基于戰(zhàn)場信息融合的火控系統(tǒng)顯示方案設(shè)計(jì)

周世海，姚 鎏，曹 楊

(裝甲兵工程學(xué)院，北京 100072)

隨著信息化技術(shù)的日益發(fā)展，我軍新型主戰(zhàn)裝甲裝備信息化程度越來越高，普遍安裝了車輛綜合電子信息系統(tǒng)和更加先進(jìn)的火控系統(tǒng)，來滿足信息化戰(zhàn)場的需要。由于綜合電子信息系統(tǒng)的使用，使裝備具備了一定的指揮控制功能，提高了裝備信息獲取、處理、傳輸和控制能力，從而增強(qiáng)了裝備的綜合作戰(zhàn)性能。但是目前新型裝甲裝備的指揮控制系統(tǒng)與火力控制系統(tǒng)之間普遍存在缺乏戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)傳遞，即指控系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)有效地將獲得的戰(zhàn)場信息傳遞給火控系統(tǒng)，從而造成指控系統(tǒng)與火控系統(tǒng)無法融合成一個(gè)有機(jī)整體，充分發(fā)揮出信息化裝甲裝備應(yīng)有的火力效能。

1 火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)缺乏戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)傳遞帶來的問題

主戰(zhàn)裝甲裝備要較好地完成作戰(zhàn)任務(wù)，需要獲取足夠多的戰(zhàn)場信息，比如地理環(huán)境、氣象信息、目標(biāo)個(gè)數(shù)、目標(biāo)位置和目標(biāo)性質(zhì)等。對單車而言，這些戰(zhàn)場信息的獲取主要來自3 個(gè)方面:一是由上級(jí)傳輸給本車，二是來自前方的偵察分隊(duì)，三是本車的觀瞄設(shè)備。這些信息匯集到本車的指揮控制系統(tǒng)后，由車長操作指控系統(tǒng)，便可獲取這些戰(zhàn)場信息。但是火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)之間缺乏戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)傳遞，炮長在射擊前要得到相關(guān)的戰(zhàn)場信息，首先由車長用語音通過車內(nèi)通話器告訴炮長，然后由炮長通過瞄準(zhǔn)鏡觀察搜索戰(zhàn)場獲取。

因此，作戰(zhàn)過程中指控系統(tǒng)與火控系統(tǒng)之間的信息傳遞主要是靠車長與炮長的語音通話來實(shí)現(xiàn)。這就存在一些問題。

1)面對新型的信息化裝備，車長的任務(wù)越來越復(fù)雜，包括車際指揮與聯(lián)絡(luò)、車內(nèi)指揮、導(dǎo)航控制、武器控制和電氣控制等，將原先主要以語音為主進(jìn)行指揮控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷χ缚叵到y(tǒng)操作面板為主進(jìn)行指揮控制。而車長向炮長傳達(dá)所需戰(zhàn)場信息時(shí)，需要車長將戰(zhàn)場信息進(jìn)行綜合后，通過車通傳達(dá)給炮長。這就可能使車長的指揮任務(wù)產(chǎn)生中斷，或是影響車長更重要的任務(wù)。

2)使用車內(nèi)通話器傳遞信息存在的缺點(diǎn):一是語音信息傳輸受車內(nèi)外環(huán)境干擾比較大，如車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲和車內(nèi)電磁環(huán)境的干擾，都可能使語音傳輸效果大打折扣，從而影響射擊實(shí)施;二是如果戰(zhàn)場信息復(fù)雜，使車長下達(dá)的射擊口令不夠簡短、明了、準(zhǔn)確，會(huì)造成炮長接收信息時(shí)對口令難于理解、誤解或混淆，從而影響射擊的執(zhí)行。

3)車長將獲取的戰(zhàn)場信息變成語音指令傳遞給炮長，炮長再將指令轉(zhuǎn)變?yōu)樯鋼魟?dòng)作，延長了發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到打擊目標(biāo)所需的時(shí)間，有可能延誤射擊時(shí)機(jī)，從而降低裝甲裝備的火力效能。

因此，要提高車內(nèi)戰(zhàn)場信息的傳遞效率，克服車內(nèi)語音信息傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，有必要將車長指揮控制系統(tǒng)的一些必要戰(zhàn)場信息實(shí)時(shí)傳遞給火控系統(tǒng)，并在火控顯示終端顯示，供炮長及時(shí)獲取戰(zhàn)場信息。

2 火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)戰(zhàn)場信息融合主要功能分析

通過將車長指揮控制系統(tǒng)的一些戰(zhàn)場信息傳輸給火控系統(tǒng)，并在火控顯示終端上及時(shí)顯示，可以縮短射擊準(zhǔn)備時(shí)間，并克服車內(nèi)語音信息傳輸?shù)娜秉c(diǎn)。

針對射擊準(zhǔn)備的各個(gè)環(huán)節(jié)，火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)在信息通聯(lián)后應(yīng)具備的功能:實(shí)現(xiàn)指控系統(tǒng)與火控系統(tǒng)關(guān)于目標(biāo)個(gè)數(shù)、目標(biāo)位置、目標(biāo)性質(zhì)等基于戰(zhàn)場情況態(tài)勢的信息共享，以及戰(zhàn)場多目標(biāo)威脅程度的評(píng)估與輔助決策，使炮長能夠方便快捷地掌握較為全面的戰(zhàn)場信息。

針對車內(nèi)語音信息傳輸?shù)牟蛔?，火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)在信息通聯(lián)后應(yīng)具備的功能:在確定打擊對象后實(shí)現(xiàn)選用的武器彈種、射擊方法、射擊任務(wù)等射擊口令的圖像顯示，以達(dá)到縮短射擊準(zhǔn)備以及射擊過程的時(shí)間，提高車內(nèi)信息傳遞質(zhì)量與成員間協(xié)同配合效率的目的。

3 火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)戰(zhàn)場信息通聯(lián)方案設(shè)計(jì)

車長指揮控制終端與炮長控制終端實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息通聯(lián)后，炮長應(yīng)能及時(shí)獲取所需的戰(zhàn)場信息與射擊指令。而炮長獲取這些戰(zhàn)場信息的途徑主要有2 方面，即通過火控系統(tǒng)的顯示終端和光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡。因此可以在火控系統(tǒng)的顯示終端和光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡視場內(nèi)加入炮長需要的戰(zhàn)場信息和射擊指令。

3.1 戰(zhàn)場信息的圖像顯示

對于戰(zhàn)場上目標(biāo)個(gè)數(shù)、目標(biāo)位置、目標(biāo)性質(zhì)、威脅程度等需要炮長全面了解的戰(zhàn)場信息，由于涉及到多個(gè)目標(biāo)，采用語言描述并傳輸?shù)男什桓?，因此可由車長通過指控終端傳輸并通過火控計(jì)算機(jī)處理后以矢量圖的方式顯示在火控系統(tǒng)的顯示終端。其中主要顯示3 ～5 個(gè)重點(diǎn)目標(biāo)，目標(biāo)位置參數(shù)主要包括經(jīng)度、緯度和高程，威脅程度需要火控系統(tǒng)加入目標(biāo)威脅評(píng)估程序，以對前方目標(biāo)進(jìn)行威脅評(píng)估和威脅排序，并將威脅順序標(biāo)定在已顯示的目標(biāo)上，給炮長提供輔助決策。另外，最終由射擊指令確定的打擊對象也可直接在火控系統(tǒng)顯示終端上進(jìn)行標(biāo)定，且更為直觀。

3.2 射擊指令的圖像顯示

對于炮長需要及時(shí)獲取的射擊指令可以直接在光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡視場內(nèi)進(jìn)行顯示，其中射擊指令包括選擇武器彈種、打擊對象、射擊方法和射擊任務(wù)(打擊對象可在火控系統(tǒng)顯示終端進(jìn)行直觀標(biāo)定)。通過瞄準(zhǔn)鏡直接顯示射擊指令的優(yōu)點(diǎn)是:炮長使用瞄準(zhǔn)鏡搜索與瞄準(zhǔn)前方目標(biāo)時(shí)便可直觀獲取射擊指令，鎖定打擊目標(biāo)后可立即實(shí)施射擊。

這種射擊指令的顯示方案也比較容易實(shí)現(xiàn)，如在瞄準(zhǔn)鏡視場內(nèi)合適位置增加一些指示燈，通過指示燈的亮、滅和顏色的轉(zhuǎn)換就可以表示需要選擇的武器及彈種等信息。戰(zhàn)場信息通聯(lián)方案設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 戰(zhàn)場信息通聯(lián)方案

4 戰(zhàn)場信息通聯(lián)可行性分析與功能實(shí)現(xiàn)

4.1 可行性分析

裝甲裝備火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息通聯(lián)，主要依托現(xiàn)有的車輛綜合電子信息系統(tǒng)和火控系統(tǒng)的相關(guān)部件，通過總線的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的功能綜合與資源共享，通過對火控系統(tǒng)終端進(jìn)行軟件升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息的圖像顯示，通過增加光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡視場內(nèi)顯示屏的顯示方案實(shí)現(xiàn)射擊指令的可視化，從而使炮長可以更方便快捷的獲取更多戰(zhàn)場目標(biāo)信息和射擊指令。

目前，國際上典型主戰(zhàn)裝備的車輛綜合電子信息系統(tǒng)大多數(shù)以多路數(shù)據(jù)傳輸總線為基礎(chǔ)，以車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，構(gòu)成車輛信息化標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，從而將信息裝備聯(lián)接成一個(gè)有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的功能綜合與資源共享。但需要注意的是進(jìn)行總線連接時(shí)需要有基于標(biāo)準(zhǔn)化的物理接口和基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的信息接口，以便各種部件容易替換、使用方便，指控系統(tǒng)與火控系統(tǒng)間也可方便地進(jìn)行“軟”組裝。如圖2 所示，火控計(jì)算機(jī)和指控系統(tǒng)通過總線連接，戰(zhàn)場信息通聯(lián)有了信息傳輸?shù)挠布A(chǔ)。

圖2 車輛綜合電子信息系統(tǒng)

4.2 功能實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場信息通聯(lián)可以依托現(xiàn)有總線結(jié)構(gòu)和相關(guān)部件，進(jìn)行少量結(jié)構(gòu)改進(jìn)和程序設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)。先通過指控系統(tǒng)向火控系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)信息(也可先由指控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后再進(jìn)行傳輸)，再經(jīng)過火控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終以圖像的形式顯示信息。具體來說通過火控系統(tǒng)的顯示終端顯示戰(zhàn)場信息時(shí)，需要在火控計(jì)算機(jī)內(nèi)加入戰(zhàn)場地理、目標(biāo)信息處理軟件和輔助決策軟件。

戰(zhàn)場地理、目標(biāo)信息處理軟件，處理并顯示以矢量地圖和地理坐標(biāo)為主的戰(zhàn)場地理圖像信息和在此背景下的目標(biāo)信息，包含的顯示信息有戰(zhàn)場地理環(huán)境、目標(biāo)個(gè)數(shù)、目標(biāo)位置、目標(biāo)性質(zhì)等內(nèi)容，主要應(yīng)用功能有:戰(zhàn)場環(huán)境查詢與顯示，操作人員通過點(diǎn)擊檢索菜單，可以獲取戰(zhàn)場環(huán)境信息的詳細(xì)資料，包括在選定的地域范圍內(nèi)顯示二維地形，并進(jìn)行通視、坡度等指標(biāo)的分析;目標(biāo)信息查詢與顯示，在選定地域范圍內(nèi)顯示戰(zhàn)場目標(biāo)，并根據(jù)選定的某一目標(biāo)進(jìn)行位置、性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方向與時(shí)速等內(nèi)容的數(shù)據(jù)顯示;定位顯示，可根據(jù)定位子系統(tǒng)提供的坐標(biāo)，顯示相應(yīng)的數(shù)字地圖及事件發(fā)生的地點(diǎn)與環(huán)境，并通過定位導(dǎo)航實(shí)時(shí)地確定本車行進(jìn)間的地理位置。

輔助決策軟件，該軟件需要有數(shù)據(jù)庫和模型庫的支持，并依托火控系統(tǒng)和指控系統(tǒng)的顯示終端實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息交互。數(shù)據(jù)庫中主要存放敵、我、友各方武器的性能數(shù)據(jù)，兵力編制的數(shù)據(jù)，地形和氣象數(shù)據(jù)等內(nèi)容。其主要功能是:對選定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，根據(jù)上級(jí)與偵查分隊(duì)傳輸?shù)挠嘘P(guān)信息及自身的數(shù)據(jù)庫資料，結(jié)合戰(zhàn)場環(huán)境做出相應(yīng)的目標(biāo)威脅評(píng)估與排序，并將其排序標(biāo)定在地形與目標(biāo)的顯示圖像上，以便使用者進(jìn)行決策。

5 結(jié)束語

本文主要以單車的火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)戰(zhàn)場信息通聯(lián)為研究對象，以縮短射擊準(zhǔn)備時(shí)間并克服車內(nèi)語音信息傳輸?shù)牟蛔氵M(jìn)行論證。通過在炮長的火控系統(tǒng)顯示終端和光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡視場內(nèi)加入由車長指控系統(tǒng)提供的必要戰(zhàn)場信息和射擊指令，可以使炮長更快速直觀地獲得有關(guān)戰(zhàn)場上目標(biāo)的相關(guān)信息和射擊指令，從而減少戰(zhàn)斗過程中單車的火力反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步提升裝甲裝備的火力效能。

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