《扫描,锁定,开火!》Heatblur DCS: F-14开发更新日志——雷达和武器系统
北欧式的简单
2017年12月17日 08:48

本文引用并翻译了Eagle Dynamics论坛Heatblur Simulation子版块的帖子:

* DCS: F-14 Development Update! Scan, Lock, Fire! *

不保证文本翻译的完整性和准确性。

扫描,锁定,开火! Heatblur F-14开发更新日志——雷达和武器系统

亲爱的玩家们:

现在整个Heatblur团队都忙于F-14、AJS37“雷”和其他项目的开发工作。在过去的几个月里,我们发布了数个“迷你”更新,向玩家们汇报了我们的进展。但今天,我们准备给大家带来F-14一些航电系统的开发总览!

我们当前的重点集中在高精度模拟F-14的核心元素上;正是这些元素,使得用途广泛的F-14替换了多种海军舰载机,成为了那个时代最令人可畏的战斗机。我们将大量精力投入到重现Hughes Airborne Weapon Group 9(简称,AWG-9)、AWG-9的多种工作模式以及对应的武器上,与此同时我们还在继续开发Jester AI,也就是雷达拦截官AI——它将成为你的好伙伴!

AWG-9系统——F-14“雄猫”之心

“AWG-9是一个由雷达、计算机、连接AWG-9与武器系统的接口和相关的显示屏组成的系统”,James Perry Stevenson在Aero Series 25 "Grumman F-14 Tomcat" 一书中写到。他进一步提到:“F-14战斗机的主要用途是作为一个武器平台。那么,为了达到这个目的,AWG-9的主要作用就是控制飞机搭载的四种武器——航炮、“响尾蛇”导弹(AIM-9)、“麻雀”导弹(AIM-7)和“不死鸟”导弹(AIM-54)。AWG-9武器控制系统,利用雷达输入和计算机数据来识别目标身份,判断目标优先级,处理武器拦截数据,建立武器发射包线,并监视F-14其他的一些黑盒子(子系统)。”

AWG-9之所以成为超前于时代的科技,是因为它为飞行员和雷达拦截官(RIO)提供了许多独一无二的功能。AWG-9可以同时使用脉冲雷达和多普勒雷达,并拥有六个基本工作模式。这六个主要工作模式分别是:

  • PDS:脉冲多普勒搜索模式(Pulse Doppler Search)

  • RWS:测距扫描模式(Range While Scan)

  • TWS:追踪扫描模式(Track While Scan)

  • PDSTT:脉冲多普勒单目标追踪模式(Pulse Doppler Single Target Track)

  • PS:脉冲搜索模式(Pulse Search)

  • PSTT:脉冲单目标追踪模式(Pulse Single Target Track)

AWG-9也提供了一些ACM模式来辅助驾驶员在高过载、大机动作战中快速锁定目标,这些模式包括:

  • PLM:驾驶员锁定模式(Pilot Lockon Mode)——飞行员可以锁定正前方的目标

  • VSL:垂直扫描锁定(Vertical Scan Lockon)——波束扫描垂直方向+15°至+55°,或-15°至+25度、水平方向从基准线(datum line)起,正前方左右4.8°的区域

  • MRL:手动快速锁定(Manual Rapid Lockon,也叫NRL或NFO快速锁定)——这个模式让雷达拦截官通过他的手动控制单元(HCU)来调整雷达天线朝向,锁定目视距离的目标,但这个模式很少被使用

除此之外,F-14还有一个单独的天线,在雷达失效的情况下为AIM-7提供泛指模式(Flood Mode),然而这个模式几乎一无是处。我们的内容专家(SME,Subject-Matter Expert)将它形容成“天啊-什么鬼-模式”(Holy-shit-bad-idea-mode),而且在训练中,飞行员从未用这个备用模式击落过任何飞机。

所有这些雷达模式现在都已经实装了,在过去的几个月里,他们的功能和性能也有了大幅度的提升。从某种程度上来说,Jester AI现在已经可以操控其中的几个模式了。如此高精度的AWG-9系统建模,将为扮演F-14雷达拦截官的玩家带来有趣但富有挑战性的体验——这同时也体现了现实世界中F-14的有效性。

在F-14所有4种空对空武器中,Eagle Dynamics提供的AIM-9M、AIM-9P和AIM-7M,以及我们开发制作的AIM-54A-Mk47、AIM-54A-Mk60和AIM-54C-Mk47,加上M61“火神”航炮,现在都已经实装。这些武器将作为F-14早期版本中武器系统的核心体验。

与其他西方国家飞机一样,F-14具有发射“响尾蛇”空空导弹的能力。F-14支持“响尾蛇”导弹主动冷却(必须通过ACM面板激活)和SEAM(“响尾蛇”扩展搜索模式)功能。在SEAM被动(Slave)模式下,“响尾蛇”引导头将对准已经被雷达或TCS(电视摄像组件,Television Camera System)锁定的目标,并且在导弹发射脱离导轨前就会开始追踪目标。飞行员可以通过HOTAS按钮来激活“响尾蛇”SEAM锁定。F-14可以在4个不同的机翼挂架上携带最多4枚“响尾蛇导弹”。

几张尾追TCS追踪片段

F-14拥有的许多独具特色的系统中,其中一个便是被称为电视摄像组件(TCS)的光学传感器。除了能通过机载雷达来跟踪和锁定目标,F-14还向飞行员提供了通过电视摄像组件的图像来观察目标的能力。飞行员可以轻易地通过TCS获取目标来进行目视识别;你可以将TCS镜头对准当前雷达锁定的目标,反之亦然——你可以让雷达锁定通过TCS获取的目标。

雷达拦截官(RIO)主要通过详细数据显示器(也叫“DDD”)和战术信息显示器(也叫“TID”)来解读AWG-9提供的数据。虽然我们打算在后续的更新、视频和飞行手册中详细介绍这些显示器,但很容易看出,DDD看起来很像一个原始雷达数据显示器,而TID则显示了相同的信息经由计算机处理后的数据总览。因此,一个经验丰富的雷达官必须同时熟练使用DDD和TID,以实现效率最大化。

前座的水平位置指示器(HSI)屏幕上重复显示的典型TID数据(图中使用的是临时驾驶舱建模)

F-14的前座装备了两个显示器,垂直显示指示器(Vertical Display Indicator,“VDI”)和水平位置显示器(Horizontal Situation Display,“HSD”)。飞行员可以分别选择两个屏幕上显示何种类型的数据。比如,HSD可以显示导航信息、ECM(RWR)数据或者雷达拦截官TID屏幕的数据。但要注意的是,一边飞行一边留意TID数据实际上是个巨大的挑战!所以优秀的飞行员都知道什么时候该信任他身后的伙伴。

VDI可以显示工生成的地平线、转向引导或导航数据,也可以切换到显示TCS视频图像。VDI有时也被称为“备用显示器”,因为它几乎可以重复显示HUD上的所有信息。

DDD(详细数据显示器)和TID(战术信息显示器)

DDD是AWG-9系统中最关键的设备。经验丰富的雷达拦截官,通过熟练运用DDD可以让F-14成为出色的武器平台。从多个目标中筛选目标、在地形和天气产生的回波中分辨目标、追踪正在进行防御机动的敌机……这些对雷达拦截官而言都是不小的挑战。F-14的雷达控制使得雷达拦截官可以微调雷达和DDD数据,从而精确地挑选目标(事实上,同时代很多更自动化的雷达都无法实现这点)。

在脉冲多普勒模式下,DDD上的纵轴显示了目标信号的接近率(相对径向速度),这样的数据,从某种程度上来说,理解起来十分困难。

图例展示了AWG-9处理后的目标信号

DDD本质上是一个原始雷达数据显示器,因此它也拥有雷达基本的地形测绘能力!

我们已经进一步完善了为AJS-37“雷”******达技术。尽管地形测绘功能在F-14上可能没有AJS-37“雷”那么重要,但无论是在恶劣天气下飞行,还是用于导航和低空飞行,DDD的地形测绘都是一个非常有用的工具。我们的内容专家也多次称它为“极其珍贵的”工具,特别是在恶劣天气条件下。

图例展示了AWG-9地形测绘能力

尽管DDD非常的重要,但它只是故事的一半。

TID是一个9英尺的大号圆形显示器(有时被称为戏称为“鱼缸”),它能显示RWS、TWS和STT模式追踪的目标,并能在TWS和STT模式下显示目标的速率及航向。

雷达拦截官可以使用HCU(手动控制单元,基本上就是RIO的“摇杆”)勾选TID中的目标,TID也可以显示当前雷达工作模式设置的额外信息,如距离、方位、航向、地速等。

TID也可以用作显示导航数据,比如航路点和相对于本机的地面标记位置,因此,TID就像一个简单的TAD(注:Tactical Awareness Display,战术态势显示)系统,只不过没有移动地图。

AWG-9的TWS模式能提供最完整目标追踪信息,它可以同时追踪最多24个目标,并发射6枚“不死鸟”导弹。与PSTT和PDSTT模式不同的是,在TWS模式下,被追踪的目标不会被锁定;计算机追踪目标的方式是记录目标的最新位置,在2秒的雷达扫描间隔中通过预测目标的新位置来显示目标。雷达扫描时,它会追踪目标的信息并计算航向、地速和其他所需参数。这使得F-14在战场上拥有极大的优势,因为被追踪的飞机并不知道自己被雷达追踪了,因为雷达告警接收器(“RWR”)不会有雷达锁定提示。

图例展示了一些AWG-9 TID显示器的图像

TWS模式唯一的局限性就是——在这个模式下F-14只能发射和引导“不死鸟”导弹,尽管TWS模式提供了与RWS模式下相同的探测距离(理想条件下,大约90海里探测一般战斗机尺寸的飞行器,1海里约为1.852千米),但它的视场每2秒才会更新一次,也就是说,TWS模式下雷达天线被局限于2段40°扫描,或者4段20°扫描。

TWS模式也分为手动和自动模式,也就是说,计算机可以自动列出目标优先级,并推荐发射顺序,而雷达拦截官则可以通过这些信息来规划目标。TWS的自动工作模式也会按需调整雷达扫描模式。

为了获得最大视场来探测目标,飞行员必须使用RWS模式。RWS模式下,雷达能在中心线左右10、20、40或65度的范围内,进行1、2、4或8段搜索,覆盖空域最广的模式需要整整13秒来更新,而最窄视场的搜索只需四分之一秒即可完成。相较只显示目标接近率(因此不能在TID上显示目标)的PDS模式,RWS模式可以同时提供距离和接近率。视轴模式(Boresight Mode)下,飞行员可以使用PDS和RWS模式发射导弹。PDSTT和PSTT模式适用于所有导弹和航炮。PS模式则提供了很窄的探测范围,这个模式在本机侧对目标时非常有用,但其缺点在于它几乎无法从地面杂波中分辨目标。

脉冲搜索模式下,未经处理的雷达回波的差异

不同的雷达模式在不同情况下有着不同的距离、接近率和角度分辨率,这取决于诸如脉冲长度、脉冲压缩和脉冲反复频率等因素。这些因素主要影响了在远距离下区分紧密编队的目标的能力。我们相信在DCS环境的局限范围内,我们已经相当合理地模拟了这些因素。

模拟AWG-9的数据链是我们开发过程中遇到的一个繁重的任务,但我们已经取得了重大进展。目前,F-14可以从E-2“鹰眼”预警机、其他F-14“雄猫”和美国航空母舰接受数据链目标。我们最终的目的是模拟在其他机群的数据链中共享诸如WILCO和CANTCO指令以及其他信息。和其他任何通讯系统一样,数据链当然也受到物理法则的制约,数据阻塞和距离等因素都决定了目标是否能被数据链传输。另一个已经实装的数据链特性则是自动着舰(Automated Carrier Landing,“ACL”),这也是AWG-9被用于飞行导航的例子之一。

我们希望这篇总览能够让玩家们了解到,这些已经实装的AWG-9特性,将为F-14的驾驶员和雷达拦截官带来多种多样的可能性。驾驶着F-14战斗——无论是BVR、WVR还是BFM——都将会是充满乐趣、动态且富有挑战的经历。要知道,我们这篇帖子仅仅涉及了AWG-9、DDD和TID特性的皮毛!

至于这些工作模式和可用的输入输出细节的复杂程度和模拟深度,我们打算在将来的更新以及模组手册中详细说明。

这也引出了一个问题:后座没有RIO,我们还怎么开飞机?

答案当然是——Jester AI,今天是一个介绍你的AI伙伴开发进展的好时机!

Jester——为你量身定制的AI

Jester AI(什么,你不知道?致远星战况如何?)是我们特别为双座飞机设计的专属AI。我们的目标是让他(或者..它?但这样Jester就太可怜了)成为栩栩如生、适应性强而且灵活、但又像现实中的雷达拦截官一样受到条件制约的AI。Jester将无法超越任何现实中经验丰富的RIO的能力,而且我们投入了大量时间和资源来开发基础的人类行为模型,这将准确地模拟诸如RIO的视线方向和正在操作的仪表等等元素。

我们最终的计划是让Jester拥有足够的能力,这样玩家完全不需要切换至后座,除非你想实现一些特定的操作。

我们做了大量工作来搭建Jester行为框架,希望他越能干越好。这也使我们能够创建复杂的行为分支,这些分支将主导Jester在不同态势下响应驾驶舱事件(比如,RWR警告,或者燃油告急)、玩家指令(比如,告诉Jester锁定最近的敌机)或其他外部事件(Jester发现敌机或注意到导弹发射)时的行为模式和动作。

现在,我们已经录制了超过2000条不同的语音文件——从单个数字,到完整的语句。对我们而言,最大的挑战是创建一个完整地音频库和人声合成系统,这使得我们可以更自然的通过程序生成语句。在我们早期的设计讨论中,我们决定混合使用通过音频库程序生成的语句和既定的完整的语句。这样一来,我们不但实现了动态语音系统的灵活性,同时也保证了每条语句的准确性。

我们Heatblur全体成员想在此感谢Grayson Frohberg花费大量的精力用他美妙的声音为我们录制了数千条声线。在驾驶F-14飞行数周后你将会非常熟悉Grayson动人的音色。

我们预计在F-14发布早期体验版时,Jester AI的能力会比较有限,但由于我们已经专注构建了他的行为框架和结构,现在我们能够快速的扩充它的功能。在过去的几周内,我们为他添加了BVR能力,将来我们会继续增添WVR、启动和着陆,当然还包括导航时Jester AI的行为动作。我们在这里列出了Jester已经能够完成的任务:

  • 使用TCS和雷达的STT模式

  • 通过雷达和TCS来发现并识别目标,并通报方位、距离、高度和朝向(BRAA)信息

  • 发现并通报RWR侦测到的来袭导弹

  • 响应RWR侦测到的威胁,包括地面/水面目标和空中目标以及它们的型号和方位

  • 目视侦测视场内的导弹发射并通报

  • 你可以通过圆形菜单命令他看向某个特定的方向

  • 你可以命令他锁定不同优先级的目标、锁定最近的敌机、锁定正前方第二个目标、发射下一枚导弹、解除单目标追踪等等。

  • BVR中通过TCS识别目标

  • 如果Jester观察到近距离导弹发射,他将及时指导你进行防御机动

  • 如果飞机被发现,在合适的情况下他会指导你转向脱离

  • 他会通报目视观察或RWR中的地空导弹发射和其他威胁

  • 他能通报一整组目标

  • 玩家可以通过圆形菜单控制他,这些菜单命令可以绑定到HOTAS或键盘上

  • 圆形控制菜单可以让玩家在短时间内轻松查找各个目录和子目录

  • 圆形菜单指令的逻辑紧密相关,所以玩家可以轻易、快速地查看它们,不会因为寻找指令而分心

将来我们也会为Jester添加更多行为,让玩家感觉到后座的AI就如同“活人RIO”一样,为玩家与AI的交流合作提供了多种多样的可能性。

以上便是本次开发更新日志的全部内容。我们已经通过图片展示了一些设计团队正在努力制作的材质贴图和模型,很可能我们下次更新的重点就是它们。请继续关注我们的更新!我们现在非常激动。

我们在各大交流平台都提到过,我们晚些时候会发表一个“F-14发售之路”式的更新,我们会介绍预计的F-14发布时间,以及还需要完成哪些方面的工作来保证F-14发布早期体验版时拥有完整的特性。

尽管是老生常谈,但我们还是想说,在F-14的开发过程中我们投入了大量的时间和精力,显然,我们也会继续投入时间和精力来确保F-14的完成。感谢大家长期以来的耐心等待和支持!

诚挚的, Heatblur Simulations