科技进步奖公示材料Word下载.docx

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我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。

海军舰船的高技术、大规模、操纵复杂等特点对艇员的实际操作水平提出了很高的要求，舰船部队的日常训练已成为海军关注和研究的重要问题，而常规训练经费高、周期长、风险大，特别是对于舰船极限工况和应急工况下的操纵，都存在巨大的技术风险，无法利用实艇进行训练。

随着计算机技术、系统仿真技术和虚拟现实技术的不断发展及其向军事领域的渗透，传统的训练观念和训练方式正面临着革命性的变革。

为了减少训练费用、降低训练风险、提高训练效率，同时减轻训练对环境造成的影响，世界各国的海军都纷纷开展舰船操纵模拟器的研制。

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

国内舰船训练系统采用的是单机仿真的模式，这种模式导致仿真规模受限，对于系统数量多、设备多的舰船无法满足要求。

分布式仿真架构将不同的系统分散在网络中，采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，通过局域网或广域网将分散在各地的分类仿真设备连接起来相互作用，构成综合仿真环境，实现系统的分布式仿真。

（2）三维虚拟视景模型逼真度研究当前的计算机技术下的三维虚拟视景已经普遍化，但大多数都停留在形似的程度，逼真度不够，为了给艇员更真实的训练视景，根据母艇的实际场景和设备原型，建立接近真实的舱室三维视景和设备三维模型。

（3）系统及设备数学模型的建立和研究舰船训练系统要接近实艇的实训效果才有意义，这就需要各个系统及相关设备运行起来要符合实艇的规律，根据实艇的系统设备参数，对主要设备进行数学建模，不仅单个设备的模型要符合实际设备的运行规律，同时系统要具备稳定性、动态性和稳态特性等。

（4）虚拟现实技术实现手段和效果研究

虚拟现实技术是高度逼真地模拟人在自然环境中视、听、动等行

为的人机界面技术。

舰艇训练系统所要达到的效果不仅停留在半实物或键盘鼠标的操作，艇员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。

虚拟现实系统必须具备一些不同于传统人机系统的交互技术。

需

要研究的技术有：

大视角的立体显示、头部跟踪、人及姿势跟踪、三维声音、触觉反馈和力反馈等技术。

（5）舰船操作训练考核评估机制研究

舰船上系统众多，设备众多，不同于单个设备的操作，需要多人的密切配合才能完成系统的功能，具有一定的灵活性，又不失逻辑性和顺序性，因此如何客观评价训练结果，考核评估机制是值得研究的内容。

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，这与我们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；

提高数字化训练全要素、全过程和全方位的信息化管理，提供规范的管理手段和管控措施，为行业发展奠定良好的基础。

（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。

四、客观评价

1、改善军队训练模式，提升信息化意识

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实现舰船各系统典型配置下的多种运行状态的运行工况模拟，具备操作跟踪、统计、分析功能，对信息化实艇应用效果进行试验验证，改变传统的训练模式，学员不用通过真实环境及设备即可进行训练，减少了训练对真实环境的依赖，并以一种创新的信息化训练模式为学员提供训练，通过对信息化软件的接触和使用，增强了学员的信息化意识。

2、跟进国家产业结构调整，发展现代信息化

当前，我国已进入以结构调整和转型升级促发展的新阶段，对信息化的需求也变得尤为迫切。

打造军事信息化训练平台，不仅能够大力推进中国信息化发展步伐，还可以促进国家军事信息化推广，借助科学的现代信息化训练系统，消除外在条件对我国信息化发展的制约作用，促进我国信息化事业形成合理、协调、可持续发展的良好局面。

3、充分考虑自主知识产权，推广自主化产品

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在军事训练上全面采用现代信息化技术，并运用VR虚拟

现实等新生技术，充分考虑自主知识产权产品，保证系统信息安全，同时有助于国内自主知识产品和技术的产业化推广应用，为自主产品的广泛应用起到积极的示范作用。

4、全面提高军队训练水平，落实规范化管理

通过本项目的建立，能够解决军队训练对真实环境的依赖、训练内容不全面、耗费人力资源量大等问题，提高数字化训练全要素、全过程和全方位的信息化管理，提供规范的管理手段和管控措施，为行业发展奠定良好的基础。

5、扩大系统综合服务范围，满足多元化需求

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建成后，不仅能够实现对士兵的训练培训，还能够将其扩展到其它行业领域上。

在教育、生产制造等领域，对训练培训有非常大的需求，另一方面社会的信息化需求也越来越大，本项目中研究和建立

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在培训和数字信息化领域应用广泛，可以将数字化训练无缝或者稍作修改后应用到这些领域的信息化中，作为范围广泛的统一信息化训练平台，节约社会投入，为我国信息化产业发展提供支持。

五、应用情况

1、总体目标完成情况

项目总体目标完成情况如下：

完成船舶虚拟仿真训练软件，具备

演示和模拟训练功能。

2、主要研发任务及技术、质量目标完成情况

（1）完成了系统分布式仿真架构的研究，实现分布式仿真训练功能；

（2）完成了舰船及舱室高逼真度虚拟现实场景搭建；

（3）完成了对舰船平台操艇、动力、保障等系统典型操控模型的数学建模；

（4）实现了虚拟现实技术结合头戴式显示器与手柄的交互显控功能；

（5）实现了分布式实时数据库功能

（6）实现了系统操作训练考核评估功能；

（7）实现了系统的客户/服务器模式，最小仿真步长10ms数

据刷新时间步长50ms。

3、项目推广情况

序号

合同名称

甲方名称

合同额（万元）

签订日期

1

艇三维设计保障服务

中国船舶重工集团公司第七

。

一研究所

81

2015/12/1

2

三维数据仿真建模

武汉新能源接入装备与技术研究院有限公司

25

2017/9/25

3

xxX舰载电子对抗无人机模拟训练系统软件

海军工程大学

36.2

2017/11/1

4

模拟器功能模拟板及软件

中船重工第七◦五研究所昆

明分部

94.2

5

综合平台管理系统

71

2016/1/3

6

损管指挥训练模拟系统软件

武汉海翼科技有限公司

62

2016/9/19

7

舰用系统信息管理模拟软件

中国船舶重工集团公司第七。

75

2015/9/7

8

4MW级中压整流发电机电子交互手册

湖南湘电动力有限公司

36.6

2017/7/24

9