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空战虚拟训练系统鼻祖—美国立方体公司
时间:2019-10-21    评论:0
    来源:空天防务观察
    作者:何晓骁

    2018年11月28日,立方体公司(Cubic)的Cubic SLATE团队已获得国家训练和模拟协会(NTSA)颁发的2018年建模与仿真奖。每年,NTSA都会为在建模仿真方面有取得杰出成就的公司颁奖。

    通过与美国空军研究实验室(AFRL)和海军航空系统司令部(NAVAIR)合作,Cubic成功完成了安全LVC(Live-Virtual-Constructive)高级培训环境(SLATE)先进技术演示验证(ATD),展示了高端的战斗机训练技术。Cubic作为SLATE-ATD项目的系统集成商,为在内利斯空军基地的演示活动中将虚拟和数字构造的实体融入真实飞机驾驶舱提供了支持技术,证明了技术的可行性和硬件的可操作性,可以支持国防部及其盟友用前所未有的方式安全地训练和评估战备状态。


    一、公司概况

    Cubic公司是具备高科技的全球领先系统集成商,公司总部位置在美国圣地亚哥,成立于上世纪50年代。自从20世纪70年代初发明空战机动仪表系统(ACMI)以来,Cubic一直是世界上最重要的空战训练系统供应商,包括为四代机和五代机提供实时、虚拟、数字构造和游戏(LVC-G)空战训练系统。Cubic已经为超过35个国家开发训练方案或者系统。

    Cubic公司主要聚焦三方面业务,除了上述的训练业务外,还有两项业务分别是C4ISR和城市交通服务业务。C4ISR业务提供陆地海上及空中的快速、安全、可靠的数据发送和接收服务;城市交通服务业务提供智能旅行应用支付和信息相关服务,也提供用于交通运输的管理集成系统。

图1 Cubic公司2018年市场情况(Cubic图片)

    Cubic公司的主业是交通服务,占了56%,训练系统占了27%,是第二大业务领域。2018年销售额1.203亿美元,主要的收入来自美国市场,占52%。

    二、主要产品

    1. P5 CTS/TCTS系统

    P5作战训练系统/战术作战训练系统(THE P5 COMBAT TRAINING SYSTEM/TACTICAL COMBAT TRAININGSYSTEM, P5 CTS/TCTS)是Cubic公司为美军及其盟军研制的先进的、可互换并利用信息的空战训练系统。该系统允许美国海军、海军陆战队和空军在共同环境中进行训练,考虑了多军种联合训练的需求。

图2 安装P5系统的F/A-18(Cubic图片)

    P5 CTS/TCT系统现在已经完全投入使用,将在全球范围内提供支持30多个种机型的产品。该系统为用户提供了一种通用的平台,以及无地域约束的训练能力,使飞行员可以“随时随地”开展无固定范围的训练。通过P5系统,海军飞行员可以在航空母舰上起飞进行海上空战训练。

    P5系统方便运输,包括机载吊舱和地面站。P5系统还集成了一个远程数据链路,可以在有地面支持或航空母舰站点支持的情况下开展训练,也可以在不依靠地面站的情况下随时随地以空空组网模式开展对抗训练。系统主要功能包括先进的安全功能、实时武器模拟、实时杀伤通知(RTKN)和实时监控功能,支持空对空、空对地和地对空作战实时训练任务。

    P5 CTS/TCT的重点部件是机载子系统以及地面控制、记录评估子系统。机载子系统可以收集和处理飞行数据,进行实时武器模拟,并记录相关的任务数据用于支持任务后的飞行讲评。包括外部吊舱、“内部转换”接口、安装架,可以支持各种不同的飞机平台;地面子系统集成了独立的作战显示系统(ICAD),该系统支持单独的飞行员在家中或在战区环境中进行全面的评估。

图3 P5系统吊舱(Cubic图片)

    主要特点:

    P5 CTS/TCTS最初的机载子系统吊舱支持72架高机动作战飞机,并包含80海里空对空和125海里空对地数据链路。通过中继将能力进一步扩展到200多英里。其他功能包括:在F/A-18和AV-8B飞机上提供嵌入式子系统;可适配各种固定翼和旋转翼飞机的安装架;提供电子战训练能力;计算机生成威胁系统(CGTS);船载地面站和固定地面站;模拟发射生成弹道和结果;兼容下一代传感器的接口标准;与其他飞机平台的兼容性。L波段支持(1.750-1.850 GHz),S波段(2.3-2.5GHz)。

    2. JSF P5系统

    联合攻击战斗机(JSF)P5空战训练系统为是专门为F-35开发,给飞行员一个复杂的训练场景,以便在有对抗训练的环境中为作战行动做好准备,并可以获取训练数据并准确地重建任务。

    该系统包括JSF P5嵌入式子系统(IS)和JSF P5地面软件。与以前安装在机翼上的ACTS吊舱不同,JSF P5是安装在飞机内部的,以便在训练时保持F-35的隐身特性。JSF P5地面软件嵌入在任务支持系统(OMS)中,允许进行任务规划和汇报。F-35的链路采用单天线设计。

图4 F-35训练嵌入式系统(Cubic图片)

    F-35可以与携带一个外挂吊舱版本P5作战训练系统第四代飞机(国内称三代机)一起训练。

    JSF P5将无缝进入P5 CTS/TCTS系统现有的训练网络,实现第四代和第五代战斗机的实时空战训练。该系统建立在Cubic公司40年的空战训练经验的基础上,是前几代空战训练的后继系统,在训练规模上支持100架高机动飞机,并且数据链路经过严格加密处理。地面系统将飞行数据合并到作战评估显示系统(ICADS)中,ICADS是世界上使用最广泛的任务报告软件。

    Leonardo DRS公司作为主要分包商参与了JSF P5研制工作。

图5 ICADS已经支持F-35的评估(Cubic图片)

    3. KITS系统、ACT-R6系统

    KITS系统英文全称不详,可能在P5系统的基础上给国外用户开发的用于全球各大空战训练演戏的系统。

图6 KITS系统保障的演习(Cubic图片)

    吊舱与AIM9导弹上具有相同的外形,与P5系统的吊舱相似。

图7 KITS系统吊舱(Cubic图片)

    ACT-R6系统也是在P5系统上开发出来的改性系统,主要在训练成员规模上得到了加强,支持72架高机动飞机(如战斗机)和100名低机动平台(如运输机、车辆等)。可能是对原有链路上的传输信息进行了优化或者裁剪,以变增加更多的训练装备。

    4. ICADS评估显示系统

    个性化作战评估显示系统(INDIVIDUAL COMBAT AIRCREW DISPLAY SYSTEM , ICADS)是一个先进的基于Windows的空勤人员作战显示和汇报软件系统,是P5系统的一部分。该系统支持飞行员、中队或战区使用。有了实时的显示,指挥官可以与飞行员进行实时通信模拟出所需威胁环境并记录数据,以便在训练汇报时回放。

图8 ICADS(Cubic图片)

图9 ICADS讲评现场(Cubic图片)

    ICADS可与其它设备适配,并支持来自多个数据流的输入,如DIS 1278、测试和训练支持体系结构(TENA)和Link-16。它可以合并额外的数据类型,包括T-38和国家海洋电子协会(NMEA)的数据格式。飞行员和教员可以控制和显示飞行后汇报所需的所有数据。

    ICADS提供实时和回放战斗的精确和多功能视图,包括二维、三维和字母数字视图。该系统具有超过六个训练环境的三维模型。

    对于使用空对地训练方案的用户,ICADS包括标准的电子战威胁态势图和威胁视距视图。 “威胁操作员”视图允许ICADS操作员在更现实的训练环境中控制威胁。数据视图为ICADS操作员提供了一个显示随时间变化的威胁活动图表。
图10 ICADS界面(Cubic图片)

    ICADS通过与飞行员、指挥员、测试人员和评估人员的持续沟通来开发和维护的产品,每两年召开一次的ICADS用户会议来讨论如何升级功能。

    5. 先进音频交流系统

    先进音频交流系统具有多达16个实时音频频道,能够集成到ICADS中。在演习中,可以监控、记录和回放音频通信。目前在大多数的演习中空域管制员(RTO)和地面调度员(GCI)都使用ICADS监控飞机的信息。这种与飞行员的实时接口大大提高了演习的真实性,并加强了飞行员的训练。

图11 语音通信架构图(Cubic图片)

    通讯电台位于地面站,语音天线安装在与机载子系统(AS)吊舱通信的射频数据链路天线的旁边。来自无线电的模拟音频被数字化并集成到ICADS网络中,以便在实时演习期间监控和记录实况语音通信。


    基于IP的无线电架构VoIP提供了一个灵活和可扩展的环境,允许使用多达16个频道与ICAD任务同步。在任务期间,模拟语音通信转换为VOIP,并传输至ICADS并记录。VoIP提供了一个可扩展的环境,允许使用2到200个无线电接入。IP架构可容纳通过LAN/WAN、802.11无线、微波或卫星链路传输的音频和控制数据。

    6. “敌机”膝板系统

图13 膝板(Cubic图片)

    Cubic的膝板提高了训练中的态势感知能力,为飞行员提供了战斗训练中所有参与者(100个)的高保真实时态势图像,将P5作战训练系统/战术作战训练系统传输到飞行员的膝盖平板电脑上,使飞行员可以观察所有的友方和敌方飞机,并监控关键指标,包括高度、空速、位置等数据,为飞行员提供了一种改变“游戏”规则的手段。膝板使用近距无线链路将数字膝板连接到机载P5吊舱。凭借这强大的增强态势感知能力,为空战训练提供了精确的场景管理、武器使用建议和更高的飞行安全性。

图14 膝板显示内容说明(Cubic图片)

    三、小结

    Cubic公司从事空战训练系统研发已有40多年,经验丰富,得到了美国军方的认可。Cubic的LVC技术得到了政府机构大力支持,以及军方飞行员积极配合。Cubic的全系列产品改善了空战训练的环境,使其更加真实,随时可用,且具有成本效益,推动了实战化训练,提升了美军各军兵种的战斗力。

图15 LVC训练示意图(Cubic图片)

    Cubic在训练网络方面投入很多研究力量,已经实现了不依赖地面站的飞机之间随时的空空组网训练技术,支持100个节点同时入网,双模式接口支持机载视频和ACMI数据的下传。每个加密通道10 Mbps,可按需传输、跳频和时间戳矫正。Cubic公司还在持续对链路系统进行升级改造,更好的支持LVC空战训练。

标签:何晓骁空军空战美军
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