嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

韓濤鋒++饒祺++溫智翔

摘 要：本文介紹了嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)的概念和優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)分析了有關(guān)在飛行訓(xùn)練過程中嵌入式的系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵性技術(shù)，并且介紹了嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)使用在國外飛機(jī)上的具體情況。

關(guān)鍵詞：嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)仿真 空戰(zhàn)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0248-02

隨著先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)載系統(tǒng)及火控武器水平的不斷提高，開展飛行訓(xùn)練的成本也與日俱增。為了解決高昂的訓(xùn)練成本和有限軍費(fèi)預(yù)算之間的矛盾，世界上各主要軍事強(qiáng)國競(jìng)相在主戰(zhàn)飛機(jī)或教練機(jī)上開展嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)研究。

1 嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)的概念和優(yōu)勢(shì)

嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)際上就是在不將飛機(jī)原有系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成改變的基礎(chǔ)上，將一些仿真訓(xùn)練的設(shè)備嵌入進(jìn)整個(gè)裝備的里端位置，最大程度的借助其內(nèi)部的各種先進(jìn)性的通訊組成設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)操作，而形成一個(gè)和實(shí)際工作環(huán)境相互融合的一個(gè)完整全面的模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，最后達(dá)成在仿真環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練的要求。嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)的飛行安控器示意圖，見圖1所示。

通過引入嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)，可相對(duì)實(shí)兵對(duì)抗訓(xùn)練或地面模擬器訓(xùn)練具備以下優(yōu)勢(shì)。

（1）降低飛行訓(xùn)練投入成本。借助目標(biāo)仿真運(yùn)行體系組成的虛擬目標(biāo)取代真實(shí)的飛機(jī)，能夠大大的減少參與飛行訓(xùn)練的飛機(jī)數(shù)量，且通過使用虛擬探測(cè)設(shè)備可減少機(jī)載系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，二者綜合將有效解決飛行資源有限和訓(xùn)練任務(wù)需求之間的矛盾。

（2）減小訓(xùn)練空間限制。采用嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)即便是超視距空戰(zhàn)，也只需要將參加訓(xùn)練的飛機(jī)其本身的飛行空間要求納入考慮范圍，這樣能夠大大縮小飛行訓(xùn)練的空間，因此嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)的后勤保障功能也是優(yōu)勢(shì)明顯的。

（3）真實(shí)、靈活的模擬各種環(huán)境威脅。利用仿真技術(shù)搭建嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)，可根據(jù)已獲得假想敵的信號(hào)特征或機(jī)動(dòng)能力調(diào)整仿真參數(shù)，從而增加模擬目標(biāo)的逼真度，提高飛行訓(xùn)練的有效性。

（4）提供真實(shí)的身體負(fù)載和態(tài)勢(shì)感知情景。嵌入式飛行訓(xùn)練提供給飛行員的身體感知和情景意識(shí)與傳統(tǒng)地面模擬器有本質(zhì)不同，無論是從視覺上還是感覺方面都是真實(shí)的情況。

（5）安全保密優(yōu)勢(shì)。嵌入式飛行訓(xùn)練可減少參訓(xùn)飛機(jī)的數(shù)量，降低事故發(fā)生的可能性，同時(shí)減少飛行訓(xùn)練被監(jiān)視以及泄密的可能性。

（6）提高飛行訓(xùn)練評(píng)估的實(shí)時(shí)性和及時(shí)性。智能化的嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)還具備實(shí)時(shí)反饋指導(dǎo)和事后評(píng)估方面的優(yōu)勢(shì)，極大提高飛行訓(xùn)練的效率。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

嵌入式飛行訓(xùn)練技術(shù)指的是飛行訓(xùn)練的技術(shù)和各種裝備運(yùn)行技術(shù)之間的協(xié)調(diào)配合，其是建立在電子技術(shù)與信息技術(shù)的基礎(chǔ)之上，當(dāng)中包含了各種技術(shù)性的綜合運(yùn)行技術(shù)內(nèi)容，其基本框架如圖2所示。

2.1 “嵌入式”技術(shù)

因?yàn)楠?dú)立嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)沒有較大的研發(fā)難度，同時(shí)其和各種武器之間的裝備接口數(shù)量較少，而且運(yùn)行過程中如有必要，可以進(jìn)行卸載。依照現(xiàn)如今存在的各項(xiàng)飛機(jī)裝備，獨(dú)立嵌入式的訓(xùn)練系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)是相對(duì)合理與合適的。而在這個(gè)過程中，一般需要使用到一種較為標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范，這樣的話就能過在武器操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，就提出一整套完整獨(dú)立的，以供嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接入要求的各種接口要求。其次，詳細(xì)具體的設(shè)計(jì)過程中以及后期完成嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的過程中，減少嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的重復(fù)工作。

2.2 態(tài)勢(shì)生成技術(shù)

國外在超視距作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)方面研究和開發(fā)較多。對(duì)于視距內(nèi)的作戰(zhàn)對(duì)象，飛行員是可以通過眼睛觀察的。這就要求在態(tài)勢(shì)生成時(shí)使虛擬目標(biāo)附加在飛行員用肉眼觀察到的外部環(huán)境中，通過頭盔顯示器或其它顯示器在空戰(zhàn)飛機(jī)座艙中逼真的顯示虛擬目標(biāo)，并且不影響飛行員對(duì)飛行環(huán)境的觀察。

2.3 信息交互技術(shù)

嵌入式的飛行訓(xùn)練系統(tǒng)功能，主要是實(shí)現(xiàn)由訓(xùn)練系統(tǒng)造成的虛擬形式與各種現(xiàn)實(shí)裝備運(yùn)行模式的合作完成，核心技術(shù)就是在訓(xùn)練系統(tǒng)與實(shí)際裝備系統(tǒng)之間建構(gòu)起一個(gè)安全、邊界的交互渠道。信息交互技術(shù)中包含了運(yùn)行信息的收集、處理和傳輸?shù)鹊榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)，屬于獲取信息、融合、傳輸?shù)母鞣N技術(shù)性要求融合。因?yàn)榍度胧斤w行訓(xùn)練系統(tǒng)處于的一種裝備環(huán)境比較特殊，因此其對(duì)信息交互技術(shù)的要求也就更高，兼容性和實(shí)時(shí)性要求都需要滿足。

2.4 仿真建模技術(shù)

因?yàn)榍度胧斤w行訓(xùn)練技術(shù)的嵌入性特點(diǎn)，因此其仿真建模技術(shù)是建立在科學(xué)飛行、科學(xué)系統(tǒng)、相似原理與信息計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)之上的，其把飛行訓(xùn)練系統(tǒng)與實(shí)際的裝備實(shí)行了一體化的建模操作，同時(shí)結(jié)合了各項(xiàng)實(shí)際裝備的操作功能、運(yùn)行結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)因素，借助系統(tǒng)模型的方式對(duì)武器裝備的嵌入式訓(xùn)練做分析研究。主要內(nèi)容有武器技術(shù)的仿真與作戰(zhàn)訓(xùn)練仿真等等多項(xiàng)技術(shù)。

2.5 飛行訓(xùn)練評(píng)估技術(shù)

嵌入式的飛行訓(xùn)練評(píng)估技術(shù)是借助系統(tǒng)方式對(duì)整個(gè)的訓(xùn)練過程和當(dāng)中參與的工作人員表現(xiàn)進(jìn)行的判定與評(píng)估，也是整個(gè)訓(xùn)練過程中，重要性最突出的環(huán)節(jié)，其成就的好壞直接對(duì)訓(xùn)練效果的提升產(chǎn)生影響。評(píng)估技術(shù)的重點(diǎn)就是對(duì)各種科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的制定做評(píng)估，并且借助系統(tǒng)性的方式開展整體性評(píng)估工作。

3 發(fā)展現(xiàn)狀

在最近幾年，嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)有較快的應(yīng)用發(fā)展。美軍將其當(dāng)成是空軍訓(xùn)練轉(zhuǎn)型的未來發(fā)展方向，當(dāng)下研究的重點(diǎn)就是地面的工作人員與各種設(shè)施設(shè)備的訓(xùn)練。例如美國的聯(lián)合公司下屬的AAI公司就開發(fā)了一種無人機(jī)視覺訓(xùn)練系統(tǒng)，使用的就是嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)。而英國的BAE系統(tǒng)公司當(dāng)下已經(jīng)研究了一整套有關(guān)于“鷹”高級(jí)教練機(jī)的嵌入式酚性訓(xùn)練系統(tǒng)。

在國內(nèi)，軍用教練機(jī)的研制廠商正大力投入研發(fā)嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)，不久的將來嵌入式飛行訓(xùn)練系統(tǒng)也將在我國空軍飛行員培養(yǎng)流程中發(fā)揮重要作用。

4 應(yīng)用前景展望

時(shí)代不斷發(fā)展的過程中，美軍目光放在了戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展與人物的要求之上，現(xiàn)如今正在以積極的姿態(tài)掀起全面聯(lián)合的第三次訓(xùn)練轉(zhuǎn)型。在這之中，嵌入式仿真發(fā)展計(jì)劃屬于聯(lián)合了國家訓(xùn)練能力而得到了一項(xiàng)重要組成部分。除此之外，嵌入式的飛行訓(xùn)練也能夠使用在軍用的直升機(jī)和無人機(jī)中，同樣海軍和陸軍裝備的軍事訓(xùn)練也能夠使用。因此，信息技術(shù)發(fā)展的過程中，嵌入式飛行訓(xùn)練的優(yōu)勢(shì)會(huì)慢慢的表現(xiàn)出來，未來的軍事應(yīng)用前景將會(huì)是非常廣闊的。

參考文獻(xiàn)

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