现代防空火控系统的现状及发展方向

现代防空火控系统的现状及发展方向
摘要：本文主要阐述了防空火控系统概念及系统组成，分析了现代防空火控系
统的发展方向即与与智能控制相结合的发展。

关键词：防空火控；智能控制
1 防空火控系统
防空武器系统的任务是及时准确地将弹头（战斗部）发射到预毁伤的目标区域或直接命
中目标。

完成这一任务，需要搜索发现目标、识别敌我目标、确定预射击的目标、跟踪并连
续测量目标坐标、依据测量的目标坐标计算射击（发射）诸元、控制火力随动系统驱动武器
瞄向预定方向、选择弹种、在最佳时刻控制武器发射弹头。

上述任务均由防空火控系统完成。

可见，火力控制系统是武器系统的‘眼睛’和‘大脑’，是人眼观察视野的扩宽、作用距离的延长
以及大脑思维判断及运算能力在机器上的体现，解脱了对武器的繁重体能操瞄。

因此，现代
硬杀伤武器（精确打击制导武器或身管武器）系统中，都配备先进的火力控制系统，没有火
力控制系统，再好的硬杀伤武器，也难以发挥它应有的作战效能。

火力控制系统是自动或半
自动控制武器将弹头（战斗部）发射到毁伤目标区域或直接命中目标的全部装备的总称，是
实现武器射击过程自动化、提高射击精度的人机系统。

防空火控系统一般由下列分系统组成：
——目标指示分系统
——目标搜索、识别分系统
——目标跟踪测量分系统
——系统管理、射击诸元解算分系统
——火力随动分系统
——脱靶量测量分系统（用于大闭环防空火控系统）
——载体姿态测量分系统
——载体定位、定向分系统
——跟踪线、武器线稳定分系统（用于自行防空武器）
——弹道、气象测量分系统
——初级供电分系统
2.现代防空火控系统发展方向——与智能控制相结合
2.1智能控制的理论概述及方法研究
智能控制主要是指自动控制与运筹，包含计算智能、人工智能等结合，能够满足模拟人
一定智能和经验，实现识别、推理、决策和执行等[2]。

近年来我国各项先进的科学技术发展
较快，并在多个领域逐渐实现智能控制系统，但由于武器防空火控系统等比较复杂，且存在
非线性、时变性和不确定性等，难以对其进行精确数学模型的建立，因此通过联合人工智能、计算智能和控制理论，可以确保在进行控制系統的设计时，对被控对象的数学模型要求不高，能够直接根据设计人员的专业知识，促使被控对象达到预期目的。

智能控制理论将专家系统、神经网络、遗传算法优化等作为基础，属于人工智能与控制理论的结合，即智能控制需要依
据计算机和数值方法实现各项功能。

虽然如今已经有很多领域应用智能控制系统，但发展还不够完善，然而价值已经逐渐凸
显出来，可以判断智能控制进一步发展，将会给控制科学与工程学科带来革命性的进步。

依
据中国科学技术出版社相关报告，控制理论发展主要分为调节原理代表、状态空间代表和智
能控制代表等三个阶段。

智能控制的发展方向主要有人工神经元网络发展方向，主要表现为
收敛性、稳定性等；模糊逻辑与模糊控制发展方向，其具有高度可行性和合理性，尤其是在
复杂系统与行为中，优势比精确控制更加明显；学习控制发展方向，主要应用在生物与工程
的应用研究中。

2.2智能控制人工神经元网络的应用
人工神经元网络是体现智能控制发展的重要依据，属于近年来高速发展的边缘学科，属
于复杂生物神经网络研究基础上的新型技术。

人工神经元网络主要是由适应性简单单元组成
的并行互连网络，实现满足模拟人类大脑活动，大规模并行处理和自训练学习、容错能力等
能力。

人工神经元网络为建模系统的输入输出提供刻画方法，具有重要的价值，如今其已经
发展出几十种网络，其中应用比较广泛且发展比较成熟的为反向传播网络和径向基网络，均
为前向型网络。

其他网络则因为各种原因，限制了应用。

反向网络作为多层前馈神经网络，
能够模拟任意复杂的非线性映射，且应用空间较大，但精确无法与径向基网络相比。

径向基
神经网络具有全局最佳逼近的能力，包含输入层、隐含层和输出层，其中输入层主要为信号
源节点，隐含层为非负非线性数，输出层则为线性。

2.3智能控制促进防空火控技术进步的思考
（1）防空火控技术的知识结构和层次
指挥与控制学科体系下防空火控技术知识结构主要分为三个层次，即系统知识层、控制
知识层和基础知识层。

其中系统知识层有包含指挥与系统工程、复杂系统、运动控制系统、
管理信息系统、人机系统等。

控制知识层包含控制与智能、网络与通信、计算与处理、执行
与驱动、传感与检测、对象与建模等。

基础知识层则包含数理基础、机电一体化基础、计算
机基础、数学、力学、物理、化学、生命科学、计算机原理、军事学、电工电子基础、微机
原理等。

（2）智能控制与防空火控技术的关系
随着我国工业化水平和新计划技术的发展，推动了控制科学的创新，实现全新控制理论
和全新控制方法在防空火控系统中的应用[5]。

智能控制对于不同层次的控制采用不同的控制
方法，即低层次控制采用常规控制器，而高层次控制则利用具备在线学习、修正、组织、规
划等能力的控制器，通过模拟人类思维和经验进行求解过程的引导。

将智能控制引导到防空
火控系统中，则为智能防空火控。

此外复杂系统控制的理论和方法对防空火控系统的进步有一定的价值，如混杂与切换系统、多自主体的涌现等。

通过研究复杂控制系统的涌现现象，如自组织与趋同性，可以在机
器人协作、飞行器队列控制中得到应用。

（3）智能控制在防空火控系统中的应用
在当前的防空火控系统中，主要采用射表逼近法进行解算，如非标准弹道方程结算、气
象条件修正量的弹道方程解算等，即需要依据相应的情况建立多个射表，造成降低解算精确
和毁伤概率的降低。

如果运算量过大，还会出现实时性的问题。

因此为了能够有效提高解算精度，可以通过设计RBF网络进行解算。

在RBF网络中输出层和隐含层的任务不同，学习策略也存在不同，其中输出层采用线性优化策略，隐含层采用非线性优化策略，学习速度相对较慢。

通过随机选取中心学习方法，利用最小二乘原则，结合样本信号进行隐含层参数和输出层参数的校正，有效提高网络的精度。

3.结束语
综上所述，随着科学技术的繁荣发展，传统自然科学学科的深入研究，学科之间的相互渗透性越来越强，很容边缘学科和交叉学科逐渐涌入人们的视野。

随着自动化技术、指挥与控制系统的发展，智能控制受到重视，将其应用在防空火控技术中，能够进一步推动防空火控技术的进步。

参考文献：
[1]陆君，吕彤光.光电探测技术在防空火控系统中的应用及发展[J].红外与激光工程，2012，04：1047-1051.。