某型战车训练复现与评估系统设计

谢奇峰

(空军空降兵学院，广西 桂林　541003)



某型战车训练复现与评估系统设计

谢奇峰

(空军空降兵学院，广西 桂林541003)

针对某型战车训练中无法复现训练过程、难以评估参训人员战技水平的问题，设计了一种战车训练复现与评估系统。该系统利用记录装置记录战车训练过程中的指挥信息、战车行驶参数、发射时机和诸元等音、视频数据信息；根据采集的数据，复现车长终端/车外画面、电台通话、车况/导航/瞄准等训练信息，预测火炮弹着点并评估命中效果；根据指挥信息和作战态势，评估战术队形、站位等战术动作执行情况。试验结果表明：系统能记录和评估战车训练过程，对于提高战车指挥员和操作员的指挥协同、火力控制、操作驾驶等战技水平具有重要作用。

战车；训练评估；训练复现

战车是进攻战斗中实施火力突击、杀伤敌有生力量、摧毁敌集团目标，确保战斗胜利的主要装备。某型战车实装训练中，存在着无法复现训练过程、难以评估参训人员战技水平等问题，导致训练效果大打折扣。针对该问题，笔者设计了一种战车训练复现与评估系统，通过记录训练过程中战车上的视频、音频和数字量等信息，训练后利用评估软件复现车长终端/车外画面、电台通话、车况/导航/瞄准等数据，并评估指挥员和操作手的战技水平。

1　系统功能与结构

1.1系统功能

战车训练复现与评估系统用来复现战车训练过程，评估参训人员战技水平，可服务于参训者和机关作训部门。系统具备以下基本功能：

1)记录并能复现与战车训练评估相关的信息，如指挥信息、战车行驶参数、发射时机和诸元。

2)根据战车行驶参数和射击诸元，能预测弹着点并评估命中效果。

3)根据指挥信息和作战态势，评估战术队形、站位等战术动作执行情况。根据车载工作环境和产品性能要求，训练复现与评估系统需要满足高可靠性、抗干扰、可升级等几个指标[1-2]。

1.2系统组成

战车训练复现与评估系统由车载信息记录系统和训练评估系统组成。车载信息记录系统由录像组件、视频压缩卡、作战数据采集部分、系统控制单元、存储单元和控制面板等组成。训练评估系统由下载接口、评估软件和计算机等组成。战车训练复现与评估系统的总体架构如图1所示。

1.2.1车载信息记录系统

1)视频压缩卡负责对音、视频信号进行压缩。音、视频信号包括车长终端摄像视频、外景视频和车长通话音频。由于音、视频信号的数据量较大，故采用视频压缩卡对其压缩后再保存在存储单元中。视频压缩卡共完成2路视频信号和1路音频信号的压缩任务。

2)作战数据采集部分采集与作战相关的数字信号。采集部分接收综合显示装置传来的车况、位置信息和炮塔采集单元送来的炮塔方位、射角信息，并对采集到的信息压缩打包，送到存储单元进行存储。

3)系统控制单元负责协调整个系统工作。控制单元接收控制面板的控制指令，控制视频采集卡、作战数据采集部分、存储单元等外围部件，并完成音、视频数据和作战数据的存储。由于战车上振动大、温度高，故选用抗振能力强、功耗小的PCI/104结构作为系统控制单元。

4)存储单元负责保存、音视频数据和作战数据。Flash存储器具有体积小、抗振动和抗冲击能力强等优点，系统采用Flash盘存储采集到的数据。

5)控制面板是系统与用户之间的接口。控制面板用于控制记录设备的工作状态，将控制信号传递给系统控制单元，并以指示灯的形式显示设备当前的工作状态。面板上主要有电源开关、工作模式档位、设备工作状态控制开关等用户控制机构。

1.2.2训练评估系统

下载接口用于连接车载信息记录系统中的存储单元和评估计算机，将数据下载到评估计算机中。计算机中的评估软件利用视频解码器完成2路视频和1路音频的同步播放；利用射击诸元计算软件预测炮弹弹着点，根据落点误差评估炮长的射击动作；利用数字地图复现训练时的作战态势，根据战斗队形、敌我位置关系、战术协同动作等评估车长指挥动作。

2　车载信息记录系统设计

2.1系统控制单元

由于地形起伏和射击的影响，战车上振动强度大，对车上部件的抗振动要求较高，考虑到PCI/104具有体积小、功耗低、抗振性能好、兼容性好等特点，选用PCI/104结构作为系统控制单元。系统控制单元组成如图2所示。

2.2视频压缩卡

系统需要采集2路视频信号和1路音频信号，音、视频信息流的数据量较大，需要对信号进行压缩处理。考虑到MPEG-4编码技术良好的压缩性能和技术的成熟性，将其用于音、视频采集压缩单元中，可实现对2路视频和1路音频图像数据的压缩。系统选用WISGO7007视频编码芯片来完成数据压缩。WISGO7007芯片内部的压缩处理采用流水线结构，开机后只需初始化即可开始工作，并自动输出压缩好的数据[3]。

2.3作战数据采集部分

车长终端通过显控通信电缆与综合显控装置进行通信，进行车内信息交换，接收从综合显控装置传来的车况信息、导航信息。因此，车况信息和导航信息(位置信息)可以直接从战车的综合显控装置获取。战车上的炮塔可在全方位、大高低角范围内活动，其上的炮瞄镜可完成测距、测角速度和解算弹道，瞄准时不需要炮长装定表尺和方位。因此，需要设计一个炮塔状态感知单元，以测量炮长的瞄准操作。炮管角度测量原理如图3所示。作战数据采集部分还需要将采集到的数据信号进行打包，并添加时间标记。

2.4存储单元

闪存盘属于半导体存储器件，近来在多个领域得到了应用，具有抗振性能强、安全可靠性高、寿命长、体积小、质量轻、价格低廉等诸多优点[4-5]。综合考虑可靠性、体积、质量、成本等因素，系统采用闪存盘作为数据存储单元。一个16 G的闪存盘，可以记录长达25 h左右的2路视频。闪存盘采用循环存储方式，当闪存盘容量装满时，从头开始存放数据，之前的数据被覆盖。

3　训练评估系统设计

训练评估系统的重点是评估软件。根据战车训练评估需求，评估软件主要实现视频与数据回放、战术协同评估、射击效果评估等功能。评估软件在Visual Studio 2008环境下采用应用程序框架开发，其主界面如图4所示。

3.1视频与数据回放模块

视频与数据回放模块对记录的视频和车况等信息进行处理和显示，由2个回放区域、1个表格区和1个控制台组成。回放区的左上区域显示车长终端摄像视频画面。右上区域显示外景视频和车长通话音频画面。左下区域以时间表格形式显示的车况参数，对超过临界值的数据以红色字体进行警告。右下区域的控制台用于控制视频回放，具有文件加载、播放、快进、暂停、拖动等控制键，在视频进度条上会显示重要事件标定，用户利用标定信息，可以快速回放标定段视频。

3.2战术协同评估模块

战术协同评估模块利用电子地图技术，复现训练中的战场态势和战车运行情况，并对训练中的战术协同情况进行评估。该模块需要解决2个问题：电子地图的实现和战术协同的评估。

MapXtreme开发组件具有功能强大、编码简单、拓展方便、开发快速等特点，是一个优秀的地图应用程序开发平台。先利用MapInfo Professional软件，将原有的地图数据转换为Tab表格式，并定制符号、显示样式，生成*.mws工作空间数据。在C#环境下，利用MapInfo公司的MapXtreme组件开发电子地图。

(1)

式中：R为地球半径；(φd,λd)为待评估战车的地理坐标；(φz, λz)为指挥车的地理坐标；(φ0,λ0)为预定站位点的坐标。

(2)

式中：i为队形标志(i=1为一字队形，依此类推)；j为战车在编队中的编号；d为要求的战车间距单元。

3.3射击效果评估模块

射击效果评估的基础是弹道解算。笔者根据射表制作了脱壳穿甲弹以高低角为自变量的命中点表格。简单起见，海拔只选取0、500、1 000 m这3个档次，气温、风等因素只考虑标准条件，如表1所示。

表1　穿甲弹命中点表

命中所需要的高低角α和方位角β如式(3)所示：

(3)

式中:D为实际炮目距离;g0为D0(α)的逆函数;(φm, λm)为目标的地理坐标;γ为中间值。

(4)

式中:α′表示实际的高低角;β′表示实际的方位角;D0(α)表示海平面高度下α高低角对应的命中距离，利用相邻两点的数值，采用线性拟合的方式确定D0(α)的值。

根据射击误差e的大小，将射击效果分为好(e≤5 m)、中(5 m10 m)3个等级。

4　结束语

笔者研究了战车训练复现与评估系统的总体方案；实现了训练有关的视频信号和数据信号的采集，对离车训练评估系统进行了量化设计；设计的车载信息记录系统可以采集2路视频、1路音频、车况、训练场态势、战车位置、射击诸元等信息；离车训练评估系统能完成战车训练数据的回放与处理。试验结果表明，该系统可以完成战车训练过程的复现和评估，对于改进和提高战车指挥员的指挥协同，操作员的火力控制、操作驾驶等战技水平具有重要的作用。

References)

[1] HAYNES R，CARRILLO D. Novel use of on-board data recorder system on existing weapon systems[C]∥28th Aerodynamic Measurement Technology, Ground Testing, and Flight Testing Conference. New Orleans, Louisiana: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2012: 25-28.

[2]ZHANG S C. System of ship course data real time recorder based on USB HOST[J]. Digital Technology and Application, 2012(2):62-63.

[3]徐建军, 毕笃彦.一种嵌入式视频记录系统的设计与实现[J]. 微计算机信息,2008,24(20):21-22.

XU Jianjun, BI Duyan. The design and implementation of an embedded video recording system[J]. Microcomputer Information, 2008,24(20):21-22. (in Chinese)

[4]刘泰, 许哲雄. 机车运行数据记录系统的开发[J]. 机车电传动, 2008(5):64-66.

LIU Tai, XU Zhexiong. Development of recorder system for locomotive running parameters[J]. Electric Drive for Locomotives, 2008(5):64-66. (in Chinese)

[5]刘鑫，李成贵，孟召宗. 飞行参数实时采集系统的设计与实现[J]. 电光与控制, 2010,12(4):53-55.

LIU Xin, LI Chenggui, MENG Zhaozong. Design and implementation of a real-time flight parameter acquisition system[J]. Electronics Optics & Control, 2010,12(4):53- 55.(in Chinese)

Design of a Chariot Training Recording & Estimate System

XIE Qifeng

(Air Force Airborne Academy, Guilin541003, Guangxi, China)

In response to the difficulty in recording the training process and to estimate the trainer’s tactics & skill level, a chariot training recording & estimate system was designed. The system can record the command information, driving parameter, firing time and firing data by using the recording device. It can repeat training information, such as chariot conductor terminal’s picture, station’s call, chariot’s condition, navigation, aiming, forecast the point of impact and estimate the hit effect through recorded video. It can estimate the level of tactical action execution, such as vehicle formation, vehicle position, in accordance with command information and fight posture. The test results indicate that the system can record and estimate the training process and is significant for raising the trainer’s tactics & skill level in command coordination, fire control, and operation.

chariot; training estimate; training recording

10.19323/j.issn.1673-6524.2016.02.015

2014-12-16

谢奇峰(1978—)，男，讲师，博士，主要从事武器系统的控制、仿真技术研究。E-mail：x.q.f@163.com

V271.4

A

1673-6524(2016)02-0073-04