飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)①

李雪青, 艾祖亮, 王再奎, 謝保川(海軍模擬飛行訓練中心, 北京 102488)

飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)①

李雪青, 艾祖亮, 王再奎, 謝保川
(海軍模擬飛行訓練中心, 北京 102488)

根據(jù)飛行員實際飛行訓練需要, 研制了導調控制分系統(tǒng)、戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)、外彈道解算分系統(tǒng)、計算機生成兵力分系統(tǒng)、指揮分系統(tǒng)以及音頻分系統(tǒng), 并通過基于HLA的網(wǎng)絡將上述分系統(tǒng)和經(jīng)過聯(lián)網(wǎng)改造的飛行模擬器分系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)整合, 構建了飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng), 在本地實現(xiàn)了多機聯(lián)合訓練功能.

飛行模擬器; 聯(lián)網(wǎng)訓練; 導調控制; 戰(zhàn)場環(huán)境

隨著近年來計算機硬件和軟件技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展, 以其為基礎的飛行模擬器的應用研制也在不斷進行技術革新. 以現(xiàn)有技術, 將多臺飛行模擬器進行聯(lián)網(wǎng), 實現(xiàn)模擬器聯(lián)網(wǎng)作戰(zhàn)訓練已經(jīng)成為可能. 本系統(tǒng)通過基于HLA的網(wǎng)絡[1-3]將多臺單機飛行模擬器進行聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)在同一戰(zhàn)場環(huán)境下模擬訓練, 不但可以滿足戰(zhàn)斗機飛行人員對模擬實戰(zhàn)對抗訓練的需要, 同時也可以滿足指揮人員的訓練需要.

戰(zhàn)斗機飛行人員在以往的飛行訓練中多以基本駕駛術、單機基本戰(zhàn)術、特情處置以及武器使用為訓練重點. 這些訓練內容可以使從未有過駕駛經(jīng)驗的飛行學員盡快的掌握戰(zhàn)斗機的基本性能, 熟悉基本操作.但是僅僅實現(xiàn)這些內容遠遠滿足不了成熟飛行人員對于訓練的需求, 他們往往需要更復雜、更深層次的訓練內容, 如多機配合完成攻擊某一地區(qū)目標的任務、完成與敵機空中對抗的訓練等. 這些訓練內容在實裝飛行中很少甚至無法實現(xiàn), 通過多機聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)這些訓練內容后可以有效的提高飛行人員在實際戰(zhàn)場中的作戰(zhàn)能力.

目前國內飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)主要通過反射內存網(wǎng)[4,5]技術實現(xiàn), 這種技術通過反射內存數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)通信,這種方式具有系統(tǒng)延遲時間小, 數(shù)據(jù)響應速度快的優(yōu)點, 但也存在硬件成本高、系統(tǒng)擴展性差的缺點. 本系統(tǒng)通過基于HLA的網(wǎng)絡進行飛行模擬器聯(lián)網(wǎng), 同時加入導調控制、指揮引導、戰(zhàn)場環(huán)境仿真、計算機生成兵力仿真和彈道解算仿真等內容, 使所有飛行模擬器能夠在統(tǒng)一的戰(zhàn)場環(huán)境下進行仿真訓練. 這種方式具有聯(lián)網(wǎng)成本低, 擴展性強的特點.

1 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)組成結構

該系統(tǒng)由導調控制分系統(tǒng)、戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)、指揮分系統(tǒng)、外彈道解算分系統(tǒng)、計算機生成兵力(CGF)分系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)、音頻分系統(tǒng)和各飛行模擬器分系統(tǒng)等組成, 其中戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)由氣象環(huán)境、電磁環(huán)境、地形服務和導航信息子系統(tǒng)組成, 導調控制分系統(tǒng)由三維態(tài)勢、二維態(tài)勢及控制和訓練管理子系統(tǒng)系統(tǒng)組成, 指揮分系統(tǒng)由紅、藍方指揮所子系統(tǒng)組成. 音頻分系統(tǒng)由音頻終端、音頻網(wǎng)絡和音頻計算機等組成.

圖1 飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)組成結構圖

1.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構

該系統(tǒng)網(wǎng)絡包括以傳輸仿真數(shù)據(jù)為主的仿真數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和以傳輸音頻數(shù)據(jù)為主的音頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡, 這兩個網(wǎng)絡獨立成網(wǎng), 互不相聯(lián).

如圖2所示為系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)網(wǎng)絡結構圖, 系統(tǒng)的網(wǎng)絡以光纖交換機作為核心, 通過光纖、網(wǎng)線、接入層交換機實現(xiàn)各個分系統(tǒng)的物理聯(lián)網(wǎng). 根據(jù)HLA網(wǎng)絡的分布式仿真原理, 網(wǎng)絡中需要定制統(tǒng)一的FOM表,該表中定義了各個聯(lián)邦成員需要發(fā)布和訂購的數(shù)據(jù)結構, 各聯(lián)邦成員根據(jù)該數(shù)據(jù)結構, 發(fā)送和接收相應的仿真數(shù)據(jù). 各聯(lián)邦成員通過將仿真數(shù)據(jù)發(fā)送到RTI服務程序, 再通過該服務程序將仿真數(shù)據(jù)分發(fā)給需要的聯(lián)邦成員, 從而實現(xiàn)各分系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通.

圖2 系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)網(wǎng)絡結構圖

如圖3所示為系統(tǒng)音頻網(wǎng)絡結構圖, 音頻網(wǎng)絡通過普通接入層交換機將語音通訊計算機和實時通訊單元連接. 語音數(shù)據(jù)傳輸也是通過HLA網(wǎng)絡實現(xiàn), RTI服務程序安裝在語音通訊計算機內. 與仿真數(shù)據(jù)網(wǎng)絡一樣, RTI服務程序負責語音數(shù)據(jù)的接收和分發(fā).

圖3 系統(tǒng)音頻網(wǎng)絡結構圖

1.3 系統(tǒng)功能

飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)的主要功能以飛行人員的空戰(zhàn)訓練為主, 因此飛行模擬器是整個系統(tǒng)的訓練核心. 飛行模擬器具有對應模擬機型的駕駛、武器使用及電子設備使用等功能; 指揮分系統(tǒng)由指揮人員操控, 完成對紅、藍方兵力的指揮與調度. 導調控制分系統(tǒng)為導調控制人員提供二、三維戰(zhàn)場態(tài)勢及參訓人員訓練信息管理等功能. 戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)為聯(lián)網(wǎng)訓練提供統(tǒng)一的戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)支持, 其中氣象環(huán)境是通過氣象環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)布使所有戰(zhàn)場內的戰(zhàn)斗實體能夠接收統(tǒng)一的氣象數(shù)據(jù); 電磁環(huán)境為所有實體提供統(tǒng)一的電磁解算; 地形服務為所有需要地形高度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供統(tǒng)一的高程數(shù)據(jù)服務; 導航信息為所有飛行模擬器提供統(tǒng)一的導航數(shù)據(jù)信息服務. 外彈道解算系統(tǒng)為武器發(fā)射后的狀態(tài)提供解算, 并對戰(zhàn)斗實體進行毀傷計算.計算機生成兵力分系統(tǒng)為系統(tǒng)增加計算機虛擬兵力,以增加戰(zhàn)場兵力復雜度, 同時也增加了訓練強度和難度. 音頻分系統(tǒng)可以實現(xiàn)各參訓人員間的語音通訊功能. 計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)將各個分系統(tǒng)連接并為數(shù)據(jù)分發(fā)提供軟硬件支持.

1.4 信息關系

導調控制分系統(tǒng)是整個訓練系統(tǒng)的控制中樞, 通過該系統(tǒng)可以發(fā)出系統(tǒng)運行、戰(zhàn)場布局和環(huán)境設置等命令, 同時該分系統(tǒng)還要接收其他各分系統(tǒng)回送的狀態(tài)數(shù)據(jù), 通過這些數(shù)據(jù)導調控制人員可以進行戰(zhàn)場態(tài)勢觀察和評估, 為整個訓練的協(xié)調運行提供保障.

戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)為飛行模擬器、計算機生成兵力、外彈道解算、導調控制等分系統(tǒng)提供戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù).

計算機生成兵力將電磁設備狀態(tài)反饋給戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)、將實體狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋給導調控制、指揮、外彈道解算和飛行模擬器分系統(tǒng).

外彈道解算分系統(tǒng)將彈道狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋給導調控制分系統(tǒng), 將毀傷數(shù)據(jù)反饋給飛行模擬器和計算機生成兵力, 同時還接收戰(zhàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)供彈道解算使用.

指揮分系統(tǒng)將指揮數(shù)據(jù)發(fā)送給飛行模擬器和計算機生成兵力分系統(tǒng), 同時接受導調控制系統(tǒng)的控制信息.

飛行模擬器接收導調控制的控制信息、戰(zhàn)場環(huán)境信息、計算機生成兵力實體狀態(tài)信息、外彈道解算毀傷信息以及指揮分系統(tǒng)的指揮命令信息. 同時, 飛行模擬器還將狀態(tài)信息發(fā)送給導調控制、指揮、計算機生成兵力、外彈道解算和戰(zhàn)場環(huán)境等分系統(tǒng).

所有信息仿真數(shù)據(jù)的交互都通過計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)實現(xiàn), 音頻分系統(tǒng)通過專用音頻網(wǎng)絡實現(xiàn)音頻通訊.

如圖4所示為各個分系統(tǒng)之間的信息關系圖.

圖4 各分系統(tǒng)間的信息關系圖

2 分系統(tǒng)實現(xiàn)及聯(lián)網(wǎng)整合

2.1 計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)

計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)是飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)的基礎, 其他各個分系統(tǒng)的運行都要依賴該分系統(tǒng)的軟硬件設備.

計算機網(wǎng)絡分系統(tǒng)包括軟硬件兩部分, 硬件部分主要包括交換機、光纖網(wǎng)絡、雙絞線網(wǎng)絡、RTI服務器以及聯(lián)網(wǎng)節(jié)點計算機等. 軟件主要為自研的仿真互聯(lián)可視化快速開發(fā)平臺QuickLink.

QuickLink 是基于HLA 分布式交互仿真體系結構設計和開發(fā)的仿真互聯(lián)可視化快速開發(fā)平臺, 突出解決仿真互聯(lián)設計和開發(fā)過程中“可視化開發(fā)工具、通用語言接口框架、仿真互聯(lián)引擎”三個方面的關鍵問題.基于該平臺開發(fā)者無需了解任何HLA、RTI 以及軟件設計模式等專業(yè)技術細節(jié), 使得大規(guī)模分布式仿真系統(tǒng)通信互聯(lián)的開發(fā)時間大幅縮短, 可以顯著提高仿真系統(tǒng)的開發(fā)效率. 軟件總體架構如圖5所示.

圖5 QuickLink軟件總體架構

該平臺由以下四個部分組成:

1) 可視化開發(fā)工具(QuickLinkDev)

具有人機交互界面, 根據(jù)用戶輸入的網(wǎng)絡通信協(xié)議自動生成相應的仿真互聯(lián)引擎多語言接口, 整個開發(fā)過程只需開發(fā)者進行簡單地操作就可以完成, 而無須了解任何HLA、RTI 技術細節(jié)和編寫任何程序代碼.

2) 通用語言框架(QlToolkit.dll)

為分布式仿真互聯(lián)提供多語言開發(fā)接口, 該接口支持C++、C#、VB.

3) 仿真互聯(lián)引擎(QlCore.dll)

為對象、交互的結構與行為提供與協(xié)議無關統(tǒng)一的管理與通信接口.

4) 運行時(QuickLinkRT)

為分布式仿真互聯(lián)提供RTI 運行環(huán)境與管理工具. QuickLink平臺仿真程序運行流程如圖6所示.

2.2 導調控制分系統(tǒng)

導調控制分系統(tǒng)由二維態(tài)勢及控制、三維態(tài)勢和信息管理三個子系統(tǒng)組成. 二維態(tài)勢及控制子系統(tǒng)實現(xiàn)了二維戰(zhàn)場態(tài)勢顯示、戰(zhàn)斗實體控制、戰(zhàn)斗實體狀態(tài)顯示及系統(tǒng)運行控制等功能. 三維態(tài)勢子系統(tǒng)通過三維方式顯示整個戰(zhàn)場態(tài)勢. 信息管理子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫管理所有參訓人員信息.

2.2.1 二維態(tài)勢及控制子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)軟件以MFC作為開發(fā)平臺, 以MapX作為開發(fā)組件, 可加載矢量和光柵兩種地圖格式, 具備二維戰(zhàn)場態(tài)勢顯示、戰(zhàn)斗實體軍標標識、戰(zhàn)斗實體狀態(tài)控制, 系統(tǒng)的仿真進程控制, 戰(zhàn)場態(tài)勢記錄重演等功能.

初始化

QlToolkit::QlInit

注冊對象和交互回調函數(shù)（可選）QlXXXSR::AddObjectAdditionCallback QlXXXSR::AddObjectRemovalCallback QlXXXInter::AddInteractionCallback

QlXXXSR::AddPostCallback

開始

QlToolkit::QlStart

引擎通信

QlObjectCallback QlInteractionCallback

QlPostCallback

結束通信連接QlToolkit::QlEnd紅、藍、中立和未知兵力, 設置內容包括兵力類型、運動狀態(tài)、屬方、編組狀態(tài)和武器狀態(tài)等; 戰(zhàn)場環(huán)境設置可以對氣象環(huán)境、電磁環(huán)境和導航信息進行人工設置; 系統(tǒng)運行控制是對系統(tǒng)仿真過程進行控制, 如運行、暫停、結束和回放等; 戰(zhàn)斗實體控制可以對戰(zhàn)場內所有實體進行運動狀態(tài)、武器狀態(tài)、部署狀態(tài)等全方位的控制, 可以協(xié)調整個戰(zhàn)場態(tài)勢, 使訓練能夠有效的進行. 特殊情況設置可以在訓練過程中設置一些特殊情況, 增加訓練難度, 如飛機發(fā)動機失火、通信中斷等; 系統(tǒng)態(tài)勢監(jiān)控通過文字和二維圖形的方式對戰(zhàn)勢進展狀態(tài)、各戰(zhàn)斗實體運行狀態(tài)、武器狀態(tài)進行監(jiān)控, 隨時協(xié)調各作戰(zhàn)單元, 避免因技術原因造成訓練停止.

2.2.2 三維態(tài)勢子系統(tǒng)

三維戰(zhàn)場態(tài)勢軟件采用EV-Globe SDK作為開發(fā)組件, 在其基礎上可以實現(xiàn)三維數(shù)字地球顯示, 在數(shù)字地球的基礎上可以實現(xiàn)各種軍標、模型、特效、氣象等三維戰(zhàn)場態(tài)勢所需的要素. 軟件效果如圖8所示.

圖6 程序運行流程

MapX是一個基于ActiveX(OCX)技術的可編程控件, 該控件具有顯示二維矢量地圖、顯示字體符號形式的軍標、繪制線條、綁定數(shù)據(jù)、圖元查詢等功能. 其中分層繪制圖元的顯示方式, 可以方便的實現(xiàn)軍標運動顯示、路徑規(guī)劃軌跡繪制等功能. 如圖7所示為導調控制軟件層次圖.

圖8 三維戰(zhàn)場態(tài)勢顯示

圖7 二維態(tài)勢及控制軟件層次圖

該軟件包括訓練戰(zhàn)場想定設置、兵力設置、戰(zhàn)場環(huán)境設置、系統(tǒng)運行控制、戰(zhàn)斗實體控制、特殊情況及系統(tǒng)態(tài)勢監(jiān)控七個功能模塊. 戰(zhàn)場想定設置功能通過兵力設置、戰(zhàn)場環(huán)境設置和數(shù)據(jù)庫操作可以實現(xiàn)初始戰(zhàn)場想定的布設、保存和調用; 兵力設置可以設置

2.2.3 信息管理子系統(tǒng)

信息管理子系統(tǒng)軟件包括人員注冊、添加信息、查找信息、統(tǒng)計信息和提醒信息5個功能模塊, 通過這些模塊可以實現(xiàn)參訓人員信息管理, 包括參訓時間、訓練課目、參訓機型等信息. 參訓人員的信息數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫形式存儲.

2.3 戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)

戰(zhàn)場環(huán)境分系統(tǒng)為整個訓練系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)支持和服務, 包括電磁環(huán)境、氣象環(huán)境、導航信息和地形服務四部分. 該分系統(tǒng)保證所有戰(zhàn)斗實體具有統(tǒng)一的戰(zhàn)場環(huán)境, 使訓練過程和結果更公平可信.

2.3.1 電磁環(huán)境子系統(tǒng)

在真實的戰(zhàn)場中, 復雜電磁環(huán)境對雷達、導彈、導航等設備的使用具有比較大的影響, 為了增加作戰(zhàn)真實性, 該子系統(tǒng)通過功能仿真, 實現(xiàn)了復雜戰(zhàn)場電磁環(huán)境的模擬.

飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練系統(tǒng)中涉及與電磁環(huán)境相關的設備包括雷達、干擾機、導航設備和敵我識別器. 系統(tǒng)采用脈沖描述字(PDW)對輻射源進行描述, 包括脈沖到達時間, 脈沖到達角, 脈沖載頻、脈沖寬頻、脈沖幅度等.系統(tǒng)根據(jù)導調控制分系統(tǒng)的輻射源設置, 在考慮輻射源平臺運動、輻射源天線波束形狀及掃描方式的情況下,計算每部雷達信號、干擾信號的脈沖參數(shù), 將脈沖存儲起來, 最后按到達該點的時間進行排序, 最后得到整個仿真時間內按到達時間排序的PDW脈沖流, 從而得到各參訓實體處接收機所面臨的脈沖信號.

2.3.2 氣象環(huán)境子系統(tǒng)

該系統(tǒng)氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源為特定時期國內真實氣象數(shù)據(jù)和仿真氣象數(shù)據(jù). 真實氣象數(shù)據(jù)以全國范圍內不同地區(qū)全年氣象數(shù)據(jù)為基礎, 采用插值等計算方法計算特定空間、時間點氣象數(shù)據(jù). 仿真氣象數(shù)據(jù)是根據(jù)導調控制分系統(tǒng)設置的氣象內容通過氣象數(shù)學模型生成特定氣象數(shù)據(jù). 軟件系統(tǒng)結構組成如圖9所示.

圖9 氣象環(huán)境軟件系統(tǒng)結構

2.3.3 導航信息子系統(tǒng)

通過將仿真訓練區(qū)域內的導航設備部署信息錄入數(shù)據(jù)庫, 并通過導調控制分系統(tǒng)對其狀態(tài)進行控制和管理, 實現(xiàn)導航信息服務功能. 訓練區(qū)域導航設備部署信息庫存儲的內容包括機場代碼、機場名稱、機場裝備的導航設備型號、導航設備名稱、導航設備部署經(jīng)度、導航設備部署緯度、導航設備部署高度等.

圖10 導航信息軟件系統(tǒng)結構

2.3.4 地形服務子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)通過分頁加載DEM數(shù)據(jù), 為戰(zhàn)斗實體提供統(tǒng)一的高程數(shù)據(jù)值. 在訓練系統(tǒng)中, 飛行模擬器、導彈、計算機生成兵力等戰(zhàn)斗實體都需要高程數(shù)據(jù)值,這些值可以實現(xiàn)實體高度檢測、碰撞檢測、透視性檢測等功能.

2.4 外彈道解算分系統(tǒng)

外彈道解算分系統(tǒng)用于對敵我兵力對抗過程中敵、我雙方武器發(fā)射后的外彈道進行模擬解算并進行最終毀傷效果的計算. 該系統(tǒng)仿真對象包括機載導彈、機載炸彈、航炮、地面防空導彈和艦空導彈等. 如圖11所示為武器外彈道模擬仿真框圖. 武器外彈道解算需要提供武器的初始運動、姿態(tài)等狀態(tài)值, 這些值通過武器載體如模擬器、CGF等獲得. 該分系統(tǒng)通過發(fā)動機系統(tǒng)模型、燃油系統(tǒng)模型、武器質量特性模型、武器控制模型、武器制導模型結合氣動數(shù)據(jù)、大氣數(shù)據(jù)、電磁環(huán)境數(shù)據(jù)等完成武器的運動狀態(tài)解算, 解算后數(shù)據(jù)與系統(tǒng)地形數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)一起作為碰撞檢測模型數(shù)據(jù)源完成碰撞檢測計算并給出毀傷效果值.

圖11 武器外彈道模擬仿真框圖

2.5 計算機生成兵力分系統(tǒng)

計算機生成兵力分系統(tǒng)主要作用是配合飛行模擬器訓練, 提供以藍方兵力為主的逼真的對抗對象. 該分系統(tǒng)主要包括作戰(zhàn)仿真引擎、仿真資源庫、通訊接口和人機交互界面四部分. 作戰(zhàn)仿真引擎是整個CGF分系統(tǒng)中的核心模塊, 完成兵力對抗的主要功能, 重點在基于工廠機制的模型設計和重用. 仿真引擎底層采用基于M?K RTI的分布式仿真結構, 提供對仿真進程的驅動. 仿真資源庫是離線系統(tǒng), 以文本或數(shù)據(jù)庫形式提供與作戰(zhàn)相關的各種武器裝備的性能參數(shù)和作戰(zhàn)行動文案等, 為開發(fā)和操控人員提供數(shù)據(jù)支持. 通信接口是CGF分系統(tǒng)與整個外部系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的通道. 其功能是接收外部數(shù)據(jù), 轉化為滿足CGF系統(tǒng)運行的本地數(shù)據(jù); 將本地數(shù)據(jù)轉化為外部系統(tǒng)需要數(shù)據(jù),完成CGF系統(tǒng)與外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互過程. 如圖12為CGF軟件結構圖.

圖12 CGF軟件結構圖

2.6 指揮分系統(tǒng)

指揮分系統(tǒng)包括紅方指揮所和藍方指揮所, 該分系統(tǒng)通過仿真的數(shù)據(jù)鏈和語音的方式向作戰(zhàn)實體發(fā)出控制命令. 紅、藍方指揮所軟硬件組成基本相同,都包括雷達臺、綜合態(tài)勢臺和通信臺, 指揮員可以通過這些臺位設備對戰(zhàn)場態(tài)勢進行觀察, 并通過仿真數(shù)據(jù)鏈和語音系統(tǒng)指揮戰(zhàn)斗實體完成指揮員的戰(zhàn)術意圖.

2.7 音頻分系統(tǒng)

音頻分系統(tǒng)以各參訓部位語音麥克風、音響、語音通訊計算機和語音通信服務器等硬件為基礎, 通過HLA語音通訊網(wǎng)絡, 實現(xiàn)訓練部位語音通訊功能. 通過語音通訊控制軟件可以對通訊節(jié)點進行通訊組合控制. 音頻分系統(tǒng)主要設備為RIU——實時通信單元, RIU是一種集實時語音通訊和即時聲音告警功能于一體的通訊系統(tǒng).

RIU的實時語音通訊軟件設計主要包括三部分的內容, 一是聲音的采集和播放, 使用DirectSound開發(fā);二是語音包的傳輸, 使用了RTP庫, RTP是一個實時通訊網(wǎng)絡協(xié)議, 網(wǎng)絡上的音視頻傳輸大多用它來實現(xiàn);三是控制字, 用來控制語音包的發(fā)送地址, 從而達到語音通訊的控制, 如是否進行語音通信, 是單工還是雙工等.

2.8 飛行模擬器分系統(tǒng)

飛行模擬器主要包括座艙系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、操縱負荷系統(tǒng)、計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)、音響系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等, 本系統(tǒng)中所涉及的飛行模擬器是已經(jīng)研制完成并使用過一段時間的成熟產品, 這些模擬器已經(jīng)具備單機訓練功能. 飛行模擬器的互聯(lián)只需將飛控、航電、武器火控模擬器內部數(shù)據(jù)與其他分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過聯(lián)網(wǎng)節(jié)點計算機進行數(shù)據(jù)交互, 部分數(shù)據(jù)在使用前進行適當?shù)臄?shù)據(jù)變換處理即可.

2.9 分系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)整合

各分系統(tǒng)內的聯(lián)邦成員通過發(fā)布、訂購數(shù)據(jù)類實現(xiàn)分系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互, 從而使整個系統(tǒng)能夠協(xié)調運轉形成整體. 發(fā)布者按周期更新對象類數(shù)據(jù), 訂購者可以獲得對象類的連續(xù)狀態(tài); 發(fā)布者發(fā)送交互類的狀態(tài)值, 訂購者可以獲得觸發(fā)類消息. 通過結合對象類和交互類的特點, 可以實現(xiàn)各分系統(tǒng)間相互通信和消息的傳遞. 如表1所示為數(shù)據(jù)互聯(lián)協(xié)議說明.

表1 數(shù)據(jù)互聯(lián)協(xié)議說明

3 結語

該系統(tǒng)完成研制后, 在交付使用之前, 參研人員對系統(tǒng)研發(fā)前期制定的戰(zhàn)術技術指標進行了嚴格的測試, 達到甚至超過了原指標要求, 后又經(jīng)過多個批次測試訓練, 通過參訓人員的反饋完全可以滿足導調人員、指揮人員和飛行人員的訓倆需求, 對于提高各類人員在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下的實戰(zhàn)能力起到了重要的作用.

飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練不僅拓展了訓練內容, 同時也使訓練更接近實戰(zhàn), 飛行模擬器聯(lián)網(wǎng)訓練為日后進行異地多兵種聯(lián)網(wǎng)訓練奠定了技術基礎, 甚至也使模擬器和實裝裝備聯(lián)網(wǎng)訓練成為可能, 這將進一步擴大飛行模擬器的應用范圍, 提高軍事經(jīng)濟效益.

1 Fujimoto RM, Weatherly RM. Time Management in the DoD high level architecture. Acm Sigsim Simulation Digest, 1996, 26(1): 60–67.

2 Fujimoto RM. Time management in the hight level architecture. Simulation Trans. of the Society for Modeling & Simulation International, 1998, 71(6): 388–400.

3 林新,宋焱,王行仁.戰(zhàn)斗機飛行仿真系統(tǒng)HLA互聯(lián)系統(tǒng).系統(tǒng)仿真學報,2004,16(12):2751–2753.

4 王新民,蔣正雄,謝蓉,黃譽.基于反射內存網(wǎng)的分布式實時飛行仿真系統(tǒng)設計.計算機測量與控制,2011,19(12):3023–3026.

5 徐琦,方澄.基于反射內存網(wǎng)的多飛行模擬器時間同步.火力與指揮控制,2009,34(11):164–167.

Flight Simulator Networking Training System

LI Xue-Qing, AI Zu-Liang, WANG Zai-Kui, XIE Bao-Chuan
(Naval Simulation Flight Training Center, Beijing 102488, China)

According to the actual needs of the pilot, directing and adjusting subsystem, battlefield environment subsystem, missile trajectory calculation subsystem, CGF subsystem, command subsystem and audio subsystem are developed. The above-mentioned subsystems and networking modified flight simulators are integrated based on HLA network. Flight simulator networking training system is built. Multiple flight simulators joint training function is realized in the local area.

flight simulator; networking training; directing and adjusting; battlefield environment

2016-07-27;收到修改稿時間:2016-09-02

10.15888/j.cnki.csa.005703