首页|行业资讯|企业名录|周边产品|数字城市|增强现实|工业仿真|解决方案|虚拟医疗|行业仿真|图形处理|军事战场
资讯首页
行业资讯 >> 业内动态>>正文
游离虚拟与现实 美军如何培养无人机飞行员
2015年11月19日    评论:    分享:
    来源:科技日报
    作者:张煌 刘轶丹
    单位:国防科技大学

    无人机飞行员是当今非常热门的职业。近日,中国民用航空局预计,到2018年,民用无人机飞行员的需求将超过3万人。目前,中国仅有700名获得执照的民用无人机飞行员,人数严重不足。与此同时,随着无人机快速装备部队,军用无人机飞行员无疑也会面临短缺的局面。他山之石,可以攻玉。我们不妨看看美军在培养无人机飞行员方面的经验和做法。请看科技日报特约专稿——

    无人机的发展与无人作战方式的广泛应用,不但丰富了现代战争的攻击方式与作战手段,而且使传统的装备训练模式面临严峻挑战,其独特的作战方式给战斗员带来一种疏离感——他们坐在远离战场的软垫座椅上,用操控杆和油门踏板操控战斗。在远离真实战场的虚拟环境下,如何实现飞行员与无人机之间的人装结合,这成为装备训练领域的一个崭新课题。作为全球无人作战力量的先行者,美军近年来逐步完善无人机飞行员培训制度,探索出“生理·心理·物理”融合的训练模式。



    生理层面——利用生命科学进展提升生理机能

    美军无人作战中心首席科学家阿诺·丘奇指出,自然人的能力开始与科技提供或需要的巨大的数据量、处理能力、决策速度不相称。较之传统飞行员,无人机操作员需要具有更强的战场感知能力。美军军事训练部门认为,在实战化的军事训练环境中,无人机飞行员所需要面临的一个关键问题是如何在一个高度机动、混杂、变幻的战场环境中,迅速、准确地发现目标并下达攻击指令。

    神经药理科学的发展为大幅度提升飞行员的战场感知能力提供了可行的路径。美国空军2011年出版的《技术地平线——美国空军2010—2030年科学技术发展展望》一书指出,美国空军在提高人员自身能力领域已经取得了相当大的进展。未来十年的研究成果,将使提高人的工作效能成为可能。这样的变化来自于多方面……抑或是直接源于人员能力的增长。后者包括使用神经药物或植入某些可以改善记忆力、警觉性、认知力以及视觉和听觉灵敏度的药物。美国军事科学技术委员会发布的技术报告显示,在明确神经药物药理功效的前提下,美军已经尝试将药物投送到特定的神经组织,以提升作战人员的情景知觉能力。此种能力作为战场感知能力的核心组成部分,对于无人机飞行员生理机能的提升至关重要。



    在生理层面,无人机飞行员面临的另一个重大挑战是“反应延迟”问题。长期以来,地面控制站显示屏上的影像总比在无人机上实时的影像滞后几秒,这是因为无人机的信号要经过通讯卫星中转。受“反应延迟”效应的影响,无人机飞行员对移动目标的打击变得异常困难。正如无人机飞行员布莱恩·卡拉汉少校所言,由于无人机的性能不比传统飞机,当你操控世界另一端的飞机时还有一点延迟现象,对头脑这是一种挑战。

    “反应延迟”现象的存在,从一个侧面反映了飞行员大脑与无人机系统的结合效率问题。脑机接口技术的发展,为解决困扰无人机飞行员的“反应延迟”问题提供了可行的解决方案。美国国防部先进技术研究署自20世纪90年代起长期关注脑机接口技术,历经20余年的发展,其应用领域已经不局限于神经修复领域,其对人体功能的增强,已经受到美国军方的高度重视。美军实验室正在聚焦脑机接口领域下的新兴学科——神经工效学,分析大脑如何通过信号输出直接控制外部武器系统,其中就包括无人机系统。美军认为,神经工效学所提供的脑机接口,表现出比传统接口更高的效率,可以用于提升战斗员对无人机飞行员的训练与作战水平。

    心理层面——探索情景切换模式下的心理调试

    美国纽约大学法学教授菲利普·埃尔森认为,由于无人机作战的控制完全可以通过计算机屏幕和远程声频反馈来实施,因此存在以游戏的心态来看待杀人的风险。这种作战方式带来一种特别的疏离感,感官上与现实战场的隔绝,可能会逐渐演化成精神上的割裂,无人机的操作人员日益与他们的行为所产生的后果分割开来,其结果是抑制了他们对杀戮行为的愧疚感,进而威胁他们作为军人的职业道德和作为人类的基本良知。



    鉴于真实与虚拟环境之间的差别,美军无人机飞行员训练首先必须最大程度还原真实的战场环境。在培训无人机飞行员的霍勒曼空军基地,无人机训练系统力求在每个细节上显现真实的战争情境。按照这一理念,美军设计了兼顾作战和训练的Block系列无人机系统地面控制站,按照人体环境改造学理念,对视听设备和控制装置进行全新设计,使学员身临其境地感受战场全景。霍勒曼空军基地的第16训练中队的指挥官迈克·维沃尔上校指出,受训人员能看到被无人机盯上的目标在跑动,甚至能听到他们的声音,那是一种因为恐惧发出的声音,这不是视频游戏。为了突出训练的实战化特征,在基地建立的开放式训练系统中,模拟训练的场景必须包含作战的全部本质,这也就包括了战争与生俱来的不确定性。在系统的设计者看来,飞行员能够逐步在不确定的环境下掌握无人机的操控技能,才能确保他们有足够的心理调节能力应对突发事件并完成作战任务。

    为了应对虚拟与现实转换中的心理困境,美国空军教育和训练指挥部航天医学中心成立专项研究组,对无人机飞行员所承受的此类心理问题展开调研。他们认为,要确保飞行员在工作中隔离生活环境因素的影响,就必须具备狙击手的关键心理特征,从而在长期单调无聊的等待后进行高水平的快速决策和精准行动。为此,美军采取了3种主要的标准化测验,迈尔斯布里格斯性格分类法,冯德里克人员测试和国防语言测试,以及明尼苏达多项人格类型测验,用以评估无人机飞行员的心智能力和心理素质。

    物理层面——致力于提升训练模拟器的人机耦合度

    与其他武器装备一样,无人机要在战场上发挥应有的作战效能,有赖于飞行员进行大量的飞行训练。由于成本过高且风险大,无人机飞行员不能完全依靠真机进行训练。为此,设计具有高度仿真性的训练模拟器成为必然的选择。事实上,早在2005年8月,美国空军就与L-3通讯集团的链路仿真和训练公司签订合同,委托其设计制造“捕食者”无人机组人员训练系统,这是第一款专为无人机研制的训练模拟器。在此之后,美军先后委托多家公司研制无人机训练系统,并按照“人机耦合”的要求,持续推动训练模拟器的升级换代。

    通过高水平的仿真技术实现无人机飞行员与无人机系统之间的人机耦合,始终是美军研制无人机训练模拟器的核心内容。在早期的训练中,由于人机耦合度不高,无人机飞行员通过屏幕里的狭窄视野操控飞机,难以判断飞机降落时相对于跑道的方位,导致大部分的训练事故发生在无人机降落的过程中。针对此类问题,美国空军器材司令部下属的空军研究实验室展开专项研究,依据人机系统综合原则优化无人机训练系统的设计方案,实现人机耦合程度的逐步提升。目前,美军无人机的地面控制站历经Block15、Block30、Block50共3个发展阶段,现已采用触摸式命令和状态显示屏、“手不离杆操纵杆/油门杆双杆控制、高分辨率数字图像/小孔径雷达图像分发硬件、可调脚蹬以及人体工学键盘等设备,为无人机飞行员营造人机功效更好的操控环境。

    美军“生理·心理·物理”三位一体的无人装备训练模式,建立在跨学科交叉融合的基础上,以科学前沿进展推动传统训练模式的变革,无疑具有值得我们借鉴的一面。虽然囿于科学技术水平的差距,我军装备训练尚未与世界军事强国处于同一技术水平线上,但是,从理念层面来看,在军事训练中实现人类自身体能、技能与智能水平的同步增长,已成为大数据时代突破人装结合瓶颈的关键因素之一。鉴于此,积极运用生命科学、心理学前沿成果,突破物理战视阈下训练观念的局限性,应当成为实现我军信息化条件下军事训练转型的必由之路。

标签:无人机飞行军事
上一篇:荔园小学航空科普教室6台航空模拟器
下一篇:基于GL Studio的航空虚拟仪表的设计与实现
网友评论:游离虚拟与现实 美军如何培养无人机飞行员
评论
留名: 验证码:
您可能还需要关注一下内容:
·靖江王陵三维数字化设计与关键技术
·三维重建虚拟现实技术及其军事应用
·组件式 GIS 技术在军事仿真系统中的应用
·美军蓝鲨实验室 VR技术构建的未来作战室
·游离虚拟与现实 美军如何培养无人机飞行员
·荔园小学航空科普教室6台航空模拟器
·飞行模拟器和虚拟工厂 打造高性能 F-35战机
·基于 ADAMS 飞行动力学仿真
·走进C919飞行模拟器,一窥自主大飞机真容
·军事地质信息虚拟现实可视化与分析
☏ 推荐产品

Ladybug5全景
商家:力方国际

ProJet®
商家:力方国际

ProJet®
商家:视科创新

Premium1.5
商家:视科创新

巴可HDX主动立体投
商家:德浩科视

巴可HDF-W26投
商家:德浩科视

巴可30000流明2
商家:德浩科视

巴可4万流明2K投影
商家:德浩科视
☞ 外设导航
☏ 企业名录
【广州】中科院广州电子技术有限公司
【北京】第二空间(北京)科技有限公司
【北京】幻维世界(北京)网络科技有限公司
【厦门】厦门惠拓动漫科技有限公司
【厦门】厦门幻眼信息科技有限公司
【深圳】深圳南方百捷文化传播有限公司
【北京】北京思源科安信息技术有限公司
【上海】上海殊未信息科技有限公司
【北京】北京赢康科技开发有限公司
【武汉】武汉科码软件有限公司
友情链接 关于本站 咨询策划 行业推广 广告服务 免责声明 网站建设 联系我们 融资计划
北京第三维度科技有限公司 版权所有 京ICP备09001338
2008-2016 Beijing The third dimension Inc. All Rights Reserved.
Tel:010-57255801 Mob:13371637112(24小时)
Email:d3dweb@163.com  QQ:496466882
扫一扫 第三维度
官方微信号