RU2445710C2 - Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment - Google Patents
Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445710C2 RU2445710C2 RU2010105080/11A RU2010105080A RU2445710C2 RU 2445710 C2 RU2445710 C2 RU 2445710C2 RU 2010105080/11 A RU2010105080/11 A RU 2010105080/11A RU 2010105080 A RU2010105080 A RU 2010105080A RU 2445710 C2 RU2445710 C2 RU 2445710C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- training
- block
- anomalies
- formation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к информационным системам моделирования и тренинга и может быть использовано для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов по применению гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды, для решения задач исследования, проектирования, испытания и поддержки указанных комплексов.The invention relates to information systems for modeling and training and can be used for training, training and advanced training of operators and specialists in the use of hydrophysical complexes for detecting and classifying anomalies in the aquatic environment, for solving research, design, testing and support tasks for these complexes.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании информационной системы моделирования и тренинга, обеспечивающей решение задач исследования, проектирования, испытания и поддержки гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды, а также для осуществления обучения и тренинга операторов этих комплексов.The problem solved by the invention is to create an information system for modeling and training, which provides solutions to the problems of research, design, testing and support of hydrophysical complexes for the detection and classification of anomalies in the aquatic environment, as well as for the education and training of operators of these complexes.
Известен морской интеллектуальный тренажер. (Патент на изобретение RU №2251157 С2, 20.08.2004, МПК G09B 9/06). Тренажер предназначен для обучения, тренировки и повышения квалификации судоводителей морского флота. Известный тренажер содержит рабочие места обучаемых, снабженные средствами взаимодействия с виртуальной средой, блок моделирования, блок генерации виртуальной реальности, блок характеристик судна, блок внешней среды, блок программного управления, блок руководителя обучения, блок оценки действий обучаемого, блок модели обучаемого, средства адаптации, автоматическую систему с блоком интеллектуального интерфейса и блок документирования результатов обучения.Known marine intelligent simulator. (Patent for the invention RU No. 2251157 C2, 08.20.2004, IPC G09B 9/06). The simulator is intended for training, training and advanced training of naval navigators. The known simulator contains workstations of students equipped with means of interacting with a virtual environment, a modeling unit, a virtual reality generation unit, a vessel characteristics unit, an environmental unit, a program control unit, a training supervisor unit, a student actions evaluation unit, a student model unit, adaptation tools, an automatic system with an intelligent interface unit and a unit for documenting learning outcomes.
Недостатком известного тренажера является отсутствие блоков формирования и хранения сценариев обучения, блоков информирования руководителя обучения о действиях обучаемого и формирования корректирующих действий. Это существенно снижает эффективность учебного мероприятия, т.к. руководитель обучения не может влиять на процесс приобретения технических навыков обучаемым непосредственно во время обучения.A disadvantage of the known simulator is the lack of blocks for the formation and storage of training scenarios, blocks for informing the training leader about the learner's actions and the formation of corrective actions. This significantly reduces the effectiveness of the training event, because The head of training cannot influence the process of acquiring technical skills by students directly during training.
Известен морской тренажер для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов по применению гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды. (Патент на изобретение RU №2348060, 08.08.2007, МПК G03B 9/06).Known marine simulator for training, training and advanced training of operators and specialists in the use of hydrophysical complexes for the detection and classification of anomalies in the aquatic environment. (Patent for the invention RU No. 2348060, 08.08.2007, IPC G03B 9/06).
Данный тренажер является наиболее близким по решаемым задачам, принципам построения, по существу проведения учебного процесса обучения и может быть принят за прототип заявляемого тренажера.This simulator is the closest in terms of problems to be solved, the principles of construction, in essence, the educational process of training and can be taken as a prototype of the claimed simulator.
Известный тренажер-прототип содержит рабочее место руководителя обучения, соединенное с блоком программного управления и блоком оценки действий обучаемого, первый выход которого соединен с первым входом блока документирования результатов обучения, рабочее место обучаемого, связанное с блоком моделирования функционирования комплекса и соединенное первым выходом со вторым входом блока документирования результатов обучения, блок формирования корректирующих действий, подключенный ко второму выходу блока оценки действий обучаемого и соединенный с входом рабочего места обучаемого, блок информирования руководителя обучения о действиях обучаемого, подключенный ко второму выходу рабочего места обучаемого и входу рабочего места руководителя обучения, блок формирования природных аномалий гидрофизических полей, блок формирования искусственных аномалий, блок моделирования движения судна и блок моделирования источников искусственных аномалий гидрофизических полей, связанные каждый с блоком программного управления, соединенным с блоком хранения картографической информации о районе плавания, выходы которого соединены с входами блока формирования природных и блока формирования искусственных аномалий и входом блока формирования сценариев обучения, подключенного к рабочему месту руководителя обучения и соединенного с входом блока программного управления и блока хранения сценариев обучения, соединенного с входами рабочего места руководителя обучения и блока оценки действий обучаемого.The well-known prototype simulator contains a training manager’s workstation connected to a program control unit and a student’s actions evaluation unit, the first output of which is connected to the first input of the training results documentation unit, a student’s workplace associated with the complex functioning modeling unit and connected to the second input by the first output a unit for documenting learning outcomes, a unit for the formation of corrective actions connected to the second output of the unit for evaluating the actions of the student and connected to the entrance of the trainee’s workplace, a unit for informing the training leader about the student’s actions, connected to the second exit of the trainee’s workplace and the entrance to the workplace of the training leader, a unit for generating natural anomalies of hydrophysical fields, a block for generating artificial anomalies, a block for simulating the movement of the vessel and a block for modeling sources of artificial anomalies of hydrophysical fields, each associated with a program control unit connected to a cartographic information storage unit on the swimming area, the outputs of which are connected to the inputs of the natural formation unit and the artificial anomaly formation unit and the input of the training script formation unit connected to the training supervisor workstation and connected to the input of the program control unit and the training script storage unit connected to the inputs of the supervisor workstation training and student assessment unit.
Известный тренажер-прототип имеет ряд недостатков, являющихся существенными при овладении обучаемыми навыками работы с гидрологическими комплексами обнаружения и классификации аномалий водной среды. Тренажер-прототип не обеспечивает возможность задания и изменения тактической обстановки расположения природных и искусственных (техногенных) аномалий в различных морских акваториях, не обеспечено обучение по правильному выбору рабочей глубины погружения датчиков гидрофизических полей (ГФП), при которой эффективность работы комплекса максимальна. В тренажере-прототипе отсутствуют элементы для обеспечения обучения при адаптации характеристик к изменению скорости движения судна, не обеспечено обучение при адаптации комплексов к работе в фоновых условиях, без которых не обеспечивается оптимальность характеристик обнаружения искусственных аномалий и невозможно обучение правилам выбора порога обнаружения и классификации искусственных аномалий по возрасту, соответствующему интервалу времени от момента возникновения аномалии до момента обнаружения их комплексом.The well-known prototype simulator has a number of drawbacks that are significant when mastering the trained skills of working with hydrological complexes for detecting and classifying anomalies in the aquatic environment. The prototype simulator does not provide the ability to set and change the tactical situation of the location of natural and artificial (technogenic) anomalies in various marine areas, training on the correct choice of the working depth of immersion of hydrophysical field sensors (HFP) is not provided, at which the efficiency of the complex is maximized. The prototype simulator lacks elements for providing training when adapting characteristics to changes in the speed of the vessel, it does not provide training when adapting complexes to work in the background, without which the optimal detection characteristics of artificial anomalies are not ensured, and it is impossible to learn the rules for choosing a threshold for detecting and classifying artificial anomalies by age, corresponding to the time interval from the moment the anomaly occurs to the moment it is detected by their complex.
Сущность изобретения заключается в том, что в морской тренажер для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов по применению гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды, содержащий рабочее место обучаемого, соединенное с блоком формирования корректирующих действий, блоком документирования результатов обучения, подключенного к блоку оценивания действий обучаемого, с блоком информирования руководителя обучения о действиях обучаемого и связанного с блоком моделирования функционирования комплекса, первый вход которого соединен с выходом блока формирования природных аномалий, второй вход - с выходом блока формирования искусственных аномалий, а третий вход - с выходом блока моделирования движения судна, рабочее место руководителя обучения, связанное с блоком хранения сценариев обучения и соединенное первым входом с выходом блока информирования руководителя обучения о действиях обучаемого, а выходами - с блоком формирования корректирующих действий, с блоком оценки действий обучаемого, подключенного к блоку формирования корректирующих действий, и с блоком формирования сценариев обучения и связанное с блоком хранения сценариев обучения, который подключен к блоку оценки действий обучаемого и связан с блоком формирования сценариев обучения, подключенного к блоку программного управления, связанного с блоком формирования природных аномалий, с блоком формирования искусственных аномалий, с блоком моделирования движения судна и соединенного с выходом рабочего места руководителя обучения и входом блока хранения картографической информации, подключенного выходами к блоку формирования природных аномалий, к блоку формирования искусственных аномалий и блоку формирования сценариев обучения, введены блок задания тактической обстановки, подключенный входом к рабочему месту руководителя обучения, а выходом - к входу блока формирования сценариев обучения, блок формирования данных по выбору рабочей глубины погружения датчиков гидрофизических полей, подключенный входами к выходам блока программного управления, блока формирования сценариев обучения и блока хранения картографической и гидрофизической информации о районе плавания, а выходом - к входам блока моделирования функционирования комплекса и блока моделирования движения судна, выход которого соединен со входом блока адаптации к скорости движения судна, подключенного к блоку моделирования функционирования комплекса, блок моделирования адаптации к фоновым условиям, подключенный входами к выходам блоков формирования сценариев обучения, формирования природных аномалий и программного управления, а выходом - к входу блока формирования порогового уровня обнаружения аномалии, соединенного с блоком формирования обнаружения аномалий, подключенного к первому входу блока моделирования классификации аномалий, соединенного выходом с блоком моделирования функционирования комплекса, вторым входом - с блоком программного управления, третьим входом - с блоком формирования искусственных аномалий, а четвертым входом - с блоком хранения классификационных признаков, соединенным входами с рабочим местом руководителя обучения и с блоком программного управления.The essence of the invention lies in the fact that in a marine simulator for training, training and advanced training of operators and specialists in the use of hydrophysical complexes for detecting and classifying anomalies in the aquatic environment, containing the learner’s workplace connected to the unit for the formation of corrective actions, the unit for documenting the results of training connected to the unit for evaluating the actions of the learner, with the unit for informing the head of training about the actions of the learner and associated with the modeling block fu the complex’s operation, the first input of which is connected to the output of the natural anomaly formation unit, the second input - to the output of the artificial anomaly formation unit, and the third input - to the output of the vessel’s motion simulation block, the training manager’s workplace associated with the training script storage unit and connected by the first input with the output of the unit for informing the training leader about the learner's actions, and with the outputs - with the block for the formation of corrective actions, with the unit for evaluating the actions of the learner connected to the block in the formation of corrective actions, and with the training script generation unit and associated with the training script storage unit, which is connected to the learner's action assessment unit and connected to the training script generation unit connected to the program control unit associated with the natural anomaly generation unit, with the generation unit artificial anomalies, with a block for simulating the movement of the vessel and a training supervisor connected to the exit of the workplace and the input of the cartographic information storage unit, Connected with outputs to a block for generating natural anomalies, for a block for generating artificial anomalies, and a block for generating training scenarios, a tactical setting unit has been introduced, connected by an input to the training manager’s workstation, and by an output - to the input of a training scripting unit, data generating unit for choosing the working depth immersion sensors of hydrophysical fields connected by inputs to the outputs of the program control unit, the training script generation unit and the cartographic storage unit hydrophysical information about the navigation area, and the output to the inputs of the unit for modeling the functioning of the complex and the unit for modeling the movement of the vessel, the output of which is connected to the input of the unit for adapting the speed of the vessel connected to the unit for modeling the functioning of the complex, the unit for modeling adaptation to the background conditions, connected the inputs to the outputs of the blocks for the formation of training scenarios, the formation of natural anomalies and program control, and the outputs to the input of the block for the formation of a threshold level of detecting anomalies connected to the anomaly detection generating unit, connected to the first input of the anomaly classification modeling unit, connected by the output to the complex functioning modeling unit, the second input to the program control unit, the third input to the artificial anomaly formation unit, and the fourth input to the unit storage of classification features connected by inputs to the workplace of the training supervisor and with the program control unit.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежом, на котором изображена функциональная схема тренажера.The invention is illustrated by a further description and drawing, which shows a functional diagram of the simulator.
На функциональной схеме обозначены:On the functional diagram are indicated:
1 - рабочее место обучаемого;1 - workplace of the student;
2 - блок моделирования функционирования комплекса;2 - block modeling the functioning of the complex;
3 - блок формирования природных аномалий;3 - block formation of natural anomalies;
4 - блок моделирования движения судна;4 - block simulating the movement of the vessel;
5 - блок адаптации к скорости движения судна;5 - block adaptation to the speed of the vessel;
6 - блок программного управления;6 - program control unit;
7 - рабочее место руководителя обучения;7 - workplace of the head of training;
8 - блок оценки действий обучаемого;8 - block assessment of the actions of the student;
9 - блок хранения картографической и гидрофизической информации о районе плавания;9 - block storage cartographic and hydrophysical information about the navigation area;
10 - блок информирования руководителя обучения о действиях обучаемого;10 - block informing the head of training about the actions of the student;
11 - блок формирования корректирующих действий;11 - block forming corrective actions;
12 - блок формирования искусственных (техногенных) аномалий;12 - block formation of artificial (technogenic) anomalies;
13 - блок документирования результатов обучения;13 - a unit for documenting learning outcomes;
14 - блок хранения сценариев обучения;14 - block storage of training scenarios;
15 - блок формирования сценариев обучения;15 - block formation of training scenarios;
16 - блок задания тактической обстановки;16 - unit job tactical environment;
17 - блок формирования данных по выбору рабочей глубины погружения датчиков гидрофизических полей;17 - data generation unit for selecting the working depth of immersion of hydrophysical field sensors;
18 - блок моделирования адаптации к фоновым условиям;18 - block modeling adaptation to the background;
19 - блок формирования порогового уровня обнаружения аномалий;19 is a block for generating an anomaly detection threshold level;
20 - блок формирования обнаружения аномалий;20 - block formation detection of anomalies;
21 - блок моделирования классификации аномалий;21 is a block modeling the classification of anomalies;
22 - блок хранения классификационных признаков.22 - block storage classification signs.
Рабочее место 1 обучаемого представляет собой набор стандартных аппаратных средств в виде электронно-вычислительной машины (ЭВМ), плоскопанельных мониторов, клавиатуры, графического манипулятора, органов управления специального назначения.Workplace 1 of the student is a set of standard hardware in the form of an electronic computer (computer), flat panel monitors, keyboards, graphic manipulators, and special-purpose controls.
Рабочее место 1 обучаемого взаимодействует с блоком 2 моделирования функционирования гидрофизического комплекса, блоком 10 информирования руководителя обучения о действиях обучаемого, блоком 11 формирования корректирующих действий и блоком 13 документирования результатов обучения.The student’s workplace 1 interacts with the unit 2 for modeling the functioning of the hydrophysical complex, the unit 10 for informing the training leader about the student’s actions, the unit 11 for the formation of corrective actions and the unit 13 for documenting the learning results.
Блок 2 моделирования функционирования комплекса реализует модели алгоритмов обработки информации, алгоритмов информационно-справочной системы, обеспечивающие моделирование штатной работы интерфейса оператор - система гидрофизического комплекса.Block 2 modeling the functioning of the complex implements models of information processing algorithms, information-reference system algorithms that provide modeling of the normal operation of the operator – hydrophysical complex interface.
Блоки 3 и 12 формирования природных аномалий гидрофизических полей (ГФП) и искусственных аномалий ГФП являются функциональными блоками, в которых с помощью стохастических математических моделей производится имитационное моделирование сигналов гидрофизических полей, природного (фронтальные зоны, зоны спутных течений, зоны перепадов глубин и т.п.) и техногенного происхождения.Blocks 3 and 12 of the formation of natural anomalies of hydrophysical fields (HFP) and artificial anomalies of HFP are functional blocks in which, using stochastic mathematical models, simulation of signals of hydrophysical fields, natural (frontal zones, zones of satellite flows, zones of depth differences, etc.) is performed. .) and technogenic origin.
Исходные данные для моделирования сигналов ГФП в блоки 3 и 12 поступают из блока 9 хранения картографической и гидрофизической информации о районе плавания. Формирование наборов исходных данных о природных аномалиях ГФП в районах плавания производится с рабочего места 7 руководителя обучения, с учетом многолетних статистических данных по сезонным вертикальным гидрологическим разрезам, картографической информации для решения конкретных задач обучения. Формирование наборов исходных данных о искусственных (техногенных) аномалиях ГФП производится на основе гидродинамической модели искусственных аномалий с учетом гидрологических условий в районе плавания.The initial data for modeling the HFP signals in blocks 3 and 12 come from block 9 for storing cartographic and hydrophysical information about the navigation area. The formation of initial data sets on the natural anomalies of HFP in the navigation areas is carried out from the workplace of the 7 training supervisor, taking into account long-term statistical data on seasonal vertical hydrological sections, cartographic information to solve specific training problems. The formation of initial data sets on the artificial (technogenic) anomalies of HFP is based on the hydrodynamic model of artificial anomalies, taking into account the hydrological conditions in the navigation area.
Блок 4 моделирования движения судна обеспечивает имитацию его скорости, курса и глубины погружения датчиков ГФП в соответствии с поставленной задачей обучения.Block 4 modeling the movement of the vessel provides an imitation of its speed, course and depth of immersion of the HFP sensors in accordance with the task of training.
Блок 5 адаптации к скорости движения судна при взаимодействии с блоком 2 моделирования функционирования комплекса обеспечивает независимость основных параметров, влияющих на эффективность обнаружения и классификации техногенных аномалий гидрофизического комплекса, от скорости движения судна.Unit 5 for adapting to the speed of a vessel when interacting with block 2 for modeling the functioning of the complex ensures the independence of the main parameters that affect the efficiency of detection and classification of technogenic anomalies of the hydrophysical complex from the speed of the vessel.
Расчетные данные, формируемые в блоках 3, 12, 4, 5, поступают в блок 2 моделирования функционирования гидрофизического комплекса и обеспечивают моделирование его работы в штатных режимах.The calculated data generated in blocks 3, 12, 4, 5 go to block 2 of modeling the functioning of the hydrophysical complex and provide modeling of its operation in normal conditions.
Рабочее место 7 руководителя обучения (пульт руководителя обучения) содержит ЭВМ, дисплей, клавиатуру, графический манипулятор и служит для формирования сценариев обучения, управления процессом обучения и оценки действий обучаемых в ходе выполнения заданного сценария обучения и степени подготовленности оператора к работе с гидрофизическим комплексом в целом.The workplace 7 of the training supervisor (training supervisor console) contains a computer, a display, a keyboard, a graphic manipulator and serves to form training scenarios, manage the learning process and evaluate the actions of trainees in the course of the execution of a given training scenario and the degree of preparedness of the operator to work with the hydrophysical complex as a whole .
Блоки 14 и 15 хранения и формирования сценариев обучения содержат базу данных сценариев обучения, содержащую необходимые перечни картографических, гидрофизических данных, параметры движения судна, параметры источников искусственных аномалий, описаний результатов работы гидрофизического комплекса в заданных условиях.Blocks 14 and 15 for storing and generating training scenarios contain a database of training scenarios containing the necessary lists of cartographic, hydrophysical data, vessel motion parameters, parameters of the sources of artificial anomalies, descriptions of the results of the hydrophysical complex under given conditions.
Блок 16 задания тактической обстановки определяет исходное расположение в исследуемой акватории (с указанием координат местоположения) элементов тактической обстановки - источников, порождающих техногенные аномалии, с их основными характеристиками.Tactical setting unit 16 determines the initial location in the investigated water area (with location coordinates) of the elements of the tactical situation - sources generating technogenic anomalies, with their main characteristics.
Блок 17 формирования данных по выбору оптимальной глубины погружения датчиков гидрофизических полей обеспечивает определение глубины погружения датчиков в процессе движения судна, при которой обеспечивается наилучшая эффективность обнаружения техногенных аномалий.The data generating unit 17 for selecting the optimal immersion depth of the hydrophysical field sensors provides a determination of the immersion depth of the sensors during the movement of the vessel, at which the best detection efficiency of technogenic anomalies is ensured.
Блок 18 моделирования адаптации к фоновым условиям формирует статистические характеристики исследуемых аномалий при движении судна на участках акватории для последующего формирования порогового уровня обнаружения блоком 19.Block 18 modeling adaptation to the background conditions generates statistical characteristics of the studied anomalies when the vessel moves in areas of the water for the subsequent formation of the detection threshold level by block 19.
Блок 19 формирования порогового уровня обнаружения аномалий обеспечивает формирование порога обнаружения по заданному в комплексе критерию.Block 19 of the formation of a threshold level for detecting anomalies provides the formation of a detection threshold according to a set criterion in the complex.
Блок 20 формирования обнаружения аномалий вырабатывает признак обнаружения при превышении сигналом порогового уровня, формируемого блоком 19.The anomaly detection generation unit 20 generates a detection sign when the signal exceeds the threshold level generated by the unit 19.
Блоки 21 и 22 моделирования классификаций аномалий и хранения классификационных признаков обеспечивают классификацию обнаруженных аномалий на 2 класса - фоновая аномалия или техногенная аномалия и определение возраста аномалии, т.е. времени от момента образования техногенной аномалии до момента обнаружения ее гидрофизическим комплексом.Blocks 21 and 22 of modeling the classifications of anomalies and storing classification features provide a classification of the detected anomalies into 2 classes — a background anomaly or a technogenic anomaly and determination of the age of the anomaly, i.e. time from the moment of formation of the anthropogenic anomaly to the moment it is detected by the hydrophysical complex.
Блок 10 информирования руководителя обучения о действиях обучаемого формирует на мониторе рабочего места руководителя обучения информацию о действиях обучаемого в процессе выполнения заданного сценария обучения (переключение режимов работы, корректировка параметров работы гидрофизического комплекса и т.п.).Block 10 informing the training leader about the student’s actions generates information on the student’s actions in the process of executing the given training scenario on the monitor of the training manager’s workplace (switching operating modes, adjusting the operation parameters of the hydrophysical complex, etc.).
Блок 8 оценки действий обучаемого формирует рекомендации для руководителя обучения по оценке действий обучаемого в конкретных эпизодах действующего сценария обучения и обеспечивает фиксацию в электронном журнале успеваемости его ошибочных действий.Block 8 evaluating the actions of the learner generates recommendations for the head of training on evaluating the actions of the learner in specific episodes of the current learning scenario and ensures that his erroneous actions are recorded in the electronic journal.
Блок 11 формирования корректирующих действий обеспечивает корректировку масштаба времени выполнения сценария (ускорение или замедление), возврат действующего сценария обучения в заданную руководителем обучения контрольную точку и повторение выбранного эпизода сценария.Block 11 of the formation of corrective actions provides the adjustment of the scale of the script execution time (acceleration or deceleration), the return of the current training scenario to the control point set by the training leader and the repetition of the selected scenario episode.
Блок 6 программного управления осуществляет управление процессами формирования и реализации сценариев обучения.Block 6 of the program control manages the processes of formation and implementation of training scenarios.
Подготовка операторов и специалистов по применению гидрофизических комплексов проводится в двух режимах:The training of operators and specialists in the use of hydrophysical complexes is carried out in two modes:
- с жестко заданными сценариями;- with hard-coded scenarios;
- с изменением сценария в процессе проведения учебного мероприятия.- with a change in the script during the training event.
В этих режимах на пульте обучаемого реализован интерфейс оператор - система, полностью совпадающий с интерфейсом гидрофизического комплекса. Учебное мероприятие имитирует движение судна с установленным на нем гидрофизическим комплексом в реальном или ускоренном масштабе времени. При режиме обучения с жестко заданными сценариями результаты работы гидрофизического комплекса по обнаружению и классификации аномалий заранее известны только руководителю обучения. В режиме с изменением сценария в процессе проведения учебного мероприятия руководитель обучения имеет возможность задать любую тактическую обстановку, менять траекторию движения носителя относительно местоположения искусственных и техногенных аномалий. В этом случае результаты действий обучаемого оцениваются руководителем обучения исходя из сложившейся обстановки. Руководитель обучения при подготовке учебных мероприятий может разрабатывать и вводить в тренажер новые сценарии обучения.In these modes, the operator’s interface is implemented on the trainee’s console - a system that completely matches the interface of the hydrophysical complex. The training event simulates the movement of a vessel with a hydrophysical complex installed on it in real or accelerated time scale. In the training mode with hard-coded scenarios, the results of the hydrophysical complex in detecting and classifying anomalies are known in advance only to the training supervisor. In the mode with a change in the scenario during the training event, the training supervisor has the opportunity to set any tactical situation, change the path of the carrier relative to the location of artificial and technogenic anomalies. In this case, the results of the student’s actions are evaluated by the head of training based on the current situation. When preparing training events, the head of training can develop and introduce new training scenarios into the simulator.
Предлагаемый тренажер работает следующим образом.The proposed simulator works as follows.
Руководитель обучения на пульте руководителя обучения 7 выбирает требуемый сценарий из списка сформированного в соответствии с изучаемыми темами (или создает текущий вариант сценария), зачитывает условие задачи обучаемому и запускает соответствующую программу блока 6 программного управления.The head of training on the console of the head of training 7 selects the desired script from the list generated in accordance with the topics being studied (or creates the current version of the script), reads out the task condition to the student and launches the corresponding program of the program control unit 6.
Обучаемый оператор на пульте обучаемого 1 наблюдает результаты работы гидрофизического комплекса, принимает необходимые решения в соответствии с требованиями по использованию гидрофизического комплекса.The trained operator on the student’s remote control 1 observes the results of the hydrophysical complex, makes the necessary decisions in accordance with the requirements for the use of the hydrophysical complex.
Результаты действий обучаемого по управлению комплексом (переключение режимов работы, корректировка параметров комплекса, результаты расчетов и т.п.) руководитель обучения контролирует через блок 10 на пульте руководителя обучения 7. Для этого у него на пульте 7 индицируется в динамике разыгрываемая задача и есть возможность наблюдения штатного интерфейса оператор - система с результатами работы обучаемого (электронный журнал событий, индикация режимов работы, численные значения корректируемых параметров, результаты коммутации датчиков ГФП и т.п.). Контроль за действиями обучаемого осуществляется с помощью сообщений на пульте 7 руководителя обучения о необходимых действиях обучаемого. Сообщения информируют о том, как должен действовать обучаемый в соответствии со сценарием.The results of the learner’s actions to manage the complex (switching operating modes, adjusting the parameters of the complex, calculation results, etc.), the training supervisor monitors through block 10 on the console of the training supervisor 7. For this, the task being played out is displayed in the console 7 and there is a possibility observation of the standard interface operator - a system with the results of the student’s work (electronic event log, indication of operating modes, numerical values of the corrected parameters, sensor switching results in HFP, etc.). Monitoring the actions of the student is carried out using messages on the remote 7 of the head of training about the necessary actions of the student. Messages inform about how the student should act in accordance with the scenario.
Результаты контроля действий обучаемого фиксируется в журнале успеваемости и определяют итоговую оценку по изучаемой теме. При необходимости повторить фрагмент сценария (при ошибочных действиях обучаемого, не требующих прекращения решения поставленной задачи) руководитель обучения проводит корректирующие действия с пульта 7 через блок 11, возвращая решаемую по сценарию задачу в заданную точку или изменяя масштаб времени (ускоряя или замедляя темп решения задачи).The results of monitoring the student’s actions are recorded in the progress journal and determine the final grade for the topic being studied. If necessary, repeat a fragment of the scenario (for erroneous actions by the learner that do not require termination of the solution of the problem), the training leader carries out corrective actions from the remote control 7 through block 11, returning the task to be solved according to the scenario to a given point or changing the time scale (speeding up or slowing down the pace of solving the problem) .
Результаты обучения документируются на принтере для последующего разбора и подтверждения правильности выставляемой оценки.The learning outcomes are documented on a printer for subsequent analysis and confirmation of the correctness of the grade.
Рассмотрим работу тренажера более подробно.Consider the work of the simulator in more detail.
В соответствии с решением руководителя обучения о программе учебного мероприятия из рабочего места руководителя обучения в блоки тренажера поступают следующие команды:In accordance with the decision of the head of training on the program of the training event, the following commands are received from the workplace of the head of training in the simulator blocks:
- номер сценария - в блок 14 хранения сценариев обучения;- script number - in block 14 of the storage of training scenarios;
- номер варианта расположения техногенных и природных аномалий в районе - в блок 16 задания тактической обстановки;- the number of the location of technogenic and natural anomalies in the area - in block 16 of the task of the tactical situation;
- номер набора классификационных признаков - в блок 22 хранения классификационных признаков;- the number of the set of classification features - in block 22 storage of classification features;
- номер подпрограммы - в блок 6 программного управления.- subprogram number - in block 6 of the program control.
Если руководитель обучения считает необходимым использовать новый вариант сценария, то новый сценарий, разработанный руководителем обучения, поступает в блок 15 формирования сценариев обучения.If the head of training considers it necessary to use a new version of the scenario, then the new scenario developed by the head of training enters block 15 of the formation of training scenarios.
Команда запуска выбранной подпрограммы подается из блока 15 формирования сценариев обучения в блок 6 программного управления. Одновременно из блока 15 формирования сценариев обучения запускается моделирование блоком 18 адаптации к фоновым условиям. Адаптация к фоновым условиям соответствует номеру сценария. Блок 6 в соответствии с подпрограммой обеспечивает управление работой тренажера. Из блока 9 исходная картографическая и гидрофизическая информация о районе плавания поступает в блоки 3 и 12 формирования природных и техногенных аномалий, где происходит моделирование сигналов гидрофизических полей природного и техногенного происхождения. Формируются фронтальные зоны, зоны спутных течений, зоны перепада глубин и сигналы техногенного происхождения по всем информационным полям. В том случае, когда руководителем обучения вводится новый сценарий, информация из блока 9 записывается в блок 15 формирования сценариев обучения. Информация из блока 9 поступает также в блок 17 формирования данных по выбору оптимальной рабочей глубины погружения датчиков ГФП, где формируется рекомендованный диапазон глубины, при котором вероятность образования аномалии максимальна. Сигнал с блока 17 поступает в блок 4 моделирования движения судна и блок 2 моделирования функционирования комплекса. Рекомендованный диапазон глубины отображается на мониторе рабочего места оператора.The start command of the selected subroutine is supplied from the training script generation unit 15 to the program control unit 6. Simultaneously, from block 15 of the formation of training scenarios, the simulation is started by block 18 of adaptation to the background conditions. Adaptation to background conditions corresponds to the scenario number. Block 6 in accordance with the subroutine provides control of the simulator. From block 9, the initial cartographic and hydrophysical information about the navigation area enters blocks 3 and 12 of the formation of natural and technogenic anomalies, where the signals of hydrophysical fields of natural and technogenic origin are simulated. Frontal zones, zones of satellite currents, zones of depth differences and signals of technogenic origin are formed along all information fields. In the case when a new scenario is introduced by the training manager, information from block 9 is recorded in block 15 of the formation of training scenarios. Information from block 9 also enters block 17 for generating data for choosing the optimal working depth of the HFP sensors, where the recommended depth range is formed at which the probability of anomaly formation is maximum. The signal from block 17 enters the block 4 modeling the movement of the vessel and block 2 modeling the functioning of the complex. The recommended depth range is displayed on the monitor of the operator’s workplace.
Моделирование обнаружения и классификации аномалий в тренажере происходит в следующей последовательности.Simulation of the detection and classification of anomalies in the simulator occurs in the following sequence.
Из блока 18 моделирования адаптации к фоновым условиям сигналы сформированных статистик информационных гидрофизических полей фонового уровня поступают в блок 19, где формируются значения пороговых уровней для каждой из сформированных статистик. В блоке 20 формирования обнаружения аномалий формируются факты превышения пороговых уровней, которые поступают в блок 21 моделирования классификации аномалий. В блоке 21 аномалии разбиваются на две группы. Те выделенные аномалии, которые соответствуют данным, поступающим из блока 12 формирования искусственных (техногенных) аномалий и набору классификационных признаков техногенных аномалий, хранящихся в блоке 22, относятся к классу техногенных аномалий, а остальные - к природным аномалиям.From block 18 modeling adaptation to the background conditions, the signals of the generated statistics of information hydrophysical fields of the background level are sent to block 19, where the threshold level values for each of the generated statistics are generated. In the block 20 for generating anomaly detection, the facts of exceeding threshold levels are generated, which enter the block 21 for modeling the classification of anomalies. In block 21, the anomalies are divided into two groups. Those identified anomalies that correspond to the data coming from block 12 for the formation of artificial (technogenic) anomalies and the set of classification features of technogenic anomalies stored in block 22 belong to the class of technogenic anomalies, and the rest belong to natural anomalies.
Выделенные техногенные аномалии классифицируются по возрасту (времени их возникновения). Информация с блока 21 поступает в блок 2 моделирования, где вместе с данными, поступающими с блоков 3, 12, 4, 5, производится полное моделирование работы гидрофизического комплекса. В результате на ЭВМ рабочего места обучаемого 1 представляется интерфейс оператора, полностью повторяющий интерфейс оператора гидрофизического комплекса. Обучаемый, работая на тренажере, должен выполнить все правила работы с комплексом и принять правильные решения, соответствующие заданному руководителем обучения сценарию. Руководитель следит за действиями обучаемого на мониторе рабочего места руководителя обучения 7. Информация о действиях обучаемого поступает через блок 10 информирования руководителя обучения о действиях обучаемого.The identified technogenic anomalies are classified by age (time of their occurrence). Information from block 21 enters modeling block 2, where, together with the data coming from blocks 3, 12, 4, 5, a complete simulation of the hydrophysical complex is performed. As a result, the operator’s interface is presented on the computer of the student’s workplace 1, which completely repeats the operator’s interface of the hydrophysical complex. The student, working on the simulator, must fulfill all the rules for working with the complex and make the right decisions that correspond to the scenario given by the head of training. The head monitors the actions of the student on the monitor of the workplace of the head of training 7. Information about the actions of the student comes through block 10 informing the head of training about the actions of the student.
При ошибочных действиях обучаемого руководитель вводит через блок 11 корректирующие действия с возвратом развития сценария в заданную точку траектории движения судна, после чего процесс обучения повторяется с соответствующего фрагмента сценария. Результаты выполнения учебного мероприятия документируются в блоке 13 документирования результатов обучения. По результатам выполнения учебного мероприятия выставляется оценка в блоке 8, которая также фиксируется в блоке 13 документирования.In case of erroneous actions of the trainee, the leader introduces corrective actions through block 11 with the return of the scenario development to the given point of the ship's trajectory, after which the learning process is repeated from the corresponding fragment of the scenario. The results of the training event are documented in block 13 of the documentation of learning outcomes. Based on the results of the training event, a mark is set in block 8, which is also recorded in block 13 of the documentation.
Высокое качество обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов по применению гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды в предлагаемом тренажере достигается следующими новыми техническими решениями:The high quality of training, training and advanced training of operators and specialists in the use of hydrophysical complexes for detecting and classifying water anomalies in the proposed simulator is achieved by the following new technical solutions:
1. Обеспечено задание тактической обстановки расположения природных и искусственных аномалий с координатами их местоположения и значениями глубины залегания для различных морских акваторий, которые могут быть введены преподавателем в сценарии обучения или использованы для тренировки на конкретном учебном мероприятии с новой тактической обстановкой.1. The task of the tactical setting of the location of natural and artificial anomalies with the coordinates of their location and depth values for various marine areas, which can be entered by the teacher in the training scenario or used for training at a specific training event with a new tactical setting, is provided.
2. Обеспечено обучение по правильному выбору рабочей глубины погружения датчиков гидрофизических полей, при которой эффективность работы комплекса максимальна.2. Provided training on the correct choice of the working depth of immersion of sensors of hydrophysical fields, at which the efficiency of the complex is maximum.
3. Обеспечены тренировки по развитию навыков к адаптации параметров комплекса к изменению скорости движения судна и адаптации к фоновым условиям, а также правильному выбору порога обнаружения для обеспечения требуемых характеристик обнаружения искусственных аномалий.3. Training was provided to develop skills for adapting complex parameters to changing the speed of the ship and adapting to background conditions, as well as the correct choice of the detection threshold to ensure the required detection characteristics of artificial anomalies.
4. Обеспечено обучение классификации искусственных аномалий по возрасту, соответствующему интервалу времени от момента возникновения аномалий до момента обнаружения их гидрофизическим комплексом.4. The classification of artificial anomalies by age corresponding to the time interval from the moment the anomalies occur to the moment they are detected by the hydrophysical complex is provided.
Новые технические решения позволяют руководителю обучения ставить задачи учебных мероприятий, обеспечивающих изучение всех режимов работы гидрофизического комплекса, полностью исключая возможность приобретения оператором ложных навыков.New technical solutions allow the head of training to set the objectives for training activities that provide for the study of all operating modes of the hydrophysical complex, completely eliminating the possibility of acquiring false skills by the operator.
Общий технический результат заключается в создании информационной системы моделирования и тренинга, обеспечивающей решение задач исследования, проектирования, испытания и поддержки комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды, а также для осуществления обучения и тренинга операторов комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды.The overall technical result consists in the creation of an information modeling and training system that provides the solution to the problems of research, design, testing and support of complexes for detecting and classifying anomalies in the aquatic environment, as well as for training and training of operators of complexes for detecting and classifying water anomalies.
Представленное описание и чертеж позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить предлагаемый тренажер в производстве и использовать его для обучения, тренировки и повышения квалификации операторов и специалистов по применению обнаружения и классификации аномалий водной среды, для решения задач исследования, проектирования, испытания и поддержки гидрофизических комплексов обнаружения и классификации аномалий водной среды, что характеризует изобретение как промышленно применимое.The presented description and drawing allow, using the existing element base, to manufacture the proposed simulator in production and use it for training, training and advanced training of operators and specialists in the application of detection and classification of anomalies in the aquatic environment, for solving research, design, testing and support of hydrophysical complexes detection and classification of anomalies in the aquatic environment, which characterizes the invention as industrially applicable.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105080/11A RU2445710C2 (en) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010105080/11A RU2445710C2 (en) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010105080A RU2010105080A (en) | 2011-08-20 |
| RU2445710C2 true RU2445710C2 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=44755467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010105080/11A RU2445710C2 (en) | 2010-02-03 | 2010-02-03 | Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2445710C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115660909B (en) * | 2022-10-18 | 2023-07-04 | 广州远程教育中心有限公司 | Digital school platform immersion type digital learning method and system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU39948U1 (en) * | 2004-06-04 | 2004-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Транзас" | DEVICE FOR MODELING BOTTOM RELIEF |
| RU2251157C2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-04-27 | Матлах Александр Петрович | Marine intellectual simulator |
| CN101000721A (en) * | 2006-12-29 | 2007-07-18 | 大连海事大学 | High quality marine simulator and its developing platform system |
| RU2348060C1 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-27 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | Marine simulator for instruction, training and development of operators and specialists in maintenance of hydrophysical complexes of water anomaly detection and classification |
-
2010
- 2010-02-03 RU RU2010105080/11A patent/RU2445710C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2251157C2 (en) * | 2003-01-29 | 2005-04-27 | Матлах Александр Петрович | Marine intellectual simulator |
| RU39948U1 (en) * | 2004-06-04 | 2004-08-20 | Закрытое Акционерное Общество "Транзас" | DEVICE FOR MODELING BOTTOM RELIEF |
| CN101000721A (en) * | 2006-12-29 | 2007-07-18 | 大连海事大学 | High quality marine simulator and its developing platform system |
| RU2348060C1 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-27 | Закрытое акционерное общество "Гранит-7" | Marine simulator for instruction, training and development of operators and specialists in maintenance of hydrophysical complexes of water anomaly detection and classification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010105080A (en) | 2011-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109920298A (en) | A kind of device and method carrying out subject training based on virtual reality | |
| Waiyakoon et al. | Development of an instructional learning object design model for tablets using game-based learning with scaffolding to enhance mathematical concepts for mathematic learning disability students | |
| Mayes | Quantitative reasoning and its role in interdisciplinarity | |
| RU2455699C1 (en) | Method for automated teaching personnel of offshore gas and oil platforms how to act in extreme and emergency conditions | |
| Billard et al. | Using Bayesian methods and simulator data to model lifeboat coxswain performance | |
| Akçapınar et al. | Analyzing the relationship between student’s assignment submission behaviors and course achievement through process mining analysis | |
| Buche et al. | An expert system manipulating knowledge to help human learners into virtual environment | |
| RU160851U1 (en) | SIMULATOR FOR PREPARATION OF OPERATORS OF SHIP RADIOELECTRONIC WEAPONS | |
| Kim et al. | Using immersive augmented reality to assess the effectiveness of construction safety training | |
| RU2445710C2 (en) | Marine simulator for instruction, training and raising qualifications of operators and specialists on using hydrophysical systems for detection and classification of anomalies in aquatic environment | |
| Hsieh et al. | Algorithm and intelligent tutoring system design for programmable controller programming | |
| Sharma et al. | Virtual reality instructional modules in education based on gaming metaphor | |
| Polito et al. | A gamified approach to automated assessment of programming assignments | |
| RU2348060C1 (en) | Marine simulator for instruction, training and development of operators and specialists in maintenance of hydrophysical complexes of water anomaly detection and classification | |
| Chang | Using computational thinking patterns to scaffold program design in introductory programming course | |
| RU2251157C2 (en) | Marine intellectual simulator | |
| RU157271U1 (en) | HARDWARE-SOFTWARE SIMULATOR OF A SHIP OF RADIO ELECTRONIC WEAPONS | |
| Ying et al. | Research on the teaching of programming language based on Computational Thinking | |
| Polevshchikov et al. | The process of automated knowledge control among technological installations operators modeling using finite-state machines | |
| Carlin et al. | Data mining for adaptive instruction | |
| CN110570709A (en) | professional equipment operation technician training system | |
| Orlando et al. | Towards Embedding Robotics in Learning Environments With Support to Teachers: The IDEE Experience | |
| RU2634658C2 (en) | Computer simulator | |
| RU2419164C2 (en) | Simulator for group training radar operators | |
| Bastos | Development of a web-based periscope simulator for submarine officer training |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |