火炮聲探測裝備輔助訓練系統
2012-04-12 00:00:00呂玉濤劉陽趙雷
現代電子技術 2012年13期
摘要：針對火炮聲探測系統在日常訓練中受聲源限制等問題，研制了火炮聲探測裝備輔助訓練系統。該系統由數據交換機模擬設備和目標模擬機組成(平板電腦)，監控軟件加裝在數據綜合處理終端設備，用來監控數據綜合處理終端的功能和操作，數據交換機模擬設備用于模擬實裝數據交換機設備的功能和操作，目標模擬機用于構建聲測作業的虛擬戰場環境，為數據綜合處理終端設備提供虛擬的炮位或者炸點信號，用于完成火炮聲探測系統信號處理設備的模擬操作訓練。
關鍵詞：輔助訓練; 火炮聲探測; 模擬聲目標; 虛擬戰場環境
中圖分類號：
TN97134; TP274
文獻標識碼：A
文章編號：1004373X(2012)13
0016
03
收稿日期：20120221
0引言
火炮聲探測系統進行日常訓練時展開時間長，幅員廣，動用人員及車輛多，各方面消耗大，而且需要實彈射擊進行綜合訓練，這樣使得該裝備未能很好的達到平戰結合。目前采用火炮聲探測模擬器進行模擬訓練，能夠降低實裝的磨損程度，減少架設撤收過程，幫助操作手了解實裝性能和操作過程。但是當前利用模擬器進行訓練教學只能在室內進行，不易進行戰斗行動訓練。
因此，為了減少裝備損耗、增強操作人員訓練效果，在模擬器訓練和實裝訓練兩個環節中增加了實裝條件下的半真實訓練環節，即根據裝備自身特點，提出基于運用實裝進行模擬訓練的理念。立足于該套裝備中核心的訓練內容，發揮實裝在日常訓練中的作用，并使實裝的損耗達到最小。
1輔助訓練系統結構及原理
火炮聲探測裝備輔助訓練系統主要包括監控臺(目標模擬機)和數據交換機，連接圖如圖1所示。主要用于輔助操作手完成基本的技能訓練，縮短其培訓周期，并在模擬的實彈射擊條件下進行戰斗行動訓練。
監控臺內包含相應的監控軟件和目標模擬軟件，能夠在網絡環境下指定數據處理終端的訓練科目及發送相關訓練數據；監視并記錄數據處理終端的訓練情況；向目標模擬軟件模塊發出指令，給數據處理終端發送目標類型、數量等符合要求的目標數據；接收數據處理終端上傳目標數據；與系統上級監控中心進行通信，實施聯合訓練；記錄操作手信息，評判操作手的訓練成績。
數據交換機模擬器用于完成與實裝裝備進行接口連接，集成各種實裝需要的接口，能接收目標信息、氣象數據等，并轉換成實裝需要的數據格式。
2輔助訓練系統設計
2.1基本功能
輔助訓練系統可為火炮聲探測系統操作手提供模擬的目標信息、戰場環境，供操作手完成基本操作訓練；考核和評估操作手專業理論知識掌握程度和技能操作熟練程度，并可存儲、顯示、查詢、打印和上報成績；輔助教學裝備操作使用、功能原理、裝備維護保養及常見故障排除方法等內容；具備與模擬訓練系統的導控環境、訓練支撐環境的數據交互接口，可通過模擬訓練系統網絡環境與其他輔助訓練系統互連。
2.2基本設計思想
根據火炮聲探測系統的應用經驗，提出輔助訓練系統的基本設計思想如下：第一，基于運用實裝進行模擬訓練的理念，立足于該套裝備中核心的訓練內容，充分發揮實裝在日常訓練中的作用，并盡可能將實裝的損耗達到最小。第二，輔助訓練系統應具有便攜性，可攜帶，不僅可以應用在車載上，還可車下使用。第三，擴展性強。可與導調網相連，并可實現指控網部分功能。第四，通用性好。軟件也可用于其他聲探測裝備的模擬訓練。第五，輔助訓練系統應操作簡單，適合操作員使用。
2.3系統硬件設計
目標模擬機是一部帶有RS 232端口的加固平板手持電腦，用于運行編制的監控軟件和目標模擬軟件。
數據交換機是硬件設計中的核心。根據實裝接口要求，數據交換機設置了電源電路、USB接口電路和兩個RS 232串口電路。
2.4系統軟件設計
2.4.1軟件開發平臺
由圖1可知，數據主要通過USB通用串口總線傳輸到數據綜合處理終端，通過RS 232串口連接監控臺，要求軟件應具備利用USB及串口傳遞信息的能力。而且信息交換需求量較大，實時性要求較高，因此采用Visual C++作為軟件平臺，利用UDP協議進行數據傳遞。
數據處理過程中，操作監控數據需要大量的數據存儲，同時需要通過網絡讀/寫數據，為此采用了Oracle數據庫。
2.4.2監控臺軟件設計
火炮聲探測系統模擬訓練器監控臺軟件在網絡環境下監控終端模擬訓練臺，輸出目標數據與戰場環境參數，實現訓練科目設置、目標設置、訓練情況監視與記錄、訓練成績評判、理論學習與考核、數據管理、網絡管理等功能。該軟件主要由監控模塊、目標模擬模塊和專業知識理論考核模塊、多媒體教學軟件等組成。
(1) 監控模塊
監控模塊主要完成以下功能：
網絡管理監控臺通過標準網卡與各模擬單元構建局域網。
數據管理數據管理模塊具有對操作手訓練的歷史記錄進行條件查詢、整體瀏覽等功能。操作手上機訓練前，必須登記，輸入操作手的姓名、工作單位等信息。
目標管理在數據處理終端進行確定目標坐標訓練之前，監控臺需要向數據處理終端提供必要的目標數據，通過向目標模擬軟件模塊發送相關命令，由目標模擬軟件模塊產生出若干個假定的目標數據信息及干擾信息，然后送往數據處理終端，供操作手偵察、校射和抗干擾訓練時使用。
訓練過程實時監控監控臺向數據處理終端發出訓練指令后，數據處理終端進入訓練狀態，將訓練過程數據實時寫入監控臺上的服務器數據庫中。監控軟件讀取該數據庫，可實時監控操作手的操作動作和時間，并將過程數據記錄在監控臺數據庫中，以備成績評定時使用。
模擬訓練的評估監控臺根據操作手的訓練過程數據記錄，進行相關科目訓練的成績評判。根據操作手訓練時間的長短、操作順序的準確度、操作錯誤的性質及次數、操作產生的中間和最后數據，系統自動評判出該科目的訓練成績，并將操作、考評結果在監控臺顯示器顯示出來。
(2) 專業知識考核模塊
專業知識考核模塊主要完成以下功能：專業知識考核軟件主要進行專業知識理論考核。要求試題庫包含專業基礎知識、系統基本性能和功能、基本工作原理、系統結構和電氣組成、操作使用、維護保養、作戰運用等內容。
(3) 目標模擬模塊
目標模擬模塊主要完成以下功能：
地圖顯示功能
軟件界面地圖區顯示戰區地圖，能根據輸入坐標(或直接用鼠標操作)圖示戰術標號；信號輸出過程中在地圖上實時圖示信號經過整個戰場的概略情況；軟件顯示作業結果和實時圖示地圖區各點坐標。
參數控制功能
在軟件主界面上可直接輸入(或利用鼠標操作輸入)火炮聲探測時需要的參數及目標信息；信號輸出時可在主界面上顯示參加作業裝備的作業結果信息。
地圖加載
軟件具有記憶功能，上一次軟件運行正常結束后，已經加載的地圖在下一次軟件運行時會自動加載。
設置圖元位置
利用鼠標設置圖元位置：在地圖上希望進行坐標設置的位置點上點擊鼠標右鍵，則在地圖上會彈出菜單界面。在菜單上選擇對應的圖元，則所選擇的圖元隊標會顯示在地圖上的特定點上，所選擇圖元的坐標會顯示在軟件中的相應位置上。
氣象參數設置
在軟件頁面中設置需要的氣象參數，如地面溫度、地面風速、地面風向等。
(4) 輸入/輸出關系
監控臺設計有與模擬訓練系統的導控環境、訓練支撐環境的數據交互接口，通過模擬訓練系統網絡環境與其他輔助訓練系統互連，可根據上級導調臺指令信息，進行聯合模擬訓練。
(5) 多媒體教學軟件
多媒體教學軟件為獨立運行軟件，可運行于監控臺計算機和數據綜合處理終端設備，通過圖片、文字、錄像等形式介紹裝備的工作原理、系統結構、基本操作、維護與保養、作用和使用方法、基層維修、分隊戰術行動等，便于操作手日常學習。
2.4.3數據交換機軟件設計
具有USB協議棧，通過USB 2.0標準電氣四線接口，與數據綜合處理終端進行數據交換。
具有3個RS 232接口。其中1個與監控機進行串行通信，波特率為38 400 b/s，8 位數據位，1位起始位，1位停止位，無奇偶校驗位，接收目標信息。1個與氣象儀進行數據交換，串行通信，波特率為1 200 b/s，8位數據位，1位起始位，1位停止位，無奇偶校驗位，接收氣象信息。另1個備用。
采用ATMEL單片機作為主控芯片，采用JATG接口進行編程。
3系統試用情況
院校教學、部隊訓練試用表明，該系統解決了當前火炮聲探測模擬器與實裝裝備之間的訓練階段轉換環節的缺失，彌補模擬器注重功能操作，實裝裝備在平時無法運用于日常訓練，只能在實彈射擊時才能對實裝裝備進行全方位的訓練的不足。提升了火炮聲探測系統的使用效能，既更大程度地使參訓人員有操作與模擬器不同的心理體驗，也更進一部鞏固和提高了訓練效果。在盡可能減少對實裝裝備的損耗下，節約了大量的維護檢修經費，提高了系統的訓練保障能力。
4結語
火炮聲探測裝備輔助訓練系統可為炮兵聲測偵察訓練作業提供模擬目標信息，操作手利用氣象條件等信息可完成對敵方火炮定位、為我方炮兵校正射擊等訓練任務。該系統并可實現圖形顯示、系統建鏈、成果整理等全功能模擬操作和整體組合仿真，能夠對訓練效果進行考核評估。利用該輔助訓練系統實施模擬訓練，提高了訓練效果，使新裝備在部隊能夠快速形成戰斗力，其擴展功能實現了目標聲像顯示、圖上陣地選擇變換與作戰環境構建、噪聲干擾等級設置和抗干擾等，具有顯著的應用價值。
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作者簡介：
呂玉濤女，1981年出生，吉林扶余人，講師，碩士研究生。研究方向為聲測指揮。
劉陽男，1981年出生，遼寧大石橋人，講師，碩士研究生。研究方向為聲測指揮。
趙雷男，1978年出生，內蒙古包頭人，講師，碩士研究生。研究方向為自動化控制。
