现代陆战平台电子信息系统的中国观

现代陆战平台电子信息系统的中国观

陆战平台是各型谱坦克、自行火炮、步兵战车的统称。现代陆战平台的主要电子信息系统，在不同的发展阶段有不同的构成：在20世纪70～90年代是数字式火力控制系统，90年代至今发展为火力控制系统和车载指挥控制系统；而未来，陆军各型战车将整合成多种型谱的有人、无人战斗平台(美军称之为“未来战斗系统”)，除发展火力控制、指挥控制等系统外，还要增加网络通信等功能系统。

电子信息系统是现代陆战平台中发展最快、最具潜力的系统。从本质上说，由于电子信息系统与飞速发展的信息技术有着天然的亲和力，陆战平台许多新增的作战功能都是通过电子信包系统的融入来实现的。例如，早期的炮控系统只是一种机电类的控制系统，经过信息化改造成为火力控制系统后，使陆战平台的火力性能得到突飞猛进的发展。一个必然的趋势是，陆战平台电子信息系统的功能将愈来愈多、结构也将愈来愈复杂，它的现状和未来引起了业内外人士的广泛关注。

围绕控制主线发展陆战平台火控系统

早期的坦克火控系统着重解决火炮射出中的弹道解算与运动目标的提前量计算问题。当火控系统中引入微型数字计算机后，上述任务可以轻易地通过软件来实现，火控系统发展的主流方向便转移到系统的控制功能上。对此，中国相关工程技术界首先对此提出了控制主线的概念。

什么是控制主线?陆战平台在射击目标时，火控系统先通过光学瞄准镜瞄准、跟踪目标，构成瞄准线；在获知目标距离和运动速度后，火控计算机求出射击诸元(即火炮高低向和水平向的射角)，然后控制火炮(轴线)实施射击，战车火控系统的一个重要发展方向是目标自动跟踪，即在瞄准镜前端安装“目标自动跟踪器”，在跟踪过程中探测出目标在空间的角位置，并据此控制瞄准线。这一过程的实质是由目标自动跟踪器实现对另一条光学轴线(即跟踪线)的控制。上述的跟踪线、瞄准线和火炮轴线被称为火控系统的控制主线。

近20多年来，火控系统的结构与功能主要是围绕着控制主线来发展的。图中清楚地反映出陆战平台火控系统沿控制主线向前发展的过程。

图(a)是简易火控系统的控制主线示意图。简易火控系统是最早出现的数字式火控系统。它利用了炮控系统的双向稳定性，将瞄准镜直接安装在火炮之上，只有控制火炮轴线，才可以通过瞄准镜对目标进行跟踪和瞄准。因此简易火控系统的控制主线就是火炮轴线。这类火控系统只能在陆战平台停止运动的情况下，通过对炮控系统的控制来实现对目标的跟踪、瞄准和射角装定等功能。

图(b)是指挥仪式火控系统的控制主线示意图。当光电技术发展到可实现瞄准线的独立稳定时，就发展成为指挥仪式火控系统。它实际上是在火炮控制系统的前端安装一个瞄准线控制系统，实现了瞄准线与火炮轴线的分离。控制主线发展为瞄准线和火炮轴线，而且火炮轴线还要从动于瞄准线。由于瞄准线的高精度稳定，它可在行进间进行跟踪与瞄准。炮控系统除自身的火炮角度稳定控制外，在跟踪、瞄准目标时接受瞄准线的同步控制，并承担射角装定任务。

指挥仪式火控系统的出现，大大提高了陆战平台行进间对运动目标射击的命中率，是当前陆战平台火控系统的主要型式。它还发展为双指挥仪式火控系统(国外也称为猎-歼式系统)，实际上是就是在车长处和炮长处安装了2个并行的瞄准线控制系统，具备车长为炮长指示目标、车长超越射击等功能。双指挥仪式火控系统扩大了视场范围、加快了反应速度，能同时对2个目标进行跟踪与瞄准，也是在陆战平台基础上组建指挥控制系统的硬件条件。

图(c)是目标自动跟踪式火控系统的控制主线示意图。随着计算机图像跟踪技术的发展，火控系统在瞄准线前端再安装一个跟踪线控制系统，实现了跟踪线与瞄准线的分离，就成为目标自动跟踪式火控系统。目标自动跟踪技术在火控系统中的应用，为陆战平台火控系统的

深层次发展提供了相当大的空间。目前除以色列、日本等少数国家已在陆战平台上安装了简易的目标自动跟踪火控系统外，大多数国家正在开展新型系统的研制，使其具备多目标自动跟踪、多运动目标模型假定及交互式目标信息处理(简称IMM)功能。虽然目标自动跟踪式火控系统已经达到实用阶段，但从发展的深度和广度来看，仍然是战车火控系统今后一段时间的发展重点。如果坦克火炮经过改进后，能对飞行中弹丸的基线(即系统瞄准标记与弹丸质心的连线)进行观测与控制，就将在目标自动跟踪火控系统的基础上发展成大闭环式火控系统。该系统能测量目标与弹丸(基线)之间的偏差，为系统后一发弹的射击提供准确的修正信息。

从控制主线的角度分析和预测火控系统的发展，是中国业界近10余年形成的一种系统分析方法。它不仅是系统发展历史规律的总结，而且是在体系结构上预测系统发展趋势的重要依据，有助于人们掌握系统不同发展阶段中的关键技术。如系统处于指挥仪式火控系统发展阶段时，关键技术为瞄准线(镜)的稳定与控制；到目标自动跟踪系统时，关键技术变为目标运动图像的模式识别、自动跟踪与信息处理等技术。

控制主线中各控制分系统的任务分工相对明确，有利于按控制主线的工作规律来分析系统体系结构的优劣。例如，得益于这一系统分析方法，人们发现了位于控制主线末端的火炮轴线控制是系统中最薄弱的环节。由于控制主线中各分系统是按前置或后置的方式进行系统集成的，它们之间主要以信息交换的方式进行联系，这就有利于系统的模块化设计，以及在陆战平台电子综合化系统中的分布与配置；也有利于系统战技指标和精度的合理分配。

我国陆战平台火控系统的理论研究

在陆战平台火控系统的发展过程中，火控系统的理比研究起到了重要作用。在世界范围内，火控系统的理论研究远远落后于火控系统的研制。这种情况对火控系统的发展产生了非常不利的影响，造成了总体设计和新技术应用上的盲目性，系统的造价也因此居高不下。

我国在基础技术相对落后的情况下，加强陆战平台火控系统的理论研究将是赶超世界先进水平的突破日。有关院校与科研单位积极开展了相关理论课题的研究，包括建立数字式火控系统的理论体系；深入分析系统体系结构的不足和新技术的应用潜力，为火力控制系统的技术改造指明方向；对火力控制系统的发展趋势进行了超前研究，对新系统的发展论证、设计理论、体系结构等起到了指导作用。日前，我国陆战平台火控系统的理论研究已初具规模，产生了有中国特色的研究成果。主要包括：

(1)建立了数字式火控系统的理论体系。我国攻克了建立数字式火控系统理论体系的关键理论——射击运动目标时的提前量求取过程的理论分析；并按火控系统沿控制主线向前发展的脉络充实和完善了系统的理论体系，为后续理论课题的研究打下了基础。

(2)提出了炮控系统设计的新理论。炮控系统是火控系统的重要组成部分，又是相对独立的一个控制系统。为使炮控系统与火控系统能够协调工作，一直存在着如何改进炮控系统结构与功能的问题。但到目前为止，国外对炮控系统的技术改造均是按迭加多个子系统(即1+N)的设计模式进行，系统结构愈来愈复杂，造价愈来愈高。我国提出的炮控系统设计新理论，即在分析功能特性的基础上实现了功能的综合化设计。只采用增加1个控制器(即l+1)的设计模式进行。从而简化了系统结构、降低了成本。

(3)机动目标运动模型动态辨识取得了重要突破。在现代战场上，提高火控系统对高机动目标的射击命中率，最理想的途径是实现对机动目标运动模型的在线辨识。这是一项世界性的难题，国外最先进的办法也不过是以假定多个可能的目标运动模型为基础，进行交互式的信息处理(即IMM)。我国在这一难题上取得了突破性进展，在实测机动目标序列数据的仿真条件下，实现了机动目标运动模态与运动模型的同步辨识，不久将投入实用，催生我国功能完善的自动跟踪火控系统的诞生。

(4)研究成功了低伸弹道火炮的通用弹道模型。现代弹丸在飞行中的弹形系数为变数，