CN104603857A - 训练数据管理方法及相关系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种训练数据管理方法及相关系统。包括三种集成元件。用于连接远程指导员操作的机载网络和学生操作的非机载数据网络的训练数据网络，所述远程指导员可通过数据链路的连接从而维持将数据集呈现给学生的能力。用于提供训练数据的方法包括机载和非机载的数据监视，用于感知安全事件并且给参与者发送通知。用于提供训练数据的系统包括数据的安全卫士，其用于监控两个网络的所有通信并且屏蔽敏感信息、训练数据和两个网络间的机密信息。

Description

训练数据管理方法及相关系统

技术领域

本发明总体涉及呈现给受训者的训练数据的管理。具体而言，本发明实施例涉及一种用于选择性确定数据集以呈现给受训者确保安全且有效训练场景的计算机化方法和系统。

背景技术

训练可以是所需性能可依赖的基础。强化训练场景可以是训练单位永恒和期望的目标。如果受训者在后期训练场景中遇到有过相似训练经验的情况话会表现的更好。制定特定的场景可以有困难且比较昂贵。比如，在训练船长时，受训者/船长必须通过操作可获取的有用经验以避免涉及第二训练的场景。模拟两个实体船只相撞场景的训练场景非常昂贵且对于负责受训者/船长的训练单位是不安全的。

许多平台通过数据演示或者其它可视或听觉指示器与操作员进行信息通信。比如，船长会运用雷达显示器来决定采取合适的行动场景以避免船只相撞。每一个用户界面都能以对平台有益的特定操作方式给用户提供数据。船长可通过雷达显示器从视觉和听觉上感知撞击预警，并且船长可以通过雷达显示器知道水平线上正在闪烁的灯塔。所有这些阵列可以提供提示信息给船长以使他作出决定。

实景培训场景可以给受训者提供最佳的训练环境。经历过实景训练的受训者相比于没有实景训练经验的训练者在后期的表现更加高效。在飞行器中实际存在着当飞行器飞过领空时，可以将正应力方面的增长添加到训练环境中。比如，僚机可训练动作来定位它的飞行器位置使得编队中长机通过视觉确定对象并且进行武器部署。已经练习了无数次这种动作的战斗机，其僚机相对于先前没有训练这一动作的僚机在战场中表现的更加高效。

实景培训场景如果采用实际资产的话可以使得费用越来越高。F/A-18E型号的大黄蜂一个小时的飞行费用在过去的几年内急剧上升。

模拟在许多培训场景中已有成功。模拟场景的成本可能是真正创造相同的实景培训场景成本的几分之一。模拟的质量已利用计算机产生图形、计算机产生威胁以及集成模拟进行增强。

模拟传输给操作员的信息可通过各种指示器呈现给操作员。比如，训练实体可以给船长呈现模拟的雷达演示从而使得船长作出决定。这种模拟可以不通过实体船只就可完成。受训者通过雷达演示器所听到的交流信息、所接收到的警报信号及对于接收到的信息作出的行动都可以通过电脑设备集成化演示出来。

多种混合模拟的现有技术方法已经被有效整合用于将模拟实体转换为实景训练场景。这种整合的例子包括诗实时虚拟建设性(LVC)训练，其已经能够实现将训练场景整合到多功能平台进行。实时虚拟建设性训练可包括实际资产(比如实际飞行器在武器范围内飞行)、虚拟资产(比如一个飞行员在基地的模拟器上对飞行器的操作控制)和建设性资产(这些物体在计算机设备上用特定算法生成和操作)。

确保有效呈现给操作员的连通性也许给成功综合实景训练场景模拟带来了挑战。为了使操作员能够引用操作演示，则操作员必须有提供给他自己的演示。在飞行器上，这意味着不仅是对单个飞行器有效的数据链，还是对整个大部队的战斗机及敌军飞行器、坦克和遥感飞机、地面基地及空中资产有效的数据链。

适用于多功能平台和多任务连通性的数据链可包括以下因素：服务质量(QOS)、参与平台数量、每个平台所分配的带宽、可用频谱和在考虑到整体运行的规则下实际可用的地理区域。

现有的数据链路协议当应用于这样的连通性要求时可以失效。现有协议可以提供固定大小的信息但是不能保证信息的传输。另一部分可不能保证信息的发送顺序或者不能保证在相同时隙给每个通信器发送同样的数目的信息。有的可以提供信息的打包传输但是会限制传输的速率。其它的协议可以提供可变大小有效载荷在可变带宽下的传输要求。这些协议可以牺牲某一特性以使得其能够更好的发挥另一特性。比如，数据链协议也许可以保证传递大小有限的信息。大多数协议考虑到所有需要的特性而保持有限的连通性。但是，当需要保证通信安全和有效运行的时候，这些协议可就达不到这些需求。

对操作员来说训练情况需要准确的演示以保留其训练价值。在一些课程，训练数据可以和实际数据一起演示。不相关的模拟数据和实际数据在一起演示有可以创造一个意想不到的呈现效果。为了创建演示的意图，训练数据和实际数据的相关性可通过训练实体增加训练环境值。

模拟可以是由教员更加经济高效训练学生的一个有效工具。但是偏离实际关键数据的模拟数据可削弱学生的认知感并导致安全性降低。操作员可以对哪些数据可以被模拟以及哪些对应实际事件的数据可不利地影响操作员以及邻近操作员的人的安全性。

培训单位的一个目标可能是安全性。有时，培训单位可提供危险活动中的培训。因为受训者以提供的信息为根据，受训者可能被置于一环境中，其中一错误的确定会导致一不能恢复的环境。

为了进一步安全目标，训练师可期望观察受训者推荐的相同显示。习惯上，训练师可以与受训者物理地出现在同一地点，训练师能观察同样或者类似的显示并添加输入至培训场景。进一步，训练师可位于远程位置，通过能提供类似于受训者引用显示的显示的数据链观察受训者。但这些远程信息呈现会使数据时效性、信息指示和软硬件兼容性不精确，并最终导致训练师能力降低。

模拟与真实训练的有效集合而成的技术能提供更多的训练机会并增加船员的准备性。这种技术在开辟新的培训途径的同时，也对安全操作提出了更高的要求。

从多个操作员中获取安全信息是训练的进一步对象。但是有时候受训者体现出的信息具有一定的敏感性和局限性。不同的平台体现出不同的分类信息。例如，在来自不同国家和安全调查水平参加的多国大规模军事演习中，这些训练科目极有可从参与者中的一些或多数获取到很有限的信息。

在虚拟建设性训练中，经常需要多个数据线流来用于发送和接收数据，以确保数据链可以专用于训练数据而另外的数据链专用于(潜在分类)战术通信。这样就会有训练数据进入战术数据链的可性，反之亦然。这也存在潜在的安全性担忧，既违反交战规则和散布未授权参与者的信息。

考虑到数据链协议的多样性、有限的培训经费挑战、安全优先性以及安全需求等因素，训练单位需要在以目前的方法和系统的基础上强化功能用于提升训练数据的管理。

因此，远程指导员通过本发明提供的供精确管理训练场景的方法和系统，能在远处有效地传输和接收训练数据并发送精确指令，实现有效培训学生的目的。此外，确定需要干预的训练安全事件，然后在场景中实际地干预以维持安全水平，同时选择性地确定数据集以呈现给对训练单位特别重要的受训者。

发明内容

相应本发明的一个优先实施例涉及一种训练数据网络，包括：一机载数据网络，其被构形用于主要操作数据的接收和呈现以及训练数据的选择性呈现；一非机载数据网络，其被构形用于以下至少一项：所述主要操作数据的接收和呈现、所述训练数据的产生、传输一信号以确定所述训练数据的呈现以及所述训练数据的传输；一数据链路，其可操作地耦合所述机载数据网络与所述非机载数据网络，所述数据链路被构形用于以下至少一项：接收所述主要操作数据，传输所述主要操作数据至所述非机载数据网络；接收所述训练数据，传输所述信号以确定所述训练数据的选择性呈现以及传输所述训练数据至所述机载数据网络。

本发明另一个实施例涉及一种提供训练数据的方法，包括：接收模拟训练数据；呈现所述模拟训练数据至一机载数据网络；接收安全事件的一通知；无需机载操作员动作，响应所述接收步骤即时呈现所述模拟训练数据。

根据本发明另一个实施例涉及一种提供训练数据的系统，包括：一训练数据生成系统；一训练数据呈现系统；一机载对象追踪传感器；一对象追踪网络；一数据卫士，其可操作地耦合所述训练数据生成系统和所述对象追踪网络，所述数据卫士被构形用以阻止以下至少一种的至少部分传输和接收：至所述对象追踪网络的训练数据、至所述训练数据生成系统和所述训练数据呈现系统的对象跟踪数据、以及从第一网络至第二网络的数据。

附图说明

通过参考下列附图，本领域技术人员可以更好地理解本发明的多个优点：

图1是根据本发明优选实施例所述的训练数据网络示意图；

图2是根据本发明优选实施例所述的机载及非机载监视器示意图；

图3是根据本发明优选实施例所述的提供训练数据系统的示意图；

图4是根据本发明优选实施例代表的训练数据网络、非机载监视器及操作非机载网络的远程指导员的操作配置示意图；和

图5是根据本发明优选实施例所述的提供训练数据方法的流程图。

具体实施方式

现在将结合所附图中所示的例子对本发明优选实施例进行详细说明。

下述描述展示了本发明某些具体实施例。然而，本发明可以按照权利要求定义和覆盖的多种不同方式进行具体化。在本说明书中，所附附图中的相同标号都用同一名称进行了标注。

如本文所应用的，本发明实施例涉及空运场景中的飞行器训练。应该预想到飞行器可以许多平台中的一个，在其上此处描述的系统和方法可以被构形以运行。本公开可适用于任何有模拟需要的移动平台或者固定平台或者对象呈现的设备上。数据的紧急程度可提供给模拟器指导员用于训练的所需工具。数据的层级可允许模拟器选择性地演示富有成效的模拟经验数据。

训练数据网络

如图1所示，是根据本发明实施例描述的训练数据网络示意图。训练数据网络可包括通过数据链路140与非机载硬件耦合的机载硬件。所述训练数据网络100可提供通过数据链路140向位于远程基站上的非机载数据网络122传输和接收主要操作数据(或其定义的子集)的机制。比如，训练数据网络可包括位于远程基站的远程指导员，其可在监视机载数据网络102运行情况的同时监视学生的实际表现。

机载数据网络102可被构形用于通过数据链路140传输和接收数据并且通过显示器110呈现数据给机载操作员。所述机载数据网络可优选包括天线114、发射机接收器112、任务处理器106、机载数据源104及显示器110，天线114被构形用以由数据链路140接收数据，发射机接收器112用于给机载数据网络102配置数据。

所述远程指导员可通过与所述机载数据网络102具有相同格式的软件操作所述非机载数据网络122。比如，在地面操作非机载数据网络122的指导员可看到操作机载数据网络102的学生经历的实际画面，同时飞行实际飞行器。优选地，所述主要操作数据可以符合在飞行器上操作的ARINC 661格式。并且ARINC图形服务器AGS可以处理ARINC 661飞行器机载数据，所述非机载数据网络122中的软件可以提供象机载一样的实际演示。

所述非机载数据网络122可被构形用以通过数据链路140与所述机载数据网络102传输和接收数据。包含非机载数据网络122的硬件优选包括天线134、发射机接收器132、处理器126、非机载数据源124和显示器130。

由于所述机载数据网络102可以传输所述主要操作数据至操作所述非机载数据网络122的远程基站，连接两个网络的所述数据链路140可包括多种形式。

因为数据链的要求往往取决于训练的场景和地点，因此本发明可以被构形为数据链路敏捷性。可以想得到本发明可以集成多种类型的数据链路系统，用于在不同的无线电上以多种选择的波形和带宽及多种频率带的形式进行操作，且其有着以固定大小的数据包在分配的时间片内从标准TCP/IP协议连接至不同带宽的能力。这些各种类型的数据链路可通过多个安装系统集成。第一个安装系统可包括以太网及与位于平台210上的盖板相连接的电源，其允许安装各种数据链路所需的硬件和相关联的天线的需求，并且每一个系统可优选的预先安装一组可更换的盖板以使能够更易满足其它要求的变动。或者，数据链中的一个连通点可以被并入到众所周知的外部舱以用于附加到存在的武器基地中。附加方法可包括一组被设计出适于不管是单个还是成对的符合AIM-9形式因素的飞行器原始机翼挂架训练舱的发射轨道适配器。

由所述机载数据网络102传输的所述主要操作数据集可以是被所述机载数据网络102所使用的整个主要操作数据的子集。所述子集可包括能够使得操作员高效操作交通工具且能够减少所述数据链路140用于传输和接收要求负担的必要数据。比如，用于传输的数据子集可包括如下参数，如空气速率、高度、航向、姿势及位置。由于训练场景可以是动态性的，可以想到发送给所述非机载数据网络122的数据子集也可以是动态的。

另外，训练数据网络100可用于所述非机载数据网络122给所述机载数据网络102模拟训练数据的传输。比如，所述模拟训练数据可包括针对飞行器模拟的外部威胁或者内部的威胁。模拟的内部威胁的实施例可以是模拟油压发生故障从而需要操作员采取具体的应对措施。模拟的外部威胁的实施例可以是敌对对象的对抗，从而操作员可以被要求根据训练规则或者交战规则来采取具体的应对措施。

比如，远程指导员可以在远程基站操作所述非机载数据网络122以用所述训练数据网络来创建符合ARINC 661事件。随后所述训练数据网络100可通过数据链路140向所述机载数据网络102传输所述ARINC 661事件以使允许地面的飞行器显示器110的控制水平。该远程指导员可特定于与单座飞行器相关，所述飞行器上没有机载与受训者相伴的指导员操作台。所述训练数据网络100可允许早先受训者进入现场培训环节，同时允许指导员密切监视练习和降低风险。

训练安全监视器

如图2所示，根据本发明实施例描述了机载及非机载监视器。方法200可通过训练数据网络100操作。方法200可包括机载监视器202和非机载监视器204。机载和非机载监视器的功能可以是用于排除且仅显示模拟训练数据的安全事件的发生。

所述机载监视器202优选的功能可以是用来监视机载系统故障或关键参数用以确定是否为安全事件。当某一机载系统的运行安全非常重要时其可以要求持续进行监测。比如，飞机上的发动机起火可以是很严重的安全问题，在此期间训练机构希望可从所述机载显示器110上移除的所有的模拟训练数据。同样的，飞机失控可以是需要飞行员立即引起操作注意且输入合适的控制信息以重新控制飞机的情况。

在这些重要的操作事件过程中，训练单位可以期望(以及操作员可以要求)所述模拟训练数据是经过受训者感知排除后得到的。所述机载监视器202一旦接收到安全事件的迹象，所述机载监视器202可以给操作员发送一安全事件的提示信息。可以想到所述安全事件的提示信息可通过所述数据链路140、142传输给其它基站以用作其它援助。所述安全事件的提示信息可以视觉警报的形式在所述显示器110上显示，比如其可以常用的词组比如说“把它关掉(KIO)”来进行提醒，发光警报，比如主警报或者主警报灯和众所周知用于许多飞行器的提示系统的的听觉警报。

所述非机载监视器204可优选通过数据链路142与所述机载数据网络102通信。可以预想到所述非机载监视器204可包括负责操作安全的单位。比如，非机载监视器204可以是位于远程地面基地上的范围控制办公室(RCO)。所述范围控制办公室可以是单独的实体为了其参与者能够安全在制定的空间或者指定的地对空距离范围内进行操作。所述范围控制办公室可以直观的感知两架飞机即将相撞并且及时给每架飞机发送安全事件提示信息。并且，在训练中很多训练单位公布了一组训练规则，违反该规则可以被从训练中剔除。在非机载监视器204的远程RCO可感知训练规则的违反，从而送给每一违犯者安全事件的通知伴随返回基地的命令。

操作非机载数据网络122的指导员也可以是安全事件通知的来源。该指导员可在学生感知之前很久感知安全事件，警报学生该事件。比如，操作非机载数据网络122的指导员可感知在多山地形的飞行器在机头低点位置。一旦指导员感知该位置，该指导员可通过数据链路140发送安全事件的通知给操作所述机载数据网络102的学生。然后该学生可感知KIO信号并相应反应。

优选的安全事件的通知可包括，但不限于以下任何单个或组合：视觉警报、听觉警报、训练模式的退出和从显示器移除任何训练数据。视觉和/或听觉警报可进一步包括频率、长短、音量等等增强，并且如果必要，只要不安全条件存在，甚至禁止训练模式。

由于安全事件的通知是时间紧要的，其可由所述数据链路和数据链基础设施设定为最高优先级。比如，正在通过数据链路140传输的路线位置数据可以在安全事件的通知的传输过程中被禁止。

数据卫士

参考图3，表示本发明优选实施例所述的用于提供训练数据的系统的示意图。用于提供训练数据的系统可以包括作为硬件或软件结合到机载数据网络102的数据卫士310。

系统300能够起到双向监测所有通信的作用，并阻止特定数据集在机载数据网络102与非机载数据网络之间进行传输和接收。在LVCT练习期间，通过训练数据链路340播送的训练数据(例如模拟雷达追踪)可以在机载数据网络102和训练单位350之间分享。这样的训练数据能够合并在现场飞行器显示器110(MFD)上。如果发生灾难性系统故障，数据可能在训练网络数据链路340和战术(例如，链16)网络数据链路342之间交叉。

例如，典型的链(link)16数据能够穿越由维持较低水平安全间隙的联军部队进行监测的训练网络。训练数据，包括雷达追踪，可以非故意地跨越并且通过链16342播送至战术分队352。

基于架构，数据卫士310可以允许仅以从机载数据网络102到非机载网络的单向通行。相似的，数据卫士310可以被构形用以允许仅战术数据通过。优选的，数据卫士310可以利用基于签名的系统以确保仅有有效现场单位被发送至所述战术网络342.

如图4所示，表示本发明优选实施例代表的训练数据网络、非机载监视器及操作非机载网络的远程指导员的操作配置示意图。机载数据网络102操作的机载平台410可以通过数据链路140连接非机载数据网络122，并且通过数据链路142连接非机载监视器204。机载数据网络102可以包括数据卫士310以及机载监视器202以增强安全和安保。

如图5所示，表示本发明优选实施例所述的提供训练数据方法的流程图。方法500可以在步骤502中接收模拟训练数据，在步骤504中将模拟训练数据呈现给机载数据网络。方法500可以继续在步骤506中接收安全事件的通知，并在步骤508中，无需机载操作者动作，响应所述接收即时呈现所述模拟训练数据。

结论

特定的块、区、装置、功能、进程以及模块已经进行了阐述。然而，本领域技术人员能够想到以多种方式对所述方法和系统进行分区，并且有很多部件、组件、过程、模块或者功能能够对上述列出的内容进行替代。

虽然上文详细地描述已示出、说明和指出应用于不同实施例的本发明的根本创新特征，但是应当理解，本领域技术人员在不脱离本发明内容的范围内可以对所示系统的形式和细节进行不同删减和取代和改变。然而，应该理解无论前述描述的怎么详细，本发明可以以其它具体形式进行实施而不脱离其精神或实质特征。所述实施例应当被认为仅仅是示例，并不用以限制本发明的范围，因此，本发明范围以所附权利要求指示而不是上述描述进行限定。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 (10)

1.一种训练数据网络，包括：

    一机载数据网络，其被构形用于主要操作数据的接收和呈现以及训练数据的选择性呈现，所述机载数据网络进一步被构形用于传输符合ARINC 661显示标准的数据，所述数据能够在符合ARINC 661显示标准图形服务器显示器上显示；

一非机载数据网络，其被构形用于以下至少一项：所述主要操作数据的接收和呈现、所述训练数据的产生、传输一信号以确定所述训练数据的呈现以及所述训练数据的传输，所述非机载数据网络进一步被构形用于传输符合ARINC 661显示标准的数据，所述数据能够在符合ARINC 661显示标准图形服务器显示器上显示；

一数据链路，其可操作地耦合所述机载数据网络与所述非机载数据网络，所述数据链路被构形用于以下至少一项：接收所述主要操作数据，传输所述主要操作数据至所述非机载数据网络；接收所述训练数据，传输所述信号以确定所述训练数据的选择性呈现以及传输所述训练数据至所述机载数据网络；

其中，所述的传输所述主要操作数据至所述非机载数据网络进一步包括从所述机载数据网络传输至所述非机载数据网络的修改数据集，所述主要操作数据进一步包括用于操作员有效地操作交通工具所必须的数据，以及所述训练数据进一步包括以下至少一个：安全事件的通知、战术场景的模拟、操作场景的模拟和紧急场景的模拟。

2.根据权利要求1所述的训练数据网络，其中，所述数据链进一步包括以下至少一种：链16（link-16）、链22（link-22）、军事标准MIL-STD-6020、态势感知数据链（SADL）以及基于电气和电子工程师协会（IEEE）802.11标准的无线数据链路。

3.根据权利要求1所述的训练数据网络，其中，所述的机载数据网络被构形用于主要操作数据的接收和呈现以及训练数据的选择性呈现进一步包括用于分区显示器上的数据的显示管理能力，所述分区基于至少一个紧急程度。

4.一种用于提供训练数据的方法，包括：

接收模拟训练数据，所述模拟训练数据通过以下至少一种接收：耦合所述机载数据网络的机载传感器和一数据链路，该数据链路被构形用以接收非机载数据，所述数据链路耦合所述机载数据网络；

呈现所述模拟训练数据至一机载数据网络；

接收安全事件的一通知，所述安全事件基于至少以下一种的输入：机载操作员、指导员、机载传感器、机载系统显示器、非机载传感器和远程显示器；

无需机载操作员动作，响应所述接收步骤即时呈现所述模拟训练数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述的即时呈现的所述模拟训练数据进一步包括至少以下一种的呈现：安全通知、视觉警报、听觉警报、物理警报、人操作员可感知的警报、所述安全通知的频率和持续时间中至少一个的变化、训练场景的解构、虚拟对象及构造对象中至少一个的显示的消除、以及退出训练模式。

6.一种用于提供训练数据的系统，包括：

一训练数据生成系统；

一训练数据呈现系统；

一机载对象追踪传感器；

一对象追踪网络；

一数据卫士，其可操作地耦合所述训练数据生成系统和所述对象追踪网络，所述数据卫士被构形用以阻止以下至少一种的至少部分传输和接收：至所述对象追踪网络的训练数据、至所述训练数据生成系统和所述训练数据呈现系统的对象跟踪数据、以及从第一网络至第二网络的数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述的阻止至少部分传输和接收基于至少以下一项：数据标记；时间标记；位置；安全等级；授权签名和飞行安全事件的检测。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述的阻止从第一网络至第二网络的数据至少部分传输和接收进一步包括部分阻止非机载网络与机载网络之间的数据，反之亦然。

9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述的阻止从第一网络至第二网络的数据至少部分传输和接收进一步包括基于以下至少一项阻止数据：安全级别的分类、紧急程度、武器状况水平和训练水平。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述的阻止从第一网络至第二网络的数据至少部分传输和接收进一步包括允许实际威胁以渗透所述数据卫士。