本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

甲板克令吊(以下簡稱克令吊)是大多數(shù)散雜貨船重要的起重裝置。根據(jù)《中華人民共和國船員培訓(xùn)管理規(guī)則》要求，克令吊是航海類專業(yè)學(xué)生和船員應(yīng)該重點掌握的技能之一，包括設(shè)備的工作原理、應(yīng)用方法以及操作注意事項等。目前航海類高校和船員培訓(xùn)機構(gòu)都要安排一定學(xué)時的理論學(xué)習(xí)課程和實際操練課程。

由于克令吊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，操作危險性大，一般培訓(xùn)機構(gòu)真機保有量少，實操課大都是通過視頻或者克令吊簡易和實物模型了解真機操作，缺少更直觀更直接的操作體驗，環(huán)境真實感欠缺。近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)不斷受到用戶的青睞，大都是實物模型、模擬器或者半實物模擬器，李君等人發(fā)明的船舶起重機模擬操作系統(tǒng)是半實物模擬器，相對軟件訓(xùn)練系統(tǒng)來講，硬件要求高，需要專門的訓(xùn)練場地，并且成本較高，一般航海類高?；虼瑔T培訓(xùn)機構(gòu)無法大批量引進，無法滿足培訓(xùn)的要求，致使克令吊訓(xùn)練效率降低，無法達到良好的教學(xué)培訓(xùn)效果。

綜上所述，開發(fā)一種真實感良好的可用于教學(xué)培訓(xùn)的船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)迫在眉睫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明要提供一種船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)及其工作方法，提供直接的操作體驗，增加環(huán)境真實感，提高了克令吊訓(xùn)練的培訓(xùn)效率，達到良好的教學(xué)培訓(xùn)效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括一個教練員站和若干學(xué)員訓(xùn)練端。所述的教練員站與若干學(xué)員訓(xùn)練端通過局域網(wǎng)連接，教練員站與若干學(xué)員訓(xùn)練端之間、學(xué)員訓(xùn)練端與學(xué)員訓(xùn)練端之間利用手持vhf進行語音通信。所述的學(xué)員訓(xùn)練端的訓(xùn)練科目包括單個克令吊單人操作、單個克令吊單人裝卸貨操作、單個克令吊多人裝卸貨操作和多克令吊多貨艙裝卸貨操作等。

所述的教練員站由系統(tǒng)指揮模塊和系統(tǒng)管理模塊組成，是整個訓(xùn)練系統(tǒng)的控制中心，教練員通過教練員站實施對整個訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計與控制，包括初始化學(xué)員訓(xùn)練端、訓(xùn)練過程監(jiān)控和訓(xùn)練綜合評分。初始化學(xué)員訓(xùn)練端是教練員在系統(tǒng)指揮模塊完成的，負責(zé)確定學(xué)員訓(xùn)練端數(shù)量、設(shè)定訓(xùn)練科目、設(shè)定訓(xùn)練場景、確定訓(xùn)練任務(wù)、配置訓(xùn)練角色和分配訓(xùn)練角色；訓(xùn)練過程監(jiān)控是教練員在系統(tǒng)管理模塊完成的，負責(zé)三維模型數(shù)據(jù)監(jiān)管、訓(xùn)練數(shù)據(jù)監(jiān)管和故障設(shè)定監(jiān)管；訓(xùn)練綜合評分是教練員在系統(tǒng)指揮模塊完成的，結(jié)合整個訓(xùn)練系統(tǒng)自動打分和教練員評判兩種方式進行綜合評分。教練員站的工作方法包括：教練員在系統(tǒng)指揮模塊完成初始化學(xué)員訓(xùn)練端，系統(tǒng)管理模塊動態(tài)監(jiān)管虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，并將訓(xùn)練任務(wù)轉(zhuǎn)換成訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)送到各個學(xué)員訓(xùn)練端。學(xué)員在學(xué)員訓(xùn)練端上進行操作訓(xùn)練，學(xué)員訓(xùn)練端記錄操作數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理模塊設(shè)定克令吊故障，并錄制操作過程視頻。訓(xùn)練結(jié)束后，學(xué)員訓(xùn)練端將操作數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理模塊，教練員在教練員站根據(jù)操作數(shù)據(jù)及操作過程視頻進行評判。

所述的學(xué)員訓(xùn)練端由交互設(shè)備模塊、運動模型模塊、警報警示模塊和用戶界面模塊組成。所述的交互設(shè)備模塊是指虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型包括船體甲板、貨艙、克令吊以及遠程遙控式抓斗的三維模型。所述的運動模型模塊包括吊貨索的起升運動模型、回轉(zhuǎn)塔架的旋轉(zhuǎn)運動模型、吊臂的俯仰運動模型、吊臂索的運動模型以及遠程遙控式抓斗的運動模型。所述的警報警示模塊包括故障警報、油溫警報、橫傾警示、過載警報、限位警報和操作警示，通過文字、警報燈及蜂鳴方式示意。所述的用戶界面模塊包括命令菜單窗、多視角窗和幫助信息窗，實現(xiàn)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)漫游、多角色虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)交互、多視角輔助觀察和設(shè)備狀態(tài)信息查看等功能。

一種船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

第一步：教練員進行訓(xùn)練前的準備工作

教練員在訓(xùn)練前需為訓(xùn)練進行準備工作，確定訓(xùn)練的相關(guān)信息。訓(xùn)練的相關(guān)信息包括學(xué)員數(shù)量、訓(xùn)練科目和學(xué)員訓(xùn)練要求。

第二步：教練員確定學(xué)員訓(xùn)練端數(shù)量

教練員根據(jù)已經(jīng)確定的學(xué)員數(shù)量確定學(xué)員訓(xùn)練端數(shù)量，提前申請并安排學(xué)員訓(xùn)練端設(shè)備。

第三步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊設(shè)定訓(xùn)練科目

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊制作和編輯各種練習(xí)，設(shè)定訓(xùn)練科目，訓(xùn)練科目包括單個克令吊單人操作、單個克令吊單人裝卸貨操作、單個克令吊多人裝卸貨操作和多克令吊多貨艙裝卸貨。

第四步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊確定操作任務(wù)和訓(xùn)練場景

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊根據(jù)已設(shè)定的訓(xùn)練科目確定操作任務(wù)，并根據(jù)操作任務(wù)確定訓(xùn)練場景。訓(xùn)練場景包括船舶橫傾、白天、夜晚、晨昏朦影以及低能見度天氣狀況場景。

第五步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊配置訓(xùn)練角色

教練員在指揮決策模塊根據(jù)訓(xùn)練操作任務(wù)配置訓(xùn)練角色，配置訓(xùn)練角色包括設(shè)計訓(xùn)練角色和分配角色任務(wù)，每個角色負責(zé)一項或者多項操作任務(wù)。

第六步：教練員初始化學(xué)員訓(xùn)練端

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊和系統(tǒng)管理模塊初始化學(xué)員訓(xùn)練端。在系統(tǒng)管理模塊動態(tài)加載和監(jiān)管虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，并設(shè)定訓(xùn)練場景，在系統(tǒng)指揮模塊根據(jù)訓(xùn)練角色量及學(xué)員訓(xùn)練端量，將訓(xùn)練任務(wù)轉(zhuǎn)換成訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)送到各個學(xué)員訓(xùn)練端，并為學(xué)員訓(xùn)練端分配訓(xùn)練角色，分為三種情況：若訓(xùn)練端數(shù)量等于訓(xùn)練角色量，每個訓(xùn)練端擔(dān)任一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端數(shù)量多于訓(xùn)練角色量，其中有多個學(xué)員訓(xùn)練端擔(dān)任同一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端量少于訓(xùn)練角色量，每個學(xué)員訓(xùn)練端擔(dān)任一個訓(xùn)練角色，剩余的訓(xùn)練角色由虛擬輔助學(xué)員擔(dān)任。

第七步：學(xué)員選擇并登陸學(xué)員訓(xùn)練端

學(xué)員根據(jù)各自的訓(xùn)練要求選擇學(xué)員訓(xùn)練端，在學(xué)員訓(xùn)練端上擔(dān)任某個訓(xùn)練角色，登陸訓(xùn)練系統(tǒng)，在用戶界面模塊點擊開始操作菜單開始進行特定操作的訓(xùn)練。

第八步：學(xué)員進行單人操作訓(xùn)練或者多人協(xié)同訓(xùn)練完成裝卸貨操作

單人操作訓(xùn)練包括單個克令吊單人操作、單個克令吊單人裝卸貨操作，多人協(xié)同訓(xùn)練包括單個克令吊多人裝卸貨操作和多克令吊多貨艙裝卸貨操作。對于單人操作訓(xùn)練，學(xué)員在本人的學(xué)員訓(xùn)練端上進行操作訓(xùn)練；對于多人協(xié)同訓(xùn)練，需要學(xué)員在學(xué)員訓(xùn)練端根據(jù)訓(xùn)練角色的任務(wù)與其他訓(xùn)練角色進行協(xié)同訓(xùn)練，運用vhf進行語音通信。多人協(xié)同訓(xùn)練的方式有兩種，分別是“學(xué)員與學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”和“學(xué)員與虛擬輔助學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”。所述的“學(xué)員與學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”是指訓(xùn)練角色全部為真實的學(xué)員，每個人擔(dān)任不同的訓(xùn)練角色，通過局域網(wǎng)連接進行協(xié)同訓(xùn)練，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，并在訓(xùn)練場景中互見，協(xié)作完成訓(xùn)練科目。所述的“學(xué)員與虛擬輔助學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”是訓(xùn)練角色除了真實的學(xué)員外還存在部分的虛擬輔助學(xué)員，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，學(xué)員通過系統(tǒng)用戶界面模塊的角色命令菜窗對虛擬輔助船員進行控制，虛擬輔助學(xué)員以第三人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，學(xué)員和虛擬輔助學(xué)員協(xié)作完成訓(xùn)練科目。

學(xué)員通過操控遠程遙控式抓斗完成克令吊裝卸貨過程。在進行單個克令吊單人裝卸貨操作時，學(xué)員控制克令吊，使吊鉤到達遠程遙控式抓斗的正上方，下放吊鉤，吊鉤與抓斗上梁發(fā)生碰撞，抓斗自動成為吊鉤的子物體，隨吊鉤一起運動，吊鉤吊起抓斗，學(xué)員在用戶界面模塊的命令菜單窗上遠程控制遠程遙控式抓斗的開合，完成裝卸貨操作。在進行單個克令吊多人裝卸貨操作時，學(xué)員或虛擬輔助學(xué)員擔(dān)任訓(xùn)練角色，學(xué)員或者虛擬輔助學(xué)員把遠程遙控式抓斗掛在吊鉤上，吊起遠程遙控式抓斗，學(xué)員在用戶界面模塊的命令菜單窗上遠程控制遠程遙控式抓斗的開合，完成裝卸貨操作。在進行多克令吊多貨艙裝卸貨操作時，學(xué)員或者虛擬學(xué)員擔(dān)任訓(xùn)練角色，學(xué)員或者虛擬輔助學(xué)員在訓(xùn)練場景中同時進行單個克令吊多人裝卸貨操作，完成多貨艙裝卸貨過程，學(xué)員進行操作訓(xùn)練的過程中，學(xué)員訓(xùn)練端記錄操作數(shù)據(jù)，教練員可在系統(tǒng)管理模塊設(shè)定克令吊故障，以增強學(xué)員應(yīng)對克令吊故障的反應(yīng)能力，并錄制操作過程視頻。

第九步：訓(xùn)練操作結(jié)束，訓(xùn)練單元提交操作

學(xué)員在用戶界面模塊點擊提交操作菜單結(jié)束訓(xùn)練操作，學(xué)員訓(xùn)練端將操作數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理模塊。

第十步：教練員在教練員站對訓(xùn)練操作進行綜合評判

教練員在系統(tǒng)管理模塊根據(jù)操作數(shù)據(jù)及操作過程視頻進行綜合評估，并給出評估分數(shù)，最后將操作數(shù)據(jù)、操作過程視頻和評估分數(shù)發(fā)送到系統(tǒng)指揮模塊。學(xué)員退出訓(xùn)練系統(tǒng)。若需再次進行訓(xùn)練，則重新登陸訓(xùn)練系統(tǒng)，循環(huán)第八步的操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)了船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，提供直接的克令吊操作體驗，場景沉浸感良好，訓(xùn)練成本低，提高了克令吊訓(xùn)練的培訓(xùn)效率，專門用于航海類學(xué)生和船員對于克令吊的教學(xué)與訓(xùn)練，達到良好的教學(xué)培訓(xùn)效果。

2、本發(fā)明設(shè)計了遠程遙控式抓斗的操作，可完成船甲板克令吊整個裝卸貨過程，操作簡單易行，訓(xùn)練效果真實。

3、本發(fā)明提出了船甲板克令吊多人協(xié)同訓(xùn)練方案，根據(jù)學(xué)員的訓(xùn)練要求選擇訓(xùn)練角色進行訓(xùn)練，訓(xùn)練具有針對性，該方案設(shè)計思路可用于協(xié)作工作場景中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的多人協(xié)同訓(xùn)練方案流程圖。

圖3為本發(fā)明的多人協(xié)同訓(xùn)練方案示意圖。

圖4為本發(fā)明的克令吊操作流程圖。

圖中：1、教練員站，2、系統(tǒng)指揮模塊，3、系統(tǒng)管理模塊，4、學(xué)員訓(xùn)練端，5、交互設(shè)備模塊，6、運動模型模塊，7、警報警示模塊，8、用戶界面模塊，9、局域網(wǎng)，10、vhf，11、克令吊，12、貨艙，13、抓斗，14、回轉(zhuǎn)塔架，15、操作室，16、吊臂，17、吊臂索，18、吊鉤，19、吊貨索，20、船體甲板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖通過實施例來對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1-2所示，本發(fā)明包括一個教練員站1和若干學(xué)員訓(xùn)練端4。教練員站1由系統(tǒng)指揮模塊2和系統(tǒng)管理模塊3組成，學(xué)員訓(xùn)練端4由交互設(shè)備模塊5、運動模型模塊6、警報警示模塊7和用戶界面模塊8組成。

所述的系統(tǒng)指揮模塊2是控制整個訓(xùn)練系統(tǒng)的運行，教練員在系統(tǒng)指揮模塊2完成初始化學(xué)員訓(xùn)練端4，包括確定學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量、設(shè)定訓(xùn)練科目、設(shè)定訓(xùn)練場景、確定訓(xùn)練任務(wù)、配置訓(xùn)練角色和分配訓(xùn)練角色。系統(tǒng)的訓(xùn)練科目包括單個克令吊11單人操作、單個克令吊11單人裝卸貨操作、單個克令吊11多人裝卸貨操作和多克令吊11多貨艙12裝卸貨操作。系統(tǒng)為學(xué)員訓(xùn)練端4分配訓(xùn)練角色，分為三種情況：若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量等于訓(xùn)練角色量，每個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量多于訓(xùn)練角色量，其中有多個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任同一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量少于訓(xùn)練角色量，每個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任一個訓(xùn)練角色，剩余的訓(xùn)練角色由虛擬輔助學(xué)員擔(dān)任。

系統(tǒng)管理模塊3動態(tài)監(jiān)管虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，并將訓(xùn)練任務(wù)轉(zhuǎn)換成訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)送到各個學(xué)員訓(xùn)練端4。訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)包括學(xué)員操作步驟、貨物的重量、克令吊的基本參數(shù)、船舶的橫傾角以及天氣狀況。學(xué)員在學(xué)員訓(xùn)練端上進行操作訓(xùn)練，學(xué)員訓(xùn)練端4記錄操作數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理模塊3可設(shè)定克令吊11故障，并錄制操作過程視頻。訓(xùn)練結(jié)束后，學(xué)員訓(xùn)練端4將操作數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理模塊3，教練員在教練員站1根據(jù)操作數(shù)據(jù)及操作過程視頻進行評判，結(jié)合系統(tǒng)自動打分和教練員評判兩種方式進行綜合評分。

所述的交互設(shè)備模塊5是指虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型包括船體甲板20、貨艙12、克令吊11以及遠程遙控式抓斗13的三維模型。每個人擔(dān)任不同的訓(xùn)練角色，通過局域網(wǎng)9連接學(xué)員訓(xùn)練端4，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中通過鼠標和鍵盤事件以及用戶界面進行漫游和完成操作任務(wù)，并在訓(xùn)練場景中互見。當(dāng)存在部分的虛擬輔助學(xué)員，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)的同時通過系統(tǒng)用戶界面模塊8的角色命令菜窗對虛擬輔助船員進行控制，虛擬輔助學(xué)員以第三人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，學(xué)員和虛擬輔助學(xué)員協(xié)作完成訓(xùn)練科目。

所述的運動模型模塊6包括吊貨索19的起升運動模型、回轉(zhuǎn)塔架14的旋轉(zhuǎn)運動模型、吊臂16的俯仰運動模型、吊臂索17的運動模型以及遠程遙控式抓斗13的運動模型。

所述的警報警示模塊7包括故障警報、油溫警報、橫傾警示、過載警報、限位警報和操作警示，通過文字、警報燈及蜂鳴方式示意。

所述的用戶界面模塊8包括命令菜單窗、多視角窗和幫助信息窗，實現(xiàn)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)漫游、多角色虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)交互、多視角輔助觀察和設(shè)備狀態(tài)信息查看等功能。

如圖1-3所示，一種船甲板克令吊虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

第一步：教練員進行訓(xùn)練前的準備工作

教練員在訓(xùn)練前需為訓(xùn)練進行準備工作，確定訓(xùn)練的相關(guān)信息。訓(xùn)練的相關(guān)信息包括學(xué)員數(shù)量、訓(xùn)練科目和學(xué)員訓(xùn)練要求。

第二步：教練員確定學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量

教練員根據(jù)已經(jīng)確定的學(xué)員數(shù)量確定學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量，提前申請并安排學(xué)員訓(xùn)練端4設(shè)備。

第三步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊2設(shè)定訓(xùn)練科目

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊2制作和編輯各種練習(xí)，設(shè)定訓(xùn)練科目，訓(xùn)練科目包括單個克令吊11單人操作、單個克令吊11單人裝卸貨操作、單個克令吊11多人裝卸貨操作和多克令吊11多貨艙12裝卸貨。

第四步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊2確定操作任務(wù)和訓(xùn)練場景

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊2根據(jù)已設(shè)定的訓(xùn)練科目確定操作任務(wù)，并根據(jù)操作任務(wù)確定訓(xùn)練場景。訓(xùn)練場景包括船舶橫傾、白天、夜晚、晨昏朦影以及低能見度天氣狀況場景。

第五步：教練員在系統(tǒng)指揮模塊2配置訓(xùn)練角色

教練員在系統(tǒng)指揮模塊2根據(jù)訓(xùn)練操作任務(wù)配置訓(xùn)練角色，配置訓(xùn)練角色包括設(shè)計訓(xùn)練角色和分配角色任務(wù)，每個角色負責(zé)一項或者多項操作任務(wù)。

第六步：教練員初始化學(xué)員訓(xùn)練端4

教練員通過系統(tǒng)指揮模塊2和系統(tǒng)管理模塊3初始化學(xué)員訓(xùn)練端4。在系統(tǒng)管理模塊3動態(tài)加載和監(jiān)管虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，并設(shè)定訓(xùn)練場景，在系統(tǒng)指揮模塊2根據(jù)訓(xùn)練角色量及學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量，將訓(xùn)練任務(wù)轉(zhuǎn)換成訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)送到各個學(xué)員訓(xùn)練端4，并為學(xué)員訓(xùn)練端4分配訓(xùn)練角色，分為三種情況：若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量等于訓(xùn)練角色量，每個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量多于訓(xùn)練角色量，其中有多個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任同一個訓(xùn)練角色；若學(xué)員訓(xùn)練端4數(shù)量少于訓(xùn)練角色量，每個學(xué)員訓(xùn)練端4擔(dān)任一個訓(xùn)練角色，剩余的訓(xùn)練角色由虛擬輔助學(xué)員擔(dān)任。

第七步：學(xué)員選擇并登陸學(xué)員訓(xùn)練端4

學(xué)員根據(jù)各自的訓(xùn)練要求選擇學(xué)員訓(xùn)練端4，在學(xué)員訓(xùn)練端4上擔(dān)任某個訓(xùn)練角色，登陸訓(xùn)練系統(tǒng)，在用戶界面模塊8點擊開始操作菜單開始進行特定操作的訓(xùn)練。

第八步：學(xué)員進行單人操作訓(xùn)練或者多人協(xié)同訓(xùn)練完成裝卸貨操作

單人操作訓(xùn)練包括單個克令吊11單人操作、單個克令吊11單人裝卸貨操作，多人協(xié)同訓(xùn)練包括單個克令吊11多人裝卸貨操作和多克令吊11多貨艙12裝卸貨操作。對于單人操作訓(xùn)練，學(xué)員在本人的學(xué)員訓(xùn)練端4上進行操作訓(xùn)練；對于多人協(xié)同訓(xùn)練，需要學(xué)員在學(xué)員訓(xùn)練端4根據(jù)訓(xùn)練角色的任務(wù)與其他訓(xùn)練角色進行協(xié)同訓(xùn)練，運用vhf10進行語音通信。多人協(xié)同訓(xùn)練的方式有兩種，分別是“學(xué)員與學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”和“學(xué)員與虛擬輔助學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”。所述的“學(xué)員與學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”是指訓(xùn)練角色全部為真實的學(xué)員，每個人擔(dān)任不同的訓(xùn)練角色，通過局域網(wǎng)9連接進行協(xié)同訓(xùn)練，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，并在訓(xùn)練場景中互見，協(xié)作完成訓(xùn)練科目。所述的“學(xué)員與虛擬輔助學(xué)員間的協(xié)同訓(xùn)練”是訓(xùn)練角色除了真實的學(xué)員外還存在部分的虛擬輔助學(xué)員，學(xué)員以第一人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，學(xué)員通過系統(tǒng)用戶界面模塊8的角色命令菜窗對虛擬輔助船員進行控制，虛擬輔助學(xué)員以第三人稱方式在訓(xùn)練場景中漫游和完成操作任務(wù)，學(xué)員和虛擬輔助學(xué)員協(xié)作完成訓(xùn)練科目。

學(xué)員通過操控遠程遙控式抓斗13完成克令吊11裝卸貨過程。在進行單個克令吊11單人裝卸貨操作時，學(xué)員控制克令吊11，使吊鉤18到達遠程遙控式抓斗13的正上方，下放吊鉤18，吊鉤18與遠程遙控式抓斗13上梁發(fā)生碰撞，遠程遙控式抓斗13自動成為吊鉤18的子物體，隨吊鉤18一起運動，吊鉤18吊起遠程遙控式抓斗13，學(xué)員在用戶界面模塊8的命令菜單窗上遠程控制遠程遙控式抓斗13的開合，完成裝卸貨操作。在進行單個克令吊11多人裝卸貨操作時，學(xué)員或虛擬輔助學(xué)員擔(dān)任訓(xùn)練角色，學(xué)員或者虛擬輔助學(xué)員把遠程遙控式抓斗13掛在吊鉤18上，吊起遠程遙控式抓斗13，學(xué)員在用戶界面模塊8的命令菜單窗上遠程控制遠程遙控式抓斗13的開合，完成裝卸貨操作。在進行多克令吊11多貨艙12裝卸貨操作時，學(xué)員或者虛擬學(xué)員擔(dān)任訓(xùn)練角色，學(xué)員或者虛擬輔助學(xué)員在訓(xùn)練場景中同時進行單個克令吊11多人裝卸貨操作，完成多貨艙12裝卸貨過程，學(xué)員進行操作訓(xùn)練的過程中，學(xué)員訓(xùn)練端4記錄操作數(shù)據(jù)，教練員可在系統(tǒng)管理模塊3設(shè)定克令吊11故障，以增強學(xué)員應(yīng)對克令吊11故障的反應(yīng)能力，并錄制操作過程視頻。

第九步：訓(xùn)練操作結(jié)束，訓(xùn)練單元提交操作

學(xué)員在用戶界面模塊8點擊提交操作菜單結(jié)束訓(xùn)練操作，學(xué)員訓(xùn)練端4將操作數(shù)據(jù)傳到系統(tǒng)管理模塊3。

第十步：教練員在教練員站1對訓(xùn)練操作進行綜合評判

教練員在系統(tǒng)管理模塊3根據(jù)操作數(shù)據(jù)及操作過程視頻進行綜合評估，并給出評估分數(shù)，最后將操作數(shù)據(jù)、操作過程視頻和評估分數(shù)發(fā)送到系統(tǒng)指揮模塊2。學(xué)員退出訓(xùn)練系統(tǒng)。若需再次進行訓(xùn)練，則重新登陸訓(xùn)練系統(tǒng)，循環(huán)第八步的操作。

如圖1-4所示，本發(fā)明的實施例如下：

教練員站1與若干學(xué)員訓(xùn)練端4通過局域網(wǎng)9連接，教練員站與若干學(xué)員訓(xùn)練端4之間、學(xué)員訓(xùn)練端4與學(xué)員訓(xùn)練端4之間利用手持vhf10進行語音通信。

以單個克令吊11多人裝卸貨操作為例介紹本發(fā)明的工作流程。教練員在開始訓(xùn)練前需確定本次訓(xùn)練的學(xué)員數(shù)量、訓(xùn)練科目和學(xué)員訓(xùn)練要求，由于本次訓(xùn)練科目為單個克令吊11多人裝卸貨操作，假定學(xué)員的數(shù)量為3人，各自的訓(xùn)練要求為學(xué)員1訓(xùn)練克令吊11操作，學(xué)員2訓(xùn)練遠程遙控式抓斗13吊掛操作，學(xué)員3訓(xùn)練指揮吊貨，需要3個學(xué)員訓(xùn)練端4，主要的操作任務(wù)為訓(xùn)練克令吊11的基本操作流程、回轉(zhuǎn)塔架14的旋轉(zhuǎn)運動、吊臂16的俯仰運動、吊貨索17的起升運動、吊臂16存放位置操作、遠程遙控式抓斗13吊掛操作、遠程遙控式抓斗13開合操作和裝卸貨指揮操作。教練員確定的訓(xùn)練場景為白天、能見度良好、無風(fēng)浪天氣，船舶橫傾角為1度，無縱傾，船舶處于靠港狀態(tài)。教練員在系統(tǒng)指揮模塊完成初始化學(xué)員訓(xùn)練端4，為學(xué)員訓(xùn)練端4設(shè)置訓(xùn)練角色，教練員通過系統(tǒng)指揮模塊2和系統(tǒng)管理模塊3初始化學(xué)員訓(xùn)練端4。在系統(tǒng)管理模塊3動態(tài)加載和監(jiān)管虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的三維模型，并設(shè)定訓(xùn)練場景，在系統(tǒng)指揮模塊2根據(jù)訓(xùn)練角色量及訓(xùn)練端量，將訓(xùn)練任務(wù)轉(zhuǎn)換成訓(xùn)練任務(wù)數(shù)據(jù)，發(fā)送到各個學(xué)員訓(xùn)練端4，并為學(xué)員訓(xùn)練端4分配訓(xùn)練角色。此時學(xué)員為3人，分別擔(dān)任3個訓(xùn)練角色，分別負責(zé)克令吊11操作、遠程遙控式抓斗13吊掛操作和指揮吊貨操作，無需虛擬輔助船員的參與。

3個學(xué)員根據(jù)自己的訓(xùn)練要求，選擇并登陸學(xué)員訓(xùn)練端4，在用戶界面模塊8點擊開始操作菜單開始進行單個克令吊11多人裝卸貨操作。學(xué)員在學(xué)員訓(xùn)練端4通過鼠標和鍵盤事件進行場景漫游和設(shè)備交互，并且在場景中互見，負責(zé)克令吊11操作的學(xué)員1用vhf10與其他兩位學(xué)員進行交流，指揮負責(zé)遠程遙控式抓斗13吊掛操作的學(xué)員2把遠程遙控式抓斗13掛在克令吊11吊鉤18上，學(xué)員1吊起遠程遙控式抓斗13，點擊遠程遙控式抓斗13遙控器進行遠程遙控式抓斗13開合操作，完成貨物的抓卸，負責(zé)指揮吊貨操作的學(xué)員3在裝卸過程中實時地指揮學(xué)員1把貨物放在合適的貨艙12地點，完成整個裝卸過程。

學(xué)員進入到克令吊11的操作室15內(nèi)進行克令吊11的操縱?？肆畹?1操作流程如圖4所示。首先，要啟動克令吊11的功率問詢，使克令吊11進入啟動狀態(tài)，此時可啟動克令吊11。當(dāng)啟動信號燈長亮且功率問詢信號燈關(guān)閉時，克令吊11進入操縱狀態(tài)。在吊貨前，根據(jù)貨物的重量選擇克令吊11許用載荷，在克令吊11真機操縱中，可減少電量的消耗，符合節(jié)能環(huán)保的理念。之后，通過操縱克令吊11的旋轉(zhuǎn)/變幅機械操作桿(左操作桿)和起升機械操作桿(右操作桿)，即可對克令吊11進行控制，完成回轉(zhuǎn)塔架14的旋轉(zhuǎn)、吊臂16的變幅和吊貨索17的起升。在克令吊11操作過程中，教練員通過局域網(wǎng)9設(shè)置克令吊11故障，以文字和警示燈警示，訓(xùn)練克令吊11操作人員對突發(fā)事件的應(yīng)對能力。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。