前瞻智能化飛行任務輔助決策手段

曹春年 李煒芃

【摘要】為解決復雜環境或緊急任務下飛行員飛行準備時效性不高、大信息量下準備內容不全和最大限度杜絕時間緊、任務重導致的準備質量不高帶來潛在的風險隱患，提出以“快速匯集、決策支撐、安全保密”為特點的智能化、數字化航行任務規劃系統，任務規劃系統是以訓練管理信息系統為平臺、各專業現有軟件系統為依托，按照信息化“前店后廠”模式，基于統一的時空框架，融合集成短報文收發、地圖管理、航行計算、導航時頻等各類專業飛行要素信息和系統功能，為各級領導和飛行人員了解戰場環境、獲取重要任務信息、掌握任務態勢提供信息窗口，初步形成受領任務后快速網絡化處理能力。

【關鍵詞】航行任務規劃∣報文通信∣領航計算∣導航

一、系統建設背景

近幾十年來，指揮自動化系統建設成果顯著，信息采集、傳輸、存儲、處理和顯示等環節均已成型，仿真模擬及數據工程建設逐漸完善，任務規劃系統也初現雛形。然而，現有任務規劃系統發展遭遇到智能輔助能力滯后的問題，基本停留在輔助勞力而非智能階段，對智能程度稍高的問題，如態勢理解、決策輔助、任務規劃、飛行計劃仿真推演等，基本是無能為力，智能輔助已成為制約快速反應的瓶頸問題。

二、系統建設目標

智能化的任務規劃平臺能夠通過多維度廣泛感知外部環境與內部狀態信息，基于感知數據實時自主完成深度挖掘、推理和融合，實現態勢構建，自主產生控制策略并執行，同時要具有一定的自主認知和學習能力。

根據未來智能化任務的需求，從OODA 任務循環出發，任務規劃平臺的智能化技術主要包括：感知多源化、認知融合化、決策智能化、控制自主化、任務協同化、保障全局化等。

感知多源化：通過有效地接收、探測“客體”信號，并進行特征提取和樣本積累，經過充分地學習、處理、分析，優化產生可供“主體”使用、響應的映射信息，從而完成測量、分析、識別等相關任務。

認知融合化：通過單一平臺異構傳感器信息的深度融合，以及分布在編組中各類傳感器的互聯互通、信息共享，將目前對環境的感知與理解從片面的、離散的、靜態的感知提高到全局的、關聯的、動態的感知。

決策智能化：在感知、認知以及數據融合與挖掘的基礎上，將自主任務決策從依靠預先規劃任務序列、進行程序化任務、適應性有限的層次提高到經驗知識與數據相結合、任務使命驅動任務規劃、有效應對未知態勢變化的層次。

控制自主化：基于環境特征信息，進行多種導航模式的智能配置和在線結構/功能重構，根據決策或自身狀態的變化，實現行動軌跡自適應優化調整、高精度跟蹤控制以及故障條件下控制策略的自診斷和自修復等。

任務協同化：通過智能體之間的通信、空中動態自適應組網、多平臺間的信息融合及任務分配，實現分散的平臺在時間、空間、功能上的協調統一，具有體系開放、彈性互聯、動態重構、自組織協同等能力。

保障全局化：以人工智能和大數據知識庫為基礎，實現對復雜系統全壽命周期內的健康管理與維修保障等功能；依托虛擬現實、增強現實等技術，為部隊提供自主訓練保障服務，推動系統保障模式由從傳統的“任務驅動型響應式保障”向“狀態驅動型主動式保障”轉型。

三、主要功能

系統分為航行任務規劃操作系統和便攜式手持設備兩部分。

（一）航行任務規劃操作系統

1.RNSS信號接收功能

具備北斗三號RNSSB3頻點信號接收定位、測速和授時功能，具有區域短報文、全球短報文通信功能，在區域短報文可用情況下優先使用區域短報文。

能夠接收處理北斗三號系統功率增強預報和標識，當收到功率增強預報或標識時，或手動啟動功率增強信號搜索功能時，能將北斗三號功率增強衛星信號與非增強衛星信號進行統籌使用，優選最佳幾何分布、最好信號質量的衛星參與定位解算，并對外輸出功率增強啟用情況提示[1]。

2.授權與初始時間注入

具備有線、無線授權與初試時間注入功能。

3.RAIM檢測

具備RAIM檢測功能，可計算并輸出RNSS單點定位保護級。

4.BDSBAS定為保護級計算

具備BDSBAS定位保護級計算功能。

5.遙閉和自毀

可相應用戶的自毀命令或通過北斗系統發送的遠程“永久關閉”指令，銷毀北斗三號授權芯片的內部信息，刪除本機存有的所有數據。

6.RDSS定位報告

具備接收處理RDSS定位報告、廣義RDSS定位報告和普通位置報告三種模式定位報告功能。

7.全球短報文通信

具備全球范圍雙向通信、全球位置報告功能。

8.指揮控制

具備下屬用戶信息通播、組播、點播和兼收功能，可管理下屬終端目錄，可刪除、修改和顯示終端信息。

9.地圖操作

具有地圖縮放、漫游、全圖顯示和圖層控制等功能，可以在地圖上顯示機場、航點、航線和空域等。同便攜機。

10.便攜式手持機監控

可接收便攜式手持設備發送的航行信息，形成飛行軌跡；可與便攜式手持設備互發文電信息，可向便攜式手持設備發送直飛更該航線等控制指令，可響應便攜式手持設備發送的呼救信息。

11.其他終端監控

可監控北斗系列便攜式用戶機、手持救生電臺和其他北斗通用終端。

（二）便攜式手持設備功能

1.衛星信號接收

具有北斗三號RNSS信號接收定位、測速和授時功能；具有區域短報文、全球短報文通信功能；在區域短報文可用情況下優先使用區域短報文；具備BDSBAS增強信息接收處理能力；能夠接受處理北斗三號系統功率增強預報和標識，當收到功率增強預報或標識時，或手動啟動功率增強信號搜索功能時，能將北斗三號功率增強衛星信號與非增強衛星信號進行統籌使用，優選最佳幾何分布、最好信號質量的衛星參與定位解算，并對外輸出功率增強啟用情況提示[2]。

2.RAIM檢測

具備RAIM檢測功能，可計算并輸出RNSS單點定位保護級。

3.BDSBAS定位保護級計算

具備BDSBAS定位保護級計算功能。

4.守時

具備關機守時功能。

5.遙閉和自毀

可響應用戶的自毀命令或通過北斗系統發送的遠程“永久關閉”指令，銷毀北斗三號授權芯片的內部信息，刪除本機存儲的秘密級以上數據。

6.報文通信

能夠增加、刪除、修改文字報文信息，可收發文字報文信息；可錄入、刪除語音信息，可在重點區域內收發語音和圖片信息。

7.空地協同

能夠自動向地面設備發送飛機航行信息（包括經緯度、海拔高度、速度航向等信息，以下相同），能上報身份信息；可接受其他設備發送的航行信息，可接收地面系統發送的態勢信息并顯示；能接收地面系統發送的更改航線等指控指令，自動繪制新航線并進行領航解算[3]。

便攜手持機之間編組協同，互相感應位置，群內消息廣播。

8.應急搜救與定位報告

具備使用北斗三號短報文發送應急搜救信號能力；可發送RDSS定位報告、廣義RDSS定位報告和普通位置報告；可響應位置查詢請求指令并發送標準定位報告。

9.航圖操作

可實現航圖縮放、平移和歸位，能夠自動加載和隱藏航圖要素；能夠切換航圖顯示視角，支持民航航路航線圖（矢量圖）和標準格式地圖加載，可疊加顯示。晝夜顯示模式可手動切換和通過日出日落時刻計算自動切換。

10.可視化導航

具備選航、直飛、改航、偏置導航、準到導航、航線翻轉、求近、速度矢量指示等功能，能夠顯示機場五邊航線和垂直下滑航線；可在航圖上疊加顯示導航參數（包括航向、速度、導航臺信息、機場信息、飛行程序數據等），支持民航機場、航線等數據導入并可編輯處理；可記錄航行日志并回放。

11.安全告警

可對航圖進行區域著色指示地形的安全等級；能夠指示橫向處置剖面地形，實時顯示飛機到關聯高程點或危險區相對位置，實現輔助危險告警。

12.飛行資料管理

可查閱進近程序、民航航路、飛行卡片、航理法規等電子資料；能夠查閱和編輯航線、空域、機場、航路點信息；具備交互式特情處置、電子檢查單功能；能通過航行規劃地面系統加載數據并處理，能擴展兼容航空導航數據庫標準數據格式。

13.領航計算

可以計算轉彎半徑、轉彎時間、轉彎坡度等轉彎參數；可進行航行速度三角形邊角關系換算；可計算大圓航線、航程；可計算穿云下降時間、穿云下降距離等；可計算準到導航相關參數等；可計算日出、日落時間，以及太陽高度角和太陽位置。

作為顯示要求，可在波賽點左邊與地理坐標之間轉換，接收地面系統發送的直飛波賽點指令，自動繪制到波賽點坐標下相對點的直飛航線并進行導航解算。

14.應用軟件升級擴展

具備應用軟件擴展能力，可根據用戶需求升級應用軟件功能。

參考文獻

[1] 陳欽麗.無人水下航行器群體協同作業多任務自主規劃方法研究[J].軍事交通學院學報，2017（4）.

[2] 閆敬，陳天明，關新平.自主水下航行器協同控制研究現狀與發展趨勢[J].水下無人系統學報，2012（1）.

[3] 李昆鵬，崔昆濤.軍用無人水面航行器協同自治及控制設計[J].艦船科學技術，2018（12）.

（作者單位：93427部隊）