未来机载火控系统研发中几项值得关注的技术

(中航工业洛阳电光设备研究所 蓝伟华)

介绍了未来机载火控系统几项较有发展前景、具有重要意义的技术，包括信息融合、激光探潜(雷)、定向能武器火力控制、指挥与控制等。重点介绍这些技术的概念、用途、发展现状、战术意义和需要解决的关键技术。

中航工业洛阳电光设备研究所原副总设计师，研究员，享受国务院政府特殊津贴。曾在美国洛克希德飞机公司国际研究所做访问学者。长期从事机载火力控制系统总体及仿真技术研究，曾主持多项重点研究课题及对国外科技合作项目。曾任国家某重点工程型号火控系统副总设计师。多次获部级科技进步奖并多次荣立部级科研“一等功”，发表学术论文40余篇。

0 引言

机载火控系统技术与航空技术、机载武器、电子技术、计算机技术、光电技术、自动控制技术的发展进步密切相关。近几十年来，随着上述各项技术的飞速发展，机载火控系统技术也取得了长足的进步。但是，技术的进步是没有穷尽的，与机载火控系统相关的技术还在迅猛地发展，机载火控系统的技术也必然会发展、进步。我国著名科学家钱学森先生说过:“没有什么认识是最后的(Nothing is final!!!)”［1］。科学技术总是要发展、要进步的!永远不会停留在一个水平上。鉴于此，本文将简要介绍未来机载火控系统研发中值得关注的几项技术，以供参考。

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1 信息融合技术

由于技术的进步，未来的战争将是陆、海、空、天一体化的多维、多军兵种联合协同作战的战争。这种战争模式，战场信息源来自于陆、海、空、天，多种平台，信息量巨大，形式多样，信息之间的关系复杂。为了获取准确、及时的目标信息，进行完整而且准确的战场态势和目标威胁评估，为火力控制、电子对抗和战术决策提供依据，对这些复杂巨量的战术数据进行实时的融合处理是应用的前提。因此，信息融合对于机载火控系统技术的进步、发展具有重要意义。

什么是信息融合?信息融合就是“对来自多源的数据和信息进行互联、相关和组合，以获得精确的位置和身份估计，完整而及时的态势和威胁及其重要性的估计过程”，“信息融合是对数据进行综合处理，以改善状态估计和预测的过程”［2］。信息融合一般可按照4个层次进行，即:目标数据预处理;目标位置和身份估计;态势估计;威胁估计。

除了关税，自由贸易港更有赖于没有或尽可能少的非关税贸易壁垒，要求对商品、服务进出口，以及贸易项下资金流入流出，不实行或尽可能少实行管制政策。以香港为例，《中英联合声明》附件规定：香港保持自由港地位，并继续实行自由贸易政策，由此可以看出自由港和自由贸易其实是两个不同的概念。香港《基本法》第115条规定：香港实行自由贸易政策，保障货物、无形财产和资本的流动自由。国务院《关于全面深化中国(上海)自由贸易试验区改革方案》要求上海自由贸易港“对标国际最高水平，实施更高标准的‘一线放开、二线安全高效管住’贸易监管制度。”

信息融合技术，在美、法等军事发达国家已经取得了一些重要应用成果。国内的专家、学者也发表了不少学术论文和专著，但是，实际应用的研究成果不多。以下几个问题有待深入研究解决，即:1)密集目标和杂波环境条件下，多目标跟踪和快速机动目标跟踪问题;2)多种类型传感器的数据融合问题;3)态势评估和威胁评估的数学建模问题;4)融合系统的鲁棒性及系统性能定量评估等问题。

2 机载激光探雷、探潜技术

由于水(海水或淡水)具有集肤效应，对无线电波有强力吸收衰减作用，因而难以使用无线电波来探测水下物体。目前，探测水下物体，通常都是使用传输速度缓慢(不超过声速)的声纳系统，这种系统信息传输距离短、速度缓慢、信息量少、难以成像、目标识别困难，不能满足现代武器系统对于水下物体(水雷、潜艇等)快速探测、跟踪，快速并准确识别目标的要求［3］。

有专家预言，未来机载火控系统的功能，可能由指挥和控制及巨大的信息处理主宰。大量的来自于陆海空天的数据与现代化的机载显示技术相结合，将使飞行员能看到飞机周围“更广阔的空间”，为飞行员提供更强大、更全面的战场视角;在硬件上，传统的电子元件可能让路给光子元件，飞机对电线的需求会减少。

通过合理组织施工，该工程得以有效实施，并取得了很好的效果。武汉轨道交通商务区站作为武汉市首个采用盆式开挖逆作法施工的地下车站，为以后大平面的基坑支护方案提供了新的设计思路，可对后续类似的工程项目提供借鉴。

机载激光探潜系统的工作原理为:系统向水面发出一束波长为0.532μm的蓝绿色激光(海水的“光学窗口”是0.45 ～0.55μm)，打到水面上的激光，一部分被海面反射，另一部分穿过海水，被海底或水中的障碍物反射，机上接收机接收这两束激光，经过计算机的相关处理后，可获得该障碍物(如潜艇、水雷)的水下深度。如果激光探测系统以适当的脉冲重复频率不断地进行扫描，接收机连续接收由障碍物反射的若干信号后，即可获得该障碍物的大致形状的图像［5］。

由于声纳探测水雷、探测潜艇存在信息传输速度缓慢的固有缺点，因此，专家、学者们正在寻求新的途径、新的方法来探测水下物体。据文献［4］报道:蓝绿激光探测(水雷、潜艇)系统已在一些国家研制成功并开始装备。俄罗斯率先研制并装备了机载“紫石英”激光探潜系统;美国研制了“魔灯”ML-30和“魔灯”ML-90探潜系统;美国海军己批准AN/AES-1机载激光探雷系统(ALMDS)进行小批量生产;MH-60S直升机已开始安装该机载激光探雷系统等。美、俄两国已经完成了蓝绿激光探潜、探水雷的原理研究，并已小批量装备部队。此外，加拿大、澳大利亚等国也开展了相关的应用研究。

严格进行绑扎和加固，绑扎时除了使用绑扎带之外还要在车轮下垫三角木等进行加固，确保货物在风浪中摇摆时不至于移位。在开航前检查各车辆、板架或者托盘的绑扎带松紧情况，发现问题及时加固处理，由水手长全面负责；航行中，安排水手定期对货舱进行巡视，确认货物有无移位，绑扎带是否松动，如有，立即加固。

3 机载定向能武器火控系统技术

对于任何武器系统来说，目标探测、跟踪和识别都是首要任务。定向能武器系统的对目标的探测、跟踪和瞄准的要求更高。因此，开展对定向能武器系统的目标探测、跟踪和瞄准系统的研究不仅必要而且具有良好的发展前景。

军事指挥与控制活动，随着时代的变迁和科学技术的进步，其内容和方法不断演化。网络时代军事指挥与控制与工业时代就有显著差别:网络时代信息共享，使得指挥和控制不必像工业时代那样高度集权，允许下级指挥员有一定灵活性，在战场态势发生了变化或出现紧急情况时，前线指挥官有权灵活及时处理。

定向能武器，是一种利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束产生的能量，产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，采用束流的形式向一定方向发射，用于摧毁或损伤目标的武器系统。依其发射载体不同，定向能武器可以分为激光武器、粒子武器、微波武器3类。这种武器有3个特点:一是传播速度接近光速，一旦发射即可命中目标，无需等待时间;二是能量高而集中，击中目标后，可使其破坏、烧毁或熔化，其中的脉冲武器还能够毁坏敌机的机载系统和地面支持系统;三是波束被聚焦得很细，来得快，又突然，被击目标难以发现射束来向、无时间机动、规避或对抗。这种武器，可防御来袭导弹，亦可用作攻击武器，可有效地毁伤空中或者地面目标。下面分别简要介绍此3类武器的组成、特点和火控系统的技术要求。

1)激光武器。主要由高能激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制发射系统组成。其中高能激光器是激光武器的核心部件，而瞄准跟踪系统的技术要求很高。由于激光武器是用激光束(激光波束很窄)直接命中目标并造成破坏的，所以激光不仅要直接击中目标，而且还要在目标上停留一段时间，以积聚足够的能量，使目标破坏。因此，为了使激光束精确命中并稳定跟踪目标，要求瞄准偏差很小，角跟踪精度需高于1 mrad。这种高精度要求，当前的微波雷达很难达到，必需发展红外激光雷达或激光雷达等光学的精密探测跟踪系统。

还有一些行为规范，如严禁烟火、不准吸烟；保持实训环境的整洁；不准从高处乱扔杂物；紧急情况下不得随意使用消防器材(训练除外)；不得靠在装置上；在实训基地、教室里不得打骂和嬉闹；使用好的清洁用具按规定放置整齐等等.

光束控制发射系统(或称为发射望远镜)的主要部件是一块大反射镜，它将光束聚集并反射到目标上。由激光器发出的光束经此系统射向目标。

必需指出的是:水气、云、雾等将影响(反射、折射、吸收等)激光束的传播，探测、瞄准、指挥控制系统应考虑这些因素并进行修正。

2)粒子武器。粒子武器是用高能强流加速器将粒子源产生的电子、质子和离子加速到接近光速，并用磁场聚集成束流，直接或去掉电荷后射向目标，靠束流的动能或其他效应使目标失效。粒子武器的组成如下:①粒子加速器——是粒子武器的核心，用于产生高能粒子束;②目标探测、跟踪、识别、粒子束瞄准定位和指挥控制系统;③电源。

在杭州市卫生计生委部署之下，杭州市第一人民医院较早就引入电话预约、网络预约等挂号方式。不过，当时的预约更像是把线下排队挂号搬到网上，拿到一个排队码，并没有把预约精准化。患者拿到预约号之后，尽管不用起大早来医院排队，但是还要在开诊前后赶到医院拿号，依然还要在诊室门口排队等候，等着叫号。

粒子武器对目标的破坏力比激光武器更强(能量更集中，穿透力强，能快速改变发射方向)。缺点是，地磁场将使束流弯曲，瞄准系统需进行修正。

由表1可知，副瓣电平设计值越低，则噪声系数越大，链路增益越小。该表中仅对笔形波束的方向图作出统计，若天线波束要求为宽波束或余割波束形状，由于不等相位引起的噪声系数恶化将更加剧烈。

3)微波武器。它是一种采用强微波发射机、高增益天线以及其他配套设备，发射出强大的微波束并会聚在极窄的波束内，以强大的能量杀伤、破坏目标的武器。微波武器辐射的能量比雷达大几个数量级。

据报导，美国的未来战机，定向能武器将起着非常重要的作用。美国研究定向能武器已有几十年历史，投入了大量人力和经费，进行了大量空中、地面试验，取得了一些成果，也碰到不少问题。

4 指挥与控制技术

水雷是海岸防御第一道防线中最重要的武器之一;潜艇所携带的导弹足以毁坏一座城市甚至能使一个国家瘫痪，高性能的核潜艇可以在海中持续潜航数月，能够连续跟踪和监视敌人的潜艇，窃听敌人的机密通信等。潜艇是第二拨战略核反击的重要力量之一，潜艇在战争中曾经并将继续发挥重大的作用。据报道，我国周边国家已经或将要装备大量潜艇，对我国安全、尤其是南海的海洋权益构成严重威胁，因此快速、准确地探测和识别水雷、潜艇，对于反雷、反潜，保卫国家安全和海洋权益具有极其重要意义。

4.1 指挥与控制的概念

指挥与控制涉及军事、经济和社会生活的各个方面。指挥与控制是人类系统的活动，人是指挥与控制的主体。指挥与控制实现的是人类群体的共同目标。下述文献对指挥与控制的概念做了较系统的描述:文献［7－8］对指挥与控制的有关概念、发展现状、学科体系、基础理论进行了阐述;文献［9］的几位作者都是美国的资深军事专家。他们在该书中阐述了指挥与控制的主要功能，提出了指挥与控制的概念模型，重点分析了概念模型的过程视图和价值视图，并强调了理解指挥与控制内涵(理论水平)与提高其实践水平之间关系的重要性，最后指出指挥与控制的发展方向应以效能为指标。军事指挥与控制是由战争催生的，是战争的产儿。军事指挥与控制可以理解为:指挥员为了达成其某种军事目标，在一定的环境和资源条件下，根据作战条令、法规和他的知识、经验，确定军事行动方案、形成行动指令、对其所属部队发出指令、传递信息、监测和评估军事行动的态势、如果情势变化了，及时修改指令等作战活动。这里的“环境”包括地理、气象、人文社会条件等;“资源”包括兵员、武器、信息和后勤保障条件等。指挥与控制的过程包括指令的形成、传递、执行、执行控制、态势监测和评估、指令修正等。

美国国防部对军事指挥与控制给的定义是:指挥和控制就是指挥员在执行任务中对其所属部队的指挥和权力的运用。

节目素材的传递需要经过上载、审查、纳入节目播放列表等步骤。首先，节目的素材储存到上载站的上载中心，而媒资系统和制作系统的素材，则需要上传到播出系统。审查人员会审查上传过来的节目，通过审查后，编单工作站、播出控制工作站会将经过审查的节目素材纳入到节目播出表当中。节目的播出表会被传给数据库，此时调度服务系统就会检测表单当中的内容，并将其中没有被移动到播出系统当中的节目进行迁移，在规定的时间，按照播放列表播放节目。

其次，这两种思维差异还体现在对动词种类的使用以及其语态上。正是英语中“以物为主”和汉语中“以人为主”的特点决定了两种语言在谓语动词方面的选择。英语中最具标志性的表达形式之一就是常用“有灵动词”(animate verb)充当谓语，如bring,drive,find,offer等等，不胜枚举。而另一重要突出标志则体现在语态上，英语中经常会使用大量的被动语态，如下例：

指挥与控制是密不可分的。从它们的功能来看:指挥是明确目标、形成行动指令;控制则是确保指令的有效执行;只有指挥与控制密切结合，才能确保目标的实现。

4.2 军事指挥与控制的功能

军事指挥与控制通常包含以下7项功能。

1)确立意图。就是确立目的，确定使命，确定要完成或达成的目标。指挥意图是关于“行动的目标以及作为计划过程源动力的最终设想状态的简要描述”。

2)确定角色、职责和关系。确定并配齐行动所必要的角色;明确其职责;定义角色之间的相互关系;各角色要明确和了解所承担的任务及预期的目标。

3)建立规则和约束。建立的规则和约束既是固定的又是可变的。

机载激光探雷、探潜系统，采用主动方式工作，不易被敌方潜艇发现，具有较好的隐蔽性，且不易受到电磁和噪声的干扰。此外，机载激光探雷、探潜系统还可用于对近海浅水域进行测绘、绘制海底地形图和用于潜艇避碰等。机载激光探雷、探潜系统技术较复杂，需要解决如下几项关键技术［6］:1)0.532μm 波长的蓝绿激光器(二极管泵浦固体激光器);2)激光测角;3)高速扫描管(又称条纹管);4)激光成像(可以采用软件或微型固体LED照相机实现);5)系统总体设计等。

4)监视、评估态势和进展。意图一旦确定下来，就立刻进入到实施阶段——展开行动。行动一旦展开，就要监视正在运行的动态环境，态势变化了，就要进行调整，调整的变量是:意图、角色、职责和关系、规则和约束等。

5)鼓励、激发和信任。这3个因素影响参与者如何感知他人提供的信息以及参与者对他人支持的依赖程度。此3项因素会从根本上影响到协作的进行。

6)训练和教育。军事人员的教育、训练水平(专业程度)和能力对军事力量的可用度和所能达成的目标及军事行动影响很大。

7)资源分配。资源是决定任何军事行动能否成功的关键，资源的分配和使用决定预期目标的完成程度。资源包括信息资源、人力资源和物资资源。

上述各项功能中，“意图”属于指挥功能，其他都应被认为是控制功能，指挥功能确定了控制功能。控制的本质就是确保运行环境下，参与行动的所有成员都按照指令要求完成所赋予的任务。控制的功能将决定行动进展是否顺利，最有效的控制方法需要与指挥方法相一致。

机载火控系统在设计指挥与控制功能计算机软件时，第5)、6)项功能可留给地面指挥员来实施。

4.3 指挥与控制的方法

指挥与控制的核心包括3方面内容，即:决策权的配置;交互的模式;信息的分布。

4.3.1 决策权的配置

(5) 大大减小内风路系统压力降，可增大内风路流量，表4就可清楚地看到，内风路设计温差为20 K，而表4温差仅12 K。说明合理匹配风机(原匹配22 kW风机，现只配15 kW风机)、改善系统流动状态、减小压力降等起到了行之有效的作用；

“集权”与“分权”是两种极端的权力配置模式，军事指挥与控制决策权力的配置，最好在两个极端点之间，既集权，又适当分权。信息时代与工业时代决策权力的配置有所不同，工业时代军事决策强调指挥官的意图，而信息时代则是指挥意图，没有“官”字。信息时代决策权力集中程度较低，可有适当的灵活性。决策要让有关人员广泛参与，这样可以提高决策的质量，因为信息时代能够共享感知，信息广泛共享。

4.3.2 交互的模式

据了解，1991年，我国磷肥对外依存度高达39%；1998年，我国磷肥的净进口量达到294万吨P2O5，占当年磷肥表观消费量的31%；2002年，我国磷肥产能和产量虽大幅提升，但净进口量仍有220万吨P2O5。“为了摘掉‘磷肥净进口国’的帽子，我们一方面于1999年向五个部委反映，为国产磷肥争取到‘以产顶进’的优惠政策；另一方面，从2000年开始每年召开高浓度磷复肥产销会，展示我国磷复肥企业的形象和产品，宣传‘国产磷复肥与进口的一样好’，逐步打开并占领了国内市场。”林乐介绍。

所谓交互模式，就是有关协同工作人员之间相互联络、交流的方式。交互模式涉及的内容包括:协同工作人员表达和理解的能力水平;交互采用什么媒体，这些媒体设备是否可靠;最令人满意的交互模式是协作;数字化通讯交换的是数据，它的质量比纯语音好。工业时代，信息随着指挥链路或者组织的管理结构流动，指挥信息都是指挥官的事并属于指挥官，信息时代的交互模式是网络。

4.3.3 信息的分布

信息这个术语包括数据、信息、理解、知识和智慧。所谓信息分布，可以简单地想象为如何把知识库中的信息从完全集中的方式分配给有资格并需要获得的人。信息分布与决策权的分配和交互的模式有关。工业时代信息的分布模式与信息时代也是有区别的，信息时代的信息分布趋向于脱离严格的按照功能和等级来分布信息，信息分布的约束较少，所有的信息对所有实体都是可用的。

上述3方面的内容是相互关联的，它们驱动了指挥和控制职能。

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