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        美軍無人機操控員培訓(xùn)體系及模擬訓(xùn)練系統(tǒng)簡述

        2021-03-03 07:49:22石雋生談瑋王藝超聶學(xué)華
        無人機 2021年12期
        關(guān)鍵詞:模擬訓(xùn)練模擬器資格

        石雋生,談瑋,王藝超,聶學(xué)華

        95894部隊

        美軍對無人機操控員的技能要求越來越高。目前,美軍無人機操控員的培訓(xùn)主要通過模擬器完成,并輔以實飛訓(xùn)練。本文從培訓(xùn)體系及模擬訓(xùn)練兩個層面,對美軍無人機操控員的培訓(xùn)體系和模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃進行簡述。

        隨著無人機技術(shù)的不斷成熟以及近年來的迅猛發(fā)展,無人機已經(jīng)成為態(tài)勢信息獲取、空對地攻擊和空對空作戰(zhàn)的重要軍事裝備。美軍對無人機操控員的需求越來越大,對無人機操控員的技能也提出了更高要求。健全的培訓(xùn)體系是人才培養(yǎng)的基礎(chǔ),一般來講,無人機操控員的最佳培養(yǎng)方式是實際飛行訓(xùn)練。但是,受天氣、裝備完好性、尤其是空域等因素的限制,實飛訓(xùn)練無法保證無人機操控人員獲得充足的訓(xùn)練時間,而模擬訓(xùn)練擁有安全、經(jīng)濟、可重復(fù)、無風(fēng)險、效率高、成本低等獨特優(yōu)勢,且不受天氣條件和場地限制,能對人員進行各種場景的操控技能培訓(xùn)。因此,模擬訓(xùn)練已成為世界各國軍事部門對無人機操控員培訓(xùn)的首選方法。

        美軍培訓(xùn)體系簡述

        空軍無人機操控員培訓(xùn)

        美軍空軍無人機操控員采用基礎(chǔ)教育、專業(yè)培訓(xùn)、崗位實踐三階段培訓(xùn)模式。根據(jù)不同培訓(xùn)階段的訓(xùn)練重點,美軍搭建了以初級資格培訓(xùn)機構(gòu)、任務(wù)資格培訓(xùn)機構(gòu)和機組任務(wù)準(zhǔn)備培訓(xùn)機構(gòu)為主干的無人機培訓(xùn)體系,模擬訓(xùn)練時間與實飛訓(xùn)練時間基本相同。

        在初級資格培訓(xùn)階段,預(yù)選操控員在馬奇基地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)操控技能,7周培訓(xùn)結(jié)束后,成績合格的操控員在倫道夫基地的第558飛行訓(xùn)練中隊,主要使用模擬器進行無人機儀表資格訓(xùn)練。

        在任務(wù)資格培訓(xùn)階段,倫道夫基地的第558飛行訓(xùn)練中隊組織實施操控員培訓(xùn),主要學(xué)習(xí)戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)場行動的理論知識,例如武器、威脅、傳感器、空中任務(wù)指令/特別指令、通信、情報偵察與監(jiān)視等內(nèi)容。4周培訓(xùn)結(jié)束后,成績合格的操控員開始進入機組任務(wù)準(zhǔn)備培訓(xùn)。

        機組任務(wù)準(zhǔn)備培訓(xùn)分為正規(guī)訓(xùn)練分隊的戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和聯(lián)合火力打擊訓(xùn)練。操控員首先進行正規(guī)訓(xùn)練分隊的戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練,不同機型的無人機操控員在不同基地開展培訓(xùn),駐扎在克里奇和霍洛曼基地的無人機作戰(zhàn)聯(lián)隊所屬正規(guī)訓(xùn)練分隊負(fù)責(zé)組織和實施MQ-1、MQ-9無人機操控員培訓(xùn),駐比爾基地的第1偵察機中隊正規(guī)訓(xùn)練分隊負(fù)責(zé)組織和實施RQ-4無人機操控員培訓(xùn)。培訓(xùn)人員正式成為MQ-1、MQ-9作戰(zhàn)聯(lián)隊的無人機操控員后,還要進行實戰(zhàn)性質(zhì)的聯(lián)合火力打擊訓(xùn)練,由駐內(nèi)利斯基地的空軍武器學(xué)校組織和實施,培訓(xùn)時長2周,考核合格后,操控員才能擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)任務(wù)。

        學(xué)員完成三級資格培訓(xùn)和訓(xùn)練基地的正規(guī)培訓(xùn)后,便從預(yù)選操控員轉(zhuǎn)正為可執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的正式操控員。美軍空軍主要大型無人機項目都將開發(fā)有效的操控員模擬訓(xùn)練系統(tǒng),為幾乎所有的操控員初級資格培訓(xùn)提供支持。

        陸軍無人機操控員培訓(xùn)

        美國陸軍設(shè)立了無人機訓(xùn)練營,培訓(xùn)內(nèi)容科學(xué),培訓(xùn)手段新穎多樣,新學(xué)員一般先接受“影子”無人機的操控培訓(xùn)。為提高“影子”無人機對旅級作戰(zhàn)部隊的支援能力,操控員培訓(xùn)一般分為三個階段。

        第一階段培訓(xùn)全部為必要的理論學(xué)習(xí),為學(xué)員今后掌握操控技能打基礎(chǔ)。

        第二階段培訓(xùn)內(nèi)容包括裝備安裝、拆卸訓(xùn)練,飛行模擬訓(xùn)練。學(xué)員學(xué)習(xí)無人機系統(tǒng)操作,練習(xí)精確操控和任務(wù)載荷操控。通過一段時間的模擬飛行訓(xùn)練,學(xué)員的技能得到提高后,進入第三階段培訓(xùn)即實飛訓(xùn)練。

        對于第三階段培訓(xùn),學(xué)員從模擬器上轉(zhuǎn)移到使用真機操控?zé)o人機發(fā)射和回收,開啟了一次截然不同的培訓(xùn)旅程。首次實飛訓(xùn)練對學(xué)員來說非常重要,學(xué)員操控?zé)o人機飛行和著陸,會聯(lián)想到模擬訓(xùn)練時的動作。在此階段,學(xué)員能獲得更多的實飛訓(xùn)練機會,直到完全掌握無人機的操控技能。

        圖1 操控員教官席位。

        訓(xùn)練營的許多教官都是擁有執(zhí)行任務(wù)經(jīng)驗的無人機操控員。學(xué)員在訓(xùn)練營學(xué)習(xí)通用無人機系統(tǒng)操控知識和技能,在戰(zhàn)場上可以實際運用并提高所學(xué)過的技能,并把實戰(zhàn)中學(xué)到的技能帶回訓(xùn)練營,再教給其他學(xué)員,使在校學(xué)員為未來操控任務(wù)做好準(zhǔn)備。訓(xùn)練營高度重視模擬訓(xùn)練在訓(xùn)練課程中的價值,模擬飛行訓(xùn)練時間占總培訓(xùn)時間80%,實飛訓(xùn)練占20%。

        美軍模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

        美國陸軍模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

        一是強調(diào)聯(lián)合訓(xùn)練,所有無人機操控員模擬訓(xùn)練系統(tǒng)和嵌入式地面控制站模擬系統(tǒng)將與陸軍其他集體模擬設(shè)備實現(xiàn)互操作,并且聯(lián)接到其他航空和聯(lián)合武器設(shè)備,使無人機操控員模擬訓(xùn)練方法完全集成到所有編隊的訓(xùn)練需求中。

        二是發(fā)展通用模擬器。支持“影子”“灰鷹”和“獵人”等機型的操控員模擬訓(xùn)練。

        三是模擬訓(xùn)練系統(tǒng)配套使用實驗室更新和升級的模擬系統(tǒng)軟硬件,保持模擬訓(xùn)練系統(tǒng)與實飛訓(xùn)練系統(tǒng)同步。

        美國空軍模擬訓(xùn)練系統(tǒng)

        一是傳感器保真度不斷提高,可為幾乎所有類型無人機的操控員初級資格培訓(xùn)提供模擬訓(xùn)練,從而避免因傳感器平臺所模擬的訓(xùn)練環(huán)境不夠逼真,導(dǎo)致操控員學(xué)到錯誤的操控內(nèi)容,不再出現(xiàn)“負(fù)面訓(xùn)練”等情況。

        二是開發(fā)強大的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。在初級資格訓(xùn)練期間,學(xué)員經(jīng)過實兵仿真、虛擬仿真和分布式任務(wù)執(zhí)行能力訓(xùn)練,以滿足訓(xùn)練要求。

        三是改進無人機模擬訓(xùn)練模式,增加個性化學(xué)習(xí)管理。將基于虛擬實現(xiàn)技術(shù)的計算機用于輔助訓(xùn)練和模擬訓(xùn)練。目標(biāo)是推動空軍所有無人機操控員培訓(xùn)計劃的實施,讓負(fù)責(zé)模擬訓(xùn)練的教官為學(xué)員引入任務(wù)并開展訓(xùn)練,75%的訓(xùn)練課程由學(xué)員自學(xué)完成。美國空軍采用模塊化、開放式模擬訓(xùn)練系統(tǒng),為學(xué)員提供各種環(huán)境下的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)管理、計算機輔助訓(xùn)練和虛擬教員引導(dǎo)的模擬訓(xùn)練,訓(xùn)練內(nèi)容包括指揮和控制、分布式通用地面處理系統(tǒng)使用、具有分析和分發(fā)功能的分布式任務(wù)行動規(guī)劃訓(xùn)練、模擬仿真訓(xùn)練。

        圖2 “影子”無人機機組人員在模擬器上練習(xí)無人機操控技能。

        美軍模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的長期發(fā)展規(guī)劃

        更高級的模擬器開發(fā)是美軍無人機系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。美國《2035空軍模擬器規(guī)劃》分為三個階段:集成現(xiàn)有功能、集成新功能、模擬整個美國空軍作戰(zhàn)。

        2020—2024年,集成現(xiàn)有功能。美軍正在利用現(xiàn)有軟硬件資源,將一系列功能集成到一種設(shè)備中,并采用規(guī)范的體系架構(gòu)方法,從頂層設(shè)計層面為模擬器建設(shè)提供保障。

        圖3 “灰鷹”無人機機組人員任務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng)。

        2025—2029年,集成新功能,包括網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)建立、現(xiàn)有和全新平臺模擬器集成、新環(huán)境模擬。

        2030—2035年,結(jié)合真實—模擬—構(gòu)建(LVC)技術(shù),模擬整個美國空軍作戰(zhàn)。

        美軍無人機操控員模擬訓(xùn)練系統(tǒng),集成實兵仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真,進而在單兵、機組和集體等層次實施模擬訓(xùn)練(見圖4)。

        圖4 美軍無人機操控員模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

        2026—2035年,無人機通用操控員利用長期安裝在選定作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中的通用地面控制站進行訓(xùn)練,練習(xí)陸軍所有大中型無人機系統(tǒng)的操控技能。學(xué)員使用高保真網(wǎng)絡(luò)化模擬器練習(xí)大多數(shù)無人機系統(tǒng)的操控,這種模擬器能滿足單個操控員、無人機任務(wù)機組和集體保障部隊的訓(xùn)練要求。實物模型和基于3D的互動軟件能滿足學(xué)員動手和認(rèn)知訓(xùn)練要求,學(xué)員利用實物模型和基于3D的互動軟件進行無人機維護訓(xùn)練。因為美國空域使用受限,使無人機指揮官主要依靠模擬器進行訓(xùn)練,并在常駐基地、地區(qū)機場和作戰(zhàn)訓(xùn)練中心輔以實飛訓(xùn)練。

        總結(jié)

        美軍無人機操控員培訓(xùn)體系日趨完善,已擁有完善的組織管理機構(gòu)和多地域、多方式培訓(xùn)保障模式。隨著模擬訓(xùn)練模式的不斷發(fā)展,模擬器正在向系列化、通用化方向發(fā)展。美軍建立了分布式任務(wù)訓(xùn)練系統(tǒng),為受訓(xùn)人員提供一種沉浸式模擬訓(xùn)練方式,學(xué)員使用帶有微型屏幕的頭盔和裝有傳感器的手套(或衣服),在伴有模擬聲音的環(huán)境中訓(xùn)練。此外,美軍運用地理信息系統(tǒng)、場景建模和圖像處理等技術(shù),創(chuàng)建了一種逼真的訓(xùn)練環(huán)境和近似實戰(zhàn)的作戰(zhàn)情節(jié),從而滿足無人機操控人員對多種科目訓(xùn)練的需要,為現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)中的無人機運用提供操控人才保障。

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