CN104471627B - 嵌入式模拟方法及相关系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种关联提供有效呈现给操作者的接收的对象的系统和方法。该方法将真实对象和虚拟对象进行关联，以提供操作者有价值的训练呈现环境。该方法可以接收大量数据流，包括感测数据、模拟感测数据和真实数据，从而关联其中的多个数据，以确定是否这个数据可以对应一共同对象。这些数据流中的每个可经由数据链接收非机载数据源或是由机载模拟数据源产生。该系统将从机载源接收的数据和从非机载源接收的数据进行关联，以呈现给操作者最好的训练场景。

Description

嵌入式模拟方法及相关系统

技术领域

本发明总体涉及以训练为目的情景的模拟。尤其是，本发明的实施场景涉及一种用于关联嵌入式模拟信息与真实信息以加强训练场景的计算机化方法及系统。

背景技术

训练可能是预期表现所依赖的基础。加强训练场景可能是培训实体不变和预期的目标。如果受训者已经经历过相似的场景，在未来面对场景时可能表现更好。创立一独特场景可能是困难且耗费成本的。例如，在训练船长时，受训者/船长可从涉及第二船的受训者/船长必须机动规避的场景体验中受益。创立一涉及两船碰撞过程的场景可能非常昂贵并且对于担负着船长教育的培训实体也是不安全的。

多平台可通过数据显示或其它视觉或听觉指示与另一操作者交流信息。例如，这个船长可能参考雷达显示器，从其中他可以决定可能的行动仿真以避免碰撞的发生。每个用户界面以特定方式向用户有益的操作平台提供数据从而与用户交流。船长参考雷达显示器可视感测碰撞警告，并且可以可视感测地平线上闪烁的灯塔。所有队列提供一输入直至船长可以做出决定。

现场训练场景可为受训者提供最佳的可训练环境。经历过发生在现实世界训练环境的事件的受训者相比于没有体验过训练事件的受训者有更高效的表现。实际存在的飞行器通过空域飞行可能将正应力的增加方面加入到训练环境中。例如，僚机可实行机动来定位有视觉识别目标且携带武器的飞行器长机。实际的战斗机已经进行多次演习，在战斗场景中的僚机相比于没有经历过演习的僚机有更高效的表现。

利用实际资产的现场训练场景可能变的更加昂贵。在过去几年时间里，一架F/A-18E超级大黄蜂的一小时飞行花费呈现显著的增长。

在各种训练场景中模拟是最成功的一种。模拟一场景所需的花费可能是现场训练场景实际产生花费的一小部分。最近，通过电脑产生的图像、威胁以及综合模拟可以提高模拟质量。

与操作者交流的模拟信息可通过多种指示器呈现给操纵者。例如，培训实体提供船长一雷达模拟，船长可根据雷达模拟呈现的内容作出决定。在没有实际船只使用的情况下，该模拟也可以完成。雷达显示、交流受训通信、对受训者带来的威胁以及受训者的每个活动结果都可以通过计算机设备产生。

混合仿真的多种优选技术方法被用于有效将一虚拟实体综合为一现场训练场景。该综合的一例子包括现场虚拟构造训练（LVC），该现场虚拟性建设涉及使多平台综合在同一训练场景中。LVC可能包括现场资产（例如一实际飞行器飞行在武器射程内），虚拟资产（例如引航在地面位置操作模拟器），以及构造资产（通过计算机设备的一种算法产生并且操作那些实体）。

连接以确保有效的呈现给操作者可能对成功的综合LVC模拟提出挑战。为了操作者可以参考演示，操作者必须可以获得可用的演示。在一架飞行器上，这意味着一种有效的数据链不仅可以对单个飞行器进行数据传输，而且也可以对整个大部队的战斗机和敌机，坦克以及感测飞行器，地面站，空间资产进行数据传输。

可以进行多平台和多任务连接的数据链可以包括这样的因素，如服务质量（QOS），参与者的数量，每个参与者的带宽分配，可用的频谱，考虑到实体可操作的地理区域规则的实用性。

当适用于这样的连接要求时，现有的数据链协议可能无效。现有技术协议可提供固定大小的信息，不能保证信息的传输。其它可能无法提供有保证的发送顺序传输，或者时隙分配给每个通信器的固定数量。以特定顺序，一些可提供包裹传输，但是这样的顺序保证可能限制传输的速度。其它协议可提供具有可变带宽要求的可变大小的有效载荷。这些协议可以牺牲一特征从而更有效的执行第二特征。例如，一数据链协议可以保证大小固定信息的传输。就所有数据链所需的特性而言，大多数的协议保持有限的连接。然而，当通信需要安全和有效操作时，这些协议可能达不到预期的要求。

多个源接收对象的相关性可能增加操作者作用在物体上的依赖性价值。人界面显示充满非相关对象可能使受训者/操作者混淆，并且分散其它有价值且昂贵的训练场景。

对于操作者保持训练值，培训情况可能需要准确的演示。在一些会议中，训练数据显示在真实数据旁边。显示在真实数据旁的错误的模拟数据可能产生无意演示。培训实体可能增值训练环境，训练数据和真实数据的相关性产生了如预期的演示。

模拟可能是有价值的工具，通过指令经济高效的训练一学生。然而，模拟数据显示真实关键数据可减少学生情景感测并且导致安全水平的降低。数据可能被模拟并且数据对应的真实事件可能对操作者安全水平产生不利影响并且可能邻近操作者，这些都使操作者感到困扰。

现有关联功能可从第一机载传感器接收感测数据并且与相似的第二平台的第二机载传感器接收的感测数据相关联。两个平台可将相似数据与基于不同参数的相关对象进行关联，其参数包括距离、高度、速度以及定位精度。

现有关联功能可能缺少适合的关联不同数据的能力。例如，当模拟器提供模拟感测数据时，机载雷达传感器可提供感测数据。不同数据对现有的相关算法是种挑战。

因此，新方法可提供嵌入式模拟器，该嵌入式模拟器可以为操作者提供实际演示。嵌入式模拟可将从不同来源接收的不同数据进行关联，并提供操作者预期演示的清晰画面。新方法可将真实对象和模拟对象相关联并提供一种可变的训练环境。新方法可以进一步将从机载源接收的数据和非机载源接收的数据进行关联并呈现出最佳的可利用的训练场景。

发明内容

根据本发明的一实施例涉及一种关联对象位置的方法，包括：从机载传感器接收一感测数据信号，该感测数据信号表示第一对象的感测位置，通过数据链接收一真实数据信号，该真实数据信号基于第二对象的一实际位置，通过数据链接收一模拟感测数据信号，该模拟感测数据信号基于所述真实数据信号，所述模拟感测数据信号基于第二对象的一模拟位置，确定第一对象的第二位置、第二对象的实际位置和所述第二对象的模拟位置是否对应一共同对象，关联所述感测数据信号、所述真实数据信号和所述模拟感测数据信号以确定至少一个对象位置，以及提供所述至少一个对象位置的一通知。

根据本发明的另一实施例涉及一种关联对象位置的方法，包括：从机载对象位置传感器接收第一位置信号，该第一信号基于一对象的感测位置，接收由该对象产生的第二位置信号，该第二位置信号表示该对象的一实际位置，接收来自一对象位置模拟的第三位置信号，该第三位置信号包括一虚拟对象位置，确定所述感测位置、所述实际位置和所述虚拟对象位置是否对应一共同对象位置，关联所述第一位置信号、所述第二位置信号和所述第三位置信号以确定至少一个对象位置，以及提供所述至少一个对象位置的一通知。

根据本发明的另一实施例涉及一种数据选择性呈现系统，包括：至少一个机载信息通信装置；一任务计算机（MC），其可操作地耦合所述至少一个机载信息通信装置，该任务计算机具有嵌入其中的非暂时性计算机可读代码，用以实施下列步骤：接收外部源的非机载数据，接受内部源的机载数据，确定所述非机载数据和所述机载数据的至少一个紧急程度，基于所述至少一个紧急程度呈现所述机载数据和所述非机载数据。

应当理解，以上概述及以下详述仅为本发明的示范和解释，并不用以限制本发明，附图被纳入并构成说明书的一部分，与说明书共同解释本发明的实施例，说明本发明的原理。

附图说明

通过参考下列附图，本领域技术人员可更好理解本发明的多个优点：

图1A是本发明优选实施例的嵌入式模拟器的示意图；

图1B是本发明优选实施例的嵌入式模拟器系统功能分配示意图；

图1C是本发明优选实施例的嵌入式模拟器硬件分配示意图；

图2A是关联功能的现有技术图；

图2B是显示的关联功能的现有技术示意图；

图3是本发明优选实施例的关联功能示意图；

图4A是表示本发明优选实施例的对象的结构示意图；

图4B是本发明优选实施例图4A代表的对象布置显示示意图；

图5A是表示本发明一实施例的对象布置示意图；

图5B是本发明一实施例图5A代表的对象布置示意图；

图6是本发明优选实施例的分块显示示意图；

图7是本发明优选实施例的一种用于关联对象位置的方法的流程图；以及

图8是本发明优选实施例的一种用于关联对象位置的方法的流程图。

具体实施方式

详细参考本发明的优选实施例，并在附图中进行解释。

下面对某个特定实施例进行描述。然而，本发明可以所限定的多种不同方式实施并且被权利要求所保护。本文描述，参考图中相同部分始终以相同数字命名。

本文所用的本发明实施例可涉及一种机载场景的飞行器培训。如预期的，飞行器是一些平台的一部分，在这些平台上，本文描述的系统和方法可配置操作。目前披露的可定制的操作任何移动或固定平台或对象演示装置，这是由于这些模拟可能是所要求的。严格的数据可提供具有所需工具用于培训的模拟器教官。数据层次可允许一模拟器选择性呈现数据以用于生产模拟经验。

本发明公开了包括至少两个综合部分。第一部分公开了一嵌入式模拟器，该嵌入式模拟器配置用于将一现场平台连接至传统虚拟模拟器参与者的功能区分方式的分布式运动，以及第二部分公开一综合关联功能，该综合关联功能允许嵌入式模拟器适当的关联接收对象和为受训者提出一有价值的训练场景。

嵌入式模拟器

如图1A所示，本发明一优选实施例的嵌入式模拟器的概要图。本发明优选实施例可以为操作者提供一选择性呈现数据的系统100。系统100可以提供给操作者嵌入式模拟数据与真实数据的显示。尤其是系统100可以分区（物理分区或者分区作为一软件分区）包括模拟数据，该模拟数据在条件允许时，可以分隔或消除显示在现场（L）平台的真实数据。

如本文所用，模拟定义为实际对象的代表对象。基于模拟对象如何产生，模拟对象可进一步分为两种类型：当机器独自模拟产生构造（C）对象时，虚拟（V）对象通过人与机器接口连接。系统100可与操作航空计划（OFP）进行对接，该操作航空计划通过LVC接口112和基于单一标准接口114运行在平台210的任务计算机110上。标准接口114可配置用于解释和传播已知的显示标准，例如ARINC 610B和ARINC 661显示标准。本发明的一实施例可包括基于“钩（hook）”标准以进行这样的解释和传播。如本文所用，钩可以被定义为软件配置的一单元，通过定期拦截和修改可用操作系统的数据以增加操作系统的行为。

架构哲理

本发明的架构实施方案可以提供至少三种水平的操作：训练模式、第一后备模式以及最终后备模式。在训练模式中，全部功能对操作者是可用的。操作者可与现场（L）对象、虚拟（V）对象以及建构（C）对象进行互动，以沉浸在训练场景中。在认证标准的显示器上，第一后备模式可返回成待机格式。在第一后备模式中，没有模拟（V或者C）数据可以呈现给操作者。显示器150只限于现场（L）对象。最终后备模式可返回到待机仪器，与平台内显示器的物理分离或与显示器150分区内集成的备用显示器。

本发明可包含几个设计目标：

a. 失败时捕捉潜在的降级

b.现场平台的安全虚拟化

c.克服不同LVC资产之间的数据链协议挑战

d.最小化（最好为零）现有OFP的改造

e.联合架构维护

安全操作问题提出一从基本操作所需的临界功能中独立处训练功能的紧急程度的目标。例如，飞行员和僚机的基本导航和航行安全是一更重要的功能并且需要持续关注，反之，僚机的训练是不太重要的，因此是一次要问题。

本发明的目标是确保综合训练功能的失败不干扰飞行关键符号。最后，公开的发明可利用一分块架构。

安装在纵向方向的多功能显示器（MFD）150，作为基线显示给操作者使用是最佳的。预期两个或更多的MFDs优选为相邻安装可为操作者提供一最佳观察区。MFD 150是飞行器飞行甲板的标准产生实体。每个MFD 150可运行定制的OFP，该OFP是对现有认证的飞行甲板进行了最小的改造。

OFP应用包括处理块，该处理块可与飞行器数据源进行交流并且进行源选择和对一套最小基线至关重要的参数进行滤波。这样一套关键基线参数包括：飞行器姿势、空速、高度、航向、位置等等。注册主飞行显示格式允许本发明成本的有效实现。在两种回退模式中，系统100分区确保在MFD150上的任何位置恢复无训练功能符号。

LVC接口112提供位于不同输入与OFP内基于标准的接口114之间的接口。LVC接口112的输入包括传感器140、模拟器130以及引航控制器120。传统的，引航控制器120可以为MC110提供用于应用直接控制的直接输入。优选的，引航控制器120经由LVC接口112输入至系统100软件应用并且被用作系统100 OFP应用的一种输入。当处于三种模式中的任意一种时，如预期的，引航请求中止系统100的应用并且中止系统100嵌入式模拟器的使用。引航可覆盖引航控制器120输入的路径并且直接恢复至MC 110以及OFP中的应用。

机载传感器140通过LVC接口112提供输入至MC 110。如本文所用，传感器包括所有传感器件，提供所需的输入操作效果。例如，在飞行器环境下，传感器140包括空气数据传感器、射频（RF）传感器，如有源雷达或者无线电测高计、红外（IR）传感器如无源红外探测器。关键数据是操作安全所需的输入。多个空气数据传感器，如已知的空气数据姿势航向相关系统（ADAHRS），提供航空关键数据。典型的ADAHRS产生RS-422串行数据流可配置为输入到MC 110上并且在MFD 150上显示。

模拟器130可提供虚拟（V）输入和构造（C）输入至LVC接口112从可提供虚拟输入的模拟器人类操作员处接收输入的模拟器在机器运行环境下，提供构造输入。例如，多种LVC参与者在大的军事演习中，真实的飞行器在军事范围内飞行提供LVC现场输入，引航操作一连接模拟器提供LVC接口112一虚拟输入，并且一连接电脑可以产生一构造（Constructive）输入至LVC接口112。

与传统的紧密耦合的OFP综合相比，这个在MC 110上进入OFP的单一、开放、基于标准的接管口114可以允许便捷、低成本的路径以集成训练功能。系统100的固有分区可以允许训练应用被开发至与训练功能最低紧急程度标准相一致。例如，场景涉及可操作引航训练包括多个模拟（V和C）空中和地面威胁。然而，更高紧急程度的真实威胁对于操作飞行任务是固定的。发动机故障、真实飞行器爆炸事件以及实际对手在防空识别区（ASIZ）边界的侵犯都是高于训练紧急程度的典型紧急程度。分区功能可以禁止来自高紧急程度操作信息显示的最低紧急程度训练信息。

系统功能分配

参考图1B所示，本申请实施例优选的嵌入式模拟器的系统功能分配图。优选三种主要的计算和显示装置，可以为系统100启用所需的计算资源。当任务计算机（MC）100和LVC接口112可以提供训练功能时，双显示器MFD 150 170可以为关键飞行数据提供显示界面和高安全数据路径。需要完成本发明的训练功能这一过程可驻留在安装于MC/DTU内的处理器，如7448处理器卡。

在MC 110内，系统100提供ARINC 615数据加载122、模拟环境124、模拟传感器126以及健康监测器128。在每个MFD 150 170内，任务处理器116和显示处理器118可以为操作者提供适合于系统100数据的正确显示的计算资源。在每个任务处理器116和显示处理器118内，健康监测器158可以提供检测系统的连续健康分析。

在MFD150 170和驻留在MC 110上的训练应用之间所有的相互作用可通过ARINC图形服务器（AGS）应用进行仲裁，该图形服务器应用运行在每个MFD 150 170上。AGS应用负责确保分区访问MFD 150 170界面。在AGS应用中的层和窗口安排以及它的结构文件可以提供规则，以确保系统100可以以紧急符号对训练功能进行适当的分区，当条件允许时训练应用被允许呈现显示给操作员，并且更重要的是确保训练符号绝不会发生错误或者隐藏高层次紧急符号。

在飞行器飞行甲板内、汽车驾驶员座椅上、船舶的梁桥上等，在每个MFDs 150 170和任务计算机110之间的交流可在双系统以太网网络180和182中进行。由于这个以太网只可以携带剩余的训练数据，对于飞行来说这并不不关键，它被允许容纳硬化航空电子设备以太网和商业成品（COTS）装置的混合。

与系统100的相互作用使操作者通过与每个MFD 150 170相一致的硬件或软件可以更好执行。操作者可以以两种方式提供控制输入。在总共30行键的四个边缘，每个MFD150都可以被更好的环绕。这些键中，21可以更好用于主动训练格式。另外，控制输入120通过控制杆和节流阀使系统100可以达到优选输入。通过双系统以太网182的一侧将转送飞行器控制节流阀和控制杆（HOTAS）输入连接到系统100。已知的接口板可为LVC接口112输入配置HOTAS输出120，并通过以太网提供开关状态。

优选的，为了达到进一步分区训练数据的目的，专门训练数据链可以通过位于MC/DTU 110上的第二以太网接口184进行连接。由于依赖于训练场景和位置的数据链要求经常改变，本发明被构形为数据链敏捷性。可以预期，本发明可集成多种类型的数据链系统、在不同无线电操作、替代波形和带宽以及多频率带，链接可以从全TCP/IP连接变化至窄带、时间片分配、固定大小数据包。这些不同类型的数据链可以通过多个安装系统进行集成。第一安装系统可包括以太网和电源连接，以达到平台210的访问覆盖，允许所需硬件和相关的天线要求的不同数据链进行安装，每个系统可以更优的预安装在一系列相互交换允许缓解额外要求改变的盖板上。另外，数据链的连接点并入以用来连接现有武器站的已知外吊舱。连接方法包括一系列工程发射轨道接头，该工程发射轨道接适于飞行器的机翼挂架上符合AIM-9形状因子的单一或成对训练舱。

部署考虑

如图1C所示，本发明一优选实施例的嵌入式模拟器硬件分配图。优选的，灵活吊舱160中系统100的开发用于缓解从平台210移除使安装吊舱160对于培训实体是有益的。系统100处理资源可以永久安装在嵌入式训练形式的吊舱160中。迁移任务计算机110功能、LVC接口112、数据链连接162、一些例子中姿势航向相关系统（AHRS）164功能中的一些或全部至可移除嵌入式训练吊舱160，可以使系统100架构更加便捷的应用成为可能，提供移动吊舱至第二平台的能力。当数据连接通过数据连接168，吊舱160安装连接可以通过连接点166实现。

另外，如预期的一样，系统100可以为不同角色的多平台提供训练。这些不同角色需要特定硬件以精确模拟系统，该系统仅用于特定训练环境。例如，培训实体拥有一架具有陈旧航空电子设备的老式战斗机。这样的老式战斗机可能对于培训实体在更先进的武器系统和能力上训练飞行员是没有价值的。培训实体为老式战斗机装备有廉价的MFDs 150 170和吊舱160，在老式战斗机飞行时，该吊舱160允许在先进的航空电子设备中进行有价值的飞行员训练。在这种情况下，这样特定硬件分配至有限的一组训练吊舱160，可以允许训练设备的便捷使用。系统100使用分区、标准的ARINC 661遥控应用构造，以综合训练应用至OFP，OFP使这种功能化分配至外吊舱160。

软件架构

系统100模拟是一种仿真核的优选形式，它可以下载并组织执行可配置的插件集，每个插件成为模拟单元（SE）。如本文所用的，插件被定义为软件组件，当保持独立于现有软件应用时，它可以在结合现有软件应用，并加入特定功能至现有的软件应用的情况下运行。插件配置集使定制应用程序的功能成为可能。在平台210上，每个SE可以模拟一装置或系统，该装置或系统在用于完成训练的平台上显示。例如，火力控制计算机SE可保持关于飞行器武器运动学、主模式和子模式、目标状态和责任、预设航行指示点数据和选择以及类似信息。单独的武器库存SE可以记录模拟货物登载平台210。另一对SE可以执行发射前的弹药提示和模拟弹药弹出的后续追踪。这些模拟单元的模块性质允许培训实体对所需的可行的、可互操作的训练组件的功能进行选择。

系统100的SEs最好在虚拟数据网络（VDN）发行和预订变量。VDN可以作为训练数据的数据存储运行，该训练数据分布在训练所需的真实平台210的物理总线上。VDN可以携带所有相关现场、虚拟或者构造对象，所述对象在形式上被纳入或者将被发行在训练数据链路上。所有的VDN状态变量和分布模拟数据对于MC/DTU中的SEs是可用的，以及使用网络VDN库的训练以太网。

系统100可以使用现场对象（Live object）的虚拟模拟将现场对象无缝整合到模拟训练场景中。现场整合的一个目标包括识别需要模拟的现场飞行器状态数据。系统100可用于识别所述状态数据的一个机制可以包括作为虚拟模拟器操作的系统100的第二情形中的现场飞行器所用的每个SE。在该情形中，若干SEs存在以提供现场飞行器的飞行模式。例如，需要的SEs集可以包括：1）武力和时刻，2）运动方程，3）航空动力学，4）模拟虚拟飞行器与其环境的相互作用的地面模型SEs。附加所需的SEs集可以包括：5）液压，6）电力，7）发动机，及8）模拟飞行器状态的燃油系统SEs。标准总线值的数据词典可来自于这些SEs。

当系统100训练功能可以在现场飞行器中操作时，所述系统配置有所需SEs，并且在它们的位置，系统100运行AHRS接口SE。优选的AHRS接口可以解析含有感测状态数据的标准数据流（例如，RS-422数据流），以及发行上述提及的SEs的相同组变量。以这种方式，数据字典和训练SEs在虚拟模拟器和真实飞行器之间可能是相同的，系统之间仅有的真实区别可能是SEs既用于系统模拟又用于与飞行器状态数据进行连接。以这种方式，系统100可以降低维持现场和虚拟训练资产之间相同行为的难度。

训练软件实施模式

系统100训练功能可以作为模型/视图/控制器模式在软件中实施。例如，战斗机的存储管理将清晰的说明。

优选的模型包括武器库存SE。它可以在启动时装载配置文件，该配置文件运行以识别模拟飞行器上的储存位置（挂架）的数量以及填入这些具有配置选择的默认装载的存储位置。例如，在空对空场景中，取决于预期的威胁，一种配置可包括雷达制导导弹和红外制导导弹的结合装载。根据飞行时间，武器库存SE可以管理存储库存的变化。这些变化包括发射选择的存储、选择的模式和弹药的设置、翼下外挂物的发射弹药移除以及直到预期飞行的结束时机载池花费存储的追踪。最后，武器库存SE可以记录和发布VDN变量中的每个变化。

系统100可以更好运用视图（View）作为MFD显示SE的组件。由SE呈现的视图可以收集和显示大量模型的信息。在武器库存例中，视图的关系可能是存储管理系统（SMS）页面。MFD显示SE可订阅由武器库存SE发行的变量，并且使用这些变量去产生显示在MFD 150 170上的视图。在该例中，所需数据以系列ARINC661组件运行时参数形式存在。MC/DTU 110可以通过ARINC661协议发送这些参数至运行在MFD 150 170上的ARINC图形服务器（AGS）进程。定义的这些参数，伴随符号定义文件，AGS拥有所有的所需信息以恢复SMS页面的虚拟显示。

系统100可以更好的运用作为边框SE组件的控制器。该边框SE可以运行以解释从围绕MFD150 170的边框键的MFD150 170输入。边框键具有可以发送来自于MFD 150 170的ARINC 661数据流的返回数据。然而，MFD 150 170仅可以在边框键的数量上进行合适的定义，并且不是它的语义。边框SE描述为多个变量，例如MFD 150 170的活动页、边框键标签的信息，将一项关键指标转换为有语义上意义的要求。边框键SE可以发送这一要求至武器库存SE，并完成控制环。

尽管系统100清楚定义了模型、视图和控制器之间的接口，但是本发明的另一实施例可以要求选择性组件完成预期的嵌入式训练。例如，作为已知的OpenGL窗口替换视图和从触摸屏接口接收输入的替换控制器可以纳入额外的用户接口。额外用户接口的示例可以允许轻量级且低保真虚拟模拟器加入到允许较高参与者计数的嵌入式模拟器。

最后，应该预期到，系统100为软件维护目的提供额外功能。由于在模型/视图/控制器模式中进程责任的分配，系统100为运行多个具有调试、示范或者检测目的这些功能的单一模拟器系统专门配置。例如，系统100为了运行武器库存，MFD 150 170显示器以及在现场飞行器操作中的边框SEs配置有虚拟模拟器。这种虚拟化可以提供显示呈现和安装在虚拟模拟器主仪器面板上物理显示器上引航的交互功能。另外，用于教练站的直放站显示器可以通过加入上述OpenGL显示器和触摸屏控制器SE进行简单的添加。由于系统100内功能的分配，无软件配置开销来需要去扩展系统100以提供这些重复的显示。

支持的功能

优选的，系统100可以指令若干SEs以模拟飞行器功能。示例性指令的SEs执行关闭航空支撑和空对空拦截操作的功能包括：

a.火力控制计算机（FCC）

b.武器库存

c. 提示接口（CueingIntf）

d. 飞出接口(FlyoutInth)

e. MFD

f. 雷达接口(RadarIntf)

g. Hudlg接口

h. Mfd显示器661

FCC：火力控制计算机FCC可以是模型SE，其维护关于预设航行指示点、目标、主模型以及子模型、飞行甲板有兴趣的传感器的信息。它的可控输入包括模型选择和HOTAS控制开关输入。

武器库存：武器库存是模型SE，维护关于用于发射的剩余储存、选择军需品以及指定弹药配置的信息。例如，空对地弹药可选择高/低阻力设置进行发射、不同数量的弹药以波动/齐射配置下落等。相反，空对空弹药记录关/解放状态，被动或者发射波束模式等。此外，当特定的飞出SE是不可用或者非预期时，武器库存提供通用武器弹出和位置的提示模型。

提示接口：指示接口是模型SE，配置于具有多个第三方软件建模的接口。第三方软件建模的例子包括密歇根州安阿伯市橡树谷1299公司FAAC提供的库代码。模型SE从第三方软件建模接受结果并且输出结果，该结果为实际工作中发射前提示做出正确的显示。然而，模型SE可以进一步定制从而将真实的武器能力进行分类并且显示为未分类的训练场景的通用武器。

飞出接口：飞出接口包括模型SE，该模型SE提供发射后弹药弹出的现场模拟。该SE从VDN接收分布式仿真模拟数据，如上所述，可以与最大的分布模拟训练相一致。然后SE提供弹出模式数据为了允许基于发射后目标机动的主动制导导弹的模拟。如果适用的话，发射后的数据链支持信息可以被模拟的。如上所述，弹出接口对于非下降范围评分系统的第三方库访问是附加物。该非下降范围评分系统包括对基于多个因素的空对空导弹射击结果进行测量的能力，例如：发射的几何形状、枪炮和目标发射后的移动、发射武器的结束游戏运动能量。而且，弹出接口解密高保真分类模型以确保适当的信息安全保障。弹出接口模型SE的输出包括在弹出期间模拟武器的位置和行为。数据被推送到VDN实体数据库，并且通过数据链进行分配。分配增强了训练场景演示。进一步的，如预期，适合的态势感测显示，例如计划视图，显示地图给指导者或者范围控制官的位置，可以提供弹药飞行的虚拟显示，以及如果弹药场景适用的话，在弹药飞行时间（TOF）中，目标可以响应合适的打击行为。

MFD：MFD SE包括模型SE，维护关于MFD 150 170内部状态的信息，例如页面选择，配置显示设置，例如覆盖层或者任意数据块。系统100可以运行SE的两个实例，并且模拟MFD150 170的左右内部状态。SE的可控输入来自于边框SE键的操作员选择。

雷达接口：雷达接口包括模型SE，模拟空对空火力控制雷达或者地面测绘雷达的功能。该雷达包括虚拟任务训练系统的雷达模拟部分。雷达接口SE从VDN收集实体数据并且将该数据传送到运行在任务计算机110上的一组雷达模拟处理，任务计算机110可以模拟导航、地面测绘以及代表派出战斗机雷达的空对空火力控制能力。这些过程的输出是一套雷达回波处理。这些回波由SE公布，并且通过Hudlg接口（下）和MFDD显示（下）用于目前的目标和飞行员的态势感测数据。SE的可控输入包括HOTAS控制输入120以及由MFD 150 170印刷的边框键。

Hudlg接口：平视显示器（HUD）图像产生接口包括视图SE，可以收集飞行器、目标以及其它状态数据，并产生通用图像产生接口（CIGI）数据流，其可包装图像生成（IG）特定符号数据包格式。这些数据包被打包并传输给IG，提供恢复虚拟模拟器HUD显示器必要的信息，或者现场飞行器模拟器的HUD直放站显示器。

MFD显示器661：MFD显示器661 SE可包括视图SE，用于收集来自不同模型SE的信息，并生成驱动AGS物理MFD 150 170的ARINC 661数据流。由于显示器的紧耦合和可控数据按照ARINC 661协议MFD，显示器661 SE可以包含在控制器SE的行为中。该行为包含包括处理面板印刷机和可以与其它SE分享的产生控制命令。MFD显示器661 SE产生存储页面，允许显示和选择负荷弹药以及提供水平位置指示器（HSI）格式，该格式包括机载模拟导航数据库的航点和航海记录的报告。此外，MFD显示器661 SE提供HIS地图上友军（蓝色）位置的监测文件、感测到敌军（红色）位置以及提供的雷达显示格式，该雷达显示格式提供模拟火力控制雷达显示器。最终，MFD显示器661 SE生成训练系统状态格式，显示飞行器AHRS健康的现场信息、数据链连接以及附加的健康监测信息。

分配模拟和数据链

系统100被构形用以在单个平台210内运行，以及通过数据链连接的结合的多平台内操作。在现场飞行器中，单独的以太网接口184可专用于数据链。该专用允许具有用于连接宽分配的飞行器甲板数据流的数据流分离。数据链主数据流包括关于实体状态、军需品状态的信息以及在分配练习中的相互影响，以及平台任务计算机110被构形用于利用已知分配相互作用模拟（DIS）数据表或者通过高层体系结构（HLA）运行时（Run-Time）基础设施（RTI）外部通信。

系统100的一个目标包括现场平台210连接至行为功能区别于传统虚拟模拟器参与者的分配练习。如预期，网络基础设施可以是复杂且依赖于多个协议、桥和转换器的结合。一旦系统100桥接不同协议和转换不同语言，系统100提供单一、完全连接的HLA/DIS网络，无缝连接不同培训实体。每个现场参与者可以以传统虚拟模拟器参与者的功能区分方式与分配练习进行连接。

系统100可以连接MC 110至通过模拟环境设备124提供的桥SE的分布式模拟。桥SE包括协议桥，该协议桥可以在VDN实体列表和分布式模拟协议之间进行交叉填充。依赖于所需环境，该SE也可与DIS或者HLA进行互操作。三个单独的SE可以提供连接至这三个协议，但是所述SEs分享大型通用源代码池，只在协议接口部分进行区分。

系统100可以通过桥SE处理引入的练习实体数据，并在VDN数据存储区产生等效持久实体。当收到后续数据时，系统100可以将后续数据与VDN中的现有实体进行比较，并且应用必需的增量更新。相反，系统100可以产生练习局部实体，例如自身位置或飞行中局部模拟弹药。系统100可以识别、关联和通过桥SE发布这些局部实体至分区模拟实体。等效路径可在发射器、信号以及其它分区实体持久存在对象应有位置。

其它功能

系统100也可作为某个实体无法识别的对象的转换器。例如，外部事件，例如火力、爆炸、碰撞和模拟控制可以不被某些实体识别。系统100可以从分区实体接收这些对象，并将它们转换为通用格式和通过可配置分配列表在训练中再播送给不同的SEs。系统100 SEs也可以发布局部生成事件，系统100可以同样分配至有兴趣的局部SEs，并随后转换和转发给数据链242。

系统100可以嵌入提供平台210内附加功能的附加训练单元中。当模拟器被用作虚拟参与者时，模拟器可以直接连接至更大的分布式模拟练习，并可以作为标准HLA或DIS选手参与。同样，在现场平台210中，任务计算机110和数据链184的机载接口侧之间的网络也可以执行HLA或者DIS交流。由于容易访问现场平台210内的该标准协议网络，可能很容易地嵌入附加训练功能到现场平台210或模拟器中，所述附加训练功能诸如嵌入式半自动部队（SAF）或者态势显示器，如前述的用于指导者/安全飞行应用的计划视图显示器。

然而，在数据链连接至现场平台的机载DIS/HLA网络180 182的地方，系统100可以使用协议转换器应用，该协议转换器应用可以将标准分配模拟数据转换为一组用于选择的特定数据链和波形定制的无线（over-the-air）数据包。

基于期望数据链对的特征和/或约束。系统100协议转换器应用可以执行大量功能。例如，系统100可以实施第一应用至固定数据包尺寸限制数据链的时间-片数据链对，提供信息优化、速率限制以及数据包碎片和重组。相反，系统100实施第二应用至可靠或近于可靠的传输协议中无固有规定的数据链对。第二协议转换器应用提供存储缓冲区用以存储和转播要求可靠传输的消息的指定子集。

现场传感器/模拟传感器关联功能

图2A所示为关联功能优选示意图。一般的，平台可以关联相关指定目标的有利平台的感测数据。例如， 平台210可以通过自有的传感器（本文为RF雷达回波212）、通过非机载数据源242的数据链以及通过现场翼平台220的数据链224接收与目标250相关的数据。这些组数据都是相似类型的，因为每个都是RF雷达回波的感测数据。地面雷达230可以通过数据链232和242发送的地面雷达回波234感测目标250。翼平台220可以感测具有机载雷达回波222的目标250，并且平台210可以通过机载雷达回波112接收感测数据。平台210从每个其它实体240 220接收关联数据以确定所述感测数据的有效性。

图2B所示为显示关联功能的优选示意图。每个平台210 220可以在各自的MFD150224上显示关联的数据260。数据应保持非相关，当单独的目标出现时显示多目标存在的可能性。

航迹关联可以是明确定义的问题，当所有目标都是现场的，例如现场对象呈现与通过宙斯盾雷达系统接收和关联一样的数据类型。然而，参与到LVC训练中的训练平台可以从需要用于关联对象位置的更先进方法的多传感器流中接收不同数据。

如图3所示为本发明优选实施例的关联功能图。关联功能312可以作为接收不同的输入的MC 110计算功能的一部分操作，包括操作模拟感测数据354、真实数据352以及感测数据342以关联不同的数据，用以确定是否可以呈现单个对象位置。

模拟感测数据354和真实数据352可以由非机载数据源240产生，并由机载发射机接收器350通过数据链242接收。可选择地，模拟感测数据可以由机载数据源330产生，该机载数据源330通过机载网络332发送至关联功能312。

如图4A所示为本发明优选实施例的对象表示的结构示意图。平台210可以从多传感器流接收多个不同的数据。例如，现场平台210可以感测另一附近的具有物理雷达212回波的现场目标250，同时，通过嵌入训练飞行器的航电系统内的雷达模拟软件126可以感测附近的虚拟目标454。在一些例子中，多传感器（现场传感器和模拟传感器）经由关于对象的略有不同的数据（例如，由于传感器错误或者互相干扰导致的不同感测位置），可以看到和独立报道相同的对象。如果没有关联功能312，该不同的数据输入可以导致操作者显示器的重复返回以及态势感测的最终退化。关联功能312可以确定是否两个相似监测对于两个单独的对象或是否是真实的，所述相似的轨道由两个不同的系统所报道。关联功能312应确定两个输入是否为单一对象，它可以确定被显示的单一相关组数据。

优选的，关联功能可以解释来自三个源（模拟感测数据354、真实数据352，以及感测数据342）的数据，并关联所述三个源，仅指示一个对象，这里单个对象是模拟实体所需要的。例如，在LVC训练中，现场平台210可以遇到现场目标250、现场目标僚机252、虚拟目标454以及构造目标456。现场平台210关联功能312可以从机载传感器140接收感测数据342，经由数据链242从非机载数据源240接收模拟感测数据354，以及经由数据链136和242从现场目标250接收真实数据。每个蓝色战斗机210 220可以接收下表中四个目标的相关数据：

真实数据352可以被定义为由对象产生的对象的最高可用质量位置。能够产生和分享真实数据352的场景中每个对象可以这样做以提高场景质量。例如，现场目标250可以利用GPS接收器产生自身位置。经由数据链136通过现场目标250产生和广播的真实数据352可以包括高精度GPS定位。

模拟感测数据354可以被定义为由提供虚拟对象、构造对象以及由真实数据产生的现场对象位置的计算机产生的数据。真实数据可以随噪声轻微改变至更精确模拟实际感测数据。例如，实际飞行操作链接的模拟器装置可以变得沉浸在LVC训练中。由计算机产生的虚拟对象454的模拟感测数据位置由模拟飞行员指挥，然后通过数据链广播。此外，构造对象456可能沉浸在LVC训练中。在构造对象的情况下，模拟感测数据由计算机命令并产生然后通过数据链发送传递信号。此外，真实数据由现场目标250产生，经由数据链136和246发送传递信号，由翼220 LVC接口接收，轻微改变得到更精确的模拟真实感测数据，并且作为模拟感测数据在MFD 150 170上为机载现场翼平台220上的操作者进行显示。进而，模拟感测数据可以由机载数据源330或者非机载数据产生并经由数据链接收。

感测数据342被认为与机载传感器140感测的传统数据一样。例如，机载雷达可以传输RF能量，并基于RF信号的多普勒回波计算一位置。

如图4B所示的图4A为本发明优选实施例的对象结构示意图。平台210的MFD 150和翼平台220的MFD 224可以显示代表现场目标250的相关目标260，以及代表现场目标翼252、虚拟目标254和构造目标256的非相关目标。

如图5A所示为本发明实施例的对象结构示意图。在这实施例中，平台210可以接收模拟感测数据354和经由数据链242来自现场目标250的真实数据352。感测数据342可以由机载传感器140提供。对于现场平台210，关联功能312可以接收所述三种输入，并提供来自所接收的数据的相关显示。

相反的，现场翼平台220可以有不能操作的传感器或没有安装机载传感器。因此，翼平台220的训练场景可以完全通过数据链246提供。对于机载翼平台220，机载关联功能可以将机载产生的模拟感测数据354与接收的（经由数据链246）真实数据352进行关联，以提供一相关显示。

如图5B所示的为本发明实施例图5A的对象结构示意图。每个蓝色战斗机平台210220可以在无缝、相关显示器150 224上显示每个红色目标（252，260，254，256）。即使存在从目标260接收的三个源数据（感测、模拟感测、真实），目标260可以作为机载平台210的MFD150单个相关目标进行显示。

平台210的MFD 150和翼平台220的MFD 224可以显示代表现场目标250的相关目标260和代表现场目标翼252、虚拟目标254和构造目标256的非相关目标。

如图6为本发明优选实施例的分区示意图。在训练数据呈现期间，为了安全操作的目标，MFD 150进行分区以确保一组紧急基线参数的显示。

当训练系统应用在训练模式下起作用，操作者可以选择训练形式。当训练形式有作用时，每个MFD 150的第一部分显示区可以被保留用于备用格式的压缩版本，当显示器的余项152可以用于训练形式的介绍。可以预见的是第一部分154和显示器余项152相等或不相等的部分依赖于大量所需关键信息。示例性的关键信息可能包括备用姿势指示器156和备用测高仪158。由于训练形式符号是由级别较低的紧急程度软件产生，分区内呈现的子系统可以确保无训练功能符号被允许在第一部分154内显示，以保留在压缩备用格式中的紧急程度基线组参数。

此外，为了防止给操作者造成危险或者误导，系统100可以强加给培训功能几个限制。没有姿势数据呈现给飞行员的功能被允许在训练格式处理链内执行。例如，在训练功能范围内，速度、高度和位置数据是被允许的，例如目标闭合速度或本船位置相对于模拟雷达上的共同参考位置（例如，靶心）。系统100可阻止视觉上与重要仪表数据相似数据的显示。

如图7为本发明优选实施例的关于对象位置方法的流程图。方法700可以在从机载对象传感器处接收感测数据信号的步骤702开始，该感测数据信号显示了第一对象的感测位置，在步骤704中，该方法可以仅有数据链接收一真实数据信号，该真实数据信号是以第二对象的实际位置为依据。方法700在经由数据链接收模拟感测数据信号的步骤706继续，模拟感测数据信号以真实数据信号为基础，第二对象的模拟位置的模拟感测数据信号，并且在步骤708，该方法决定第一对象的感测位置，第二对象的实际位置以及第二对象的模拟位置是否对应一共同对象。在步骤710中，方法700将感测数据信号、真实数据信号以及模拟感测数据信号进行关联，以确定至少一个对象位置，并最终在步骤712中，方法700提供所述至少一个对象位置的通知。

如图8所示为本发明优选实施例的相关对象位置流程图。方法800在接收机载对象位置传感器第一位置信号的步骤802开始，第一信号以对象感测位置为基础，并且，在步骤804中，接收对象产生的第二位置信号，第二信号表示对象的实际位置。方法800可以在接收对象位置模拟第三位置信号的步骤806继续，第三信号包括一虚拟对象位置，在步骤808中，确定感测位置、实际位置和虚拟对象位置是否对应一共同对象位置，在步骤810中，方法800可以将第一位置信号、第二位置信号和第三位置信号进行关联，以确定至少一个对象位置，并在步骤812中，提供所述至少一个对象位置的通知。

当这里所描述的当前主题的具体方面已经被表示和描写，基于这里所述的原理，不脱离这里所描述主题和它更广泛的范围的改变和修改对于本领域技术人员来说是很明显的，因此，所附权利要求内包含的所有这样的改变和修改都属于这里说描述的主题的真正精神和范围。所描述的实施例应该认为仅仅是示例，不是限制本发明的范围，因此，应该理解本发明由所附权利要求限定。在所附权利要求相等的意思和范围内的所有改变都涵盖在其范围内。

Claims (8)

1.一种关联对象位置的方法，包括：

接收来自一机载对象传感器的一感测数据信号，所述感测数据信号表示一第一对象的感测位置，所述机载对象传感器进一步包括机载雷达、机载声纳、机载射频传感器和机载红外传感器中的至少一种；

经由一数据链接收一真实数据信号，所述真实数据信号基于一第二对象的一实际位置，所述真实数据信号进一步基于一对象的最高可用质量位置，所述最高可用质量位置由所述对象产生；

经由所述数据链接收一模拟感测数据信号，所述模拟感测数据信号基于所述真实数据信号，所述模拟感测数据信号表示所述第二对象的一模拟位置，所述模拟感测数据信号进一步构形为机载模拟传感器和机载真实传感器中的至少一种；

确定所述第一对象的所述感测位置、所述第二对象的所述实际位置和所述第二对象的所述模拟位置是否对应一共同对象；

关联所述感测数据信号、所述真实数据信号和所述模拟感测数据信号以确定至少一个对象位置；并且

提供所述至少一个对象位置的一通知。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感测数据信号、所述模拟感测数据信号以及所述真实数据信号均是基于至少一个对象的三维位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述共同对象进一步包括一位于所述第二对象的所述实际位置中心的球面。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述至少一个对象位置的一通知包括：一旦确定所述第一对象的所述感测位置、所述第二对象的所述实际位置以及所述第二对象的所述模拟位置与一共同对象不相关联，则根据所述感测数据信号提供所述第一对象的一位置的一通知，以及根据所述模拟感测数据信号提供所述第二对象的一位置的一通知。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述至少一个对象位置的一通知包括：一旦确定所述第一对象的所述感测位置、所述第二对象的所述实际位置以及所述第二对象的所述模拟位置与一共同对象相关联，则提供单个对象位置的一通知。

6.一种关联对象位置的方法，包括：

接收来自机载对象位置传感器的一第一位置信号，所述第一位置信号基于一对象的一感测位置；

接收由所述对象产生的一第二位置信号，所述第二位置信号表示所述对象的一实际位置；

接收来自一对象位置模拟的一第三位置信号，所述第三位置信号包括一虚拟对象位置；

确定所述感测位置、所述实际位置和所述虚拟对象位置是否对应一共同对象位置；

关联所述第一位置信号、所述第二位置信号和所述第三位置信号以确定至少一个对象位置；和

提供所述至少一个对象位置的一通知。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，提供所述至少一个对象位置的一通知进一步包括：一旦确定所述感测位置、所述实际位置和所述虚拟对象位置与一共同对象位置不相关联，则基于所述第一位置信号提供所述感测位置的一通知，和基于所述第三位置信号提供所述虚拟对象位置的一通知。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，提供所述至少一个对象位置的一通知包括：一旦确定所述感测位置、所述实际位置和所述虚拟对象位置与一共同对象位置相关联，则提供单个对象位置的一通知。