射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

范明虎，楊 丹，徐 勇，柏 苗，劉麗冰

（西南計算機有限責任公司技術(shù)中心，重慶 400060）

0 引言

炮兵是以火力遂行任務(wù)的戰(zhàn)斗兵種，能對目標實施準確射擊和精確打擊，間接瞄準射擊首群射彈覆蓋率達60%以上，使用精確制導(dǎo)彈藥射擊時，命中率在90%以上［1］，不斷提高精度和威力，實現(xiàn)精確打擊是當今國際上彈箭發(fā)展的總趨勢［2］。隨著武器裝備發(fā)展進入新的時期，國內(nèi)武器彈藥技術(shù)已經(jīng)從仿俄、仿美逐漸發(fā)展為并跑以及部分領(lǐng)域自主創(chuàng)新的領(lǐng)跑［3］，開展了多種新型彈種的研制［4］，使火炮射擊能夠快速、準確地命中目標，提高炮兵的快速反應(yīng)能力和作戰(zhàn)效能［5-7］。

射擊諸元是實現(xiàn)精確打擊的關(guān)鍵核心要素之一，直接影響火力打擊效果，現(xiàn)役炮兵部隊裝備的火炮和彈藥種類繁多，每種火炮彈藥均需研制相應(yīng)的射擊諸元解算軟件，作為底層支撐服務(wù)軟件集成在火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)和射擊諸元計算器的軟件上，其解算精度是一個非常重要的戰(zhàn)技指標，因此，射擊諸元解算精度檢驗工作十分重要［8］。目前的檢驗工作面臨著諸多問題，主要有：1）每種新型彈藥在裝備部隊前，均需對該彈種的射擊諸元解算軟件開展精度和正確性檢驗驗證工作，但現(xiàn)役的火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)裝備狀態(tài)多、種類多、配置多，因此，需要檢驗適用多種裝備、多種環(huán)境的多種射擊諸元解算軟件，檢驗工作量大、檢驗內(nèi)容復(fù)雜；2）射擊諸元精度受射擊條件（彈道條件和氣象條件）的影響［9-10］，因素多達30 余種，傳統(tǒng)的檢查題設(shè)計，所需時間多，考慮因素少，題量有限，無法設(shè)計出能通過對結(jié)果分析了解全面試驗情況的、具有代表性的檢查題，因此，難免產(chǎn)生人為因素而導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差；3）射擊諸元解算模型復(fù)雜，基礎(chǔ)參數(shù)繁多，在氣動力參數(shù)處理、彈道積分迭代處理與控制等過程中，很容易會因程序員考慮不全面或處理方法不得當，導(dǎo)致精度不達標或者在某些極限射擊條件下彈道無法收斂等情況，如何快速準確地查找并解決這些問題，提高射擊諸元解算軟件研制的效率和質(zhì)量，是每個程序員的終極目標；4）在檢查題計算結(jié)束后，需要對大量的計算結(jié)果進行精度統(tǒng)計分析，人工進行精度檢驗效率極低［11］，不僅速度慢，而且易出錯。為了解決上述問題，設(shè)計開發(fā)了射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)。

1 主要功能

射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)主要具有自動出題、諸元解算、檢驗驗證、統(tǒng)計分析和問題診斷功能，能夠快速準確地完成大量而復(fù)雜的射擊諸元解算精度檢驗工作。主要功能如圖1 所示。

圖1 主要功能Fig.1 The diagram of main function

1.1 文件操作

系統(tǒng)支持對WORD、EXCEL 和TXT 類型的文件導(dǎo)入、導(dǎo)出、添加、刪除、修改等操作，在生成報告前，用戶可以根據(jù)自己的需要來調(diào)整報告格式和報告內(nèi)容，包括紙張大小、方向、頁邊距，以及字體、字號、顏色等，同時提供數(shù)據(jù)靈活導(dǎo)入功能，用戶可根據(jù)使用需求，有選擇的導(dǎo)入所需要的數(shù)據(jù)項。實現(xiàn)了檢查題的快速導(dǎo)入和報告的快速導(dǎo)出，大大減少了用戶的工作量，提高了檢驗效率。

1.2 自動出題

在基于正交試驗設(shè)計非標準射擊條件進行彈道諸元解算精度檢驗理論方法研究基礎(chǔ)上，設(shè)計多因素、多水平的模擬射擊條件，生成可用于考察和檢驗理論標準及近實戰(zhàn)環(huán)境下彈道諸元解算軟件計算精度的試驗科目檢驗題［7］。實現(xiàn)了精密法、簡易法、成果法、優(yōu)補法、射擊修正、整理成果、射距離計算等檢驗非標準射擊條件作業(yè)題生成的功能。解決了采用人工的方式出題效率低、出題范圍不全面的問題，生成的檢驗題均勻分散，條件全覆蓋，并具有自動快速的優(yōu)點。

1.3 諸元解算

具有跨Linux、Windows、DOS、WinCE 等多平臺的射擊諸元解算功能，能在不改變軟件界面的情況下實現(xiàn)新增炮、彈種的擴充，不僅能夠計算單道檢查題，還能夠計算批量檢查題，可實現(xiàn)標準射擊條件下符合基本表和修正量表，以及非標準條件下的射擊諸元解算，并能正確、快速、客觀地反映射擊諸元的解算結(jié)果，生成計算結(jié)果和解算錯誤記錄，為指揮系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和射擊諸元計算器的諸元解算精度、正確性和結(jié)果一致性快速檢驗提供基礎(chǔ)和支撐，提升了射擊諸元解算軟件的適用性與可靠性。

1.4 統(tǒng)計分析

通過諸元解算計算出檢查題結(jié)果后，系統(tǒng)能夠基于計算結(jié)果，根據(jù)用戶需要，自主選擇標準條件下符合基本表或修正量表，亦或是非標準條件進行精度統(tǒng)計，自動計算出距離中間誤差、方向中間誤差、引信中間誤差和最大彈道高中間誤差等，并可根據(jù)用戶給定的精度要求，對計算出的結(jié)果進行分析，自動生成統(tǒng)計分析結(jié)果和統(tǒng)計分析報告。

1.5 定位糾錯

系統(tǒng)可通過的配置文件的設(shè)置，運行為程序員模式，在檢驗過程中，系統(tǒng)能夠自動記錄檢查題計算錯誤情況，并通過對數(shù)據(jù)的分析處理自動生成診斷記錄，同時可根據(jù)用戶需要，輸出彈道軌跡各點的坐標、氣動參數(shù)、諸元等數(shù)據(jù)文件，以輔助程序員快速定位和解決問題，實現(xiàn)對射擊諸元計算軟件的優(yōu)化、改進和完善，從而不斷提高軟件質(zhì)量。

1.6 結(jié)果呈現(xiàn)

系統(tǒng)能將統(tǒng)計分析結(jié)果以WORD、EXCEL 或TXT 格式導(dǎo)出，形成射擊諸元解算精度統(tǒng)計分析報告，同時也可根據(jù)用戶需求，有選擇的查看表尺、方向、引信、最大彈道高和各單項修正量等結(jié)果對比曲線圖，該圖可按曲線、折線和階梯線查看計算結(jié)果與參考值的對比結(jié)果，使精度檢查結(jié)果一目了然，便于用戶查看。

2 設(shè)計與實現(xiàn)

射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)以射擊諸元解算軟件為基礎(chǔ)，以射擊諸元精度檢驗為核心，圍繞出題、解算、分析、定位、糾錯完整的檢驗驗證流程進行設(shè)計，滿足了多平臺、多環(huán)境使用需求，提升了綜合檢驗?zāi)芰Γ瑢崿F(xiàn)了自動準確測試和科學(xué)快速檢驗。

1）根據(jù)用戶所選炮種、彈種、檢驗類型、檢驗內(nèi)容等，自動生成檢查題；

2）諸元解算軟件根據(jù)生成的檢查題，計算出每道檢查題的結(jié)果，若有檢查題計算錯誤信息，則生成解算錯誤記錄；

3）根據(jù)檢查題計算結(jié)果和解算錯誤記錄進行統(tǒng)計分析，根據(jù)用戶需求，計算出射擊諸元解算精度，生成統(tǒng)計分析結(jié)果和報告；

4）判斷統(tǒng)計分析的精度是否滿足要求，若滿足則執(zhí)行5），否則執(zhí)行6）；

5）可根據(jù)用戶需求，將統(tǒng)計分析結(jié)果生成統(tǒng)計分析報告，可對統(tǒng)計分析報告進行預(yù)覽和打印，也能根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果生成對比分析曲線圖，直觀地呈現(xiàn)給用戶；

6）根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果對發(fā)現(xiàn)的問題進行快速定位，并提供可能解決問題的辦法供程序員參考，形成診斷記錄，輔助程序員修改軟件；

7）修改后的射擊諸元解算軟件使用本系統(tǒng)執(zhí)行1）～6）進行檢驗驗證。

其流程圖如圖2 所示。

圖2 流程圖Fig.2 The flow-chart

從圖2 可以看出，出題、解算、分析、定位、糾錯形成一個閉環(huán)（簡稱檢驗環(huán)），支持射擊諸元解算軟件檢驗驗證工作，如圖3 所示。

圖3 檢驗環(huán)Fig.3 The diagram of inspection ring

檢驗環(huán)運轉(zhuǎn)的越快，檢驗工作完成的越快，加速檢驗環(huán)的運轉(zhuǎn)，能夠提高射擊諸元解算軟件的研制效率和質(zhì)量，系統(tǒng)在檢驗環(huán)的各過程中，只需用戶在檢驗之初定下檢驗方案，后續(xù)均為人不在環(huán)，這樣設(shè)計極大程度上減少了人為因素導(dǎo)致的錯誤或誤差，提高了檢驗的準確性和有效性。

3 成果展示

下面以某型彈為例，展示系統(tǒng)部分研制成果。

3.1 對比曲線圖

表尺符合曲線圖如圖4 所示。

圖4 表尺符合曲線圖Fig.4 The curve of compliance of battle sight

初速變換1%，其他射擊條件均為標準條件，符合曲線圖如圖5 所示。

圖5 初速變換1%符合曲線圖Fig.5 The curve of compliance of initial velocity change 1%

3.2 彈道軌跡圖

彈道軌跡圖如圖6 所示。

圖6 彈道軌跡圖Fig.6 The diagram of ballistic trajectory

3.3 射擊諸元解算精度檢驗時間統(tǒng)計

分別進行標準條件和非標準條件下射擊諸元解算精度檢驗時間統(tǒng)計。

1）標準條件下射擊諸元解算精度檢驗時間統(tǒng)計

通過EXCEL 文件方式導(dǎo)入檢查題，并將統(tǒng)計分析結(jié)果以EXCEL 文件導(dǎo)出。標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況表如表1 所示。

表1 標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況表Table 1 Inspection time statistics under standard conditions

標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況圖如圖7 所示。

圖7 標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況Fig.7 The diagram of inspection time statistics under standard conditions

2）非標準條件下射擊諸元解算精度檢驗時間統(tǒng)計

通過TXT 文件方式導(dǎo)入檢查題，并將統(tǒng)計分析結(jié)果以WORD 文件導(dǎo)出。非標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況表如表2 所示。

表2 非標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況表Table 2 Inspection time statistics under non-standard conditions

非標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況圖如圖8 所示。

圖8 非標準條件下檢驗時間統(tǒng)計情況Fig.8 The diagram of precision time statistics under non-standard conditions

3）結(jié)論

通過對標準條件和非標準條件下射擊諸元解算精度檢驗時間統(tǒng)計分析，可以看出使用射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)遠比手工作業(yè)時間耗時少得多，極大地提高了軟件檢驗和研制的效率。

4 結(jié)論

射擊諸元綜合檢驗管理系統(tǒng)以編制射表的模型和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過出題、解算、分析、定位、糾錯等完成諸元精度檢驗的全流程，解決了目前檢查題不全面、解算軟件多形態(tài)、問題定位糾錯不及時等問題，減少中間環(huán)節(jié)人為操作因素，可大幅提升綜合檢驗?zāi)芰托剩瑢崿F(xiàn)快速高效檢驗。該系統(tǒng)既可用于檢驗人員進行諸元精度檢驗，也可輔助設(shè)計人員改進和完善射擊諸元解算軟件，目前已在多個項目的研制和檢驗中應(yīng)用，具有較強的實用價值和推廣意義。