火炮信息化发展现状及关键技术分析

火炮信息化发展现状及关键技术分析
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，信息化战争强调先发制人，速战速决，要求火炮随时准备在复杂的环境下进行作战，指挥控制、快速反应、精确打击、
自身生存能力以及后勤保障都提出了严峻的挑战。

火炮必须信息化，才能符合一
体化联合作战的要求，适应战争环境，克敌制胜。

笔者就国内外火炮信息化发展
现状进行了简要论述，并对实现火炮信息化所要采用的几个关键技术进行了分析。

关键词：信息化；总线网络；人机交互；通信
引言
现代战争对武器装备制造提出了愈来愈高的数字化与信息化要求。

针对火炮
数字化工程中标准体系建设问题，提出了火炮数字化标准体系建设的指导原则、
将采用操控设备分散式操作，信息、指令集中式管理，智能控制设备分布式控制
的总体框架对原控制系统进行国产化改造，以实现火炮的全自动控制。

该控制系
统的实现，使控制关系简洁清晰、运行状态便于监测、故障诊断精确到位，可从
根本上有效解决装备保障工作中遇到的各类难题，彻底实现立足国内的装备全寿
命保障，确保服役期内的装备战备完好率。

1主要内容
标准体系是由若干个相互依存、相互制约的标准组成的具有特定功能的有机
整体。

标准体系并不是相关标准的简单堆积，而是反映了标准之间的相关属性与
相互联系。

标准体系内容具有有序性、系统性和完整性的特点，在实施标准化的
同时要以标准体系为全局指导，避免单个、孤立地编制标准，使标准缺乏系统性。

火炮数字化标准体系建设应依托“火炮数字化工程”建设的总体框架，充分考虑构
建标准体系的科学性、系统性、协调性与可操作性，尽可能遵循国家相关标准、
国家军用标准、相关行业标准等，结合火炮领域协同研制系统建设的特点，以“四位一体”（数字化管理、数字化设计、数字化制造、数字化测试与试验）为基础，以统一数字化产品定义数据源为目标，开展火炮产品数字化设计、制造、试验测
试的标准化工作，建立科学、先进、系统的火炮数字化标准体系，固化科研成果、规范研制行为、引领同类装备设计。

在国家信息化体系、规范和标准的指导下，
综合火炮产品研制的技术需求和信息技术的特点，火炮数字化标准体系的建立应
以基础编码、基本规范、基本流程、基本技术标准为主线，主要应包括下述各种
规范，诸如基础规范、数字化技术规范、数字化管理规范、数字化设计规范、数
字化制造规范、数字化测试与试验规范等。

下页图1为火炮数字化标准体系框架。

2国内火炮信息化发展现状
通过近年装备信息化技术攻关、预先研究、演示验证和以某项目为代表的工
程型号研制，武器装备在数字化、网络化方面已具备了一定的基础，实现了车内
信息总线化、车外信息网络化，在乘员综合操作控制与显示、探测感知、信息融
合处理以及自动化控制等方面取得了初步成效和经验，使装备的信息化水平有了
一定提升。

但是，随着信息技术的不断发展和我军对装备信息化需求的不断提升，尤其是一体化联合作战对武器装备作战使用、任务和功能提出了更高的要求，目
前在信息化顶层设计、平台信息一体化控制、信息获取与传输、信息融合与综合
控制、新型总线网络应用、人机交互等总体技术方面，在炮塔自动操控、具备动
态寻北的光纤捷联式定位定向、高精度快速自动瞄准、弹道测量与修正、大功率
高精度全数字随动和故障检测诊断等单项技术方面，还存在差距，网络化作战、
信息共享、信息处理以及智能化控制等方面还有待提高，系统的反应速度、瞄准
精度、机动定位精度及综合防护能力还有提升的空间。

3火炮信息化关键技术分析
3.1无线电通信技术
现代战争中，战场电磁环境复杂、恶劣，再加上频谱资源的紧缺，传统无线
电通信系统的质量面临巨大挑战。

因此，近年来软件无线电和认知无线电逐渐兴起。

软件无线电是在传统无线电上增加软件体系结构，具有高可配置和软件升级
能力，提供可变的服务质量保障范围，支持协议和接口可变。

认知无线电是具有
智能、感知、学习和观察能力的软件无线电，自身能够创建新的波形，可以根据
应用指定的信号环境调节自身运行，以满足服务质量的要求。

实现认知无线电通
信系统的关键是频谱感知技术。

目前，最常用的频谱感知算法有能量检测法、循
环平稳特征检测法、无线电标识检测法、匹配滤波器检测法、波形检测法。

3.2分部式控制
智能控制设备按照火炮控制台人机接口计算机发出的控制指令自主完成对应
的后续一系列控制，控制执行部件完成相应的机构动作、火炮运动、引信测合和
供配电等工作，并将设备状态、指令执行过程和指令执行结果经人机接口计算机
反馈给操控设备，供其分析数据、记录数据、信息显示。

瞄准随动系统接收使能
指令、射击诸元和其他控制指令，控制火炮方位和高低瞄准机构运动，使火炮身
管指向射击诸元规定方向，同时将瞄准随动系统设备状态、限位、误差、架位反
馈等信息反馈给人机接口计算机。

引信测合系统接收使能指令、引信测合诸元和
其他控制指令，控制引信测合机角度定位装置旋转到与引信测合时间成比例的位
置上，同时将引信测合系统设备状态、误差等信息反馈给人机接口计算机。

3.3战场态势图
采用基于战场态势图的可视化显控界面，将作战任务、定位定向导航、电子
地图、火炮状态、战场态势、通信指挥以及操作策略进行集中显控，将信息尽量
以图形的方式进行显示，使乘员能快速掌握战场态势及本炮状态，迅速对作战任
务进行决策，缩短火力打击的反应时间，达到信息化的本质目的，战场态势图能
够以软件模块的方式嵌入显控单元。

3.4时间同步的数据传输机制
为保证实时数据的传输质量，同时尽量降低系统对专用技术和专用硬件的依赖，总线网络可以采用全系统时间同步的数据传输机制。

具体实现方法是通过同
步帧在网络中广播实现。

在总线网络中，同步帧由总线网络交换机内部管理节点
发出，并实时地分发到网络中的每个终端节点。

终端节点在接收到同步帧后，可
根据帧内包含的时间信息进行同步。

每个通信周期都是由交换机发出的同步帧发
起的，并且不断循环。

专属时隙为终端用于实时数据帧通信的独享时间间隔，以
保证不同类型的终端都具备充分的时间响应能力。

网络终端在收到交换机发出的
同步帧后，根据预先安排的时隙分配表，决定在本周期内的具体发送时刻，并设
置软/硬件定时器，在定时器计时到达时传输实时数据。

结语
火炮数字化标准体系作为信息化的基础保障，需要在标准体系建设、标准制
定等方面开展大量的工作。

数字化标准是一项系统性很强的工作，通过数字化标
准的制定，将促进军工制造业数字化信息的生成、交换、集成和共享，逐步构建
系统完善、协调一致的火炮军工制造业数字化标准体系，支撑军工制造业数字化
技术的发展。

未来将进一步加强火炮数字化标准体系的建设，根据新的技术规范，
引入新的技术标准，将火炮数字化标准体系建设的经验推广到其他军工制造领域，推动我国军工制造业的标准化建设快速发展。

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