[发明专利]基于模糊结构元方法的船舶模拟操纵自动化评估方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶操纵模拟器自动化评估领域，是涉及一种应用于船舶操纵模拟器训练评估的，基于模糊结构元方法的船舶模拟操纵自动化评估方法。

背景技术

船舶操纵模拟器已广泛应用在船员培训和考试中。目前船舶驾驶模拟器的训练评估由具备评估资质的考官判定，但考官的主观判断和人为因素往往影响评估结果的准确性。船舶驾驶评价体系和方法的研究以及船员实操考试自动评判系统的研制，使船员模拟船舶操纵的评价结果更具客观性，提高了模拟器训练的准确性，减少了评估人员的工作量，对船舶操纵模拟器在船员培训和评估中的广泛应用能够起到较好的促进作用。

国内外针对航海模拟器自动评估方法的研究虽然还在探索阶段，但得到了许多专家学者的关注。德国Wismar大学研究了基于航海模拟器的学生训练成绩自动评估系统，建立了基于计算机支持的船舶操纵练习结构评估模型,该模型分别用“Surveillance Tool”和“Evaluation Tool”两个工具箱对学员的操作过程以及操作结果进行评分，在此基础上实现了船舶避碰的评估分析以及船舶应急状态的评估分析，但有关船舶操纵方面的评估分析还比较少。挪威Kongsberg公司研究的船舶操纵模拟器也有评估系统，但不能对多船会遇等复杂局面进行评估。英国船商公司开发的船舶操纵模拟器系统配置教练站、Transas评估系统(TEAS)、视景、声效、模拟和真实的导航设备、对象和海域数据库以及数据库编辑工具。TEAS可以对学员的训练效果进行评估，根据不同的训练完成情况分别打分，但是其客观性和合理性还有待进一步改进。加拿大纽芬兰纪念大学、美国的Ship Analytics等在船舶操纵模拟器评估系统方面也有所研究。在国内，大连海事大学和上海海事大学等航海院校对于模拟器自动评估系统都有所研究，但是大部分集中在雷达/ARPA模拟器关于雷达标绘评估系统的研究，而将船舶操纵、避碰及驾驶台资源管理三者交互进行综合自动评估的研究还在初步阶段。

在船舶操纵模拟器自动化评估研究方面，很多方法得到了应用，如模糊评价法、灰色关联模型、层次分析法等。其中，模糊综合评价法以其系统性、结构化、定性和定量等优点最为常用，能较好地解决模糊、不确定或难以量化的问题。然而，模糊方法只能给出学员的定量得分，体现出的只是学员在船舶操纵过程中的整体表现，不能说明学员在某项具体操作中的准确程度，因此也不能给出针对性的改进意见。

发明内容

本发明将模糊结构元法引入到模糊综合评价中，在模糊综合评价的常规过程中，增加一个求取各指标点不确定性程度的步骤，利用模糊结构元方法计算学员多次训练过程中每个指标点的模糊度(波动性或不稳定度)，从而找到该学员船舶操纵过程中的薄弱环节。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案实现的：

基于模糊结构元方法的船舶模拟操纵自动化评估方法，其特征在于，通过以下步骤实施：

1)建立指标体系x_i(i＝1,2,…,n)，建立评价模型的模糊关系矩阵R；

2)通过层次分析法或专家调研确定各评价指标的权重向量P＝(P₁，P₂，…，n)；

3)采集学员在船舶操纵模拟器上进行操作的实时数据，并将其转换为自动评估模型的输入；

4)计算模糊评价结果S＝P*R，通过模糊综合评价法计算学员操作过程的整体得分；求取各指标的模糊度ω(x_i)，并对其进行排序，模糊度高说明学员操作的不稳定性高。

5)综合评价结果，包括操作结果整体评价以及操作中各指标点的不稳定性，给出评估结论和针对性的改进意见。

附图说明

图1为本发明中利用结构元方法进行模拟操纵自动评价的数据结构。

图2为说明模糊结构元方法特点的数据散点与曲线图。

图3为模糊结构元方法的三角结构元。

图4为模糊结构元方法的矩形结构元。

图5为图由模糊结构元线性生成的模糊值函数。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明是一种基于模糊结构元方法的船舶模拟操纵自动化评估方法，通过将船舶操纵模拟器操作过程中采集的实时数据输入到已建立的综合评估模型中，该方法不仅可以根据学员操作与专家或标准数据的差异程度自动给出得分，还可以全面反映学员操作过程中各个步骤的不确定程度，为学员的进一步发展提供更多的指导。本发明通过以下步骤实施：