一种机载嵌入式训练系统的设计

张阎 陈坚 杨帆

摘   要：嵌入式系统的开发有助于作战任务的训练，对战斗机飞行员的培养有重要影响。本文首先叙述嵌入式训练的基本概念，对嵌入式训练系统所包含机载设备和地面设备进行介绍;然后提出机载嵌入式训练系统的设计，阐述其硬件、软件构架，解决训练空域小，靶场仪器等训练资源分配紧张问题。通过本文的研究，为今后机载嵌入式训练系统的设计提供参考思路。

关键词：嵌入式训练  硬件  软件

中图分类号：TP27                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0019-02

1  嵌入式训练的基本概念

1.1 嵌入式训练系统的功能构架

嵌入式训练系统包括机载设备和地面设备，机载设备有两个主要模块：本机虚拟模块、虚拟战场环境模拟模块。本机虚拟模块可优化机载传感器能力，并模拟自己的武器和电子系统，虚拟战场环境模拟模块可模拟训练过程中的虚拟威胁。

训练管理模块可控制整个训练过程，这样飞行员就可选择、开启并停止事先设计的训练场景。同时，特定的安全保障功能能够在出现安全风险时自动停止训练任务，从而确保战机的安全。在训练过程中，数据与音频录入模块可记录相关训练数据用于训练后的总结、评估。

这种嵌入式训练系统构架可以满足一架配有嵌入式训练系统的战机与其他模拟空中威胁进行战术训练。但是，由于多级联合战术训练的要求，因此在配有嵌入式训练系统的战机之间通过数据链连接，可以使更多平台共享虚拟战场环境。实现基于嵌入式训练系统的多机联合训练。

1.2 机载设备

本机虚拟包括与嵌入式训练相关的战机传感器系统模型，包括：雷达、雷达告警、敌我识别询问等，且必须在显示和控制上与战机航电系统交互，并由航电系统处理模拟传感器数据、武器数据和电子战数据，使虚拟战场和真实战场环境一致。同时，本机模拟模块还需要计算敌方采用虚拟武器对本机造成的威胁程度。

虚拟战场环境模拟模块包括对地面和空中威胁平台的机动、传感器以及武器的模拟，其中涉及模拟威胁平台的战略、战术、传感器和武器的对抗措施，使虚拟威胁平台的行为与真实平台一致，同时还可包含训练演习范围内的地形以及大气条件模拟。

在使用嵌入式训练系统期间，训练管理模块可控制所有训练进程。包括记录音频、视频以及对飞行员的表现进行评估，这种评估包括飞行员对武器、传感器和对抗措施的使用以及战术选择。同时，如果训练中战机状态的安全风险较高时，安全保障功能会自动停止嵌入式 训练，从而让飞行员恢复对真实世界的态势感知能力。

1.3 地面设施

地面设施主要包括战场环境生成模块和任务报告模块，其中战场环境生成模块可编辑并生成作战场景，并可以将场景通过有线或无线方式加载至飞机嵌入式训练系统的虚拟战场环境模拟模块。

任务报告模块用于飞行后总结和评估，为飞行员及其教官提供了一种交互式的教学工具，能够回放飞行中记录的数据，且该模块可同步机载显示设备的显示内容，并重构飞机和虚拟武器的3D轨迹，回放训练演戏过程中发生的事件清单（例如武器发射、箔条弹投放）。

2  嵌入式战机训练系统的设计

嵌入式训练系统的硬件架构如图1所示，其中任务计算机（MMC）是任务系统的核心，也是一组双冗余MIL-STD-1553B总线的总线控制器，而在这组总线中与嵌入式训练系统相关的是C-MUX和D-MUX，嵌入式训练计算机系统（ETCS）和嵌入式训练雷达网关（ETRG）可以通过以太网链路交互信息。

嵌入式訓练计算机系统是一个在嵌入式Linux操作系统和EuroSim模拟引擎上运行的基于PowerPC的计算机硬件平台。嵌入式训练计算机系统可安装在飞机设备舱或挂架内，所有嵌入式训练相关的模拟软件均在嵌入式战机训练系统内运行。

嵌入式训练雷达网关也是一个基于PowerPCd的平台，但它在VxWorks实时操作系统上运行，主要功能是将虚拟雷达生成的探测数据送至任务系统，并使飞机的真实雷达与D-MUX总线之间断开连接。当嵌入式训练雷达网关下电或嵌入式训练系统未运行时，飞机真实雷达将重新与D-MUX总线相接。

图2显示了嵌入式训练计算机系统执行的模拟软件架构。这一架构由在战术环境数据库（TEDP）周围的一系列模块构成。

3  结语

嵌入式训练能够在各种超视距战术相关的训练任务上获得了较好的训练能力，与地面模拟器训练设备相比，嵌入式训练系统能够提供更多的训练效能。预计在未来，战斗机飞行员在各种超视距战术训练中，嵌入式训练将发挥更大的作用。

参考文献

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[2] 韩涛锋，饶祺，温智翔.嵌入式飞行训练系统关键技术及发展现状[J].科技资讯，2014，12（14）：248-249.

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