《空战仿真中人在回路集成模块》

本研究提出AsaFG——一种人在回路的集成模块，其将用于军事场景的构造性仿真环境“航空航天模拟环境”（ASA）与飞行模拟器FlightGear相连接。该模块支持人类飞行员在空战场景中与模拟实体进行实时交互，使飞行员能够在模拟任务中承担角色并与自主智能体互动。此项集成实现了构造性组件与虚拟组件间的直接交互，有助于提升空战模拟的真实感与沉浸感。本文还探讨了集成过程中的关键挑战，包括数据交换、控制接口以及平台间导弹建模差异。一项具体贡献在于调整了FlightGear的导弹模型以高度匹配ASA的实现，从而确保系统间仿真行为的一致性。验证工作包含性能指标测试及与巴西空军飞行员在三种作战场景下开展的实验。结果表明该模块在模拟空战场景中的训练、作战分析及人机协同研究方面具有应用价值。

索引术语 自主系统，构造性仿真，虚拟仿真，人在回路仿真，仿真互操作性。

仿真是现代军事规划、分析与训练的重要工具，因其可在规避实战风险与成本的前提下评估系统与任务效能[1]。在空战等领域，仿真使得在安全受控条件下测试任务策略、分析不同交战态势及支持飞行员备战成为可能[2]。随着军事行动日益复杂并涉及自主系统运用，理解人机在作战环境中如何协同变得愈发关键[3]。人在回路仿真在此背景下具有重要价值，它将真实人员置于仿真环境中，从而能够评估人类在真实任务中与系统的交互过程[4]。此类仿真有助于研究人员与开发者探究人类决策、工作负荷及与基于自主系统的协作行为。目前已开发出多种构造性仿真系统用于呈现包含多类军事单元（载具、通信架构与传感器）的任务场景[5]。这些系统在建模高层行为方面功能强大，但通常不支持仿真过程中与人员的直接交互。另一方面，存在诸多优秀的虚拟飞行模拟器（如开源工具FlightGear），可提供精细的飞行动力学模型与视觉界面[6]。尽管已有旨在促进集成的互操作性协议，实现人在回路的构造性仿真与虚拟仿真间的实时交互仍是重大技术挑战[7]。

为应对此挑战，本研究实现了面向军事应用开发的构造性仿真环境“航空航天模拟环境”（ASA）[8]与广泛用于科研训练的开源飞行模拟器FlightGear[9]的集成。该集成方案命名为AsaFG，使人类飞行员能通过实时操控虚拟飞机并与模拟任务要素交互的方式参与构造性任务仿真。本研究的主要贡献在于演示构造性仿真平台与虚拟飞行模拟器的集成，并突出涉及的技术难点。我们还提出了基于计算性能与人在回路实验的验证流程。所提方法通过巴西空军飞行员在三种典型空战场景下的一系列实验进行测试，结果用于评估集成仿真的真实感、响应度及总体可行性。

本文后续章节安排如下：第二节介绍构造性仿真、虚拟仿真及人在回路概念的理论背景；第三节综述仿真架构与人机协作的相关工作；第四节阐述所提出的集成方法论（含验证流程）；第五节呈现验证实验所获结果；最后第六节总结全文并指出未来研究方向。