基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统设计

田斌 刘倩倩 卢甜

（海军工程大学，湖北 武汉 430033）

《雷达装备与实践》课程是针对学员未来岗位任职需求开设的一门课程，旨在通过该门课程的教学，提高学员通用雷达装备操作与维修的能力。由于《雷达装备与实践》课程内容与实际设备联系紧密，目前，教学单位可以用于本课程的通用雷达教学设备缺乏、雷达相关高频模块使用条件受限，导致开展通用雷达装备操作和维修教学难度大大增加。如果仅采用单纯讲授方式，可能会产生教学内容不直观等问题，教学效果会大打折扣。为了解决上述问题，可以采用I-LVC理念，设计开发基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统，有效支持学员开展通用雷达装备的自主学习。

一、LVC训练理念及发展现状

实况—虚拟—构造（LVC）训练是指融合实兵训练、模拟训练、构造训练技术于一体，构建出近似实际的模拟仿真训练环境，并使全体人员能够以不同身份在这一虚实结合的训练环境中参与、执行如同真实环境上相同、相近的任务之中，从而达到提高部队整体战斗力水平的目的。实兵训练所突出的是真实的人使用实际装备在实际环境中的训练，模拟训练所突出的是真实的人操纵设备在虚拟环境中所进行的训练，构造训练所突出的是虚拟的人操纵虚拟的设备在虚拟的环境中进行的训练。

在LVC训练领域，美军走在世界各国的前列，而国内虽然在实兵训练、模拟训练、构造训练等领域开展了相关研究，但将三者融合以及在雷达专业教学上起步较晚。目前，美军将LVC技术广泛应用于概念演示、复杂武器系统研制试验床、武器装备试验鉴定、作战试验与训练等领域。美国国防部下一代训练战略提出将集成LVC能力和提升驻地联合训练等主流训练手段的精度水平作为建立多样化联合作战部队主要任务。美国空军拟将虚拟仿真训练作为其下一代训练计划的基石；美国海军将继续推进信息优势部队的建设，需要建模与仿真为情报、信息作战、气象学、海洋学部门和信息专业部门提供人员训练装备；美国海军航空兵仿真2030年计划提出逐步提升虚拟训练在所有飞行训练中所占比例，提高各类仿真器精度和互联程度。

根据LVC训练的特点不难发现其非常适用于《雷达装备与实践》课程，考虑到完全达到LVC训练模式标准可能尚有差距，因此，可以借鉴LVC训练模式构建思路完成基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统设计开发工作，为提升学员雷达装备实践能力提供支撑。

二、基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统设计

基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统主要由雷达教学沉浸式训练系统、便携式雷达专业教学雾终端设备以及通用型实装雷达组成，分别对应LVC模式的三个方向。

（一）雷达教学沉浸式训练系统

雷达教学沉浸式训练系统包含控制端、客户端两套子系统，控制端子系统是由教员负责操作，提供课程教学资源查询、浏览、学习，虚拟场景创建，地点、时间、气象、电磁等环境设置，故障类型选择等功能。客户端子系统是由学员负责操作，在控制端子系统设置的场景中完成装置操作、突发故障处置等实践内容。

（二）便携式雷达专业教学雾终端设备

便携式雷达专业教学雾终端设备由故障控制单元、故障仿真单元、故障显示单元等组成。其中，故障控制单元用于设置故障现象，通过故障控制码输送到故障仿真单元产生相应的故障，同时，故障控制码还输送至故障显示单元产生由相应故障导致的故障现象。在实际使用中，故障控制单元还可接收雷达教学沉浸式训练系统控制端发来的控制码，从而使沉浸式训练系统的场景与便携式雷达专业教学雾终端设备的状态一致。此外，故障控制单元还可与实装雷达相连，从而使实装雷达也能产生相应的实际故障；故障仿真单元，由若干个通用故障仿真模块、电源转换与数据接口模块组成。通用故障仿真模块通过指示灯提示当前故障点的状态。红灯为故障，绿灯为正常。电源转换与数据接口模块，提供通用故障仿真模块直流供电和数据接口。故障仿真机柜，根据雷达故障点的个数，灵活配置故障仿真单元。另外，故障仿真单元在设计时充分考虑了现有机载、船载、岸基等平台雷达电路单元的组成，将功能相近的单元进行整合为相应电路功能子模块，之后通过不同电路功能子模块的灵活组合构建出满足不同功能需要的故障仿真单元。因此，故障仿真单元不需要根据雷达实际形式设计成具体的样式，使用时可通过其上的标签进行识别，同时，故障仿真单元还具有涵盖平台广、功能覆盖强、组装灵活性高等特点，非常适用于像雷达这样体制复杂、功能多样、设备繁多的装备；故障显示单元在无故障时的显示画面与实装雷达画面一致，可实现目标、地物杂波、海杂波、云雨杂波等信息。当接收雷达教学沉浸式训练系统控制端子系统、故障控制单元等发送的故障控制码后，可产生由该故障导致的目标丢失等画面。

（三）通用型实装雷达

通用型实装雷达主要由雷达前端、回波采集分配单元、计算机主机、显示器等部分组成。其中，计算机主机通过部署的软件，实现雷达实时回波处理与显示、报警信息显示、回波与显示、量程设置、增益调节、目标跟踪与信息显示、矢量线、历史轨迹、尾迹、基本海图等功能。

三、基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统使用流程

（一）单方向应用模式

基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统单方向应用模式是雷达教学沉浸式训练系统、便携式雷达专业教学雾终端设备以及通用型实装雷达三个组成部分独立应用的模式。教员可根据《雷达装备与实践》课程各章节的知识点利用通用型实装雷达进行装备组成等内容讲解，利用雷达教学沉浸式训练系统提供的教学资源讲授装备基本原理、工作原理等内容，利用便携式雷达专业教学雾终端设备向学员讲解装备拆解、架设、故障维护等内容。学员也可利用雷达教学沉浸式训练系统提供的教学资源、虚拟教室等功能按照课程大纲要求自主完成相关知识点的预习和复习。

（二）联合方向应用模式

1.教学模式

通用型实装雷达中的雷达前端、回波采集分配单元等部分引接至便携式雷达专业教学雾终端设备中，并将通用型实装雷达中的计算机主机、显示器等部分与便携式雷达专业教学雾终端设备中的相应组成部分实现共用。

（1）教员根据课程知识点选择相应任务，并依据任务内容通过雷达教学沉浸式训练系统控制端子系统设置任务区域，气象环境、电磁环境等初始及过程变化参数，故障类型、触发事件等故障参数。

（2）学员操作雷达教学沉浸式训练系统客户端子系统进入教学场景，根据自己在场景中扮演的人物角色完成相应的工作。

（3）当任务推进到触发事件时，雷达教学沉浸式训练系统控制端子系统向便携式雷达专业教学雾终端设备、雷达教学沉浸式训练系统客户端子系统发送故障码指令，相关设备接收到故障码后产生相应故障，并在各自显示单元上显示由故障导致的相应画面。

（4）教员引导学员通过雷达教学沉浸式训练系统客户端子系统提供的虚拟仪器仪表等工具，结合故障现象查找可能导致故障的原因。之后，学员利用便携式雷达专业教学雾终端设备完成具体故障维修过程，如果需要更换板卡，则在备件区选择相应板卡进行更换。

（5）当学员完成排故操作后，便携式雷达专业教学雾终端设备、雷达教学沉浸式训练系统客户端子系统显示雷达恢复正常画面，学员继续完成后续任务操作。

2.考核模式

教员可通过雷达教学沉浸式训练系统控制端子系统设置不同的考核任务，学员利用客户端子系统自主完成考核任务，并可通过系统查询自己的考核成绩。

四、总结

从事雷达工程教学的教员在讲授雷达装备实践类课程时多采用理论讲授方式讲解雷达基本原理、雷达装备工作原理、雷达操作、雷达维修等内容。由于缺少满足实际需求的、数量众多、型号复杂的雷达设备，使得学员无法进一步深入微观的了解雷达系统、无法进一步定位故障类型与设备模块的关系，理论学习与实际操作完全脱钩；考核过程集中在纸面试卷，即使考核成绩优秀，也不能完全代表能够承担后期真正实装操作和故障定位与维修任务。

针对上述问题，本文从雷达装备类课程教学实际出发，充分考虑到由于实际雷达装备发射等单元在工作时会产生大量的电磁辐射，导致无法在实验室实施故障教学和考核等雷达装备教学的难点和痛点问题，引入LVC训练理念，设计了基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统。该系统设置的教学内容既可按照训练、考核大纲进行设置，也可根据个人教学情况进行随机设置，支持学生在设备通电状况下开展发射、接收等单元的故障维护教学，从而解决了电磁辐射源工作条件下的人员教学安全问题。此外，该系统不仅能够提供单型雷达“软—软”、“软—硬”、“硬—硬”三种教学形式，还可提供跨平台多类型雷达的联动教学形式，学员通过基于I-LVC模式的雷达教学训练考核系统除了可在沉浸式训练环境与实际设备训练环境中灵活切换，还可进行多型号雷达编组训练与考核，极大地提高了雷达装备教学的训练水平。