面向新一代通用教練機(jī)航空電子系統(tǒng)綜合化技術(shù)

王國慶

（中國航空工業(yè)第六一五研究所，上海 200233）

0 引言

隨著新一代戰(zhàn)機(jī)任務(wù)、功能和性能快速的增長和提升，如何發(fā)展新一代教練機(jī)滿足新一代戰(zhàn)機(jī)任務(wù)訓(xùn)練的需求越來越受到當(dāng)前世界四代機(jī)需求國家極大地關(guān)注。特別是以F-35為代表的第四代戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn)，針對(duì)高度綜合化航空電子系統(tǒng)，構(gòu)建面向四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)教練機(jī)已成為新一代教練機(jī)研究的重要方向。由于四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)是基于任務(wù)合成、信息融合和結(jié)構(gòu)化綜合，如何讓飛行員感受和掌握飛機(jī)基于應(yīng)用空間的任務(wù)合成效能，基于信息空間的信息融合品質(zhì)和基于能力空間的結(jié)構(gòu)化綜合能力，實(shí)現(xiàn)任務(wù)組織與決策，信息組織與合成，系統(tǒng)組織與管理是四代機(jī)教練機(jī)研究的主要內(nèi)容。

已知教練機(jī)按飛機(jī)訓(xùn)練方式分類為通用教練機(jī)和同型教練機(jī)。通用教練機(jī)一般采用通用飛行平臺(tái)構(gòu)建通用飛機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是訓(xùn)練飛行員態(tài)勢(shì)感知、任務(wù)組織、功能處理和系統(tǒng)管理的能力，主要是面向飛機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)能力的培訓(xùn)；同型教練機(jī)一般采用同型雙座飛機(jī)構(gòu)建同一飛機(jī)飛行操縱平臺(tái)，其主要目標(biāo)是訓(xùn)練飛行員飛行操縱、飛行載荷、超音速巡航和飛行品質(zhì)等能力，主要是面向飛機(jī)的飛行管理能力的培訓(xùn)。

本文是針對(duì)四代機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)和目標(biāo)需求，針對(duì)四代機(jī)綜合化復(fù)雜航空電子系統(tǒng)架構(gòu)，通過構(gòu)建通用教練機(jī)平臺(tái)，研究面向通用教練機(jī)培訓(xùn)和訓(xùn)練目標(biāo)的綜合化航空電子系統(tǒng)組織和技術(shù)，支持飛行員四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)的任務(wù)、功能和系統(tǒng)能力的培訓(xùn)和訓(xùn)練。

1 航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)

航空電子系統(tǒng)綜合化技術(shù)是增強(qiáng)飛機(jī)任務(wù)能力、提升系統(tǒng)效能、降低系統(tǒng)成本的重要途徑。針對(duì)新一代飛機(jī)任務(wù)能力不斷提升的需求，航空電子系統(tǒng)組成日趨復(fù)雜。綜合化技術(shù)是面向航空電子系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)特征而快速發(fā)展起來的。對(duì)于日趨復(fù)雜性系統(tǒng)，首先，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，涉及的信息越來越寬，從而對(duì)資源能力和配置需求急劇增加；第二，由于系統(tǒng)專業(yè)組織面越來越多，技術(shù)構(gòu)成越來越雜，過程組織不唯一、活動(dòng)與行為不確定，從而導(dǎo)致系統(tǒng)過程組織與操作活動(dòng)效能大幅度降低；第三，系統(tǒng)功能種類增多、系統(tǒng)狀態(tài)不透明、活動(dòng)交聯(lián)關(guān)系不明確、從而導(dǎo)致系統(tǒng)有效性無法保證等現(xiàn)象。這種資源需求急劇增大,操作效能大幅度降低、系統(tǒng)有效性無法保證的現(xiàn)象對(duì)航空電子系統(tǒng)發(fā)展形成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

航空電子系統(tǒng)綜合化是系統(tǒng)一體化思維最優(yōu)化過程。航空電子系統(tǒng)綜合化的目標(biāo)是針對(duì)航空電子系統(tǒng)的復(fù)雜性特征，通過采用系統(tǒng)綜合化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用效能的最大化、系統(tǒng)專業(yè)組合協(xié)同的最優(yōu)化、系統(tǒng)資源組織配置的最小化、系統(tǒng)功能處理效率的最大化和系統(tǒng)運(yùn)行有效性最大化目標(biāo)。

已知系統(tǒng)構(gòu)成一般分為：系統(tǒng)應(yīng)用組織、信息組織和能力組織。系統(tǒng)的應(yīng)用組織是依據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求和目標(biāo)，確定系統(tǒng)任務(wù)組織和應(yīng)用收益；系統(tǒng)信息組織是依據(jù)系統(tǒng)功能組織和處理方式，確定系統(tǒng)處理品質(zhì)和結(jié)果性能；系統(tǒng)能力組織是依據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成元素和操作模式，確定系統(tǒng)的組成能力和有效性。因此，針對(duì)航空電子系統(tǒng)的目標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成分類，航空電子系統(tǒng)綜合劃分為三大空間：應(yīng)用空間、信息空間和能力空間。通過系統(tǒng)應(yīng)用空間綜合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用任務(wù)行為、組織和目標(biāo)的合成，形成系統(tǒng)應(yīng)用最大應(yīng)用效能和應(yīng)用最優(yōu)效果；通過系統(tǒng)信息空間綜合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)處理信息品質(zhì)的融合，形成系統(tǒng)不同目標(biāo)、環(huán)境、狀態(tài)下系統(tǒng)最佳信息品質(zhì)、最大信息能力、最高信息有效性；通過系統(tǒng)能力空間綜合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作能力的綜合，形成最大資源利用率 （最小的資源配置），最大的處理效率，最高的結(jié)果置信度。因此，航空電子系統(tǒng)綜合化模式化描述為：

F（綜合化目標(biāo)）=f（f1（應(yīng)用效能），f2（處理性能），f3（系統(tǒng)能力））

其中：

f1（應(yīng)用效能）=g1（應(yīng)用效果，任務(wù)效能，結(jié)果置信度）

f2（處理性能）=g2（輸入品質(zhì)，過程品質(zhì)，結(jié)果性能）

f2（系統(tǒng)能力）=g2（資源能力，處理效率，結(jié)果有效性）

針對(duì)航空電子系統(tǒng)綜合化空間和要求，根據(jù)航空電子系統(tǒng)的構(gòu)成與特征，航空電子綜合化實(shí)施技術(shù)途徑為（如圖1所示）。

1)面向系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)的系統(tǒng)任務(wù)的效果、效能和置信度能力綜合—任務(wù)合成技術(shù) （Mission Synthesis）；

2)面向系統(tǒng)任務(wù)組織的系統(tǒng)信息的輸入數(shù)據(jù)品質(zhì)、處理過程品質(zhì)和功能結(jié)果品質(zhì)能力綜合—信息融合技術(shù)（Information Fusion）；

3)面向系統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)資源能力、處理效率、結(jié)果有效性能力的綜合—結(jié)構(gòu)化綜合技術(shù)（Structural Integration）。

系統(tǒng)任務(wù)合成是基于系統(tǒng)應(yīng)用的感知、組織、優(yōu)化和管理綜合技術(shù)。系統(tǒng)任務(wù)合成根據(jù)航空電子系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)目標(biāo)需求，構(gòu)建基于任務(wù)應(yīng)用合成的任務(wù)管理、任務(wù)模式和決策組織的合成；根據(jù)航空電子系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)管理的需求，構(gòu)建基于任務(wù)能力合成的任務(wù)計(jì)劃、任務(wù)評(píng)估和任務(wù)能力的合成；根據(jù)航空電子系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)組織的需求，構(gòu)建基于任務(wù)態(tài)勢(shì)合成的態(tài)勢(shì)感知、態(tài)勢(shì)識(shí)別和態(tài)勢(shì)推測(cè)的合成。系統(tǒng)任務(wù)合成有效提升了系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)和目標(biāo)響應(yīng)、能力優(yōu)化和組織、結(jié)果效能與有效性，實(shí)現(xiàn)了航空電子系統(tǒng)應(yīng)用組織、系統(tǒng)感知、系統(tǒng)決策能力的效能、效率和有效性。

系統(tǒng)信息融合是基于系統(tǒng)信息能力、成分和重要性融合的綜合技術(shù)。系統(tǒng)信息融合根據(jù)航空電子系統(tǒng)任務(wù)的功能架構(gòu)和品質(zhì)需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)功能信息能力的系統(tǒng)功能目標(biāo)、品質(zhì)和基線的信息融合；根據(jù)系統(tǒng)處理要素組織的能力需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)要素信息能力的邏輯要素目標(biāo)、品質(zhì)和基線的融合；根據(jù)系統(tǒng)傳感器配置的能力需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)傳感器目標(biāo)、品質(zhì)和基線的融合。系統(tǒng)信息融合是基于系統(tǒng)信息能力、成分和重要性融合的綜合技術(shù)，系統(tǒng)信息融合有效地提升系統(tǒng)處理過程的信息能力、品質(zhì)和有效性，實(shí)現(xiàn)了航空電子系統(tǒng)信息的能力組織、品質(zhì)改進(jìn)和結(jié)果有效性。

結(jié)構(gòu)化綜合是基于系統(tǒng)資源能力、處理過程和系統(tǒng)狀態(tài)的綜合技術(shù)。結(jié)構(gòu)化綜合根據(jù)系統(tǒng)資源使用模式和能力需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)資源組織、操作、共享綜合；根據(jù)系統(tǒng)處理效率和能力需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)處理模式的功能構(gòu)件、復(fù)用和共享的功能綜合；根據(jù)系統(tǒng)可靠性和能力需求，構(gòu)建基于系統(tǒng)管理模式的任務(wù)/故障、功能/錯(cuò)誤、資源/缺陷管理的綜合。結(jié)構(gòu)化綜合是面向系統(tǒng)自身能力組織和管理，有效提升了系統(tǒng)的能力、效能和有效性，是系統(tǒng)能力組織、處理效率、結(jié)構(gòu)有效性的保障。

圖1 現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)構(gòu)架

2 新一代通用教練機(jī)任務(wù)合成技術(shù)

針對(duì)四代機(jī)任務(wù)合成的組織與能力，新一代教練機(jī)航空電子系統(tǒng)采用相關(guān)的任務(wù)架構(gòu)和任務(wù)合成技術(shù)，構(gòu)建基于系統(tǒng)使命任務(wù)、任務(wù)組織和態(tài)勢(shì)感知的合成，支持系統(tǒng)任務(wù)合成的組織和能力。新一代教練機(jī)系統(tǒng)任務(wù)合成技術(shù)主要分為（如圖2所示）：

1)基于系統(tǒng)任務(wù)能力的信息感知、識(shí)別和推測(cè)的合成；

2)基于系統(tǒng)任務(wù)目標(biāo)的任務(wù)能力、評(píng)估和計(jì)劃的合成；

3)基于系統(tǒng)任務(wù)應(yīng)用的任務(wù)決策、組織和管理的合成。

圖2 航空電子系統(tǒng)任務(wù)合成構(gòu)架

系統(tǒng)任務(wù)合成是面向系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)能力、組織、決策、管理組織優(yōu)化技術(shù)。系統(tǒng)任務(wù)合成技術(shù)是針對(duì)航空電子系統(tǒng)應(yīng)用需求，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的能力支撐，依據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的信息品質(zhì)，通過系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知，形成系統(tǒng)的支撐能力；通過系統(tǒng)任務(wù)組織，形成系統(tǒng)目標(biāo)能力；通過系統(tǒng)使命合成，形成系統(tǒng)應(yīng)用效能。系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知是基于任務(wù)使命的需求，獲取與任務(wù)使命相關(guān)的功能信息，識(shí)別與任務(wù)使命相關(guān)的支撐目標(biāo)，形成與任務(wù)使命相關(guān)支持能力任務(wù)使命態(tài)勢(shì)感知能力合成。系統(tǒng)任務(wù)合成綜合化主要目標(biāo)和任務(wù)為：首先，針對(duì)飛機(jī)的飛行任務(wù)模式，合成飛機(jī)的態(tài)勢(shì)感知狀態(tài)，合成飛機(jī)當(dāng)前系統(tǒng)態(tài)勢(shì)，即面向飛行員的綜合顯示（按照重要度優(yōu)先級(jí)合成視景）；合成飛機(jī)當(dāng)前預(yù)警態(tài)勢(shì)，即飛行威脅態(tài)勢(shì)、環(huán)境威脅態(tài)勢(shì)和任務(wù)告警態(tài)勢(shì)合成；合成飛機(jī)當(dāng)前任務(wù)組織態(tài)勢(shì)，即飛機(jī)當(dāng)前任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)環(huán)境和任務(wù)狀態(tài)合成。第二，針對(duì)飛機(jī)任務(wù)模式能力的需求，合成基于不同專業(yè)目標(biāo)的任務(wù)能力。即基于單項(xiàng)任務(wù)的目標(biāo)能力、專業(yè)和結(jié)果；針對(duì)飛機(jī)任務(wù)組織需求，通過飛機(jī)單項(xiàng)任務(wù)的效果合成，支持飛機(jī)使命任務(wù)組織，確定飛機(jī)使命任務(wù)目標(biāo)能力，形成飛機(jī)使命任務(wù)目標(biāo)組織合成；針對(duì)飛機(jī)使命目標(biāo)需求，依據(jù)當(dāng)前任務(wù)模式能力，合成飛機(jī)各種任務(wù)效果的組織合成，構(gòu)建面向使命任務(wù)的計(jì)劃組織，形成飛機(jī)使命任務(wù)目標(biāo)的任務(wù)計(jì)劃合成。第三，針對(duì)飛機(jī)使命任務(wù)組織需求，通過系統(tǒng)任務(wù)組織和優(yōu)化，構(gòu)建系統(tǒng)使命任務(wù)決策組織，即基于任務(wù)態(tài)勢(shì)的飛機(jī)任務(wù)優(yōu)化、基于使命效果的任務(wù)優(yōu)化和基于飛行員指令（合成視景）的任務(wù)優(yōu)化合成；針對(duì)飛機(jī)任務(wù)決策，合成飛機(jī)當(dāng)前任務(wù)決策環(huán)境和狀態(tài)，形成飛機(jī)任務(wù)組織決策能力和品質(zhì)提升，即任務(wù)能力決策、任務(wù)功能決策和任務(wù)結(jié)果決策合成。

新一代教練機(jī)系統(tǒng)任務(wù)合成技術(shù)是航空電子系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知、任務(wù)組織和使命合成的綜合技術(shù)，是基于系統(tǒng)環(huán)境、任務(wù)狀態(tài)和系統(tǒng)能力組織的綜合技術(shù)。首先，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)任務(wù)使命的需求，構(gòu)建系統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知能力。即通過任務(wù)使命態(tài)勢(shì)感知能力合成，獲取與任務(wù)使命相關(guān)的功能信息；通過任務(wù)使命態(tài)勢(shì)識(shí)別能力合成，識(shí)別與任務(wù)使命相關(guān)的支撐目標(biāo)；通過任務(wù)使命態(tài)勢(shì)推測(cè)能力合成，形成與任務(wù)使命相關(guān)支持能力。第二，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)任務(wù)組織合成的需求，構(gòu)建支撐系統(tǒng)應(yīng)用活動(dòng)的任務(wù)組織。即通過任務(wù)專業(yè)模式，依據(jù)應(yīng)用專業(yè)的相關(guān)性，根據(jù)任務(wù)組織計(jì)劃，形成基于系統(tǒng)專業(yè)能力模式合成；通過系統(tǒng)能力模式組織，依據(jù)系統(tǒng)能力狀態(tài)，根據(jù)任務(wù)組織優(yōu)化，形成基于系統(tǒng)能力模式組織合成；通過系統(tǒng)管理模式組織，依據(jù)系統(tǒng)管理需求，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)組織，形成基于系統(tǒng)狀態(tài)管理模式合成。第三，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代使命組織合成的需求，構(gòu)建支撐系統(tǒng)作戰(zhàn)活動(dòng)的任務(wù)組織。即通過面向任務(wù)使命系統(tǒng)狀態(tài)管理，依據(jù)任務(wù)使命需求，針對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，形成支撐任務(wù)使命的系統(tǒng)狀態(tài)管理合成；通過面向任務(wù)使命組織管理，依據(jù)任務(wù)使命需求，針對(duì)當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)，形成支撐任務(wù)使命的任務(wù)組織管理合成；通過面向任務(wù)使命顯示組織管理，依據(jù)任務(wù)使命需求，針對(duì)當(dāng)前狀態(tài)和任務(wù)，形成支撐任務(wù)使命的系統(tǒng)顯示管理合成。

3 新一代通用教練機(jī)信息融合技術(shù)

針對(duì)四代機(jī)信息融合的組織與能力，新一代教練機(jī)航空電子系統(tǒng)采用相關(guān)的信息架構(gòu)與信息融合技術(shù)，構(gòu)建基于系統(tǒng)功能結(jié)果目標(biāo)、要素處理組織和傳感器數(shù)據(jù)狀態(tài)的輸入、處理和結(jié)果信息品質(zhì)和性能的組織與保障，支持系統(tǒng)信息融合的組織和能力。新一代教練機(jī)系統(tǒng)信息融合技術(shù)主要分為 （如圖3所示）：

1)基于系統(tǒng)輸入傳感器數(shù)據(jù)信息的融合；

2)基于系統(tǒng)獨(dú)立處理過程元素信息的融合；

3)基于系統(tǒng)獨(dú)立功能結(jié)果信息的融合。

圖3 航空電子系統(tǒng)信息融合構(gòu)架

系統(tǒng)信息融合技術(shù)的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)環(huán)境與品質(zhì)的需求，針對(duì)系統(tǒng)輸入基線品質(zhì)基線、過程處理元素品質(zhì)基線和功能結(jié)果品質(zhì)基線要求，通過信息的非對(duì)稱信息冗余組織，針對(duì)確定信息提升的目標(biāo)，降低信息缺陷的影響，提高信息支撐能力，增強(qiáng)信息活動(dòng)效率，降低信息重疊與沖突，提升信息的品質(zhì)。因此，基于系統(tǒng)信息能力、品質(zhì)和有效性的信息融合主要任務(wù)為：根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)能力組織需求，針對(duì)功能結(jié)果能力和功能結(jié)果品質(zhì)與性能基線要求，依據(jù)多元專業(yè)功能結(jié)果品質(zhì)和性能差異性冗余配置，解決功能信息缺陷問題，提升功能結(jié)果品質(zhì)能力和有效性，滿足面向任務(wù)能力目標(biāo)需求；根據(jù)系統(tǒng)功能處理過程需求，針對(duì)功能處理過程元素組織結(jié)構(gòu)和元素品質(zhì)與性能基線要求，依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)外品質(zhì)和性能元素差異性冗余配置，解決元素品質(zhì)和性能與基線要求的差異，實(shí)現(xiàn)功能過程的信息相關(guān)處理與優(yōu)化，提升處理品質(zhì)和性能，滿足功能處理品質(zhì)和性能要求；根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前傳感器性能和輸入數(shù)據(jù)品質(zhì)，針對(duì)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)品質(zhì)與性能基線的要求，依據(jù)傳感器資源性能和冗余能力，同時(shí)或交替使用不同傳感器輸入和工作方式，實(shí)現(xiàn)傳感器參數(shù)能力和性能的互補(bǔ)融合，提升輸入信息品質(zhì)。

新一代教練機(jī)系統(tǒng)信息融合技術(shù)是航空電子系統(tǒng)信息組織與管理過程綜合化技術(shù)，是針對(duì)系統(tǒng)信息架構(gòu)和組織和不同層級(jí)信息架構(gòu)基線的要求，面向系統(tǒng)信息品質(zhì)、性能和有效性信息融合組織。已知信息融合的目標(biāo)是根據(jù)信息組成的內(nèi)在特征和因素的差異性冗余，依據(jù)相關(guān)關(guān)系與相關(guān)規(guī)則，加強(qiáng)信息特征因素，增強(qiáng)信息的有效因素，抑制信息的錯(cuò)誤因素，排除信息的噪聲影響，提升信息有效性。信息融合綜合技術(shù)主要突出以下幾個(gè)方面：首先，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)輸入信息的組成，構(gòu)建系統(tǒng)輸入信息性能和能力的品質(zhì)基線。即通過系統(tǒng)信息獲取特征，形成面向系統(tǒng)應(yīng)用布局與組織傳感器分區(qū)，優(yōu)化傳感能力與信息組織，實(shí)現(xiàn)基于傳感器信息獲取與組織的數(shù)據(jù)融合，減少非完整、非關(guān)鍵、非正常信息的能量，提升獲取有效信息的效能；第二，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)處理信息的組成，構(gòu)建系統(tǒng)元素和外部信息處理基線。即通過系統(tǒng)處理元素信息能力與效能組織，形成處理元素信息融合與提升有效性信息效能，減少干擾信息和非正常信息的影響，提升系統(tǒng)處理過程有效性的能力；第三，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)功能能力的組成，構(gòu)建系統(tǒng)功能目標(biāo)和品質(zhì)能力基線。即通過系統(tǒng)功能構(gòu)架結(jié)果信息組織，形成基于系統(tǒng)差異性功能之間權(quán)衡的信息融合，減少系統(tǒng)獨(dú)立功能信息有效性的缺陷，提升系統(tǒng)功能區(qū)域和能力的信息聚合能力；第四，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)任務(wù)目標(biāo)的組成，構(gòu)建系統(tǒng)任務(wù)目標(biāo)和品質(zhì)基線。通過系統(tǒng)狀態(tài)的分解與結(jié)構(gòu)，形成系統(tǒng)當(dāng)前任務(wù)狀態(tài)、功能狀態(tài)和資源狀態(tài)有效性的信息組織，實(shí)現(xiàn)面向任務(wù)過程、功能過程和資源過程使用、監(jiān)控和需求的信息融合，提升系統(tǒng)任務(wù)組織、功能組織和資源組織的可用性。

4 新一代通用教練機(jī)結(jié)構(gòu)化綜合技術(shù)

針對(duì)四代機(jī)系統(tǒng)能力的組織與結(jié)構(gòu)，新一代教練機(jī)航空電子系統(tǒng)采用相關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組織和綜合技術(shù)，構(gòu)建基于系統(tǒng)資源配置結(jié)構(gòu)、功能處理結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)內(nèi)部能力、效率和有效性組織與管理的綜合，支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化的綜合和能力。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化綜合技術(shù)主要分為（如圖4所示）：

1)基于系統(tǒng)資源結(jié)構(gòu)組織的物理綜合；

2)基于系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)組織的功能綜合；

3)基于系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)組織的管理綜合。

圖4 航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化綜合化構(gòu)架

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合化主要目標(biāo)和任務(wù)是：首先通過系統(tǒng)資源平臺(tái)結(jié)構(gòu)組織，形成面向通用過程的平臺(tái)的資源綜合，實(shí)現(xiàn)資源共享，減少資源閑置時(shí)間，提高資源利用率，提升資源使用效率，降低資源配置需求；其次通過系統(tǒng)功能架構(gòu)組織，形成面向過程平臺(tái)的功能綜合，采用功能獨(dú)立和標(biāo)準(zhǔn)方式，建立面向應(yīng)用任務(wù)的功能規(guī)范組織，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)果共享和功能過程復(fù)用，降低系統(tǒng)重復(fù)活動(dòng)，減少功能處理結(jié)果專用現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)果的共享，提高系統(tǒng)處理效率，提升系統(tǒng)處理能力和有效性；同時(shí)通過系統(tǒng)統(tǒng)一狀態(tài)管理組織，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前任務(wù)、功能和資源需求，依據(jù)系統(tǒng)不同任務(wù)狀態(tài)與能力、功能狀態(tài)與能力、資源狀態(tài)與能力，通過系統(tǒng)任務(wù)構(gòu)建、功能組織、資源配置，形成系統(tǒng)分類組織的狀態(tài)管理，提供當(dāng)前系統(tǒng)具備的支撐能力，并依據(jù)任務(wù)故障、功能錯(cuò)誤和資源缺陷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)控的任務(wù)、功能、資源有機(jī)組織，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)有效性組織，減少環(huán)境與狀態(tài)變化對(duì)系統(tǒng)影響，提升系統(tǒng)有效性。

新一代教練機(jī)綜合技術(shù)是通過構(gòu)建航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化組織，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源、功能和管理的綜合。首先，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)資源類型與組成，構(gòu)建系統(tǒng)資源能力和組織結(jié)構(gòu)。即通過建立功能分區(qū)、系統(tǒng)分級(jí)、資源分類，形成系統(tǒng)能力優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)區(qū)域與系統(tǒng)資源優(yōu)化配置、能力優(yōu)化組合，提升區(qū)域與系統(tǒng)能力，降低區(qū)域與系統(tǒng)能力配置與復(fù)雜性；第二，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)功能類型與組成，構(gòu)建系統(tǒng)功能處理方式和組織結(jié)構(gòu)。即通過建立資源平臺(tái)、功能平臺(tái)和系統(tǒng)平臺(tái)，支持基于資源共享的物理綜合、基于結(jié)果共享的功能綜合和提升系統(tǒng)有效性的管理綜合；第三，通用教練機(jī)航電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)四代機(jī)系統(tǒng)環(huán)境的組成，構(gòu)建系統(tǒng)環(huán)境狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)。即根據(jù)航空電子系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和核心處理平臺(tái)建立的綜合化組織架構(gòu)，通過物理綜合，提升資源共享率，降低資源需求；通過功能綜合，提升功能結(jié)果共享和過程復(fù)用率，提升處理效率；通過管理綜合，提升系統(tǒng)有效性，增強(qiáng)系統(tǒng)能力。

5 結(jié)語

面向新一代四代機(jī)教練機(jī)是目前新一代教練機(jī)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。美國的F-22和F-35均放棄發(fā)展同型雙座機(jī)，美空軍目前用F-15和F-16的雙座解決訓(xùn)練問題，準(zhǔn)備通過T-X項(xiàng)目解決雙座三代機(jī)退役后四代機(jī)飛行員培養(yǎng)這一棘手問題。本文通過對(duì)四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)技術(shù)和構(gòu)成的分析，通過基于通用教練機(jī)的平臺(tái)，構(gòu)建與四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)相適應(yīng)的任務(wù)合成、信息融合和結(jié)構(gòu)化綜合環(huán)境，深入研究通用教練機(jī)航電系統(tǒng)綜合化技術(shù)，為構(gòu)建面向四代機(jī)綜合化航空電子系統(tǒng)通用教練機(jī)航空電子系統(tǒng)研究奠定基礎(chǔ)。

[1]Moir,Ian,Allan Seabridge,2003,Civil Avionics Systems,AIAA Education Series.

[2]Al-Nayeem,A.,M.Sun,X.Qiu,L.Sha,S.P.Miller,D.D.Cofer,Dec 2009,A Formal Architecture Pattern for Real-Time Distributed Systems,Proceedings of IEEEReal-Time Systems Symposium,pp.161-170.

[3]RTCA Inc.,2005,Integrated Modular Avionics(IMA) Development Guidance and Certification Considerations,Washington,DC,RTCA Inc.Chapter 4.2.10.

[4]Olivier,Baud,Gomord Pierre,2004,Multi Sensor Data Fusion Architectures for Air Traffic Control Applications,Haptic,Audio and Visual Environments and Their Applications

[5]Airlines Electronic Engineering Committee,Oct.2003,Avionics Application Software Standard Interface,ARINC Specification 653-1,Annapolis,Aeronautical Radio Inc.