuǎn)發(fā)遇 險報警并與搜救協(xié)調(diào)中心1建立雙向聯(lián)系，做好記錄，在搜救協(xié)調(diào)中心1的指揮下采取 積極有效的救援行動。
搜救協(xié)調(diào)中心1收到報警臺3及副本船(甲、乙)6，7轉(zhuǎn)發(fā)來的遇險報^后，立即對 遇險報勞進行確認，(如可能)通知遇險本船5遇險報贅已經(jīng)收到，正在組織救援。搜救f辦 調(diào)中心1根據(jù)發(fā)過來的遇險報瞀信總及通信設(shè)備識別碼査詢通信設(shè)備數(shù)據(jù)庫，確定遇險 木船5所屬國家或地區(qū)和遇險位紫，并將其詳細信總標(biāo)注在大屏幕電子海閣之上。搜救 協(xié)調(diào)中心1通過査詢中閨船舶報告模擬系統(tǒng)迅速同遇險本船5附近的其他船舶(副本船 甲、乙6,7)及其他目標(biāo)船建立雙向聯(lián)系，并協(xié)調(diào)它們甜往事發(fā)海域進行救援。
搜救協(xié)調(diào)中心1根據(jù)遇險主本船5的種類、遇險性質(zhì)、遇險或傷亡失蹤人數(shù)、船舶受 損情況、船舶所載貨物、當(dāng)時氣象海況等資料全面分析，按照險情等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定 險情等級，啟動應(yīng)急預(yù)案，通知相關(guān)人員進入指揮位置。根據(jù)當(dāng)時的情況，搜救協(xié)調(diào)中 心l查詢搜救資源數(shù)據(jù)庫，派出專業(yè)救助船(副本船丙7),搜救直升機(搜救直升機單 元8)前往事發(fā)地海域進行搜救行動。在專業(yè)搜救船(副本船丙7)到達搜救現(xiàn)場肌，指 定第一到達現(xiàn)場船(副本船甲6)為現(xiàn)場協(xié)調(diào)人在搜救協(xié)調(diào)中心1的指導(dǎo)下指揮現(xiàn)場的 搜救行動并及時向搜救協(xié)調(diào)中心1報告現(xiàn)場搜救情況。搜救協(xié)調(diào)中心1參考預(yù)先制訂的 險情處置對策和當(dāng)前搜救力量分布情況，確定具體搜救單元(副本船甲、乙、丙6，7及搜 救直升機單元8)的搜尋分區(qū)和搜尋方式，擬定搜救行動方案，并及時地通過搜救通信平 臺將方案通知(如可能)遇險本船5和搜救單元6， 7， 8。
到達現(xiàn)場后，副本船(丙)7接替副本船(甲)6承擔(dān)現(xiàn)場協(xié)調(diào)人職貴，并根據(jù)搜救 協(xié)調(diào)中心1下發(fā)的搜救行動方案協(xié)調(diào)指揮搜救單元搜尋主本船5的位置，確定搜尋區(qū)域、 搜尋方式和搜尋間距安排，協(xié)調(diào)通信頻率，以及定時向搜救協(xié)調(diào)中心1報告搜救情況。
7各搜救單元6， 7， 8在現(xiàn)場協(xié)調(diào)人的指揮下，明確各自搜尋責(zé)任區(qū)與搜索方式，開啟9GHz 雷達，對遇險本船5進行搜索并及時地向現(xiàn)場協(xié)調(diào)人報告搜救進展情況?，F(xiàn)場協(xié)調(diào)人將 現(xiàn)場搜救情況進行整理及時向搜救協(xié)調(diào)中心1匯報，并根據(jù)各搜救單元實際搜救的進展 情況對搜救方案提出修改意見。
根據(jù)現(xiàn)場協(xié)調(diào)人的報告，搜救協(xié)調(diào)中心1組織相關(guān)專家對現(xiàn)場搜救情況進行分析并充 分考慮現(xiàn)場協(xié)調(diào)人的修改意見，對搜.救方案進行修正，并及時通知現(xiàn)場協(xié)調(diào)人和其他搜 救單元6， 7， 8 (可能的話遇險主本船5也要告知)。現(xiàn)場協(xié)調(diào)人根據(jù)修正的搜救方案調(diào) 整搜救行動，繼續(xù)指揮協(xié)調(diào)各搜救單位6， 7, 8進行搜救行動直至找到遇險的主本船5 或搜救協(xié)調(diào)中心1宜布終止搜救行動為止。
模擬演練結(jié)束后，通過回放模擬演練的全過程，有針對性地對預(yù)案實施的效果進行評 估總結(jié)并對預(yù)案進行修改完善或重新制定。
權(quán)利要求1、一種海上搜救仿真系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由教練員站(11)、一條主本船(5)、數(shù)條副本船(6，7)、搜救直升機單元(8)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)(10)組成；教練員站(11)由傳統(tǒng)航海模擬器中的教練員站(12)和若干級搜救協(xié)調(diào)中心(13)構(gòu)成，主本船(5)模擬遇險船或搜救船的功能，在教練員站(11)的指揮協(xié)調(diào)下進行搜救行動；副本船(6，7)根據(jù)搜救練習(xí)的需要被設(shè)置為遇險船或搜救船，并配備180°視場角柱幕立體投影視景系統(tǒng)；搜救直升機單元(8)模擬海上搜救直升機，在教練員站(11)的指揮協(xié)調(diào)下，配合主本船(5)或副本船(6，7)進行搜救行動；主本船(5)、副本船(6，7)與搜救直升機單元(8)在雷達圖像和三維視景上互見。
2、如權(quán)利要求1所述的一種海上搜救仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的遇險船為報警源 (4)，所述的搜救船為搜尋救助單元(2)。
專利摘要一種海上搜救仿真系統(tǒng)主要由教練員站、一條主本船、數(shù)條副本船、搜救直升機單元和視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成；教練員站是海上搜救仿真系統(tǒng)開發(fā)平臺的指揮與控制中心，主要完成搜救防調(diào)中心和報警臺的職責(zé)，并承擔(dān)管理與控制整個海上搜救仿真開發(fā)平臺運行的功能；主本船模擬遇險船或搜救船的功能，在教練員站的指揮協(xié)調(diào)下進行搜救行動；副本船根據(jù)搜救練習(xí)的需要被設(shè)置為遇險船或搜救船，并配備180°視場角柱幕立體投影視景系統(tǒng)；搜救直升機單元模擬海上搜救直升機，在教練員站的指揮協(xié)調(diào)下，配合主副本船進行搜救行動；視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)搜救事發(fā)現(xiàn)場的視頻信息可視化傳輸功能。本實用新型有益效果在于，為研制海上搜救仿真系統(tǒng)提供平臺支持。
文檔編號G09B5/00GK201348827SQ20082023158
公開日2009年11月18日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者任俊生, 任鴻翔, 劉秀文, 孫霄峰, 勇 尹, 張新宇, 張顯庫, 張秀鳳, 譚家萬, 偉 谷, 金一丞 申請人:大連海事大學(xué)