CN111489610A - 一种反辐射无人机模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反辐射无人机模拟训练系统，包括仿真训练管理评估设备端、任务生成与规划训练设备端、发射流程操作训练设备端、压制搜索与攻击仿真设备端。以上四部分通过交换机连接组成局域网。仿真训练管理评估设备端完成仿真训练过程的管理与控制，并对训练结果实施分析评估；任务生成与规划训练设备端完成任务场景的生成，提供任务规划训练并输出规划结果；发射流程操作训练设备端提供发射控制操作训练功能，对操作全流程指令进行模拟响应，并根据指令进行故障模拟；压制搜索与攻击仿真设备端完成无人机起飞后的巡航段、搜索段的飞行仿真，导引头工作仿真和无人机攻击过程的仿真。该系统集反辐射无人机系统使用中的训练需求与模拟需求于一体，既能进行日常的操作训练，又能实现执行任务的过程模拟，有效降低训练成本及训练难度。

Description

一种反辐射无人机模拟训练系统

技术领域

本发明涉及无人机模拟训练领域，更具体地说，是指一种集反辐射无人机作战假想模拟、发射控制训练、飞行监视训练及压制攻击模拟于一体的模拟训练系统。

背景技术

反辐射无人机系统是是一种利用敌方地面雷达辐射的电磁信号发现、跟踪、以至最后摧毁敌方雷达的武器系统，可对敌方地面雷达系统进行精确打击，并能长时间有效压制敌方雷达阵地，反辐射无人机系统在使用时主要包括任务制定、地面发射、自主巡逻及俯冲攻击等阶段。

反辐射无人机是一种类似导弹一次性使用的特殊无人机。因此在日常的训练过程中不适宜频繁利用实际装备开展，借助模拟训练系统则能很好的解决这种问题。目前现有的无人机系统模拟训练设备多数为无人机起飞后的飞行操纵过程以及载荷操纵过程的模拟仿真，适用于侦察类型的无人机地面训练使用，而反辐射无人机起飞后为自主飞行，自主寻的，不需要地面人员操作，因此该类型的模拟训练设备不适用于反辐射无人机系统。

现有的一种反辐射导弹-雷达对抗训练仿真系统是针对反辐射导弹的运动、轨迹及攻击效能等特性进行模拟，因为其缺少空中压制巡航以及在俯冲攻击过程中的重新拉起恢复等过程的模拟，且反辐射导弹的发射过程也于反辐射无人机有很大区别，因此并不适用于反辐射无人机使用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种反辐射无人机模拟训练系统，对反辐射无人机的任务制定与规划、地面发射控制操作过程进行训练，对压制搜索过程与实施攻击的过程进行模拟，实现对反辐射无人机操纵人员便捷、高效以及贴近实际的训练，并能通过飞行模拟检验任务执行的有效性。

技术方案

一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于包括仿真训练管理评估设备端、任务生成与规划训练设备端、发射流程操作训练设备端、压制搜索与攻击仿真设备端；所述的仿真训练管理评估设备端包括第一显示器、第一计算机、第一键盘鼠标和网络交换机，计算机通过网线与网络交换机相连，计算机安装仿真训练管理评估软件；所述的任务生成与规划训练设备端包括第二显示器、第二计算机和第二键盘鼠标，第二计算机通过网线与网络交换机连接接入局域网，第二计算机安装任务生成与规划训练软件；所述的发射流程操作训练设备端包括第三显示器、第三计算机和第三键盘鼠标，第三计算机通过网线与网络交换机连接接入局域网，第三计算机安装发射控制训练软件；所述的压制搜索与攻击仿真设备端包括第四显示器、第五显示器、飞行仿真主机、第四计算机和第四键盘鼠标，飞行仿真主机为单板计算机，第四显示器和第五显示器均连接至第四计算机，并设置为扩展显示，飞行仿真主机和第四计算机均通过网线与网络交换机连接接入局域网，飞行仿真主机安装飞行数据仿真软件，第四计算机(404)安装综合监视软件。

所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向任务生成与规划训练软件发送作战场景参数数据，并通过UDP组播形式接收从任务生成与规划训练软件反馈的规划结果数据用于评估，并生成训练评估报告；所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向发射控制训练软件发送故障模式数据，并通过UDP组播形式接收从发射控制训练软件反馈的操作指令集数据用于评估，并生成训练评估报告；所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向飞行数据仿真软件发送工作状态数据。

所述的任务生成与规划训练软件通过UDP组播形式接收来自仿真训练管理评估软件的作战场景设定值数据生成作战任务，并显示在主界面上供受训者作为规划的依据，并为受训者提供规划训练的操作界面，最终输出规划完成的数据，并通过UDP组播形式对外发送规划完成的数据。

所述的发射控制训练软件通过UDP组播接收来自仿真训练管理评估设备发送的故障模式，并根据受训者造作的指令，生成对应的数据反馈，为受训者提供手动发射控制指令发送界面、自动发射任务分配界面和自动发射控制指令发送界面，发射过程中需要加载的任务规划数据来自于任务生成与规划训练软件发送的规划数据，受训的全部操作指令集会在训练结束后通过UDP组播形式对外发送。

所述的飞行数据仿真软件通过UDP组播形式接收来自仿真训练管理评估软件的飞行参数、任务规划数据，利用预置的无人机模型以及导航控制逻辑生成无人机的飞行仿真数据，模拟无人机按照预定任务规划进行爬升、巡航、搜索各个飞行阶段，根据雷达工作状态模拟无人机对雷达信号的搜索、跟踪以及俯冲攻击各个任务阶段，并通过UDP组播形式向外发送无人机飞行参数。

所述的综合监视软件通过UDP组播形式接收来自飞控仿真软件的无人机飞行参数，并将其以图形化、数字化的形式显示出来。

有益效果

本发明提出的一种反辐射无人机模拟训练系统，具有以下4点优点：

1、该系统集反辐射无人机系统使用中的训练需求与模拟需求于一体，既能进行日常的操作训练，又能实现执行任务的过程模拟，有效降低训练成本及训练难度。

2、该系统功能按模块化设计，可整体进行全流程模拟训练，也可针对特定训练要求进行专项训练，并能提供多种训练场景设置与训练结果评估，训练资源丰富且使用灵活。

3、该系统能根据训练中规划的结果对无人机发射后的飞行状态、导引头工作状态、巡航压制过程、俯冲攻击过程等进行模拟并显示，可为操作员提供可视化的训练结果演示。

4、该系统可提供任务规划、发射控制的训练效果评估报告，可帮助操作人员分析训练结果，评估训练效果。

附图说明

图1设备典型连接关系示意图

图2仿真训练管理评估软件内部功能模块示意图

图3任务生成与规划训练软件内部功能模块示意图

图4发射控制训练软件内部功能模块示意图

图5飞机数据仿真软件内部功能模块示意图

图6飞机数据仿真软件内部功能模块示意图

图7软件间数据流示意图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

一种反辐射无人机模拟训练系统，所涉系统包括仿真训练管理评估设备端、任务生成与规划训练设备端、发射流程操作训练设备端、压制搜索与攻击仿真设备端。以上四部分通过交换机连接组成局域网。仿真训练管理评估设备端完成仿真训练过程的管理与控制，并对训练结果实施分析评估；任务生成与规划训练设备端完成任务场景的生成，提供任务规划训练并输出规划结果；发射流程操作训练设备端提供发射控制操作训练功能，对操作全流程指令进行模拟响应，并根据指令进行故障模拟；压制搜索与攻击仿真设备端完成无人机起飞后的巡航段、搜索段的飞行仿真，导引头工作仿真和无人机攻击过程的仿真。

仿真训练管理评估设备端为模拟训练系统的控制席位，由1台显示器、1台计算机、1个交换机以及键盘鼠标组成，显示器和键盘鼠标与计算机连接，计算机通过网线与交换机连接，计算机中安装仿真训练管理评估软件，该软件的功能模块包括：任务场景设置模块、发射故障设置模块、飞行参数设置模块和训练效果评估模块。任务场景设置模块提供设置界面，可设置假想的作战场景并将生成的场景数据通过UDP组播形式传输至局域网；发射故障设置模块提供设置界面，可设置发射过程中的一种或多种故障模式，并将设定的故障数据通过UDP组播形式传输至局域网；飞行参数设置模块提供设置界面，可设置无人机起飞后的使用的规划数据、卫星定位情况、风速风向、目标雷达工作状态等参数，并将生成的状态数据通过UDP组播形式传输至局域网；训练效果评估模块可从局域网接收来自任务生成与规划训练设备端的规划结果以及发射流程操作训练设备端的发射操作指令集进行评估，并给出评估报告。

任务生成与规划训练设备端为任务规划操纵手训练席位，由1台显示器、1台计算机以及键盘鼠标组成，显示器和键盘鼠标与计算机连接，计算机通过网线与仿真训练管理评估设备中的交换机连接，计算机中安装任务生成与规划训练软件，该软件的功能模块包括：任务生成模块与规划训练模块。任务生成模块从局域网接收来自仿真训练管理评估设备的场景数据生成作战任务，并显示在操作主界面上供训练者作为规划的依据；规划训练模块提供操作主界面，提供巡航路径、搜索路径、攻击区、安全线、目标信息等内容的规划操作，最终输出规划完成的数据，并将该规划结果通过UDP组播形式传输至局域网。

发射流程操作训练设备端为发射控制操纵手训练席位，由1台显示器、1台计算机以及键盘鼠标组成，显示器和键盘鼠标与计算机连接，计算机通过网线与仿真训练管理评估设备中的交换机连接，计算机中安装发射控制训练软件，该软件的功能模块包括：发射控制监控模块和发射数据反馈模块。发射控制监控模块提供手动发射控制指令发送界面、自动发射任务分配界面和自动发射控制指令发送界面，并将操作转化为指令发送至发射数据反馈模块，所有操作结束后，将完整操作指令集通过UDP组播形式传输至局域网；发射数据反馈模块根据发射控制监控模块发送的指令以及从局域网接收来自仿真训练管理评估设备发送的故障数据，向发射控制监控模块提供数据反馈。

压制搜索与攻击仿真设备端为模拟训练系统的演示席位，由2台显示器、1台飞行仿真主机、1台计算机以及键盘鼠标组成，两台显示器及键盘鼠标与计算机相连，计算机和飞行仿真主机通过网线与仿真训练管理评估设备中的交换机连接，计算机中安装综合监视软件，飞行仿真主机中安装飞机数据仿真软件。飞机数据仿真软件能根据预置的无人机模型以及从局域网接收来自仿真训练管理评估设备发送的状态数据生成无人机的飞行仿真数据，并通过UDP组播形式传输至局域网；综合监视软件从局域网接收来自飞机数据仿真软件发送的仿真数据进行解析并将数据进行图形化显示，主要包括无人机姿态显示、无人机发动机状态显示、无人机位置显示以及导引头状态显示。

如附图1的连接方式，该模拟训练系统包括仿真训练管理评估设备端1、任务生成与规划训练设备端2、发射流程操作训练设备端3、压制搜索与攻击仿真设备端4四部分组成。

仿真训练管理评估设备端1包括显示器101、计算机102、键盘鼠标103和网络交换机104，计算机102为普通工控机，显示器101用于显示软件界面，键盘鼠标103用于输入使用人员的操作，网络交换机104用于组建局域网，计算机102通过网线与网络交换机104相连。

仿真训练评估软件安装于计算机102中，软件内部功能模块组成图如附图2，场景设置界面、场景数据生成及UDP组播收发构成任务场景设置模块，接收用户操作并生成场景数据，发送至局域网及数据评估处理；故障设置界面、故障数据生成及UDP组播收发构成发射故障设置模块，接收用户操作并生成故障数据，发送至局域网及数据评估处理；数据评估处理、生成评估报告及UDP组播收发构成训练效果评估模块，接收来自局域网的任务规划结果、发射控制指令集、来自软件内部的场景数据包、故障数据包，融合并生成评估报告；飞行参数设置界面、飞行数据生成及UDP组播收发构成飞行参数设置模块，接收用户操作并生成状态数据发送至局域网。

任务生成与规划训练设备端2包括显示器201、计算机202和键盘鼠标203，计算机202为普通工控机，显示器201用于显示软件界面，键盘鼠标103用于输入使用人员的操作，计算机202通过网线与网络交换机101连接接入局域网。

任务生成与规划训练软件安装于计算机202中，软件内部功能模块组成图如附图3，任务生成及UDP组播收发构成任务生成模块，将场景数据转化为任务规划要求，生成任务并显示在规划操作界面上；规划操作界面、规划数据生成及UDP组播收发构成规划训练模块，接收用户操作，提供规划训练界面，主要训练内容有：巡航路径规划、搜索路径规划、攻击区规划、安全线规划、目标信息规划，最终生成规划结果，并将规划结果发送至局域网。

发射流程操作训练设备端3包括显示器301、计算机302和键盘鼠标303，计算机302为普通工控机，显示器301用于显示软件界面，键盘鼠标303用于输入使用人员的操作，计算机302通过网线与网络交换机101连接接入局域网。

发射控制训练软件安装于计算机302中，软件内部功能模块组成图如附图4，发射控制界面、指令生成及UDP组播收发构成发射控制监控模块，接收用户操作并生成指令发送至反馈数据生成，提供发射控制训练界面，主要有：手动发射控制指令发送界面、自动发射任务分配界面和自动发射控制指令发送界面；反馈数据生成、状态处理及UDP组播收发构成发射数据反馈模块，接收来自局域网的故障数据以及来自软件内部的操作指令，生成反馈数据包，发送给发射控制界面进行显示。

压制搜索与攻击仿真设备端4包括显示器401、显示器402、飞行仿真主机403、计算机404和键盘鼠标405，飞行仿真主机403为单板计算机，计算机404为普通工控机，显示器401及显示器402均连接至计算机404，并设置为扩展显示，用于显示软件界面，键盘鼠标405用于输入使用人员的操作，飞行仿真主机403和计算机404均通过网线与网络交换机101连接接入局域网。

飞机数据仿真软件安装于飞行仿真主机403中，软件内部功能模块组成图如附图5，参数融合、模型解算及UDP组播收发构成该软件，接收来自局域网的状态数据以及规划结果进行数据融合，根据预置模型进行飞机参数解算，模拟无人机按照预定任务进行爬升、巡航、搜索等飞行阶段，模拟无人机对雷达信号的搜索、跟踪以及俯冲攻击等任务阶段，并生成仿真数据发送至局域网。

综合监视软件安装于计算机404中，软件内部功能模块组成图如附图6，传感器数据显示界面、位置数据显示界面、导引头数据显示界面及UDP组播收发构成该软件，接收来自局域网的仿真数据并将其显示在对应界面上，主要显示的内容包括无人机姿态数据、高度速度数据、发动机数据、在地图背景上显示无人机位置数据以及导引头数据等。供操作人员观看。

各软件之间的数据流如附图7所示。

仿真训练管理评估软件向任务生成与规划训练软件发送场景数据，主要内容有：作战时间、敌方阵地区域、我方阵地区域、目标信息等；向发射控制训练软件发送故障数据包，主要内容有：发射机构故障、航电设备故障、发动机故障、导引头故障等；向飞行数据仿真软件发送参数数据包，主要内容有：卫星定位情况、风速风向、目标雷达工作状态等。接收从任务生成与规划训练软件反馈的规划结果，并接收从发射控制训练软件反馈的操作指令集数据。

任务生成与规划训练软件接收来自仿真训练管理评估软件的场景数据；向仿真训练管理评估软件发送规划结果。

发射控制训练软件接收来自仿真训练管理评估设备发送的故障模式，向仿真训练管理评估软件发送操作指令集。

飞机数据仿真软件接收来自仿真训练管理评估软件的状态数据，向综合监视软件发送仿真数据。

综合监视软件接收来自飞机数据仿真软件的仿真数据。

Claims (6)

1.一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于包括仿真训练管理评估设备端(1)、任务生成与规划训练设备端(2)、发射流程操作训练设备端(3)、压制搜索与攻击仿真设备端(4)；所述的仿真训练管理评估设备端(1)包括第一显示器(101)、第一计算机(102)、第一键盘鼠标(103)和网络交换机(104)，计算机(102)通过网线与网络交换机(104)相连，计算机(102)安装仿真训练管理评估软件；所述的任务生成与规划训练设备端(2)包括第二显示器(201)、第二计算机(202)和第二键盘鼠标(203)，第二计算机(202)通过网线与网络交换机(101)连接接入局域网，第二计算机(202)安装任务生成与规划训练软件；所述的发射流程操作训练设备端(3)包括第三显示器(301)、第三计算机(302)和第三键盘鼠标(303)，第三计算机(302)通过网线与网络交换机(101)连接接入局域网，第三计算机(302)安装发射控制训练软件；所述的压制搜索与攻击仿真设备端(4)包括第四显示器(401)、第五显示器(402)、飞行仿真主机(403)、第四计算机(404)和第四键盘鼠标(405)，飞行仿真主机(403)为单板计算机，第四显示器(401)和第五显示器(402)均连接至第四计算机(404)，并设置为扩展显示，飞行仿真主机(403)和第四计算机(404)均通过网线与网络交换机(101)连接接入局域网，飞行仿真主机(403)安装飞行数据仿真软件，第四计算机(404)安装综合监视软件。

2.根据权利要求1所述的一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向任务生成与规划训练软件发送作战场景参数数据，并通过UDP组播形式接收从任务生成与规划训练软件反馈的规划结果数据用于评估，并生成训练评估报告；所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向发射控制训练软件发送故障模式数据，并通过UDP组播形式接收从发射控制训练软件反馈的操作指令集数据用于评估，并生成训练评估报告；所述的仿真训练管理评估软件通过UDP组播形式向飞行数据仿真软件发送工作状态数据。

3.根据权利要求1所述的一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于所述的任务生成与规划训练软件通过UDP组播形式接收来自仿真训练管理评估软件的作战场景设定值数据生成作战任务，并显示在主界面上供受训者作为规划的依据，并为受训者提供规划训练的操作界面，最终输出规划完成的数据，并通过UDP组播形式对外发送规划完成的数据。

4.根据权利要求1所述的一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于所述的发射控制训练软件通过UDP组播接收来自仿真训练管理评估设备发送的故障模式，并根据受训者造作的指令，生成对应的数据反馈，为受训者提供手动发射控制指令发送界面、自动发射任务分配界面和自动发射控制指令发送界面，发射过程中需要加载的任务规划数据来自于任务生成与规划训练软件发送的规划数据，受训的全部操作指令集会在训练结束后通过UDP组播形式对外发送。

5.根据权利要求1所述的一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于所述的飞行数据仿真软件通过UDP组播形式接收来自仿真训练管理评估软件的飞行参数、任务规划数据，利用预置的无人机模型以及导航控制逻辑生成无人机的飞行仿真数据，模拟无人机按照预定任务规划进行爬升、巡航、搜索各个飞行阶段，根据雷达工作状态模拟无人机对雷达信号的搜索、跟踪以及俯冲攻击各个任务阶段，并通过UDP组播形式向外发送无人机飞行参数。

6.根据权利要求1所述的一种反辐射无人机模拟训练系统，其特征在于所述的综合监视软件通过UDP组播形式接收来自飞控仿真软件的无人机飞行参数，并将其以图形化、数字化的形式显示出来。

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