人工智能在直升机航空电子系统中的应用

【摘要】在现代战争形势日趋信息化、智能化的背景下，将人工智能应用于武器装备已经是大势所趋。针对直升机飞行任务的特征，对其发展状况进行了描述，并对其作业能力进行了分析，探索了人工智能技术在直升机航电系统中的应用方向，为推进人工智能在直升机上的转化与应用奠定基础。通过对国外先进直升机智能技术的运用现状及对其作业能力的要求进行分析，探索将人工智能技术应用于直升机航电系统的发展趋势，为推进人工智能技术在直升机领域的转化与应用奠定基础。

【关键词】人工智能|直升机|航空电子系统|应用

随着现代战争形式从以平台为主转向以信息为主导的网络中心战，信息化、智能化是战争形态演化的主流趋势。直升机是空战中的主要战斗单位，它反应迅速、机动灵活、火力强、具备空中打击、空中机动和空中支援的优势，对地-空一体化作战具有十分重要的意义。机载电子系统是直升机信息化平台的基础，对有效应对信息化战争，适应持续变化的作战方式，增强作战能力，增强对目标的打击能力，以及提高自己的生存力，都具有十分重要的意义。将人工智能应用于直升机航电系统中，对其进行性能与智能化改造，是实现其适应低空、超低空任务的必要手段，是提升其作战效能、安全性及生存能力的重要手段，也是提升其对作战效能的贡献率的重要指标。

一、直升机智能航空电子系统概述

（一）驾驶员助手系统

美国军方自20世纪80年代起开展了对驾驶员助手系统（RPA）的研究，并且在有人协同和无人协同等演示项目中得到相应完善。RPA是一种具有代表性的专家系统，它通过对过去的战斗资料进行建模，建立了一个资料库和一个知识库，供驾驶员在实际应用中进行比较、推断，帮助驾驶员完成任务。美国在之前的测试中表明，使用RPA技术可以降低飞机执行任务的错误率，缩短32%的任务重新规划时间，为驾驶员提供最大的帮助。俄罗斯的Mi-28N与德、法合作开发的虎型直升机已进行了相应的研究与开发。

（二）智能座舱人机交互系统

智能座舱人机交互系统的全息波导、全景玻璃等新型显示媒体，通过手势、眼动、语音等多种方式进行自然互动，并结合情境信息的智能发掘和情境感知推送，实现对驾驶员在复杂环境下的感知与认知能力的全面提升。美国MITRE公司的数码飞行伙伴计划，英国DERA的驾驶舱感知辅助计划（COGPIT）和美国国防高级研究计划局（DARPA）的驾驶舱乘员工作自动控制项目（ALIAS）等多个项目中开展了多信道智能互动的应用研究。贝尔公司为其最新研制的倾转式旋翼飞机研制出了一种可随飞机飞行状况而变化的全方位触控式座舱，以协助驾驶员作出正确的判断与判断。阿飞诺2020型直升机座舱如图1所示。

（三）智能辅助导航系统

针对直升机低空飞行的特性，以及夜间等恶劣环境下的干扰，美国相继进行了综合多源综合成像、综合视景等技术研究，并成功用于“黑鹰”“支努干”等大型飞机航电系统。该方法可为驾驶员在恶劣天气和地形等恶劣条件下，实现驾驶员对周边环境的实时监测，提升无人机的自主导航水平。近年来，我国致力于增强直升机的夜间作战能力，如今已然在微光、红外等领域有了新的突破，并成功研发出新型微光夜视仪，同时安装了横向集成的二代前视红外探测器，研发出小型化、大视场的全景式夜视仪以及三代红外成像系统。

二、人工智能在直升机中的应用

（一）在直升机航空电子系统中的应用

针对目前我国直升机航电领域存在的问题，提出了一种基于智能感知、智能决策、智能指控、智能对抗和智能保障的新型多目标协同作战方法。在日常直升机演练的准备阶段，通过实战演练与系统对抗演练，能够较好地维持和提高作战能力。当战机性能相当时，空战的胜利关键在于敌方在感知、认知、决策和执行四个周期内的执行效率上的优势。随着航空装备的智能化程度不断提高，驾驶员与人机的双层次OODA环路周期速率差异已严重制约了其发展，为此，需要加强对其认知、决策等方面的训练，以减少空战链路上驾驶员的工作负荷，并通过优化人机协作的方式，确保在对抗过程中减少错误，提高反应的速率。这样做会使训练更为逼真，从而提高训练的有效性。通过机载电脑对武器进行数字化后的轨迹模拟以及对其实际效果进行评价，同时也可以通过仿真一个虚拟目标的雷达，将其发射情况传送到实际飞行器的任务总线上，激发主机上的警报装置做出反应。

（二）VR在直升机训练中的应用

其中，AR、混合现实（MR）和VR可以简单地简称为XR（如图2所示）。目前已有很多以XR为基础的装置和软件被应用于模拟训练。虚拟现实技术在训练领域的发展比较快，但是在实际操作中，对于现实世界中看不到真实的物体，驾驶员因不能座舱互动就无法产生触觉反馈。MR技术将实体界面与虚拟界面相结合，使得用户能够在虚拟空间中观看座舱，从而克服了传统的人机交互方式。采用磁共振成像（MR）可以实现训练设备的微型化、便携化和移动化，降低对高成本任务仿真器的要求；对于军队的个人训练来说，MR技术的机动性和灵活性较强，可以满足常规训练体系中大部分应用。当前，MR技术的动作追踪主要是利用安装在室内环境中的传感器来感知使用者的方位。在不久的将来，这个追踪模式将会逐渐被植入头盔里，利用摄影机来侦测使用者的方位，而不需要在周围环境中安装任何感测器。

（三）飞行模拟器直升机训练中的应用

训练飞行模拟器由仿真计算机、视景系统、运动系统、音响系统、操纵负荷系统和仿真驾驶舱等部分组成。其中，模拟计算机主要用于计算飞机的动态性能和飞机的性能；该虚拟系统能够仿真现实中的飞行场景，让驾驶员有一种身临其境的感觉，从而更好地进行训练；动力系统能给驾驶员带来诸如加速、过载等飞行感受；而声音的功能就是制造声音，让驾驶员能够感受到引擎噪音、气流噪音等。飞机驾驶仿真系统是利用多种传感器获取飞机的位置、速度和姿态等参数，并结合气象、地形等多种环境要素，在这种仿真环境下，驾驶员可以在空中执行诸如炮火射击等复杂的空战场面，从而增强他们在面对各种复杂局面时的反应。该仿真器使用了与真实环境相匹配的飞行器系统进行操纵，由此产生了人体的肌肉记忆，提升了操纵的熟练性。这种仿真装置具有成本低、装配简单、便于拆装等优点，能够根据需求迅速展开，弥补了当前对军事领域内飞行员训练的不足。

三、结语

综上所述，随着我国大数据、云计算等各种科技手段的不断发展以及持续应用，使得目前的直升机航电系统已经进入了机械化、数字化和信息化的发展时期，向智能化方向发展已经是大势所趋。本文针对目前国内直升机航电系统体系结构、通用处理平台及网络总线等方面的研究现状，更是为其进行应用提供了科学的理论依据。由此提高其对环境感知、目标认知、战术决策、电子对抗与维修支持等方面的集成能力，使其具有更高的作战效能与生存能力，使航空电子系统能够真正满足直升机的作战需求奠定良好的基础，同时也希望通过本文的论述能够为我国早日成为世界航空强国贡献一份力量。中国军转民

参考文献

[1]胡海升，张世伟，张庆.人工智能在直升机航空电子系统中的应用[J].科学大众，2021（09）：175-177.

[2]陈绍祖.人工智能和电子技术在直升机领域中的应用[J].第七届全国直升机年会，2021（04）：224-227.

[3]彭鑫乾，王越，祝冠宇.军用直升机航空电子产品系统可靠性提高方法及应用[J].现代电子技术，2023（08）：118-122.

[4]李士如，安化海，吴晓中，等.直升机飞行过程中舱门机枪精确瞄准射击方法和系统，2020（08）：142-145.

[5]王运盛，陈颖.分布式对象技术及其在综合化航空电子系统中的应用[J].中国雷达行业协会航空电子分会暨四川省电子学会航空航天专委会学术交流会，2022（05）：126-128.

[6]张晓林，常啸鸣，谭征，等.用于共轴双旋翼无人驾驶直升机的双模式地面操控系统，2020（05）：231-234.

（作者简介：王坤翔，92074部队，本科，研究方向为航空理论；作者单位：梁海生、王铜练，92074部队）