本發(fā)明主要涉及到衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域，特指一種適用于衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)及培訓(xùn)方法。

背景技術(shù)：

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)涉及地球、衛(wèi)星、時(shí)間與頻率、無(wú)線電通信、空間環(huán)境、測(cè)繪的多學(xué)科或技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)的生產(chǎn)建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)都是一項(xiàng)成本巨大且極其復(fù)雜的工程。為減少衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)成本、降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)以及提高系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)能力，目前全球主要衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都十分重視構(gòu)建衛(wèi)星導(dǎo)航人工系統(tǒng)，以其作為測(cè)試評(píng)估與分析驗(yàn)證的平臺(tái)，為系統(tǒng)的生產(chǎn)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)提供有力的支持。

2004年由國(guó)內(nèi)學(xué)者王飛躍提出以人工系統(tǒng)(Artificial Systems)為基礎(chǔ)，用計(jì)算實(shí)驗(yàn)(Computational Experiments)作為手段，最終達(dá)到平行執(zhí)行(Parallel Execution)目的的平行系統(tǒng)方法，主要用于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析與控制。將此方法應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究，可構(gòu)建一個(gè)研究導(dǎo)航技術(shù)方案論證與計(jì)算實(shí)驗(yàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航平行系統(tǒng)平臺(tái)。衛(wèi)星導(dǎo)航平行系統(tǒng)是人工系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)共同構(gòu)成的組合系統(tǒng)，不僅具備仿真系統(tǒng)所有的功能，也使人工系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交互，既可利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)人工系統(tǒng)進(jìn)行不斷修正，使其不斷逼近實(shí)際系統(tǒng)，也可利用人工系統(tǒng)進(jìn)行多次計(jì)算實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)解決方案，為實(shí)際系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供技術(shù)保障。

在GPS建立初期，GPS地面操作培訓(xùn)師通過(guò)展示事先設(shè)置好的某個(gè)培訓(xùn)場(chǎng)景的整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)培養(yǎng)培訓(xùn)人員的技術(shù)素養(yǎng)。培訓(xùn)人員必須在這個(gè)培訓(xùn)場(chǎng)景前輸入正確的命令與整個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)匹配，當(dāng)一個(gè)培訓(xùn)師想要訓(xùn)練培訓(xùn)人員處理某個(gè)異常的能力時(shí)，一份展示該異常的遙測(cè)數(shù)據(jù)幀就會(huì)拷貝在培訓(xùn)人員的計(jì)算機(jī)屏幕前，然后他們必須識(shí)別這個(gè)異常并提出一個(gè)解決方案，最后培訓(xùn)師評(píng)判培訓(xùn)人員提出的解決方案是否正確。為了加強(qiáng)這種方法，培訓(xùn)師會(huì)事先準(zhǔn)備好看起來(lái)像遙測(cè)屏幕的PPT。培訓(xùn)人員每輸入一個(gè)命令，訓(xùn)練員就選擇能適當(dāng)?shù)卣故具@個(gè)命令結(jié)果的PPT，把它展示給培訓(xùn)人員。因此，為提高衛(wèi)星導(dǎo)航人員培訓(xùn)的靈活性，減少人力物力的消耗，需要提供效率更高的方式進(jìn)行培訓(xùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種效率更高、方式靈活、實(shí)時(shí)性更好的衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)及培訓(xùn)方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括：

平行系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)與實(shí)際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等價(jià)或具有一致性的人工系統(tǒng)；

異常生成器，用于當(dāng)培訓(xùn)師想要訓(xùn)練練習(xí)生處理某個(gè)異常的能力時(shí)，向平行系統(tǒng)注入異常；

培訓(xùn)場(chǎng)景系統(tǒng)，用于培訓(xùn)人員衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)操作、異常處理技能的培訓(xùn)，它由培訓(xùn)師根據(jù)培訓(xùn)方式、培訓(xùn)角色、培訓(xùn)目標(biāo)和培訓(xùn)階段設(shè)定。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述平行系統(tǒng)的各種輸入、輸出和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完全一致。

作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)：所述平行培訓(xùn)系統(tǒng)包括軟件界面系統(tǒng)，所述軟件界面系統(tǒng)包括主機(jī)界面和從機(jī)界面；所述主機(jī)界面是培訓(xùn)師用來(lái)控制整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程的操作界面，所述從機(jī)界面是供培訓(xùn)人員查看系統(tǒng)狀態(tài)和操作指令的界面。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種基于上述平行培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其步驟為：

S1：培訓(xùn)師首先根據(jù)培訓(xùn)需求中的培訓(xùn)方式、培訓(xùn)角色、培訓(xùn)目標(biāo)以及培訓(xùn)階段制定培訓(xùn)行動(dòng)計(jì)劃，然后設(shè)置培訓(xùn)場(chǎng)景的初始條件，之后執(zhí)行仿真；

S2：在仿真開(kāi)始時(shí)，培訓(xùn)師選擇培訓(xùn)模式，培訓(xùn)模式分為自動(dòng)運(yùn)行模式和人工控制模式，選擇自動(dòng)運(yùn)行模式進(jìn)入步驟S3，選擇人工控制模式進(jìn)入步驟S4；培訓(xùn)人員則按照培訓(xùn)計(jì)劃，在平行系統(tǒng)仿真場(chǎng)景中發(fā)送指令來(lái)熟悉實(shí)際系統(tǒng)；

S3：在自動(dòng)模式中，一旦在行動(dòng)計(jì)劃中制定某個(gè)任務(wù)，這個(gè)任務(wù)就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行；

S4：在人工控制模式中，任務(wù)并不是在事先預(yù)定好的時(shí)間執(zhí)行，培訓(xùn)師在他想要執(zhí)行某個(gè)任務(wù)時(shí)點(diǎn)擊這個(gè)任務(wù)。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括注入異常流程，即培訓(xùn)師在培訓(xùn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要注入異常，任意保存系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述異常類(lèi)型和個(gè)數(shù)由培訓(xùn)行動(dòng)計(jì)劃來(lái)確定。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括評(píng)價(jià)流程，即實(shí)時(shí)記錄培訓(xùn)人員對(duì)平行系統(tǒng)發(fā)出的指令，針對(duì)具體仿真場(chǎng)景，判斷指令是否有效；若指令無(wú)效，是否會(huì)使實(shí)際系統(tǒng)造成損害，在培訓(xùn)結(jié)束后以培訓(xùn)人員的操作記錄對(duì)其作業(yè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)及培訓(xùn)方法，培訓(xùn)方法更為靈活，培訓(xùn)師可同時(shí)培訓(xùn)的對(duì)象數(shù)量也大為增加，平行系統(tǒng)能向培訓(xùn)人員提供與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中更高逼真度的操作能力，最重要的是培訓(xùn)人員在與平行系統(tǒng)交互過(guò)程中比培訓(xùn)師與培訓(xùn)人員直接進(jìn)行交互的效率高。也就是說(shuō)，本發(fā)明能夠大大提高衛(wèi)星導(dǎo)航人員培訓(xùn)的靈活性，減少人力物力的消耗，培訓(xùn)效率更高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明培訓(xùn)系統(tǒng)在具體應(yīng)用實(shí)例中某個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明培訓(xùn)方法的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明在具體培訓(xùn)實(shí)例中的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括：

平行系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)與實(shí)際衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等價(jià)或具有一致性的人工系統(tǒng)；所述平行系統(tǒng)在建立時(shí)，可以綜合考慮多種因素影響，從而進(jìn)行選擇和搭配。平行系統(tǒng)的各種輸入、輸出和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完全一致。

異常生成器，用于當(dāng)培訓(xùn)師想要訓(xùn)練練習(xí)生處理某個(gè)異常的能力時(shí)，向平行系統(tǒng)注入異常。

培訓(xùn)場(chǎng)景系統(tǒng)，用于培訓(xùn)人員衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)操作、異常處理等技能的培訓(xùn)，它由培訓(xùn)師根據(jù)培訓(xùn)方式、培訓(xùn)角色、培訓(xùn)目標(biāo)和培訓(xùn)階段設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的上述衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作人員的平行培訓(xùn)系統(tǒng)主要用來(lái)供培訓(xùn)師對(duì)培訓(xùn)人員進(jìn)行技能培訓(xùn)。其中，培訓(xùn)師是整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程的控制者和監(jiān)督者，負(fù)責(zé)確定培訓(xùn)目標(biāo)，制定培訓(xùn)計(jì)劃，設(shè)置仿真場(chǎng)景，注入異常及保存培訓(xùn)狀態(tài)等；培訓(xùn)人員是培訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)施對(duì)象，包括衛(wèi)星系統(tǒng)操作員、衛(wèi)星系統(tǒng)分析員、地面系統(tǒng)操作員以及飛行指令員等。

參見(jiàn)圖1，在本發(fā)明的衛(wèi)星導(dǎo)航平行培訓(xùn)系統(tǒng)中，軟件界面分為主機(jī)界面和從機(jī)界面。主機(jī)界面是培訓(xùn)師用來(lái)控制整個(gè)培訓(xùn)過(guò)程的操作界面，從機(jī)界面是供培訓(xùn)人員查看系統(tǒng)狀態(tài)和操作指令的界面。培訓(xùn)師可根據(jù)培訓(xùn)任務(wù)需求采用不同的培訓(xùn)方式對(duì)操作員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，也可根據(jù)操作員的技術(shù)掌握程度選擇不同的培訓(xùn)階段。若只對(duì)某一職位的操作員進(jìn)行培訓(xùn)，比如衛(wèi)星系統(tǒng)操作員，可選擇職位培訓(xùn)方式同時(shí)對(duì)多位同等技能的衛(wèi)星系統(tǒng)操作員進(jìn)行培訓(xùn)。如果需要對(duì)整個(gè)操作團(tuán)隊(duì)所有職位的操作員進(jìn)行培訓(xùn)，則可選擇團(tuán)體培訓(xùn)方式同時(shí)對(duì)同等技能的不同職位操作員進(jìn)行培訓(xùn)。

如圖2所示，為一種基于上述平行培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)方法，其步驟為：

S1：培訓(xùn)師首先根據(jù)培訓(xùn)需求中的培訓(xùn)方式、培訓(xùn)角色、培訓(xùn)目標(biāo)以及培訓(xùn)階段制定培訓(xùn)行動(dòng)計(jì)劃，然后設(shè)置培訓(xùn)場(chǎng)景的初始條件，之后執(zhí)行仿真。

S2：在仿真開(kāi)始時(shí)，培訓(xùn)師可選擇培訓(xùn)模式，培訓(xùn)模式分為自動(dòng)運(yùn)行模式和人工控制模式，選擇自動(dòng)運(yùn)行模式進(jìn)入步驟S3，選擇人工控制模式進(jìn)入步驟S4。培訓(xùn)人員則按照培訓(xùn)計(jì)劃，在平行系統(tǒng)仿真場(chǎng)景中發(fā)送指令來(lái)熟悉實(shí)際系統(tǒng)。

S3：在自動(dòng)模式中，一旦在行動(dòng)計(jì)劃中制定某個(gè)任務(wù)，這個(gè)任務(wù)就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行，這種模式對(duì)事先就準(zhǔn)備好的培訓(xùn)場(chǎng)景有用，在這種場(chǎng)景下培訓(xùn)師很容易就能預(yù)料培訓(xùn)人員的行為。

S4：與自動(dòng)模式相反，人工控制模式可使培訓(xùn)師在訓(xùn)練階段更加靈活、更加動(dòng)態(tài)地訓(xùn)練培訓(xùn)人員，任務(wù)并不是在事先預(yù)定好的時(shí)間執(zhí)行，培訓(xùn)師可以在他想要執(zhí)行某個(gè)任務(wù)時(shí)點(diǎn)擊這個(gè)任務(wù)就可以。這使得在培訓(xùn)人員的反應(yīng)沒(méi)有像預(yù)期那樣或者脫離事先規(guī)定的計(jì)劃時(shí)，培訓(xùn)師能夠靈活調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，在具體應(yīng)用實(shí)例中，還包括注入異常流程，即培訓(xùn)師可在培訓(xùn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際需要注入異常，也可任意保存系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。其中，異常類(lèi)型和個(gè)數(shù)由培訓(xùn)行動(dòng)計(jì)劃來(lái)確定。尤其是，當(dāng)培訓(xùn)人員能夠熟練掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行指令操作時(shí)，培訓(xùn)師可向平行系統(tǒng)注入異常，鍛煉培訓(xùn)人員的突發(fā)異常處理能力。

進(jìn)一步，在具體應(yīng)用實(shí)例中，還包括評(píng)價(jià)流程，即實(shí)時(shí)記錄培訓(xùn)人員對(duì)平行系統(tǒng)發(fā)出的指令，針對(duì)具體仿真場(chǎng)景，判斷指令是否有效，若指令無(wú)效，是否會(huì)使實(shí)際系統(tǒng)造成損害，在培訓(xùn)結(jié)束后以培訓(xùn)人員的操作記錄對(duì)其作業(yè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

如圖3所示，為本發(fā)明在一個(gè)具體培訓(xùn)實(shí)例中的流程示意圖，是衛(wèi)星導(dǎo)航地面操作的培訓(xùn)人員在遇到異常狀況，通過(guò)學(xué)習(xí)糾正異常行為的文件，向衛(wèi)星導(dǎo)航人工系統(tǒng)發(fā)出指令，在于平行系統(tǒng)交互多次之后，最終解決問(wèn)題的實(shí)例。從圖中可以看出，流程按照培訓(xùn)師、培訓(xùn)人員以及平行系統(tǒng)的行為劃分為以下步驟：

步驟1：培訓(xùn)人員利用培訓(xùn)系統(tǒng)的從機(jī)界面進(jìn)行操作，首先建立地面段和衛(wèi)星之間的通信，接收下行的遙測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟2：培訓(xùn)師在主機(jī)界面注入一個(gè)移除載體所發(fā)的下行遙測(cè)數(shù)據(jù)異常；

步驟3：培訓(xùn)人員監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)的地面站沒(méi)有接收到遙測(cè)數(shù)據(jù)，重新發(fā)送接收下行遙測(cè)數(shù)據(jù)指令；

步驟4：培訓(xùn)師拒絕培訓(xùn)人員發(fā)送的這個(gè)指令；

步驟5：培訓(xùn)人員發(fā)現(xiàn)異常并沒(méi)有得到解決，遙測(cè)數(shù)據(jù)還是沒(méi)有更新，信號(hào)鎖定在監(jiān)測(cè)站上，且信號(hào)上沒(méi)有調(diào)制數(shù)據(jù)；

步驟6：培訓(xùn)人員通過(guò)查閱描述糾正異常行為的文件，找到解決辦法就是轉(zhuǎn)換發(fā)射機(jī)。輸入這個(gè)指令后，培訓(xùn)人員發(fā)現(xiàn)遙測(cè)數(shù)據(jù)再一次更新了，衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)再一次鎖定在解調(diào)硬件上，系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行；

步驟7：培訓(xùn)人員輸入電源失效的指令；

步驟8：培訓(xùn)人員識(shí)別出電源儲(chǔ)電能力下降，針對(duì)這種異常，培訓(xùn)人員只能通過(guò)減少飛行器載荷來(lái)解決這個(gè)異常，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行；

步驟9：培訓(xùn)師發(fā)送點(diǎn)燃推進(jìn)器指令，使互相不抵消的幾個(gè)推進(jìn)器燃燒2秒，這會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星發(fā)生旋轉(zhuǎn)；

步驟10：培訓(xùn)人員利用多種工具識(shí)別出衛(wèi)星軌道錯(cuò)誤，重新規(guī)定推進(jìn)器的點(diǎn)燃順序，使衛(wèi)星回到正確的軌道；

步驟11：培訓(xùn)師注入推進(jìn)劑貯箱泄露異常；

步驟12：推進(jìn)劑貯箱氣壓是密切觀測(cè)項(xiàng)，培訓(xùn)人員會(huì)在短時(shí)間內(nèi)就察覺(jué)到這個(gè)異常，然后使發(fā)生故障的推進(jìn)劑貯箱脫離其他的反應(yīng)控制系統(tǒng)，這會(huì)導(dǎo)致其他推進(jìn)器的推進(jìn)劑貯箱大量耗盡；

步驟13：培訓(xùn)師注入電池加熱器故障異常；

步驟14：培訓(xùn)人員檢測(cè)到電源溫度增加超出了正常范圍，關(guān)閉出現(xiàn)故障的電源加熱器；

步驟15：培訓(xùn)師注入增加太陽(yáng)能陣列軸承摩擦系數(shù)異常；

步驟16：由于軸承摩擦系數(shù)的增加，衛(wèi)星需要太陽(yáng)能陣列驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)加大旋轉(zhuǎn)的力度才能移動(dòng)太陽(yáng)能陣列，因此培訓(xùn)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)航天器動(dòng)量增加了，采用備用太陽(yáng)能陣列驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常情況，本次培訓(xùn)結(jié)束。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。