嵌入式飛行訓練系統關鍵技術及發展現狀

韓濤鋒++饒祺++溫智翔

摘 要：本文介紹了嵌入式飛行訓練系統的概念和優勢，重點分析了有關在飛行訓練過程中嵌入式的系統開發關鍵性技術，并且介紹了嵌入式飛行訓練系統使用在國外飛機上的具體情況。

關鍵詞：嵌入式飛行訓練系統 計算機仿真 空戰

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0248-02

隨著先進戰斗機機載系統及火控武器水平的不斷提高，開展飛行訓練的成本也與日俱增。為了解決高昂的訓練成本和有限軍費預算之間的矛盾，世界上各主要軍事強國競相在主戰飛機或教練機上開展嵌入式飛行訓練系統研究。

1 嵌入式飛行訓練系統的概念和優勢

嵌入式飛行訓練系統，實際上就是在不將飛機原有系統的內部構成改變的基礎上，將一些仿真訓練的設備嵌入進整個裝備的里端位置，最大程度的借助其內部的各種先進性的通訊組成設備進行組網操作，而形成一個和實際工作環境相互融合的一個完整全面的模擬仿真訓練系統，最后達成在仿真環境下進行訓練的要求。嵌入式飛行訓練系統的飛行安控器示意圖，見圖1所示。

通過引入嵌入式飛行訓練系統，可相對實兵對抗訓練或地面模擬器訓練具備以下優勢。

（1）降低飛行訓練投入成本。借助目標仿真運行體系組成的虛擬目標取代真實的飛機，能夠大大的減少參與飛行訓練的飛機數量，且通過使用虛擬探測設備可減少機載系統的維護費用，二者綜合將有效解決飛行資源有限和訓練任務需求之間的矛盾。

（2）減小訓練空間限制。采用嵌入式飛行訓練系統即便是超視距空戰，也只需要將參加訓練的飛機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練的空間，因此嵌入式飛行訓練系統的后勤保障功能也是優勢明顯的。

（3）真實、靈活的模擬各種環境威脅。利用仿真技術搭建嵌入式訓練系統，可根據已獲得假想敵的信號特征或機動能力調整仿真參數，從而增加模擬目標的逼真度，提高飛行訓練的有效性。

（4）提供真實的身體負載和態勢感知情景。嵌入式飛行訓練提供給飛行員的身體感知和情景意識與傳統地面模擬器有本質不同，無論是從視覺上還是感覺方面都是真實的情況。

（5）安全保密優勢。嵌入式飛行訓練可減少參訓飛機的數量，降低事故發生的可能性，同時減少飛行訓練被監視以及泄密的可能性。

（6）提高飛行訓練評估的實時性和及時性。智能化的嵌入式飛行訓練系統還具備實時反饋指導和事后評估方面的優勢，極大提高飛行訓練的效率。

2 系統關鍵技術研究

嵌入式飛行訓練技術指的是飛行訓練的技術和各種裝備運行技術之間的協調配合，其是建立在電子技術與信息技術的基礎之上，當中包含了各種技術性的綜合運行技術內容，其基本框架如圖2所示。

2.1 “嵌入式”技術

因為獨立嵌入式訓練系統沒有較大的研發難度，同時其和各種武器之間的裝備接口數量較少，而且運行過程中如有必要，可以進行卸載。依照現如今存在的各項飛機裝備，獨立嵌入式的訓練系統的組成結構是相對合理與合適的。而在這個過程中，一般需要使用到一種較為標準的接口規范，這樣的話就能過在武器操作系統的設計過程中，就提出一整套完整獨立的，以供嵌入式訓練系統實現接入要求的各種接口要求。其次，詳細具體的設計過程中以及后期完成嵌入式訓練系統的過程中，減少嵌入式訓練系統設計實現的重復工作。

2.2 態勢生成技術

國外在超視距作戰態勢方面研究和開發較多。對于視距內的作戰對象，飛行員是可以通過眼睛觀察的。這就要求在態勢生成時使虛擬目標附加在飛行員用肉眼觀察到的外部環境中，通過頭盔顯示器或其它顯示器在空戰飛機座艙中逼真的顯示虛擬目標，并且不影響飛行員對飛行環境的觀察。

2.3 信息交互技術

嵌入式的飛行訓練系統功能，主要是實現由訓練系統造成的虛擬形式與各種現實裝備運行模式的合作完成，核心技術就是在訓練系統與實際裝備系統之間建構起一個安全、邊界的交互渠道。信息交互技術中包含了運行信息的收集、處理和傳輸等等多個環節，屬于獲取信息、融合、傳輸的各種技術性要求融合。因為嵌入式飛行訓練系統處于的一種裝備環境比較特殊，因此其對信息交互技術的要求也就更高，兼容性和實時性要求都需要滿足。

2.4 仿真建模技術

因為嵌入式飛行訓練技術的嵌入性特點，因此其仿真建模技術是建立在科學飛行、科學系統、相似原理與信息計算機技術基礎之上的，其把飛行訓練系統與實際的裝備實行了一體化的建模操作，同時結合了各項實際裝備的操作功能、運行結構等各項因素，借助系統模型的方式對武器裝備的嵌入式訓練做分析研究。主要內容有武器技術的仿真與作戰訓練仿真等等多項技術。

2.5 飛行訓練評估技術

嵌入式的飛行訓練評估技術是借助系統方式對整個的訓練過程和當中參與的工作人員表現進行的判定與評估，也是整個訓練過程中，重要性最突出的環節，其成就的好壞直接對訓練效果的提升產生影響。評估技術的重點就是對各種科學標準的制定做評估，并且借助系統性的方式開展整體性評估工作。

3 發展現狀

在最近幾年，嵌入式飛行訓練系統有較快的應用發展。美軍將其當成是空軍訓練轉型的未來發展方向，當下研究的重點就是地面的工作人員與各種設施設備的訓練。例如美國的聯合公司下屬的AAI公司就開發了一種無人機視覺訓練系統，使用的就是嵌入式訓練系統。而英國的BAE系統公司當下已經研究了一整套有關于“鷹”高級教練機的嵌入式酚性訓練系統。

在國內，軍用教練機的研制廠商正大力投入研發嵌入式飛行訓練系統，不久的將來嵌入式飛行訓練系統也將在我國空軍飛行員培養流程中發揮重要作用。

4 應用前景展望

時代不斷發展的過程中，美軍目光放在了戰爭的發展與人物的要求之上，現如今正在以積極的姿態掀起全面聯合的第三次訓練轉型。在這之中，嵌入式仿真發展計劃屬于聯合了國家訓練能力而得到了一項重要組成部分。除此之外，嵌入式的飛行訓練也能夠使用在軍用的直升機和無人機中，同樣海軍和陸軍裝備的軍事訓練也能夠使用。因此，信息技術發展的過程中，嵌入式飛行訓練的優勢會慢慢的表現出來，未來的軍事應用前景將會是非常廣闊的。

參考文獻

[1] 陳凌，吳冰，胡志偉，等.機載嵌入式空戰訓練的研究與發展[J].計算機仿真，2010，12（2）：108-112.

[2] 亓凱，楊任農，左家亮，等.空戰飛機嵌入式訓練系統的研究[J].火力與指揮控制，2011，12（9）：165-171.endprint