无人机新型教学训练手段研究与实践

2016-11-30傅小进武汉军械士官学校湖北武汉430075

中国新技术新产品 2016年2期

申斌　李坦　傅小进（武汉军械士官学校，湖北　武汉　430075）

无人机新型教学训练手段研究与实践

申斌李坦傅小进
（武汉军械士官学校，湖北武汉430075）

摘要：无人机作为一种集光、电、机、计算机于一体的高新装备，能够为战场侦察、毁伤评估、电子干扰等方面提供一定的技术支持，以提高我国的信息战以及电子战能力。只有不断完善无人机新型教学训练手段，才能最大限度地提高无人机作战效能，因此，相关部门应积极探索有效的教学训练手段，以实现无人机操控的高效准确性。本文首先介绍了无人机模拟训练手段，然后对无人机模拟教学训练主要内容进行研究，最后探讨了无人机新型训练手段研究与实践，以期为提高无人机训练效率提供良好借鉴。

关键词：无人机；训练手段；教学

无人机作为一种技术复杂、价值高昂的装备，即使存在极小的隐患，也有可能引发严重事故，形成恶劣影响。除此以外，由于无人机具有有限的寿命，所以其不适宜经常性地飞行训练。合理规范教学训练手段，采取新型有效的训练方法，对于有效发挥无人机系统性能十分必要。

一、无人机模拟训练手段

1 模拟训练手段

无人机模拟训练是指在系统指挥下进行的战法研究以及军事作战演练过程，其以仿真技术为基础，在系统模型的操作下得出实验研究成果。目前，随着采办兵器费用的持续增多以及武器装备的日趋复杂，将无人机模拟训练作为军事部门进行无人机教学的训练手段之一已经成为时代发展的必然需求，其能够在重点发展军事用途的基础上，大大降低因操作人员操作不当或责任意识模糊而造成的事故发生机率。

2 模拟训练手段分类

目前，我国无人机模拟训练可以分为以下两个方面。一方面，模拟操作训练，其主要研究机载任务设备以及虚拟飞行控制的操作模拟训练，通过在飞行仿真模型的纯软件以及半物理两种模拟操作训练系统的基础上，实现人机的动态交互，向操作人员直观展示无人机的工作细节。另一方面，模拟维修训练，其主要研究无人机的虚拟故障诊断模拟训练。通过对无人机进行模拟维修训练，实现拆解组装装备部件、可视化诊断故障、可视化信号流程等内容的高效进行。目前，无人机模拟维修训练系统主要在多媒体教材作用下，引导操作人员学习该系统的维修步骤以及原理结构，实现无人机效能的充分发挥。

二、无人机模拟教学训练主要内容

1 模拟训练系统

在进行模拟训练系统的设计时，首先需要依据需求确定训练流程，然后才构建仿真模型。一般地，无人机模拟训练系统包括：动力学运动学仿真；地面指挥控制；飞行控制系统仿真；任务设备仿真；通信链路等模块。只有严格遵循无人机的系统设计要求，合理规范各模块仿真精度，才能最大限度地提高无人机训练效能、降低无人机教学训练成本。

2 飞行仿真软件体系

在无人机训练中，设计飞行仿真软件十分重要，其在人机交互以及网络管理图形的绘制下，高效真实地反映了真实世界。因此，在进行无人机训练时，应有效合理地结合各系统软件模块，在数据共享的前提条件下实现无人机训练效能的提升。一般地，飞行仿真软件体系的设计主要采取模块化方案，其可以针对不同机型，合理配置各模块，以提高无人机飞行的灵活性。

3 任务信息及故障控制

在任务信息布置中，操作人员应结合无人机训练内容以及任务载荷，探索任务信息的动态生成以及有效控制方法，为无人机操作训练提供良好的目标信息支持平台。在无人机飞行故障中，信息一般由地面测控站收集遥测数据，以判断故障原因并及时采取有效措施，防止无人机飞行失控，发生不必要事故。为了能够有效控制故障的发生，在日常训练中常常采取虚拟故障生成技术，其借助仿真计算机为操作人员创造随机故障，以达到操作人员排除故障能力的训练效果。

4 综合训练评估

由于无人机训练系统由多个复杂的子系统构成，且各个子系统间存在着错杂的交互关系，所以为了能够准确评价综合训练效果，构建有效的评估模型，并确定子系统权重十分重要。在无人机训练中运用综合评估系统，不仅需要评估受训人员操作技巧，还需要综合评估整个训练水平，通过运用定量以及定性评估方法，为科学定量综合训练过程做好理论准备。

三、无人机新型训练手段研究与实践

为了更好地提高无人机操作的准确性以及安全性，及时采取新型的教学训练手段十分重要，其只有具有计算机仿真、教学指挥管理、视景图像生成三个方面的辅佐，才能更好地突出训练实践效果。

1 计算机仿真

计算机仿真共包含气动仿真、飞控导航以及指挥控制仿真三个方面。气动仿真主要是对无人机动力以及气动的仿真，其一般包括大气环境、发动机、质量、运动方程、输出飞行参数五个模块；飞控导航软件主要对无人机飞控导航的过程进行仿真，其主要集中于无人机数据链接口以及实装指挥控制车的定性仿真；指挥控制仿真软件主要对飞行控制席位、任务控制席位、任务规划席位以及链路监控席位中的所有软件功能进行仿真。

2 教学指挥管理

教学指挥管理作为模拟器的总控制台，是训练模拟器教员与整机的界面，其不仅能够布置训练任务、调整训练参数以及评判训练结果，而且其具备人员以及任务管理等功能。一般地，教学指挥管理的系统由管理计算机以及指挥控制台两部分硬件组成。为了增加教学指挥的可靠性，计算机机箱大多采取工业控制机箱，并在指挥控制台安装视频切换装置，以供操作人员受到教学人员有序的指挥。

3 视景图像生成

虚拟三维场景是视景显示系统设计的重要内容，其能够为无人机训练提供真实的操作环境。在无人机新型训练手段中，视景图像生成具有重要作用，其主要是指在侦察任务飞行以及训练空域的需求下，自动生成图形模型；具有白天、夜间的工作模式；具有不同厚度与高度的云层以及具有训练环境活动目标。