無(wú)人機(jī)新型教學(xué)訓(xùn)練手段研究與實(shí)踐

申 斌　李 坦　傅小進(jìn)（武漢軍械士官學(xué)校，湖北　武漢　430075）

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無(wú)人機(jī)新型教學(xué)訓(xùn)練手段研究與實(shí)踐

申 斌李 坦傅小進(jìn)
（武漢軍械士官學(xué)校，湖北武漢430075）

摘要：無(wú)人機(jī)作為一種集光、電、機(jī)、計(jì)算機(jī)于一體的高新裝備，能夠?yàn)閼?zhàn)場(chǎng)偵察、毀傷評(píng)估、電子干擾等方面提供一定的技術(shù)支持，以提高我國(guó)的信息戰(zhàn)以及電子戰(zhàn)能力。只有不斷完善無(wú)人機(jī)新型教學(xué)訓(xùn)練手段，才能最大限度地提高無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)效能，因此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)積極探索有效的教學(xué)訓(xùn)練手段，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)操控的高效準(zhǔn)確性。本文首先介紹了無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練手段，然后對(duì)無(wú)人機(jī)模擬教學(xué)訓(xùn)練主要內(nèi)容進(jìn)行研究，最后探討了無(wú)人機(jī)新型訓(xùn)練手段研究與實(shí)踐，以期為提高無(wú)人機(jī)訓(xùn)練效率提供良好借鑒。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；訓(xùn)練手段；教學(xué)

無(wú)人機(jī)作為一種技術(shù)復(fù)雜、價(jià)值高昂的裝備，即使存在極小的隱患，也有可能引發(fā)嚴(yán)重事故，形成惡劣影響。除此以外，由于無(wú)人機(jī)具有有限的壽命，所以其不適宜經(jīng)常性地飛行訓(xùn)練。合理規(guī)范教學(xué)訓(xùn)練手段，采取新型有效的訓(xùn)練方法，對(duì)于有效發(fā)揮無(wú)人機(jī)系統(tǒng)性能十分必要。

一、無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練手段

1 模擬訓(xùn)練手段

無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練是指在系統(tǒng)指揮下進(jìn)行的戰(zhàn)法研究以及軍事作戰(zhàn)演練過(guò)程，其以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)模型的操作下得出實(shí)驗(yàn)研究成果。目前，隨著采辦兵器費(fèi)用的持續(xù)增多以及武器裝備的日趨復(fù)雜，將無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練作為軍事部門(mén)進(jìn)行無(wú)人機(jī)教學(xué)的訓(xùn)練手段之一已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然需求，其能夠在重點(diǎn)發(fā)展軍事用途的基礎(chǔ)上，大大降低因操作人員操作不當(dāng)或責(zé)任意識(shí)模糊而造成的事故發(fā)生機(jī)率。

2 模擬訓(xùn)練手段分類(lèi)

目前，我國(guó)無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練可以分為以下兩個(gè)方面。一方面，模擬操作訓(xùn)練，其主要研究機(jī)載任務(wù)設(shè)備以及虛擬飛行控制的操作模擬訓(xùn)練，通過(guò)在飛行仿真模型的純軟件以及半物理兩種模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的動(dòng)態(tài)交互，向操作人員直觀展示無(wú)人機(jī)的工作細(xì)節(jié)。另一方面，模擬維修訓(xùn)練，其主要研究無(wú)人機(jī)的虛擬故障診斷模擬訓(xùn)練。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行模擬維修訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)拆解組裝裝備部件、可視化診斷故障、可視化信號(hào)流程等內(nèi)容的高效進(jìn)行。目前，無(wú)人機(jī)模擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)主要在多媒體教材作用下，引導(dǎo)操作人員學(xué)習(xí)該系統(tǒng)的維修步驟以及原理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)效能的充分發(fā)揮。

二、無(wú)人機(jī)模擬教學(xué)訓(xùn)練主要內(nèi)容

1 模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

在進(jìn)行模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要依據(jù)需求確定訓(xùn)練流程，然后才構(gòu)建仿真模型。一般地，無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)包括： 動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真；地面指揮控制；飛行控制系統(tǒng)仿真；任務(wù)設(shè)備仿真；通信鏈路等模塊。只有嚴(yán)格遵循無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，合理規(guī)范各模塊仿真精度，才能最大限度地提高無(wú)人機(jī)訓(xùn)練效能、降低無(wú)人機(jī)教學(xué)訓(xùn)練成本。

2 飛行仿真軟件體系

在無(wú)人機(jī)訓(xùn)練中，設(shè)計(jì)飛行仿真軟件十分重要，其在人機(jī)交互以及網(wǎng)絡(luò)管理圖形的繪制下，高效真實(shí)地反映了真實(shí)世界。因此，在進(jìn)行無(wú)人機(jī)訓(xùn)練時(shí)，應(yīng)有效合理地結(jié)合各系統(tǒng)軟件模塊，在數(shù)據(jù)共享的前提條件下實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)訓(xùn)練效能的提升。一般地，飛行仿真軟件體系的設(shè)計(jì)主要采取模塊化方案，其可以針對(duì)不同機(jī)型，合理配置各模塊，以提高無(wú)人機(jī)飛行的靈活性。

3 任務(wù)信息及故障控制

在任務(wù)信息布置中，操作人員應(yīng)結(jié)合無(wú)人機(jī)訓(xùn)練內(nèi)容以及任務(wù)載荷，探索任務(wù)信息的動(dòng)態(tài)生成以及有效控制方法，為無(wú)人機(jī)操作訓(xùn)練提供良好的目標(biāo)信息支持平臺(tái)。在無(wú)人機(jī)飛行故障中，信息一般由地面測(cè)控站收集遙測(cè)數(shù)據(jù)，以判斷故障原因并及時(shí)采取有效措施，防止無(wú)人機(jī)飛行失控，發(fā)生不必要事故。為了能夠有效控制故障的發(fā)生，在日常訓(xùn)練中常常采取虛擬故障生成技術(shù)，其借助仿真計(jì)算機(jī)為操作人員創(chuàng)造隨機(jī)故障，以達(dá)到操作人員排除故障能力的訓(xùn)練效果。

4 綜合訓(xùn)練評(píng)估

由于無(wú)人機(jī)訓(xùn)練系統(tǒng)由多個(gè)復(fù)雜的子系統(tǒng)構(gòu)成，且各個(gè)子系統(tǒng)間存在著錯(cuò)雜的交互關(guān)系，所以為了能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)綜合訓(xùn)練效果，構(gòu)建有效的評(píng)估模型，并確定子系統(tǒng)權(quán)重十分重要。在無(wú)人機(jī)訓(xùn)練中運(yùn)用綜合評(píng)估系統(tǒng)，不僅需要評(píng)估受訓(xùn)人員操作技巧，還需要綜合評(píng)估整個(gè)訓(xùn)練水平，通過(guò)運(yùn)用定量以及定性評(píng)估方法，為科學(xué)定量綜合訓(xùn)練過(guò)程做好理論準(zhǔn)備。

三、無(wú)人機(jī)新型訓(xùn)練手段研究與實(shí)踐

為了更好地提高無(wú)人機(jī)操作的準(zhǔn)確性以及安全性，及時(shí)采取新型的教學(xué)訓(xùn)練手段十分重要，其只有具有計(jì)算機(jī)仿真、教學(xué)指揮管理、視景圖像生成三個(gè)方面的輔佐，才能更好地突出訓(xùn)練實(shí)踐效果。

1 計(jì)算機(jī)仿真

計(jì)算機(jī)仿真共包含氣動(dòng)仿真、飛控導(dǎo)航以及指揮控制仿真三個(gè)方面。氣動(dòng)仿真主要是對(duì)無(wú)人機(jī)動(dòng)力以及氣動(dòng)的仿真，其一般包括大氣環(huán)境、發(fā)動(dòng)機(jī)、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)方程、輸出飛行參數(shù)五個(gè)模塊；飛控導(dǎo)航軟件主要對(duì)無(wú)人機(jī)飛控導(dǎo)航的過(guò)程進(jìn)行仿真，其主要集中于無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈接口以及實(shí)裝指揮控制車(chē)的定性仿真；指揮控制仿真軟件主要對(duì)飛行控制席位、任務(wù)控制席位、任務(wù)規(guī)劃席位以及鏈路監(jiān)控席位中的所有軟件功能進(jìn)行仿真。

2 教學(xué)指揮管理

教學(xué)指揮管理作為模擬器的總控制臺(tái)，是訓(xùn)練模擬器教員與整機(jī)的界面，其不僅能夠布置訓(xùn)練任務(wù)、調(diào)整訓(xùn)練參數(shù)以及評(píng)判訓(xùn)練結(jié)果，而且其具備人員以及任務(wù)管理等功能。一般地，教學(xué)指揮管理的系統(tǒng)由管理計(jì)算機(jī)以及指揮控制臺(tái)兩部分硬件組成。為了增加教學(xué)指揮的可靠性，計(jì)算機(jī)機(jī)箱大多采取工業(yè)控制機(jī)箱，并在指揮控制臺(tái)安裝視頻切換裝置，以供操作人員受到教學(xué)人員有序的指揮。

3 視景圖像生成

虛擬三維場(chǎng)景是視景顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其能夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)訓(xùn)練提供真實(shí)的操作環(huán)境。在無(wú)人機(jī)新型訓(xùn)練手段中，視景圖像生成具有重要作用，其主要是指在偵察任務(wù)飛行以及訓(xùn)練空域的需求下，自動(dòng)生成圖形模型；具有白天、夜間的工作模式；具有不同厚度與高度的云層以及具有訓(xùn)練環(huán)境活動(dòng)目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

總之，無(wú)人機(jī)新型教學(xué)訓(xùn)練手段的應(yīng)用能夠大大縮短訓(xùn)練時(shí)間，幫助無(wú)人機(jī)裝備部隊(duì)在高效率的學(xué)習(xí)中獲得極強(qiáng)的戰(zhàn)斗力。本文在無(wú)人機(jī)訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的研究下提出了有效的教學(xué)訓(xùn)練手段，通過(guò)利用系統(tǒng)指揮控制逼真模擬訓(xùn)練環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)操作人員基本技能的全面培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

[1]林冬生，鄭幸，鮑傳美.無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練視景仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2007（26）：107-108.

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A