航空电子装备维护训练评估模块设计与实现

航空电子装备维护训练评估模块设计与实现

陈鸿，陶东香，刘雅娟，李宝鹏

（海军航空工程学院青岛校区，青岛266071）

为了在某型航空电子装备维护训练模拟器中客观公正地对参训人员的装备维护能力进行量化评估，基于半实物仿真技术，设计航空电子装备维护训练评估模块的硬件框架。在完成训练操作的实时采集记录的基础上，实现对训练效果的自动评估练，实际使用效果证明该模块的实用性和有效性。

航空电子装备；航空训练模拟器；维修考核；量化评估

0　引言

为满足航空部队装备操作训练、技术培训等需要，使部队熟练掌握新型电子装备的技术保障方法，目前各训练机构正在大力开展维护训练模拟器的开发和使用。开发维护训练模拟器的目的是提高参训人员操作装备的熟练程度以及应对故障的能力，所以维护训练模拟器需要客观准确的训练效果评估能力。但由于航空电子装备维护训练的操作步骤复杂，需观察的仪表电门繁多，且操作动作间具有关联等原因，很难进行全面、客观、完善的训练效果评估。

针对上述问题，在某型航空电子装备维护训练模拟器中引入训练效果评估模块，在完整记录参训人员操作动作的基础上，实现对参训人员的装备维护能力的自动评估。

1　硬件组成

该型航空电子装备维护训练模拟器可分为五大组成部分：半实物仿真航空电子装备、半实物仿真座舱、一二线地面检测设备、信息采集与控制单元、导调与训练效果评估平台，如图1所示。

其中，半实物仿真座舱、半实物仿真航空电子装备以及一二线检测设备是参训人员进行训练操作的三大平台，以完成航空电子装备的外部检查、内部检查、机上通电、功能检查、地面检测以及故障排除等训练内容。采集与控制单元是系统采集控制仿真装备状态的中枢，是半实物仿真装备与半实物座舱、半实物地面检测设备实现信息交联的关键单元。

训练效果评估模块主要依托上述硬件框架中的导调与训练效果评估平台来实现。教员在该平台下达的训练科目结束后，平台自动调取训练过程数据库中记录的学员操作，自动完成训练成绩的评定，并指出其中的错误操作。该模块设计实现中涉及到两大关键技术：

（1）操作采集与记录，如何实时采集学员在训练模拟器上的所有操作，并记录下来，作为训练效果评判的输入。

（2）训练效果评判，如何客观公正评价学员操作的正误，给出训练成绩。

下面分别就上述两大问题，讨论具体的实现技术。

2　操作采集与记录

训练中需要记录的操作可分为三类：机上通电检查训练操作、一二线地面检测训练操作、排故训练操作。下面我们就分这三种情况来讨论如何实现对操作过程无遗漏地采集记录，并保证记录的统一管理和调度。

（1）机上通电检查训练操作的采集与记录

机上通电检查是在仿真座舱中进行，由图1中半实物仿真座舱的硬件结构，可以发现所有操纵机构都以星型连接到座舱工控机上，每一个操作动作都由各数字/模拟量采集模块输入到工控机中，由运行在工控机的软件来判断各操作动作的含义，再调用对应的响应与处理程序组。

因此工控机是整个半实物仿真座舱进行处理控制的核心，所有操作指令都通过工控机，因此，在工控机就能保证对座舱操作过程，无遗漏地记录。不过为了保证记录的统一管理和调度，以及后续的成绩评定，需要把所有的操作记录在导调与训练效果评估平台的训练过程数据库中。仿真座舱工控机对负责座舱内学员操作的采集，并通过远程数据库访问，将这些操作逐条记录到导调与训练效果评估平台的训练过程数据库中。

（2）一二线地面检测训练操作采集与记录

一二线地面检测训练主要是训练学员对一二线检测设备的操作和使用，但仿真的一线检测设备内的主控单元主要是单片机，难以与仿真座舱工控机一样实现对数据库的远程访问。为了记录对一线检测设备的操作，采用了两种解决方案，一种是采用串口通信，将一线检测设备的操作编码后传输到座舱工控机，再由其记录到远程数据库；另一种是不直接记录学员对一线检测设备的操作，而是记录仿真装备的工作状态变化来间接反映学员操作的效果。

（3）排故训练操作采集与记录

排故训练是一种综合性的训练，它不像通电检查训练那样操作次序严谨，而是训练学员综合运用机上通电、地面检测，查找故障，定位故障的能力。排故训练评判需要的依据更加主观，难以靠采集学员的操作来评判。因此实现中采用训练后由学员撰写录入训练报告的方式来采集记录训练过程。报告的录入界面由程序固化在导调与训练效果评估平台的软件中，学员训练后，需要填写故障现象、故障分析定位思路、排故方案拟定、故障排除过程等内容，详细记录排故训练的过程。

3　训练效果评判

训练效果的最终评判由导调与训练效果评估软件完成，该软件运行在平台的通用计算机上，其具备两大功能：

（1）导调与故障设置功能

该功能响应教员的操作，进行训练科目的下达和故障的预先设置。故障设置是通过串口通信来控制仿真装备内的故障点的状态，进而实现远程故障设置，其中故障设置点与故障现象对应关系由故障模型决定。要实现该功能包括的软件模块有：串口通信模块、故障设置模块、导调界面，各软件模块的关系如图2所示。

图2　导调与训练效果评估软件实现框图

（2）训练效果评估功能

该功能在下达的训练科目结束后，通过调取训练过程数据库中记录的学员操作，自动完成训练成绩的评定，并指出其中的错误操作。要实现该功能包括的软件模块有：数据库访问模块、成绩评定模块、训练效果显示模块，各软件模块见图2所示。

图3　导调与训练效果评估软件运行流程图

导调与训练效果评估软件的运行流程如图3所示。软件启动后，首先是有教员下达训练科目，如通电自检、告警功能检查、发射机故障排除等，软件自动设置装备状态，并将训练科目记录数据库；然后开始该科目训练，在训练过程中，软件作为数据库服务器，不断接收客户端（机上显控软件）的操作，并记录到数据库中，同时实现到屏幕上；训练结束后，软件依据参训人员的所有操作记录自动得出训练成绩，并给出错误操作。最终教员可针对训练效果评估结果对参训人员的训练进行讲评并进行针对性指导和强化训练。

4　结语

本文完成了基于半实物仿真实现的航空电子装备维护训练效果评估模块的设计与实现，该评估模块可以客观地对参训人员的通电检查、地面监测以及故障排除等关键性的装备维护能力进行采集量化和自动评估，较大程度上减少了考核中人为主观因素的影响。该评估模块已应用于某型航空电子装备维护训练模拟器中，经过实际使用表明，该模块使用方便，可靠性高，可扩展性好，在其他各型航空电子装备训练模拟器中具有推广应用价值。

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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