基于模擬訓(xùn)練的無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)方法研究

楊森　席雷平　高喜俊　鄭翌潔

摘? 要 為增強(qiáng)無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)效果，將模擬訓(xùn)練系統(tǒng)引入裝備教學(xué)中。在分析模擬訓(xùn)練系統(tǒng)使用情況的基礎(chǔ)上，探索基于模擬訓(xùn)練的無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)方法和手段。教學(xué)效果表明，采用模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)裝備教學(xué)在訓(xùn)練和考核受訓(xùn)人員方面效果均比較滿意，是培養(yǎng)實(shí)戰(zhàn)人才的一個(gè)有效途徑。

關(guān)鍵詞 實(shí)戰(zhàn)能力;無(wú)人機(jī);模擬訓(xùn)練系統(tǒng);裝備教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）15-0038-03

1 無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

無(wú)人機(jī)裝備在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，而裝備作用的發(fā)揮必須通過(guò)實(shí)戰(zhàn)能力強(qiáng)的操作人員來(lái)保證。作為承擔(dān)無(wú)人機(jī)裝備教學(xué)的院校單位，為了實(shí)現(xiàn)能打必勝的強(qiáng)軍目標(biāo)，必須始終把培養(yǎng)能打仗打勝仗的高素質(zhì)無(wú)人機(jī)裝備人才作為裝備課教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。但目前陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)在無(wú)人機(jī)裝備課的教學(xué)過(guò)程中還存在許多與實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)不相符的問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）無(wú)人機(jī)裝備課學(xué)員能力培養(yǎng)思想與實(shí)戰(zhàn)脫節(jié)。目前無(wú)人機(jī)飛行控制專業(yè)課程對(duì)學(xué)員能力的培養(yǎng)思想存在重技術(shù)、輕指揮、弱管理等情況，與強(qiáng)化技指融合培養(yǎng)、按照復(fù)合型人才培養(yǎng)、注重綜合素質(zhì)培養(yǎng)的作戰(zhàn)要求不相適應(yīng)，與實(shí)戰(zhàn)需求脫節(jié)。

2）無(wú)人機(jī)裝備課學(xué)員教學(xué)內(nèi)容與實(shí)戰(zhàn)要求脫節(jié)。目前，無(wú)人機(jī)工程系士官培訓(xùn)員額已超過(guò)本科學(xué)員，士官將逐漸成為無(wú)人機(jī)部隊(duì)裝備保障崗位的主要來(lái)源。士官學(xué)員的特點(diǎn)決定了無(wú)人機(jī)裝備課教學(xué)內(nèi)容必須不斷增強(qiáng)人才培養(yǎng)的針對(duì)性和有效性，使人才培養(yǎng)最大限度地符合部隊(duì)需求、貼近實(shí)戰(zhàn)，適應(yīng)未來(lái)崗位任職需要。但目前的教學(xué)內(nèi)容仍基本照搬本科學(xué)員培養(yǎng)模式，理論授課內(nèi)容比重仍較大，與人才培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)戰(zhàn)需求脫節(jié)。

3）無(wú)人機(jī)裝備課教學(xué)效果檢驗(yàn)環(huán)節(jié)與實(shí)戰(zhàn)需求脫節(jié)。目前，無(wú)人機(jī)裝備課教學(xué)效果檢驗(yàn)主要通過(guò)“平時(shí)成績(jī)+理論考核+裝備操作”的方式進(jìn)行。其中理論部分主要是考核裝備功能及組成原理，裝備操作部分主要是考核學(xué)員對(duì)無(wú)人機(jī)陣地準(zhǔn)備及靜態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的掌握程度，這種教學(xué)效果檢驗(yàn)手段缺乏實(shí)戰(zhàn)化考核環(huán)境，并且由于某些實(shí)戰(zhàn)條件難搭建（如某些故障難在實(shí)裝上設(shè)置），導(dǎo)致根本無(wú)法對(duì)其進(jìn)行考核，致使對(duì)裝備實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用能力、故障排查能力的檢驗(yàn)效果不佳，與實(shí)戰(zhàn)需求脫節(jié)。

綜上所述，目前的裝備教學(xué)之所以存在上述困難，主要原因是缺乏實(shí)戰(zhàn)操作訓(xùn)練和考核環(huán)境，訓(xùn)練者因?yàn)榈貌坏脚c實(shí)戰(zhàn)相近的高強(qiáng)度練習(xí)，致使其將知識(shí)移植到實(shí)際裝備上的能力非常差，訓(xùn)練效果不理想。

2 模擬訓(xùn)練使用分析

模擬訓(xùn)練不受場(chǎng)地、空間和氣候條件等的限制，既可以進(jìn)行常規(guī)訓(xùn)練，還能培訓(xùn)操作手處理各種事物的應(yīng)變能力，是除了實(shí)戰(zhàn)環(huán)境之外，效果最逼真的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境構(gòu)建方法。它以高效率、高效益而備受軍方重視。

美軍是世界上開展模擬訓(xùn)練技術(shù)研究和應(yīng)用最早的國(guó)家，其技術(shù)和裝備一直居國(guó)際領(lǐng)先地位。20世紀(jì)80年代以來(lái)，為滿足高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的需求，美軍開始將計(jì)算機(jī)模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練作為軍事訓(xùn)練的基本手段。同時(shí)還可通過(guò)衛(wèi)星和計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)大規(guī)模軍事演習(xí)。

俄軍也是模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的強(qiáng)國(guó)。俄軍為發(fā)展模擬訓(xùn)練系統(tǒng)不惜成本，其先進(jìn)武器裝備幾乎都編配有相應(yīng)的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。俄軍高度重視軍事訓(xùn)練設(shè)施和先進(jìn)訓(xùn)練模擬器材建設(shè)，以保證訓(xùn)練模式的有效落實(shí)。鑒于訓(xùn)練模擬器是節(jié)省訓(xùn)練成本，提高訓(xùn)練效率和減少人員傷亡的最佳途徑，俄軍開始加強(qiáng)新型訓(xùn)練模擬器的研發(fā)和裝備工作，并不斷增加訓(xùn)練強(qiáng)度，強(qiáng)化部隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)能力。

無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)部隊(duì)日常訓(xùn)練中具有其他設(shè)備不可替代的作用，主要是利用無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)地面操控人員進(jìn)行模擬訓(xùn)練。相對(duì)于有人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn)。在無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的研究與應(yīng)用中主要包含兩大部分內(nèi)容，分別是無(wú)人機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)和地面控制站，即這兩大部分的功能模擬。這兩大部分之間還存在密切聯(lián)系，即無(wú)人機(jī)地面控制站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈控制無(wú)人機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)按照作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行相應(yīng)的飛行任務(wù)和機(jī)載設(shè)備工作任務(wù)。為了提高無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練時(shí)的逼真度和沉浸感，需要研究適合無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自身特點(diǎn)，并針對(duì)人在回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

目前，國(guó)內(nèi)一些部隊(duì)已采用模擬訓(xùn)練設(shè)備開展相應(yīng)無(wú)人機(jī)操作訓(xùn)練，但模擬訓(xùn)練對(duì)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)的有效作用未引起院校裝備教學(xué)的重視，院校在進(jìn)行裝備教學(xué)時(shí)仍然思想陳舊、方法單一、手段落后。為了培養(yǎng)能打仗打勝仗的無(wú)人機(jī)專業(yè)實(shí)戰(zhàn)人才，陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)以現(xiàn)有的少數(shù)無(wú)人機(jī)裝備為基礎(chǔ)，開發(fā)了兩種模式的模擬訓(xùn)練設(shè)備并投入平時(shí)教學(xué)的裝備訓(xùn)練和考核環(huán)節(jié)。

3 基于模擬訓(xùn)練的無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)

基于課程實(shí)踐教學(xué)的需要，并結(jié)合夯實(shí)無(wú)人機(jī)飛控實(shí)操能力、拓展實(shí)操無(wú)人機(jī)類型、強(qiáng)化應(yīng)急處置能力的實(shí)戰(zhàn)要求，把無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練方面的最新科研成果引入課程教學(xué)，將虛擬裝備和實(shí)際裝備相結(jié)合、抽象遙測(cè)數(shù)據(jù)與形象化飛行姿態(tài)展示相結(jié)合、飛行任務(wù)操控與基于作戰(zhàn)環(huán)境的細(xì)節(jié)推演相結(jié)合，打造出功能完備、研訓(xùn)一體、突出飛行操控和特勤處置能力訓(xùn)練的半實(shí)裝模擬訓(xùn)練系統(tǒng)和全虛擬模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，為提高學(xué)員的無(wú)人機(jī)裝備實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用能力夯實(shí)基礎(chǔ)。

半實(shí)裝模擬訓(xùn)練系統(tǒng)? 半實(shí)裝模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中與操作手交互密切的飛行控制柜與任務(wù)控制柜采用實(shí)裝，天上飛的無(wú)人機(jī)部分通過(guò)虛擬無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)，二者之間通過(guò)通信模塊連接，拋開實(shí)裝里的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

虛擬無(wú)人機(jī)部分可模仿無(wú)人機(jī)飛行的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)飛行控制指令控制產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)輸出，以三維可視場(chǎng)景顯示其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，其響應(yīng)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、速度信息既可通過(guò)通信模塊傳送至飛行控制柜遙測(cè)信息顯示單元，也可在虛擬無(wú)人機(jī)的顯示窗口顯示。同時(shí)，虛擬無(wú)人機(jī)還能模仿無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷的相應(yīng)功能，與任務(wù)控制柜結(jié)合起來(lái)模擬與真實(shí)任務(wù)操作相似的場(chǎng)景。因此，通過(guò)該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)可對(duì)操作手開展與實(shí)裝逼真度高的飛行操作和任務(wù)訓(xùn)練操作。

全虛擬模擬訓(xùn)練系統(tǒng)? 全虛擬模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用三維建模技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和無(wú)人機(jī)裝備訓(xùn)練操作使用相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，主要包括訓(xùn)練單元、人機(jī)交互單元、行為交互單元、虛擬仿真模型單元、訓(xùn)練考核數(shù)據(jù)單元和多媒體資源單元。其中，訓(xùn)練單元提供系統(tǒng)操作使用規(guī)范;人機(jī)交互單元提供虛擬無(wú)人機(jī)三維仿真模型可視化窗口;行為交互單元將人機(jī)交互單元指令轉(zhuǎn)化為對(duì)虛擬無(wú)人機(jī)三維仿真模型的控制指令，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)虛擬仿真模型單元?jiǎng)幼?虛擬仿真模型單元提供虛擬無(wú)人機(jī)三維仿真模型的外觀和功能狀態(tài);訓(xùn)練考核數(shù)據(jù)單元記錄考核時(shí)的操作行為，判斷操作正確性，顯示存儲(chǔ)考核結(jié)果;多媒體資源單元提供裝備的多媒體資源。該系統(tǒng)沉浸感好、交互性強(qiáng)、自主學(xué)習(xí)性強(qiáng)、創(chuàng)新性高、功能豐富、易于擴(kuò)展、方便訓(xùn)練任務(wù)的展開。采用該系統(tǒng)可進(jìn)行操作訓(xùn)練、故障診斷訓(xùn)練及相關(guān)考核，在視覺感受上與實(shí)戰(zhàn)環(huán)境非常逼近。

功能特點(diǎn)? 無(wú)論是半實(shí)裝模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，還是全虛擬模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，都應(yīng)當(dāng)具備如下功能的模擬。

1）無(wú)人機(jī)地面指揮控制站操控環(huán)境模擬。無(wú)人機(jī)地面操控環(huán)境的逼真度是無(wú)人機(jī)模擬訓(xùn)練是否具有較高沉浸感的重要因素之一，如果地面操控人員通過(guò)地面模擬操控設(shè)備的操作訓(xùn)練，能夠獲得與操控真實(shí)裝備時(shí)相同的感覺，則地面控制站模擬操作環(huán)境就達(dá)到了預(yù)期的效果。因此，對(duì)操控環(huán)境和操控設(shè)備的模擬顯得尤為重要。

2）無(wú)人機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)飛行過(guò)程模擬。無(wú)人機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)在空中的飛行狀態(tài)采用全虛擬無(wú)人機(jī)來(lái)模擬，其實(shí)質(zhì)是虛擬的無(wú)人機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)，能夠模擬無(wú)人機(jī)空中飛行的全過(guò)程，包含了飛機(jī)系統(tǒng)的大部分仿真模型，能夠接收地面控制站發(fā)出的遙控指令，按遙控指令控制飛機(jī)的飛行姿態(tài)和飛行航跡，并能夠模擬機(jī)載傳感器實(shí)時(shí)將遙測(cè)數(shù)據(jù)按照遙測(cè)幀格式輸出到地面控制站。它通常采用計(jì)算機(jī)仿真模型的形式實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用情況? 在無(wú)人機(jī)工程系以往的無(wú)人機(jī)裝備教學(xué)中，一般采取的流程是：先講授裝備理論知識(shí)，然后采用自主開發(fā)的多媒體訓(xùn)練資源進(jìn)行操作引導(dǎo)授課，最后在實(shí)裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作演示和操作訓(xùn)練?，F(xiàn)在為了提高受訓(xùn)學(xué)員的實(shí)戰(zhàn)化能力，在理論課講述完成之后，先采用全虛擬的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)對(duì)裝備的整體結(jié)構(gòu)、裝備的規(guī)范化操作步驟和故障診斷訓(xùn)練步驟（以多媒體資源形式融入虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)中）進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后利用全虛擬的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行操作/診斷訓(xùn)練，接著采用半實(shí)裝的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)向?qū)W員進(jìn)行演示和組織操作訓(xùn)練，最后利用實(shí)裝進(jìn)行操作練習(xí)?？己藭r(shí)采取實(shí)裝承擔(dān)一部分、模擬訓(xùn)練系統(tǒng)參與一部分的形式進(jìn)行考核，并給予定量評(píng)分。裝備教學(xué)過(guò)程對(duì)比如圖2所示。

通過(guò)與學(xué)員進(jìn)行座談、交流以及以調(diào)查表形式獲取的反饋信息如表1所示?？梢钥闯?，模擬訓(xùn)練系統(tǒng)在訓(xùn)練和考核受訓(xùn)人員方面效果均比較令人滿意，緩解了裝備訓(xùn)練和考核環(huán)節(jié)的部分難題，是培養(yǎng)實(shí)戰(zhàn)人才的一個(gè)有效途徑。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)戰(zhàn)能力是無(wú)人機(jī)裝備人才培養(yǎng)的核心能力，其中模擬訓(xùn)練在無(wú)人機(jī)裝備人才實(shí)戰(zhàn)能力培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用，已成為提升戰(zhàn)斗力的倍增器。將模擬訓(xùn)練系統(tǒng)引入院校裝備教學(xué)中，可為教學(xué)提供與實(shí)戰(zhàn)接近的教學(xué)環(huán)境，供學(xué)員反復(fù)操練，并且原先不能摸、只能看或只能想、不能做的訓(xùn)練科目都可以通過(guò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種手段培養(yǎng)出來(lái)的無(wú)人機(jī)裝備人才送入部隊(duì)后勢(shì)必會(huì)迅速形成部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力，院校亦達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]艾文，張曉紅.把握好四個(gè)“注重”提高教員實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)能力[J].繼續(xù)教育，2016（12）：76-77.

[2]田華明，周致迎.推進(jìn)院校實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)改革的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].教育教學(xué)論壇，2018（9）：179-180.

[3]杜建偉，姚躍亭，等.某武器模擬訓(xùn)練教學(xué)系統(tǒng)軟件開發(fā)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2009（2）：69-71，94.

[4]胡凡俊，白洪斌.空空導(dǎo)彈教學(xué)訓(xùn)練模擬系統(tǒng)[J].科技信息，2010（29）：168，152.

[5]崔巖，程華，何鑫.院校實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)訓(xùn)練的幾點(diǎn)思考[J].科技資訊，2016（34）：204，206.