一種機載嵌入式訓練系統的設計

張閻 陳堅 楊帆

摘? ?要：嵌入式系統的開發有助于作戰任務的訓練，對戰斗機飛行員的培養有重要影響。本文首先敘述嵌入式訓練的基本概念，對嵌入式訓練系統所包含機載設備和地面設備進行介紹;然后提出機載嵌入式訓練系統的設計，闡述其硬件、軟件構架，解決訓練空域小，靶場儀器等訓練資源分配緊張問題。通過本文的研究，為今后機載嵌入式訓練系統的設計提供參考思路。

關鍵詞：嵌入式訓練? 硬件? 軟件

中圖分類號：TP27? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0019-02

1? 嵌入式訓練的基本概念

1.1 嵌入式訓練系統的功能構架

嵌入式訓練系統包括機載設備和地面設備，機載設備有兩個主要模塊：本機虛擬模塊、虛擬戰場環境模擬模塊。本機虛擬模塊可優化機載傳感器能力，并模擬自己的武器和電子系統，虛擬戰場環境模擬模塊可模擬訓練過程中的虛擬威脅。

訓練管理模塊可控制整個訓練過程，這樣飛行員就可選擇、開啟并停止事先設計的訓練場景。同時，特定的安全保障功能能夠在出現安全風險時自動停止訓練任務，從而確保戰機的安全。在訓練過程中，數據與音頻錄入模塊可記錄相關訓練數據用于訓練后的總結、評估。

這種嵌入式訓練系統構架可以滿足一架配有嵌入式訓練系統的戰機與其他模擬空中威脅進行戰術訓練。但是，由于多級聯合戰術訓練的要求，因此在配有嵌入式訓練系統的戰機之間通過數據鏈連接，可以使更多平臺共享虛擬戰場環境。實現基于嵌入式訓練系統的多機聯合訓練。

1.2 機載設備

本機虛擬包括與嵌入式訓練相關的戰機傳感器系統模型，包括：雷達、雷達告警、敵我識別詢問等，且必須在顯示和控制上與戰機航電系統交互，并由航電系統處理模擬傳感器數據、武器數據和電子戰數據，使虛擬戰場和真實戰場環境一致。同時，本機模擬模塊還需要計算敵方采用虛擬武器對本機造成的威脅程度。

虛擬戰場環境模擬模塊包括對地面和空中威脅平臺的機動、傳感器以及武器的模擬，其中涉及模擬威脅平臺的戰略、戰術、傳感器和武器的對抗措施，使虛擬威脅平臺的行為與真實平臺一致，同時還可包含訓練演習范圍內的地形以及大氣條件模擬。

在使用嵌入式訓練系統期間，訓練管理模塊可控制所有訓練進程。包括記錄音頻、視頻以及對飛行員的表現進行評估，這種評估包括飛行員對武器、傳感器和對抗措施的使用以及戰術選擇。同時，如果訓練中戰機狀態的安全風險較高時，安全保障功能會自動停止嵌入式 訓練，從而讓飛行員恢復對真實世界的態勢感知能力。

1.3 地面設施

地面設施主要包括戰場環境生成模塊和任務報告模塊，其中戰場環境生成模塊可編輯并生成作戰場景，并可以將場景通過有線或無線方式加載至飛機嵌入式訓練系統的虛擬戰場環境模擬模塊。

任務報告模塊用于飛行后總結和評估，為飛行員及其教官提供了一種交互式的教學工具，能夠回放飛行中記錄的數據，且該模塊可同步機載顯示設備的顯示內容，并重構飛機和虛擬武器的3D軌跡，回放訓練演戲過程中發生的事件清單（例如武器發射、箔條彈投放）。

2? 嵌入式戰機訓練系統的設計

嵌入式訓練系統的硬件架構如圖1所示，其中任務計算機（MMC）是任務系統的核心，也是一組雙冗余MIL-STD-1553B總線的總線控制器，而在這組總線中與嵌入式訓練系統相關的是C-MUX和D-MUX，嵌入式訓練計算機系統（ETCS）和嵌入式訓練雷達網關（ETRG）可以通過以太網鏈路交互信息。

嵌入式訓練計算機系統是一個在嵌入式Linux操作系統和EuroSim模擬引擎上運行的基于PowerPC的計算機硬件平臺。嵌入式訓練計算機系統可安裝在飛機設備艙或掛架內，所有嵌入式訓練相關的模擬軟件均在嵌入式戰機訓練系統內運行。

嵌入式訓練雷達網關也是一個基于PowerPCd的平臺，但它在VxWorks實時操作系統上運行，主要功能是將虛擬雷達生成的探測數據送至任務系統，并使飛機的真實雷達與D-MUX總線之間斷開連接。當嵌入式訓練雷達網關下電或嵌入式訓練系統未運行時，飛機真實雷達將重新與D-MUX總線相接。

圖2顯示了嵌入式訓練計算機系統執行的模擬軟件架構。這一架構由在戰術環境數據庫（TEDP）周圍的一系列模塊構成。

3? 結語

嵌入式訓練能夠在各種超視距戰術相關的訓練任務上獲得了較好的訓練能力，與地面模擬器訓練設備相比，嵌入式訓練系統能夠提供更多的訓練效能。預計在未來，戰斗機飛行員在各種超視距戰術訓練中，嵌入式訓練將發揮更大的作用。

參考文獻

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