基于半实物的发射车训练模拟系统设计

基于半实物的发射车训练模拟系统设计

陈晓倩

北方自动控制技术研究所 山西省太原市030006

摘要：针对当前部队院校在集束火箭发射车的训练教学中所存在的危险性大、操作复杂、受场地、自然环境限制较多等问题，提出了一种基于教学的集束火箭发射车训练模拟系统设计研究方案，介绍了训练模拟系统的组成和硬件、软件设计，对系统的关键技术进行了描述，该系统功能完善，技术先进，能够有效提升受训学员训练水平，同时具有良好经济价值。

关键词：集束火箭发射车；训练模拟系统；虚拟驾驶；虚拟通信组网

1引言

目前，部队院校对防化集束火箭发射车的训练方法主要依靠理论教学和实装训练进行，教学和训练分属不同的阶段和地点，从理论掌握到技能形成周期较长。传统的训练方法及手段在目前信息化程度高、系统构成复杂的装备训练中遇到许多困难，缺少城市、高原、沙漠等地形以及雨雪雾等复杂气象训练环境，已无法满足对装备训练的要求。如何缩短训练人员技能形成周期，减小实装训练安全压力，全面提高训练人员战场环境适应能力，正是目前集束火箭发射车训练要解决的主要问题。

本文以集束火箭发射车为基础框架进行设计，开发满足集束火箭发射车训练的模拟系统，通过半实物仿真装备的火控操作台、虚拟电台及模拟座舱，实现发射车操作部件仿真；以分导控教员控制台将多台训练模拟器联网，对各模拟器的训练过程进行集中管理和训练控制；还可通过防化综合导控评估系统进行分队战术训练或综合演练。形成根据不同的地理环境、气象条件进行实装操作及发射的综合训练系统。

2需求分析及技术要求

2.1  需求分析

结合教学训练的需求，对模拟系统的设计进行分析，系统需要满足的功能为：

（1）能够实现对系统从开机到发射的全流程仿真，具备完成训练大纲规定的战术科目训练功能；

（2）能够采集训练过程中的训练数据，对受训学员的训练进行评估；

（3）受训学员可以自主选择训练科目；

（4）教员可以通过分导控教员控制台对所有模拟器统一下达训练科目，也可对单台模拟器下发训练要求；

（5）在训练过程中，教员可以通过分导控教员控制台对单台模拟器的仿真视景进行监控；

（6）分导控可以接收各模拟器硬件设备的采集信号，用来判断各模拟器设备的运行情况及故障诊断。

2.2  技术要求

以教学训练的需求为导向，对集束火箭发射车训练模拟系统的技术要求进行分析，主要包括以下方面：

（1）操作一致性要求，模拟器系统各部件的操作面板和控制开关与实装的结构、尺寸、颜色一致，实现与实装相同的操作感观；

（2）工作一致性要求，模拟器过程、工作状态、时序关系、音效、接口与实装一致，所有软件操作界面及操作流程与实装一致；

（3）分导控教员控制台可以采集单台模拟器的训练数据，对受训学员的训练情况进行训练管理、导调控制、训练监控及训练评估；

（4）模拟器系统具备两种工作模式，一种是独立运行，依托本地的数据和小环境资源进行训练；一种是配合防化综合导控评估平台联合运行，模拟器系统的分导控以数据交换节点的角色参与训练，所属模拟器的仿真运行数据能够通过分导控与公共平台进行交互。

3系统组成及技术架构

3.1  系统组成

集束火箭发射车训练模拟系统由3套火箭发射车训练模拟器、自主学习桌面系统及分导控等组成，系统内的所有设备通过网络交换机实现互连互通，部署于模拟训练室；其中自主桌面学习系统为纯软件形式，由桌面系统分导控端和模拟器端组成。

3.2  技术架构

集束火箭发射车训练模拟系统以训练组织和训练运用实际需求为牵引、以实战化训练为目标开展设计，采用分布式仿真体系结构，基于模块化、组件化设计思想，采用“硬件支撑层—软件支撑层—应用层”的总体技术架构。

4硬件设计

集束火箭发射车训练模拟系统的硬件设计主要包括火箭发射车模拟器设计、分导控教员控制台集成设计。

4.1  火箭发射车模拟器设计

火箭发射车训练模拟器主要用于完成装备基本知识的学习，以火箭发射车实装作业环境为对象建立一套半实物的模拟器，硬件布局与实装基本一致。

火箭发射车训练模拟器由3个人员工位、1个模拟驾驶模块、1个激光测瞄交互系统、1个火控系统训练模块等组成，其音效、接口、面板按键、颜色、尺寸与实装有相同的操作感观。

火箭发射车训练模拟舱内安装高清摄像设备，可对模拟操作进行监控，是模拟训练的视频监控设备。

4.2  分导控教员控制台设计

分导控教员控制台是模拟器系统实现训练任务规划与实施、训练导调、训练评估、训练监控以及模拟器供配电等功能的硬件平台。

分导控控制台为三边异性台形式，桌上右部为视频监控器，下部为设备机柜，右边为高性能计算机和网络交换机，左边从上往下依次为视频监控系统的硬盘录像机、语音分配系统及UPS电源系统。操控台正前方独立安装双屏显示架，架上装有55吋双宽屏液晶显示器，用于展示模拟训练的内容和模拟器界面切换展示等功能。

5软件设计

5.1 软件组成和功能

集束火箭发射车训练模拟系统的软件既具有和实装软件一致的功能和性能指标，又能够通过分导控教员控制台进行装备展开撤收、实施纵火等训练，能够通过防化综合导控评估系统进行战术协同训练或综合演练。

系统的软件由火箭发射车训练模拟器软件、分导控软件组成，包括视景仿真软件、训练管理软件、训练监控软件、基础学习软件、发射车火控软件、电台仿真软件、训练考评软件等。

其中，视景仿真软件、基础学习软件、发射车火控软件、电台仿真软件部署在发射车训练模拟器上，实现火箭发射操作模拟等功能；训练管理软件、训练监控软件、训练考评软件部署于分导控教员控制台，实现训练管理、监控、评估等功能。

各软件能够实现的功能如表1所示。

表1  集束火箭发射车训练模拟系统软件组成表

5.2 软件运行环境分析

系统软件运行环境如XX所示。集束火箭发射车训练模拟系统软件部署环境以三维视景仿真平台、数据库和Windows7为主。

6关键技术

6.1 虚拟战场驾驶功能实现

虚拟战场驾驶功能包括两方面，一方面发射车模拟器可以生成虚拟的位置信息功能，形成行进路线；另一方面发射车模拟器可以根据分导控下发的预定导航路线信息以及预设速度等信息，实时计算模拟器的位置。

虚拟战场驾驶功能可以与模拟器平台配合实现模拟车辆爬坡、车体倾斜、颠簸起伏等多种物理状态，从而为受训学员提供更逼真的操作体感。

6.2 虚拟通信网络设备组网功能

虚拟通信网络设备组网功能可以为受训学员提供接近实装电台的使用感，虚拟通信电台不仅能够模拟实装电台的外观、操作及显示界面，还可以模拟无线信道的传输过程，实现数据和语音的传输，与其它模拟器上的虚拟电台实现组网、通信。

6.3 训练评估功能

在集束火箭发射车训练模拟系统中，教员可以根据不同的训练方式或层次从数据库中选择适合本次训练的评估指标体系，在评估指标体系和评估数据的基础上，运用一定的评估方法，对受训学员及受训单位进行单项评估和综合分析评估，从而能够快速、准确、有效地考核受训学员的训练操作水平，分析问题所在，有利于提升受训学员的训练水平。

7结论

集束火箭发射车训练模拟系统，能够培养学员的学习能力，提高实装操作能力。训练模拟系统不受地理条件、气象环境、保障条件的限制，投入少、效益高、安全性高、维护方便、仿真度高，为训练人员操作水平的全面提高起到了积极作用。软件除视景 软件外，均采用通用的软件开发工具，成本可控，同时具有较好的经济性和推广价值。