航空電子裝備維護訓練評估模塊設計與實現(xiàn)

航空電子裝備維護訓練評估模塊設計與實現(xiàn)

陳鴻，陶東香，劉雅娟，李寶鵬

（海軍航空工程學院青島校區(qū)，青島266071）

為了在某型航空電子裝備維護訓練模擬器中客觀公正地對參訓人員的裝備維護能力進行量化評估，基于半實物仿真技術，設計航空電子裝備維護訓練評估模塊的硬件框架。在完成訓練操作的實時采集記錄的基礎上，實現(xiàn)對訓練效果的自動評估練，實際使用效果證明該模塊的實用性和有效性。

航空電子裝備；航空訓練模擬器；維修考核；量化評估

0　引言

為滿足航空部隊裝備操作訓練、技術培訓等需要，使部隊熟練掌握新型電子裝備的技術保障方法，目前各訓練機構正在大力開展維護訓練模擬器的開發(fā)和使用。開發(fā)維護訓練模擬器的目的是提高參訓人員操作裝備的熟練程度以及應對故障的能力，所以維護訓練模擬器需要客觀準確的訓練效果評估能力。但由于航空電子裝備維護訓練的操作步驟復雜，需觀察的儀表電門繁多，且操作動作間具有關聯(lián)等原因，很難進行全面、客觀、完善的訓練效果評估。

針對上述問題，在某型航空電子裝備維護訓練模擬器中引入訓練效果評估模塊，在完整記錄參訓人員操作動作的基礎上，實現(xiàn)對參訓人員的裝備維護能力的自動評估。

1　硬件組成

該型航空電子裝備維護訓練模擬器可分為五大組成部分：半實物仿真航空電子裝備、半實物仿真座艙、一二線地面檢測設備、信息采集與控制單元、導調(diào)與訓練效果評估平臺，如圖1所示。

其中，半實物仿真座艙、半實物仿真航空電子裝備以及一二線檢測設備是參訓人員進行訓練操作的三大平臺，以完成航空電子裝備的外部檢查、內(nèi)部檢查、機上通電、功能檢查、地面檢測以及故障排除等訓練內(nèi)容。采集與控制單元是系統(tǒng)采集控制仿真裝備狀態(tài)的中樞，是半實物仿真裝備與半實物座艙、半實物地面檢測設備實現(xiàn)信息交聯(lián)的關鍵單元。

訓練效果評估模塊主要依托上述硬件框架中的導調(diào)與訓練效果評估平臺來實現(xiàn)。教員在該平臺下達的訓練科目結束后，平臺自動調(diào)取訓練過程數(shù)據(jù)庫中記錄的學員操作，自動完成訓練成績的評定，并指出其中的錯誤操作。該模塊設計實現(xiàn)中涉及到兩大關鍵技術：

（1）操作采集與記錄，如何實時采集學員在訓練模擬器上的所有操作，并記錄下來，作為訓練效果評判的輸入。

（2）訓練效果評判，如何客觀公正評價學員操作的正誤，給出訓練成績。

下面分別就上述兩大問題，討論具體的實現(xiàn)技術。

2　操作采集與記錄

訓練中需要記錄的操作可分為三類：機上通電檢查訓練操作、一二線地面檢測訓練操作、排故訓練操作。下面我們就分這三種情況來討論如何實現(xiàn)對操作過程無遺漏地采集記錄，并保證記錄的統(tǒng)一管理和調(diào)度。

（1）機上通電檢查訓練操作的采集與記錄

機上通電檢查是在仿真座艙中進行，由圖1中半實物仿真座艙的硬件結構，可以發(fā)現(xiàn)所有操縱機構都以星型連接到座艙工控機上，每一個操作動作都由各數(shù)字/模擬量采集模塊輸入到工控機中，由運行在工控機的軟件來判斷各操作動作的含義，再調(diào)用對應的響應與處理程序組。

因此工控機是整個半實物仿真座艙進行處理控制的核心，所有操作指令都通過工控機，因此，在工控機就能保證對座艙操作過程，無遺漏地記錄。不過為了保證記錄的統(tǒng)一管理和調(diào)度，以及后續(xù)的成績評定，需要把所有的操作記錄在導調(diào)與訓練效果評估平臺的訓練過程數(shù)據(jù)庫中。仿真座艙工控機對負責座艙內(nèi)學員操作的采集，并通過遠程數(shù)據(jù)庫訪問，將這些操作逐條記錄到導調(diào)與訓練效果評估平臺的訓練過程數(shù)據(jù)庫中。

（2）一二線地面檢測訓練操作采集與記錄

一二線地面檢測訓練主要是訓練學員對一二線檢測設備的操作和使用，但仿真的一線檢測設備內(nèi)的主控單元主要是單片機，難以與仿真座艙工控機一樣實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的遠程訪問。為了記錄對一線檢測設備的操作，采用了兩種解決方案，一種是采用串口通信，將一線檢測設備的操作編碼后傳輸?shù)阶摴た貦C，再由其記錄到遠程數(shù)據(jù)庫；另一種是不直接記錄學員對一線檢測設備的操作，而是記錄仿真裝備的工作狀態(tài)變化來間接反映學員操作的效果。

（3）排故訓練操作采集與記錄

排故訓練是一種綜合性的訓練，它不像通電檢查訓練那樣操作次序嚴謹，而是訓練學員綜合運用機上通電、地面檢測，查找故障，定位故障的能力。排故訓練評判需要的依據(jù)更加主觀，難以靠采集學員的操作來評判。因此實現(xiàn)中采用訓練后由學員撰寫錄入訓練報告的方式來采集記錄訓練過程。報告的錄入界面由程序固化在導調(diào)與訓練效果評估平臺的軟件中，學員訓練后，需要填寫故障現(xiàn)象、故障分析定位思路、排故方案擬定、故障排除過程等內(nèi)容，詳細記錄排故訓練的過程。

3　訓練效果評判

訓練效果的最終評判由導調(diào)與訓練效果評估軟件完成，該軟件運行在平臺的通用計算機上，其具備兩大功能：

（1）導調(diào)與故障設置功能

該功能響應教員的操作，進行訓練科目的下達和故障的預先設置。故障設置是通過串口通信來控制仿真裝備內(nèi)的故障點的狀態(tài)，進而實現(xiàn)遠程故障設置，其中故障設置點與故障現(xiàn)象對應關系由故障模型決定。要實現(xiàn)該功能包括的軟件模塊有：串口通信模塊、故障設置模塊、導調(diào)界面，各軟件模塊的關系如圖2所示。

圖2　導調(diào)與訓練效果評估軟件實現(xiàn)框圖

（2）訓練效果評估功能

該功能在下達的訓練科目結束后，通過調(diào)取訓練過程數(shù)據(jù)庫中記錄的學員操作，自動完成訓練成績的評定，并指出其中的錯誤操作。要實現(xiàn)該功能包括的軟件模塊有：數(shù)據(jù)庫訪問模塊、成績評定模塊、訓練效果顯示模塊，各軟件模塊見圖2所示。

圖3　導調(diào)與訓練效果評估軟件運行流程圖

導調(diào)與訓練效果評估軟件的運行流程如圖3所示。軟件啟動后，首先是有教員下達訓練科目，如通電自檢、告警功能檢查、發(fā)射機故障排除等，軟件自動設置裝備狀態(tài)，并將訓練科目記錄數(shù)據(jù)庫；然后開始該科目訓練，在訓練過程中，軟件作為數(shù)據(jù)庫服務器，不斷接收客戶端（機上顯控軟件）的操作，并記錄到數(shù)據(jù)庫中，同時實現(xiàn)到屏幕上；訓練結束后，軟件依據(jù)參訓人員的所有操作記錄自動得出訓練成績，并給出錯誤操作。最終教員可針對訓練效果評估結果對參訓人員的訓練進行講評并進行針對性指導和強化訓練。

4　結語

本文完成了基于半實物仿真實現(xiàn)的航空電子裝備維護訓練效果評估模塊的設計與實現(xiàn)，該評估模塊可以客觀地對參訓人員的通電檢查、地面監(jiān)測以及故障排除等關鍵性的裝備維護能力進行采集量化和自動評估，較大程度上減少了考核中人為主觀因素的影響。該評估模塊已應用于某型航空電子裝備維護訓練模擬器中，經(jīng)過實際使用表明，該模塊使用方便，可靠性高，可擴展性好，在其他各型航空電子裝備訓練模擬器中具有推廣應用價值。

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Design and Implement of Training Grading Module in Avionics Maintenance Training System

CHEN Hong，TAO Dong-xiang，LIU Ya-juan，LI Bao-peng
（Naval Aeronautical Engineering Academy Qingdao Branch，Qingdao 266041）

In order to assess operator's maintenance ability of avionics in maintenance training device impersonally and justly，designs a training grading module based on hardware-in-the-loop simulation.Through gathering all training operation in real-time，the training grading module can evaluate training effect automatically.The practical application shows that this module is practical and efficient.

Avionic；Maintenance Training Device；Maintenance Examination；Quantitative Appraisal

1007-1423（2016）27-0043-03DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.27.011

2016-06-21

2016-09-16