一種機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張閻 陳堅(jiān) 楊帆

摘? ?要：嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)有助于作戰(zhàn)任務(wù)的訓(xùn)練，對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的培養(yǎng)有重要影響。本文首先敘述嵌入式訓(xùn)練的基本概念，對(duì)嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)所包含機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備進(jìn)行介紹;然后提出機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，闡述其硬件、軟件構(gòu)架，解決訓(xùn)練空域小，靶場(chǎng)儀器等訓(xùn)練資源分配緊張問題。通過本文的研究，為今后機(jī)載嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考思路。

關(guān)鍵詞：嵌入式訓(xùn)練? 硬件? 軟件

中圖分類號(hào)：TP27? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（c）-0019-02

1? 嵌入式訓(xùn)練的基本概念

1.1 嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的功能構(gòu)架

嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)包括機(jī)載設(shè)備和地面設(shè)備，機(jī)載設(shè)備有兩個(gè)主要模塊：本機(jī)虛擬模塊、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬模塊。本機(jī)虛擬模塊可優(yōu)化機(jī)載傳感器能力，并模擬自己的武器和電子系統(tǒng)，虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬模塊可模擬訓(xùn)練過程中的虛擬威脅。

訓(xùn)練管理模塊可控制整個(gè)訓(xùn)練過程，這樣飛行員就可選擇、開啟并停止事先設(shè)計(jì)的訓(xùn)練場(chǎng)景。同時(shí)，特定的安全保障功能能夠在出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)停止訓(xùn)練任務(wù)，從而確保戰(zhàn)機(jī)的安全。在訓(xùn)練過程中，數(shù)據(jù)與音頻錄入模塊可記錄相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練后的總結(jié)、評(píng)估。

這種嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)架可以滿足一架配有嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的戰(zhàn)機(jī)與其他模擬空中威脅進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。但是，由于多級(jí)聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的要求，因此在配有嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的戰(zhàn)機(jī)之間通過數(shù)據(jù)鏈連接，可以使更多平臺(tái)共享虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)基于嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的多機(jī)聯(lián)合訓(xùn)練。

1.2 機(jī)載設(shè)備

本機(jī)虛擬包括與嵌入式訓(xùn)練相關(guān)的戰(zhàn)機(jī)傳感器系統(tǒng)模型，包括：雷達(dá)、雷達(dá)告警、敵我識(shí)別詢問等，且必須在顯示和控制上與戰(zhàn)機(jī)航電系統(tǒng)交互，并由航電系統(tǒng)處理模擬傳感器數(shù)據(jù)、武器數(shù)據(jù)和電子戰(zhàn)數(shù)據(jù)，使虛擬戰(zhàn)場(chǎng)和真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境一致。同時(shí)，本機(jī)模擬模塊還需要計(jì)算敵方采用虛擬武器對(duì)本機(jī)造成的威脅程度。

虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬模塊包括對(duì)地面和空中威脅平臺(tái)的機(jī)動(dòng)、傳感器以及武器的模擬，其中涉及模擬威脅平臺(tái)的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、傳感器和武器的對(duì)抗措施，使虛擬威脅平臺(tái)的行為與真實(shí)平臺(tái)一致，同時(shí)還可包含訓(xùn)練演習(xí)范圍內(nèi)的地形以及大氣條件模擬。

在使用嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)期間，訓(xùn)練管理模塊可控制所有訓(xùn)練進(jìn)程。包括記錄音頻、視頻以及對(duì)飛行員的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，這種評(píng)估包括飛行員對(duì)武器、傳感器和對(duì)抗措施的使用以及戰(zhàn)術(shù)選擇。同時(shí)，如果訓(xùn)練中戰(zhàn)機(jī)狀態(tài)的安全風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)，安全保障功能會(huì)自動(dòng)停止嵌入式 訓(xùn)練，從而讓飛行員恢復(fù)對(duì)真實(shí)世界的態(tài)勢(shì)感知能力。

1.3 地面設(shè)施

地面設(shè)施主要包括戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境生成模塊和任務(wù)報(bào)告模塊，其中戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境生成模塊可編輯并生成作戰(zhàn)場(chǎng)景，并可以將場(chǎng)景通過有線或無線方式加載至飛機(jī)嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境模擬模塊。

任務(wù)報(bào)告模塊用于飛行后總結(jié)和評(píng)估，為飛行員及其教官提供了一種交互式的教學(xué)工具，能夠回放飛行中記錄的數(shù)據(jù)，且該模塊可同步機(jī)載顯示設(shè)備的顯示內(nèi)容，并重構(gòu)飛機(jī)和虛擬武器的3D軌跡，回放訓(xùn)練演戲過程中發(fā)生的事件清單（例如武器發(fā)射、箔條彈投放）。

2? 嵌入式戰(zhàn)機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖1所示，其中任務(wù)計(jì)算機(jī)（MMC）是任務(wù)系統(tǒng)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(xùn)練系統(tǒng)相關(guān)的是C-MUX和D-MUX，嵌入式訓(xùn)練計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（ETCS）和嵌入式訓(xùn)練雷達(dá)網(wǎng)關(guān)（ETRG）可以通過以太網(wǎng)鏈路交互信息。

嵌入式訓(xùn)練計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)在嵌入式Linux操作系統(tǒng)和EuroSim模擬引擎上運(yùn)行的基于PowerPC的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)。嵌入式訓(xùn)練計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可安裝在飛機(jī)設(shè)備艙或掛架內(nèi)，所有嵌入式訓(xùn)練相關(guān)的模擬軟件均在嵌入式戰(zhàn)機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行。

嵌入式訓(xùn)練雷達(dá)網(wǎng)關(guān)也是一個(gè)基于PowerPCd的平臺(tái)，但它在VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上運(yùn)行，主要功能是將虛擬雷達(dá)生成的探測(cè)數(shù)據(jù)送至任務(wù)系統(tǒng)，并使飛機(jī)的真實(shí)雷達(dá)與D-MUX總線之間斷開連接。當(dāng)嵌入式訓(xùn)練雷達(dá)網(wǎng)關(guān)下電或嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)未運(yùn)行時(shí)，飛機(jī)真實(shí)雷達(dá)將重新與D-MUX總線相接。

圖2顯示了嵌入式訓(xùn)練計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的模擬軟件架構(gòu)。這一架構(gòu)由在戰(zhàn)術(shù)環(huán)境數(shù)據(jù)庫（TEDP）周圍的一系列模塊構(gòu)成。

3? 結(jié)語

嵌入式訓(xùn)練能夠在各種超視距戰(zhàn)術(shù)相關(guān)的訓(xùn)練任務(wù)上獲得了較好的訓(xùn)練能力，與地面模擬器訓(xùn)練設(shè)備相比，嵌入式訓(xùn)練系統(tǒng)能夠提供更多的訓(xùn)練效能。預(yù)計(jì)在未來，戰(zhàn)斗機(jī)飛行員在各種超視距戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中，嵌入式訓(xùn)練將發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

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