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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明公开了一种多通道交互的人机协同作战飞行器座舱及其使用方法，包括自适应调节座椅、集成式手柄、固态显示屏、侧边显示屏、环绕式扶手、紧急逃生控制设备、可伸缩脚蹬、人工智能主机、智能显示系统、智能头盔、头盔显示器、3D音频交互设备、立体投影设备；人工智能主机能够基于人机协同算法生成适用于飞行员当前任务情境下的智能交互模式输出至传至智能显示系统，本发明通过人工智能主机与飞行员的人机作战任务分配进行人机协同作战，结合虚拟显示、语音交互、手柄操控等多通道交互方式进行灵活性高、自主性强的调控，提高战机座舱作战信息的人机交互效率和整机人机协同作战能力。

主权项：1.一种多通道交互的人机协同作战飞行器座舱的使用方法，所述座舱包括自适应调节座椅1、集成式手柄2、固态显示屏3、侧边显示屏4、环绕式扶手5、紧急逃生控制设备6、可伸缩脚蹬7、人工智能主机8、智能显示系统9、智能头盔10；所述的固态显示屏3与可伸缩脚蹬7设置于自适应调节座椅1尾部，所述的侧边显示屏4位于环绕式扶手5的两侧扶手上，所述的集成式手柄2与环绕式扶手5连接，所述的紧急逃生控制设备6设置于自适应调节座椅1背部；所述人工智能主机8设置于环绕式扶手5底部并能够基于人机协同算法生成适用于飞行员当前任务情境下的智能交互模式输出至智能显示系统9，所述智能显示系统9将数据进行处理后输出显示在头盔显示器11、固态显示屏3及侧边显示屏4中；所述的智能头盔10中设有头盔显示器11、3D音频交互设备12和立体投影设备13其特征在于：所述的人工智能主机8根据当前任务需求及作战数据信息生成适用于飞行员当前任务情境下的智能交互模式，包括超视距作战模式、近距攻击作战模式、训练模式，所述人机协同算法基于飞行员与人工智能的任务决策分工，生成适用于飞行员当前任务情境下的智能交互模式，具体为： 其中，表示飞行员需要完成的任务集；表示人工智能需要完成的任务集，AI表示在某任务场景下所对应的总任务分解到飞行员与人工智能的任务集，AO表示某任务场景下飞行员与人工智能需要共同协同完成的任务集，协同目标评价函数F表示为了达到协同目标，分别对飞行员和人工智能进行j和k个子任务的分配之后，系统计算出飞行员任务紧急程度和人工智能任务紧急程度的总和，飞行员评价总参数f表示飞行员对分配任务的任务理解度、能力匹配度、任务重要度的综合评价，由每个子任务的评价参数fj计算得到，在飞行员的评价总参数f取最大值的基础上，使协同目标评价函数F取最小值，以保障人机协同作战系统稳定性、高效性、时效性；βr表示人工智能完成k个子任务中每个子任务执行决策权值的总和，βh表示飞行员完成j个子任务中每个子任务执行决策权值的总和，执行决策权值由空战态势评估T、战机能力评估C因素决定，和分别表示人工智能在完成k个任务时的空战态势评估与战机能力评估；和分别表示飞行员在完成j个任务时的空战态势评估与战机能力评估，当βr＞βh时，采用超视距作战模式；当βr≤βh时，采用近距攻击模式，训练模式为飞行员自主切换；其中，空战态势评估T由敌我双方的角度因子Ta、距离因子Tr、速度因子Tv、决定，用公式表示为：T＝Ta+Tr+Tv角度因子Ta函数：Ta＝|qB+qR|360式中，qB和qR分别为目标进入角和目标方位角；距离因子Tr函数： 式中，r为战机与目标之间的距离，rmt为敌机所携带导弹的攻击距离，rm为战机导弹最大射程，rr为战机雷达最大跟踪距离；速度因子Tv函数： 式中，VR为我方战机速度，VB为敌机速度；战机能力评估C由战机机动性、火力、探测目标能力、操纵性能、生存力、航程和电子对抗能力决定，用公式表示为： 式中，B为机动性参数，K1为火力参数，K2为探测能力参数，ε1为操纵效能系数，ε2为生存力参数，ε3为航程参数，ε4为电子对抗能力参数；其中，机动性参数B用战机最大过载nymax、最大稳定盘旋过载ny盘和最大单位重力剩余功率SEP求得，公式为：B＝nymax+ny盘+SEP×9300火力参数K1考虑不同的机载武器分别进行计算，所述战机上有航炮和两种空空导弹，其火力系数分别为公式为： 航炮的火力系数与其射速、弹丸初速、弹丸重量、弹丸口径及该种航炮配置数量n、瞄准具修正系数K瞄有关，公式为： 式中，K瞄是瞄准具修正系数，用陀螺活动光环瞄准具时K瞄＝1.0，用固定光环瞄准具时K瞄＝0.4～0.5，用快速瞄准具时K瞄＝1.2～1.5；空空导弹的火力参数与最大实际有效射程、允许发射总高度差、发射包线总攻击角、单发杀伤概率Pk、导弹最大过载、导弹最大跟踪角速度、总离轴发射角和同类导弹挂载数量n有关，公式为： 与计算方式相同；探测能力参数K2包括雷达探测能力参数红外搜索跟踪装置探测能力参数和目视能力公式为： 其中，目视能力取值3.0，雷达探测能力参数红外搜索跟踪装置探测能力参数都与最大发现目标距离、发现目标概率、最大搜索总方位角、雷达体制衡量系数L1、红外雷达体制衡量系数L2、跟踪目标数量m1和同时允许攻击目标数量m2有关，公式为： 式中，雷达体制衡量系数L1取值为：测距器0.3，无角跟踪能力雷达0.5，圆锥扫描雷达0.6，单脉冲雷达0.7，脉冲多普勒雷达0.8～1.0，红外雷达体制衡量系数L2取值为：单元件亮点式红外探测器0.3，多元固定式探测装置0.5，搜索跟踪装置0.7～0.9；操纵效能系数ε1取值0.95；生存力参数ε2与战机几何尺寸、雷达截面积有关；航程参数ε3与机内燃油航程有关；电子对抗能力参数ε4取值1.2；生存力参数ε2公式为： 其中，翼长指战机机翼的长度，全长指整个战机的长度，RCS指迎头或尾后方位120°左右之内的对应3cm波长雷达的平均值；航程参数ε3公式为： 在超视距作战模式下，头盔显示器11上显示有瞄准准星、战场态势沙盘、智能战术决策建议、本机信息、友机信息、敌机信息，固态显示屏3上显示有战场地图以及本机、友机、敌机的移动轨迹，在近距攻击作战模式下，头盔显示器11上仅显示瞄准准星以及告警信息，固态显示屏3上显示有战场地图、本机、友机、敌机的移动轨迹、智能战术决策建议、本机信息、友机信息、敌机信息，训练模式下，飞行员可自主切换超视距作战模式以及近距攻击作战模式，并进行相应训练，侧边显示屏4常态化显示本机信息及友机信息。

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