E-CATS: First time demonstration of embedded training in a combat aircraft

Air Forces are facing difficulties in training pilots effectively for their missions. Due to a reduction of defense budgets, fewer resources can be made available for training. In addition, airspace available for training is limited, especially in Europe, and this is aggravated by the increase in the range of advanced weapon systems. Moreover, only few Surface-to-Air Missile (SAM) sites are available for suitable training.Embedded Training (ET) is considered to be a potential solution for these problems. ET for fighter aircraft is a capability installed in an operational fighter to train the pilot while operating the aircraft in a situation it was designed for, but which is not available in everyday life. Thereto, the ET capability generates simulated threats and feeds them into the various avionics systems of the aircraft. This allows pilots to train against a virtual force, or a virtually augmented real force. Benefits of employing ET include cost reduction (fewer real aircraft are needed to act as enemy), use of smaller training airspace (simulated threats may move outside this space), and the potential to train anywhere, at any time.NLR, Dutch Space, and the Royal Netherlands Air Force (RNLAF) have jointly developed an ET system to demonstrate the feasibility of current technology for implementing an ET capability in fighter aircraft. The system, installed in an RNLAF F-16B, supports training for ground-to-air and (one-versus-two) air-to-air engagements. It consists of two units; one unit executes the ET simulations and provides most of the required interfaces with aircraft systems, while the other unit is dedicated to interfacing with the radar processing chain.The system was evaluated by demonstrating it to a group of pilots and engineers and collecting their expert opinions. It was concluded that embedded training has considerable value for a variety of training objectives related to Beyond Visual Range tactics, and it is expected that embedded training will play an important role in the future mission training of fighter-aircraft pilots.     

Architecture of a training simulator based on distributedprocessing

The potential abilities of micro-computers make it possible that low cost training simulators are available. Distributed processing is an effective way for implementation of this kind of simulator. This article presents a training simulator architecture based on distributed processing and discusses its role in the training simulation support system     

基于动力学边界的结冰飞机安全预警方法

结冰严重破坏飞机的动力学特性，使飞机的非线性和动力学耦合特性表现明显，导致传统的安全预警方法无法准确有效地评估飞行存在的潜在风险，易引发飞行事故。为解决此问题，提出了一种基于动力学边界的新型安全预警方法，该方法可综合考虑飞机的动力学耦合特性，可为结冰飞机的实时安全预警系统的构建提供有力的理论支撑。首先，基于微分流形理论确定结冰飞机精确的动力学边界，并详细分析了飞机结冰对动力学边界的影响；其次，利用动力学边界相对距离对飞行风险进行量化，结合动力学边界的特性确定了安全预警的方法；最后，搭建了飞行仿真训练系统，并以着陆为训练科目，通过与传统迎角安全预警方法对比，得到基于动力学边界安全预警方法的优越性。研究结果表明，相比于传统迎角限制方法，动力学边界安全预警方法可提前发现飞行中存在的潜在风险，且基于此方法的飞行训练系统可对驾驶员进行结冰安全操纵训练可提高结冰飞机的飞行安全。     

基于模型测试方法在模拟器客观评估中的应用

逼真度反映飞行模拟器与真实飞机特性的一致性程度。 客观评估是一种通过模拟器与系统实际行为的测试比较来评估逼真度的工程方法。 飞行模拟器分为工程模拟器和训练模拟器。 用于飞行训练的训练模拟器构型很少变化,其测试用例由适航标准指导,而用于设计验证的工程模拟器,根据飞机研制进展经常需要升级或更改,其测试用例也会随之变化。 在当今民用飞机技术日趋复杂的背景下,亟需高效方法开展这一类型模拟器的逼真度客观评估测试。 在实验框架和系统实体结构和模型库框架的基础上,提出了一种基于模型测试的方法,在工程模拟器的客观评估的应用中,该方法可以实现测试用例的自动生成和执行,工作效率提升,流程具备灵活性和适应性,有助于在研飞机的定型或取证。     

基于时域分析法的无人机飞行质量综合评价方法

以人为主对部队飞行训练质量进行定性分析,存在对训练效果难以做出公平、合理解释以及主观性强的问题。为此,提出一种行之有效的飞行质量综合评价数学模型。依据飞行训练大纲、部队调研掌握一些资深飞行员经验,建立了飞行质量综合评价的层次结构以及基本动作层的评价指标体系。利用时域分析原理,结合飞参数据现实需求,提出了合适的时域分析指标,权重以G1法进行确定,针对各个指标展开定量分析,评价结果合理。便于对训练期间的问题进行查找,提升飞行员操作水平。     

战斗机嵌入式训练系统中的智能虚拟陪练

智能化"实虚"对抗是现代先进战斗机嵌入式训练系统的重要功能需求。自主空战决策控制技术在未来空战装备发展中扮演关键角色。将当前的功能需求和发展中的技术结合起来,得到了空战智能虚拟陪练的概念。先进控制决策技术的引入使得智能虚拟陪练能够帮助飞行员完成复杂的战术训练,而训练中真实的对抗场景为技术的验证提供了理想的环境,大量的训练数据为技术的持续迭代优化提供了保障。作为可学习和进化的空战战术专家,智能陪练在人机对抗和自我对抗中不断优化,当其具备与人相当甚至超越人的战术能力时,可应用于未来的无人空战系统。智能虚拟陪练需要具备4项基本能力：智能决策能力、知识学习能力、对抗自优化能力和参数化表示能力。对其包含的关键技术进行了分析,提出并实现了一个基于模糊推理、神经网络和强化学习的解决方案,展示了其各项基本能力及目前达到的空战水平。未来更多的模型和算法可在智能虚拟陪练的框架中进行验证和优化。     

应用训练效能评估高级教练机方案设计

以最高的训练效能作为目标函数,采用SIMPLEX多变量数值寻优方法,建立了高级教练机方案设计的评估系统。叙述了计算高教机训练效能的作战分析法和其他模块。通过某机双三角机翼平面形状的优选,表明系统具有较高的实用性,并与工程实践相吻合。     

某型飞机座舱模拟训练系统的设计与实现

为解决军械飞机维护人员实习中存在的成本高,效率低,有一定的危险性等突出问题,设计了某型飞机仿真训练系统,重点讨论了系统硬件组成、声音仿真和设备的模拟显示,声音仿真采用了DirectSound声音控制技术,显示设备采用了图像控制技术,给出了部分VC++程序原代码。该模拟训练系统不仅制作成本低,而且辅助训练手段多,训练效率高。     

航线检查维修培训中的VR应用分析

航线维修是确保航班安全运行的重要环节。传统的维修培训方法包括授课、测评,以及实习等方式,但对于实际技能的培训效果有限。将VR技术与基于模型的方法相结合,一方面可以更好地复现培训场景,另一方面可以通过将实际事件的发生概率和培训场景、内容及过程相结合,实现对培训效果的评价。选取了机务维修工作中日常频繁执行的航线绕机检查工作,探索VR技术与CAD建模的传递,建立真实和灵活的飞机、部件模型。结合对场景、模式、交互、流程的设计,建立VR绕机检查培训的实验性原型系统。发展了根据历史数据和引入人为差错因素的故障呈现公式,实现了对航线绕机检查工作的培训和考核功能。根据对组织试用过程的数据收集和分析,证明了VR系统在机务维修培训方面的价值,为后续深入研究提供借鉴。     

飞行模拟器视景生成

提出基于 MultiGen Creator 和 Vega 开发出飞机训练模拟器视景系统的视景节点的软硬件配置要求;论述了基于 Creator 的实体建模方法、基于 Creator 建模和 Vega 软件环境的空中、海面等环境的生成方法、视景仿真软件开发过程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明,该视景系统能逼真地演示飞机训练模拟器的仿真过程,并且满足系统仿真实时性的要求。     

基于可穿戴惯性测量的滑雪运动员姿态测量与水平评估方法

运动量化分析是科学化滑雪训练的重要发展方向,而滑雪过程中人体运动模式的数字化表达是科学量化分析的基础和依据.设计并搭建了基于可穿戴MEMS惯性测量单元的人体运动捕捉与姿态重构系统,结合人体多刚体运动模型实现了滑雪过程的人体重构,并应用于高山滑雪运动中回转动作的辅助训练.同时,针对基于多自由度模拟滑雪训练平台的室内训练场景,提出了一种适用于滑雪回转运动的数字化评估方法.该方法利用动作捕捉系统和姿态重构系统提取滑行者五种滑行特征数据,并通过与高水平运动员运动参数的相似性度量和线性拟合实现对滑雪运动员技术参数的评估,以辅助科学训练.最后在室内Olymp模拟滑雪训练台上进行实验,验证了该方法的有效性.     

基于改进ANFIS方法的航空发动机气路故障诊断研究

针对标准自适应模糊推理系统存在训练速度较慢且容易陷入局部极小值等缺点,提出了一种改进的ANFIS方法。该方法利用共轭梯度法对自适应模糊神经推理系统的训练算法进行改进,在训练过程中采用Fletcher—Reeves方法计算上次搜索方向对新搜索方向的影响因数。应用该方法对航空发动机气路故障进行分析诊断,取得了较好的效果,从而验证了此方法的可行性。     

基于改进的BP网络的水机温度模型建立

传统的水电仿真系统中的温度模型的构建方法存在模型可移植性比较差、推导过程必须有水电专家的参与、推导过程复杂度大、模型精确度不高等不足,这些都对水电仿真的进一步发展和准确性产生了一定影响。因此需要一种更新的方法来适应水电仿真的发展。为此提出了一种改进的BP网络神经元网络学习算法,通过改进训练算法以提高神经网络的训练效率以及准确度。将这种算法应用于吉林丰满水电厂水电仿真系统的水机温度模型的建立实验中,并与原有的神经网络方法进行比较,比较结果表明,该方法能提高分类准确率和训练速度。     

某型机载火力控制系统仿真平台的设计与实现

对某型战斗机火力控制系统的组成和功能进行研究,建立了火力控制系统仿真模型,应用计算机仿真技术,对该仿真平台进行了软、硬件设计。该仿真平台能够动态描述某型战斗机在空中的飞行和攻击过程,可用于火力控制系统教学和训练。     

基于动态贝叶斯网络和模糊灰度理论的飞行训练评估

针对战斗机飞行训练中的评估问题,提出了一种基于动态贝叶斯网络和模糊灰度理论的评估方法。首先,分析了训练过程中典型飞行参数与机动动作的因果关系,根据专家经验与先验知识构建基于动态贝叶斯网络的机动动作识别模型,推理得到战斗机机动动作识别结果。然后,建立战斗机飞行训练评估指标体系,根据战斗机机动识别结果选择飞行训练评估指标,并采用综合赋权法确定了指标权重。最后,建立灰度模糊评估矩阵,结合飞行训练过程中各评估指标的飞行数据得到评估结果。实验结果表明该评估方法能够根据飞行过程中的参数信息进行机动动作识别及飞行训练评估,提高了飞行训练评估的效率。     

一种便携式机载数据采集设备遥测检测仪设计与实现

飞机外场试验和飞行训练的需求使得采集系统成为飞机的重要设备。为检测外场环境下某型飞机上 的采集系统的工作状态,本文以便携式计算机为硬件基础,以Qt 为软件平台,针对某型采集系统设计了地面 遥测检测专用设备,实现了多类数据的实时解析。检测结果表明,该设备具有数据处理能力强、安全可靠性好、 易维护等优点,能够为某型飞机上的某型采集系统检测提供工程保障。     

直升机内回路姿态模糊控制

 主要研究了直升机内回路的姿态控制技术, 将专家知识和训练数据相结合产生直升机的内回路模糊姿态控制器。由于模糊控制所固有的特点, 以及直升机的飞行状态多变, 模糊姿态控制器无法对直升机进行精确控制, 提出了利用另一个在线自适应模糊系统来补偿控制误差的方法。自适应模糊控制器的自适应学习算法通过李亚普诺夫稳定性分析得到, 从而也保证了整个系统的稳定性。仿真算例证明了本方法的有效性。关键词: 直升机; 姿态控制; 模糊控制; 自适应控制; 仿真     

基于OpenGL的虚拟座舱显控系统快速设计与实现

以当前飞机座舱显控系统为背景,介绍座舱显控系统的组成和功能。以国内外通用的座舱显控系统为参考对象,使用VC++开发平台,应用OpenGL专业图形开发库,结合快速原型开发思想,设计并实现了一套完整的虚拟座舱显控系统。该虚拟座舱显控系统实现了数据显示、按键控制等功能。该系统能用来座舱显控系统的论证、开发和功能测试,还为飞行员的演示和培训提供了一种简单、快速、经济的选择。     

Evaluation of simulation-based training for aircraft carrier marshalling with learning cubic and Kirkpatrick’s models

Simulation-based training is a promising way to train a carrier flight deck crew because of the complex and dangerous working environment. Quantitative evaluation of simulation-based training quality is vital to make simulation-based training practical for aircraft carrier marshalling.This paper develops a personal computer-based aircraft carrier marshalling simulation system and a cave automatic virtual environment(CAVE)-based immersive environment. In order to compare the training effectiveness of simulation-based training and paper-based training, a learning cubic model is proposed and a contrast experiment is carried out as well. The experimental data is analyzed based on a simplified Kirkpatrick’s model. The results show that simulation-based training is better than paper-based training by 26.80% after three rounds of testing, which prove the effectiveness of simulation-based aircraft carrier marshalling training.     

Numerical simulation and transonic wind-tunnel test for elastic thin-shell structure considering fluid–structure interaction

Aerodynamic force can lead to the strong structural vibration of flying aircraft at a high speed. This harmful vibration can bring damage or failure to the electronic equipment fixed in aircraft. It is necessary to predict the structural dynamic response in the design course. This paper presents a new numerical algorithm and scheme to solve the structural dynamics responses when considering fluid–structure interaction(FSI). Numerical simulation for a free-flying structural model in transonic speed is completed. Results show that the small elastic deformation of the structure can greatly affect the FSI. The FSI vibration tests are carried out in a transonic speed windtunnel for checking numerical theory and algorithms, and the wind-tunnel test results well accord with that of the numerical simulation. This indicates that the presented numerical method can be applied to predicting the structural dynamics responses when containing the FSI.