前瞻智能化飛行任務(wù)輔助決策手段

曹春年 李煒芃

【摘要】為解決復(fù)雜環(huán)境或緊急任務(wù)下飛行員飛行準(zhǔn)備時(shí)效性不高、大信息量下準(zhǔn)備內(nèi)容不全和最大限度杜絕時(shí)間緊、任務(wù)重導(dǎo)致的準(zhǔn)備質(zhì)量不高帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，提出以“快速匯集、決策支撐、安全保密”為特點(diǎn)的智能化、數(shù)字化航行任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)是以訓(xùn)練管理信息系統(tǒng)為平臺(tái)、各專業(yè)現(xiàn)有軟件系統(tǒng)為依托，按照信息化“前店后廠”模式，基于統(tǒng)一的時(shí)空框架，融合集成短報(bào)文收發(fā)、地圖管理、航行計(jì)算、導(dǎo)航時(shí)頻等各類專業(yè)飛行要素信息和系統(tǒng)功能，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和飛行人員了解戰(zhàn)場環(huán)境、獲取重要任務(wù)信息、掌握任務(wù)態(tài)勢提供信息窗口，初步形成受領(lǐng)任務(wù)后快速網(wǎng)絡(luò)化處理能力。

【關(guān)鍵詞】航行任務(wù)規(guī)劃∣報(bào)文通信∣領(lǐng)航計(jì)算∣導(dǎo)航

一、系統(tǒng)建設(shè)背景

近幾十年來，指揮自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)成果顯著，信息采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和顯示等環(huán)節(jié)均已成型，仿真模擬及數(shù)據(jù)工程建設(shè)逐漸完善，任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)也初現(xiàn)雛形。然而，現(xiàn)有任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)發(fā)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(duì)智能程度稍高的問題，如態(tài)勢理解、決策輔助、任務(wù)規(guī)劃、飛行計(jì)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(yīng)的瓶頸問題。

二、系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

智能化的任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)能夠通過多維度廣泛感知外部環(huán)境與內(nèi)部狀態(tài)信息，基于感知數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自主完成深度挖掘、推理和融合，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢構(gòu)建，自主產(chǎn)生控制策略并執(zhí)行，同時(shí)要具有一定的自主認(rèn)知和學(xué)習(xí)能力。

根據(jù)未來智能化任務(wù)的需求，從OODA 任務(wù)循環(huán)出發(fā)，任務(wù)規(guī)劃平臺(tái)的智能化技術(shù)主要包括：感知多源化、認(rèn)知融合化、決策智能化、控制自主化、任務(wù)協(xié)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(hào)，并進(jìn)行特征提取和樣本積累，經(jīng)過充分地學(xué)習(xí)、處理、分析，優(yōu)化產(chǎn)生可供“主體”使用、響應(yīng)的映射信息，從而完成測量、分析、識(shí)別等相關(guān)任務(wù)。

認(rèn)知融合化：通過單一平臺(tái)異構(gòu)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(lián)互通、信息共享，將目前對(duì)環(huán)境的感知與理解從片面的、離散的、靜態(tài)的感知提高到全局的、關(guān)聯(lián)的、動(dòng)態(tài)的感知。

決策智能化：在感知、認(rèn)知以及數(shù)據(jù)融合與挖掘的基礎(chǔ)上，將自主任務(wù)決策從依靠預(yù)先規(guī)劃任務(wù)序列、進(jìn)行程序化任務(wù)、適應(yīng)性有限的層次提高到經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與數(shù)據(jù)相結(jié)合、任務(wù)使命驅(qū)動(dòng)任務(wù)規(guī)劃、有效應(yīng)對(duì)未知態(tài)勢變化的層次。

控制自主化：基于環(huán)境特征信息，進(jìn)行多種導(dǎo)航模式的智能配置和在線結(jié)構(gòu)/功能重構(gòu)，根據(jù)決策或自身狀態(tài)的變化，實(shí)現(xiàn)行動(dòng)軌跡自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)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(fù)等。

任務(wù)協(xié)同化：通過智能體之間的通信、空中動(dòng)態(tài)自適應(yīng)組網(wǎng)、多平臺(tái)間的信息融合及任務(wù)分配，實(shí)現(xiàn)分散的平臺(tái)在時(shí)間、空間、功能上的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，具有體系開放、彈性互聯(lián)、動(dòng)態(tài)重構(gòu)、自組織協(xié)同等能力。

保障全局化：以人工智能和大數(shù)據(jù)知識(shí)庫為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)的健康管理與維修保障等功能；依托虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，為部隊(duì)提供自主訓(xùn)練保障服務(wù)，推動(dòng)系統(tǒng)保障模式由從傳統(tǒng)的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)型響應(yīng)式保障”向“狀態(tài)驅(qū)動(dòng)型主動(dòng)式保障”轉(zhuǎn)型。

三、主要功能

系統(tǒng)分為航行任務(wù)規(guī)劃操作系統(tǒng)和便攜式手持設(shè)備兩部分。

（一）航行任務(wù)規(guī)劃操作系統(tǒng)

1.RNSS信號(hào)接收功能

具備北斗三號(hào)RNSSB3頻點(diǎn)信號(hào)接收定位、測速和授時(shí)功能，具有區(qū)域短報(bào)文、全球短報(bào)文通信功能，在區(qū)域短報(bào)文可用情況下優(yōu)先使用區(qū)域短報(bào)文。

能夠接收處理北斗三號(hào)系統(tǒng)功率增強(qiáng)預(yù)報(bào)和標(biāo)識(shí)，當(dāng)收到功率增強(qiáng)預(yù)報(bào)或標(biāo)識(shí)時(shí)，或手動(dòng)啟動(dòng)功率增強(qiáng)信號(hào)搜索功能時(shí)，能將北斗三號(hào)功率增強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)與非增強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)籌使用，優(yōu)選最佳幾何分布、最好信號(hào)質(zhì)量的衛(wèi)星參與定位解算，并對(duì)外輸出功率增強(qiáng)啟用情況提示[1]。

2.授權(quán)與初始時(shí)間注入

具備有線、無線授權(quán)與初試時(shí)間注入功能。

3.RAIM檢測

具備RAIM檢測功能，可計(jì)算并輸出RNSS單點(diǎn)定位保護(hù)級(jí)。

4.BDSBAS定為保護(hù)級(jí)計(jì)算

具備BDSBAS定位保護(hù)級(jí)計(jì)算功能。

5.遙閉和自毀

可相應(yīng)用戶的自毀命令或通過北斗系統(tǒng)發(fā)送的遠(yuǎn)程“永久關(guān)閉”指令，銷毀北斗三號(hào)授權(quán)芯片的內(nèi)部信息，刪除本機(jī)存有的所有數(shù)據(jù)。

6.RDSS定位報(bào)告

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

7.全球短報(bào)文通信

具備全球范圍雙向通信、全球位置報(bào)告功能。

8.指揮控制

具備下屬用戶信息通播、組播、點(diǎn)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(jī)場、航點(diǎn)、航線和空域等。同便攜機(jī)。

10.便攜式手持機(jī)監(jiān)控

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

11.其他終端監(jiān)控

可監(jiān)控北斗系列便攜式用戶機(jī)、手持救生電臺(tái)和其他北斗通用終端。

（二）便攜式手持設(shè)備功能

1.衛(wèi)星信號(hào)接收

具有北斗三號(hào)RNSS信號(hào)接收定位、測速和授時(shí)功能；具有區(qū)域短報(bào)文、全球短報(bào)文通信功能；在區(qū)域短報(bào)文可用情況下優(yōu)先使用區(qū)域短報(bào)文；具備BDSBAS增強(qiáng)信息接收處理能力；能夠接受處理北斗三號(hào)系統(tǒng)功率增強(qiáng)預(yù)報(bào)和標(biāo)識(shí)，當(dāng)收到功率增強(qiáng)預(yù)報(bào)或標(biāo)識(shí)時(shí)，或手動(dòng)啟動(dòng)功率增強(qiáng)信號(hào)搜索功能時(shí)，能將北斗三號(hào)功率增強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)與非增強(qiáng)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)籌使用，優(yōu)選最佳幾何分布、最好信號(hào)質(zhì)量的衛(wèi)星參與定位解算，并對(duì)外輸出功率增強(qiáng)啟用情況提示[2]。

2.RAIM檢測

具備RAIM檢測功能，可計(jì)算并輸出RNSS單點(diǎn)定位保護(hù)級(jí)。

3.BDSBAS定位保護(hù)級(jí)計(jì)算

具備BDSBAS定位保護(hù)級(jí)計(jì)算功能。

4.守時(shí)

具備關(guān)機(jī)守時(shí)功能。

5.遙閉和自毀

可響應(yīng)用戶的自毀命令或通過北斗系統(tǒng)發(fā)送的遠(yuǎn)程“永久關(guān)閉”指令，銷毀北斗三號(hào)授權(quán)芯片的內(nèi)部信息，刪除本機(jī)存儲(chǔ)的秘密級(jí)以上數(shù)據(jù)。

6.報(bào)文通信

能夠增加、刪除、修改文字報(bào)文信息，可收發(fā)文字報(bào)文信息；可錄入、刪除語音信息，可在重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)收發(fā)語音和圖片信息。

7.空地協(xié)同

能夠自動(dòng)向地面設(shè)備發(fā)送飛機(jī)航行信息（包括經(jīng)緯度、海拔高度、速度航向等信息，以下相同），能上報(bào)身份信息；可接受其他設(shè)備發(fā)送的航行信息，可接收地面系統(tǒng)發(fā)送的態(tài)勢信息并顯示；能接收地面系統(tǒng)發(fā)送的更改航線等指控指令，自動(dòng)繪制新航線并進(jìn)行領(lǐng)航解算[3]。

便攜手持機(jī)之間編組協(xié)同，互相感應(yīng)位置，群內(nèi)消息廣播。

8.應(yīng)急搜救與定位報(bào)告

具備使用北斗三號(hào)短報(bào)文發(fā)送應(yīng)急搜救信號(hào)能力；可發(fā)送RDSS定位報(bào)告、廣義RDSS定位報(bào)告和普通位置報(bào)告；可響應(yīng)位置查詢請(qǐng)求指令并發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)定位報(bào)告。

9.航圖操作

可實(shí)現(xiàn)航圖縮放、平移和歸位，能夠自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)格式地圖加載，可疊加顯示。晝夜顯示模式可手動(dòng)切換和通過日出日落時(shí)刻計(jì)算自動(dòng)切換。

10.可視化導(dǎo)航

具備選航、直飛、改航、偏置導(dǎo)航、準(zhǔn)到導(dǎo)航、航線翻轉(zhuǎn)、求近、速度矢量指示等功能，能夠顯示機(jī)場五邊航線和垂直下滑航線；可在航圖上疊加顯示導(dǎo)航參數(shù)（包括航向、速度、導(dǎo)航臺(tái)信息、機(jī)場信息、飛行程序數(shù)據(jù)等），支持民航機(jī)場、航線等數(shù)據(jù)導(dǎo)入并可編輯處理；可記錄航行日志并回放。

11.安全告警

可對(duì)航圖進(jìn)行區(qū)域著色指示地形的安全等級(jí)；能夠指示橫向處置剖面地形，實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)到關(guān)聯(lián)高程點(diǎn)或危險(xiǎn)區(qū)相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)輔助危險(xiǎn)告警。

12.飛行資料管理

可查閱進(jìn)近程序、民航航路、飛行卡片、航理法規(guī)等電子資料；能夠查閱和編輯航線、空域、機(jī)場、航路點(diǎn)信息；具備交互式特情處置、電子檢查單功能；能通過航行規(guī)劃地面系統(tǒng)加載數(shù)據(jù)并處理，能擴(kuò)展兼容航空導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。

13.領(lǐng)航計(jì)算

可以計(jì)算轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)彎時(shí)間、轉(zhuǎn)彎坡度等轉(zhuǎn)彎參數(shù)；可進(jìn)行航行速度三角形邊角關(guān)系換算；可計(jì)算大圓航線、航程；可計(jì)算穿云下降時(shí)間、穿云下降距離等；可計(jì)算準(zhǔn)到導(dǎo)航相關(guān)參數(shù)等；可計(jì)算日出、日落時(shí)間，以及太陽高度角和太陽位置。

作為顯示要求，可在波賽點(diǎn)左邊與地理坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換，接收地面系統(tǒng)發(fā)送的直飛波賽點(diǎn)指令，自動(dòng)繪制到波賽點(diǎn)坐標(biāo)下相對(duì)點(diǎn)的直飛航線并進(jìn)行導(dǎo)航解算。

14.應(yīng)用軟件升級(jí)擴(kuò)展

具備應(yīng)用軟件擴(kuò)展能力，可根據(jù)用戶需求升級(jí)應(yīng)用軟件功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳欽麗.無人水下航行器群體協(xié)同作業(yè)多任務(wù)自主規(guī)劃方法研究[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（4）.

[2] 閆敬，陳天明，關(guān)新平.自主水下航行器協(xié)同控制研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2012（1）.

[3] 李昆鵬，崔昆濤.軍用無人水面航行器協(xié)同自治及控制設(shè)計(jì)[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2018（12）.

（作者單位：93427部隊(duì)）