要地防空导弹飞行试验指挥显示系统的设计

成顺利，张远

（解放军92941部队93分队，辽宁葫芦岛125001）

要地防空导弹飞行试验指挥显示系统的设计

成顺利，张远

（解放军92941部队93分队，辽宁葫芦岛125001）

通过对靶场导弹飞行试验发射阵地指挥显示系统的介绍，阐明了试验指挥系统设计的思路、显示内容、建立原则和实现方法，其中重点对系统相关设计和技术实现方法进行了详细阐述。

指挥显示系统，导弹武器系统试验，模型，安全控制

0 引言

随着某要地防空型号导弹武器系统进入靶场试验，导弹发射阵地试验自动化指挥系统的研制也已完成。我们知道，该型号导弹武器系统技术先进，参与的设备和战位人员较多，试验指挥员需要及时了解试验的全面情况，并适时下达命令使试验按方案逐步进行。为此，试验指挥员首先必须掌握武器系统设备自身状态、链路连接状态、实时数据交换信息、兵力及目标的试验态势；其次按照试验计划或试验预案，结合现场试验情况，进行科学指挥及应急决策指挥［1］。这就需要研制一套在试验过程中具备可视性、数据获取的充分性、实时性的试验指挥显示系统。通过本文介绍发射阵地试验指挥显示系统，必将会对今后试验指挥工作的科学化、正规化具有极大的促进作用。

1 发射阵地试验指挥显示系统的实现

1.1 硬件实现

在发射阵地试验指挥显示系统的硬件设计中，为了提高产品性价比，缩短研制时间，产品的设计及选用主要采用工业用产品。在系统硬件组成中核心设备包括三部分，分别是中心计算机系统、安控显示控制设备、数据采集及引导设备。发射阵地指挥显示系统组成及与外围设备关系示意图如图1所示。

1.2 软件实现

在发射阵地试验指挥显示系统的软件设计中，软件过程采用面向对象的统一过程，软件开发选用VC++6.0作为软件代码编制、调试的开发环境，软件最终运行环境为视窗XP。本系统软件开发技术包括消息驱动多线程技术、动态连接库技术、交换式以太网络软件开发技术等。在软件具体设计及实现中，严格按照RUP软件过程方法，进行该系统软件的开发［2］。由于有合理的过程，并且软件开发人员在面向对象设计的概念上具有非常坚实的基础，结合使用VC++6.0这一适合大型应用系统开发的面向对象开发语言，因此，能够建立合理的面向对象的软件应用程序，并且使项目具有了可追朔性。在软件的模块划分中，主要是根据软件功能来确定主要软件模块的划分，具体软件模块如图2所示。在中心控制计算机上，运行着核心系统软件，其中，抽取态势显示子模块、导弹飞行安全监控模块、试验方案规划模块以及相应的接口处理程序模块等，单独形成安控监测应用程序运行于地面安控显示控制设备上，以确保导弹飞行试验的安全控制。

图2 软件功能模块组成图

2 指挥显示系统实现原则

2.1 发射阵地试验指挥显示系统内容

随着参加试验武器装备的现代化水平越来越高，信息量也越来越大，为使试验指挥决策工作更加科学合理，就必须对试验相关信息加以综合利用。首先，必须掌握设备自身状态、链路连接状态、各分系统实时交换的数据信息、作战过程的时序节点；其次，还需明确目前所进行的试验步骤、既定试验计划或试验预案，才能做到清晰明了，因此，经过充分论证研究发射阵地试验指挥显示系统应该包括以下内容：发射阵地导弹武器系统设备自身状态、链路连接状态实时监测；海空域试验兵力实时态势显示；各种试验数据实时解算、显示及录取；对模拟阵地发射导弹目标的引导与截获；试验航路方案规划及设置；与发射阵地地面武器系统作战系统局域网互通互联；岸基指控中心数传信息的实时接收处理；导弹飞行安全控制实时监控与危险判别；试验视频监视系统；试验扬声指挥调度系统。

2.2 发射阵地试验指挥显示系统的建立原则

（1）显示可视性

在试验指挥过程中，由于要考虑的数据内容较多，为了增加显示的直观性，应当尽可能将数字信息以可视的图形图像方式表现出来。

（2）数据多样性

试验的指挥决策必须建立在全面数据的基础之上，因此，发射阵地试验指挥显示系统应该在最大范围内获取尽可能多的试验数据信息，这样指挥员才能掌握更多的试验相关信息进行综合指挥决策。

（3）数据实时性

作为实时试验指挥显示系统，对处理速度的要求不同于事后处理系统，其显示及处理的数据必须具有实时性，这样才能让指挥员实时掌握相关的数据信息，以便进行试验的组织指挥。

（4）系统可扩展性

作为发射阵地试验指挥显示系统，应能适应被试武器装备的不同差异，因此，系统在设计时充分考虑到这些区别，留有充分的扩展余量，便于系统扩展。

（5）安全控制系统的可靠性

导弹飞行安全控制和辅助决策十分重要，因此，必须保证安全控制相关设备运行的可靠性及安控数据来源的多样性。

3 发射阵地试验指挥显示系统功能设计

3.1 海空域试验兵力实时态势显示的设计

为使指挥员能够在最短时间内全面掌握试验情况，必须精心设计好系统的图形界面，使指挥员能快速了解试验状况，因此，数字化海图基础上的试验态势图形显示是系统要实现的核心内容之一。在态势显示中，首先要解决的技术问题是把海图数字化，之后进行科学合理的数据结构设计，使电子海图和试验态势的内容在各自管理独立的基础上，在显示上有机地结合在一起。其次，在系统所接收到的信息中，系统应尽可能把原始及处理过的数字信息转化成图形信息进行显示。同时，为了丰富态势图的内容，便于指挥员使用，要以不同显示方式体现不同信息，如雷达目标信息通过不同的图标和其不同颜色航迹来体现；试验计划内容通过发射区、航路点、射击航路等体现；实时重要数据通过开辟数据窗口，并利用不同颜色数据体现；安控相关内容通过安全区、告警区、危险区、飞行管道、落点区等体现［3］。

试验态势的形成需要后台大量的实时运算，在此基础上进行实时显示，同时，又要允许指挥员在适当时候进行手动选择、编辑处理态势显示内容，如进行态势图缩放、动态实时航迹刷新、实时数据窗口的开闭等态势内容的操作。

3.2 各种数据资源的实时接收及利用

系统必须具备各种信息的数据接收与处理能力，比如岸基指控中心信息的实时接收处理、导弹武器系统设备状态、链路状态实时监测信息、各个分系统在试验过程中的交换信息等。设计中主要考虑三方面内容，首先要实现数据的准确、实时接收；其次要实现各种试验数据的分类处理、实时解算、显示及录取；最后利用接收的数据信息及已确定的试验方案进行试验航路方案规划及设置。为保证实时接收，要利用Windows的线程调度和消息调度机制进行程序的全局调度；为保证实时处理，要进行数据结构的科学设计，使相应的数据处理程序模块在尽可能少占空间和时间的基础上，进行了科学合理的存贮、分配；有了科学、合理的数据结构，在面向对象的开发思想指导下，才可以组织好庞大数据信息的统筹规划和管理。

3.3 对模拟阵地发射导弹目标的引导与截获

在雷达检飞试验方案中，模拟对阵地发射导弹的截获流程是必须考虑的内容，主要设计方法是在模拟阵地发射导弹的飞机飞过阵地上空时，在雷达截获屏内，给雷达导弹之路一个启动截获的信号和必要的引导信息，引导信息主要由靶场指控中心送到阵地数据录取设备上，录取设备把这些引导信息进行综合处理，在信息满足雷达截获的条件时立即给雷达指控车发启动截获指令，这样雷达就利用这一指令启动导弹的截获流程，进而运行导弹的制导与控制程序，对雷达控制导弹的功能进行检查。

3.4 导弹飞行安全控制实时监控与危险判别设计

在各种飞行试验方案中，导弹飞行安全控制为必须考虑的问题，具体包含两项内容：首先设定导弹飞行安全试验区，该区一般固定不变；其次根据导弹的射向、射程、高度、速度等因素计算告警区、危险区、可能的坠落区，导弹在进入危险区后进行自毁。在该系统的安控设计中，安控数据来源为靶场的测量设备和武器系统的雷达目指数据，安控软件模块在告警区内实时解算导弹残骸落点区，并以图形态势方式显示。在试验进行当中，现场试验指挥员通过判断告警区弹/目相对运动情况及残骸落点区位置，适时下达导弹自毁命令。

4 系统主要模型的建立和处理

4.1 电子海图建模及处理

在发射阵地试验指挥显示系统的电子海图设计中，采用通用的矢量海图的方法，对电子海图进行建模。在电子海图模型中，将海图作为包含操作的一个多种数据形式的统一体，包括：直线、折线、闭合多边形、椭圆等平面几何图形，这些平面几何图形都由大地坐标系值来定义；在操作中包含放大、缩小、放大镜、显示内容选择等。通过为电子海图构建数据结构模型，并配备相应操作的数学模型，就能够完成这些几何图形的统一数学变换，完成相应电子海图的操作。

4.2 航迹处理数学模型

航路处理数学相关模型包括：航迹建立方法、航迹相关方法、航迹平滑外推方法等。在发射阵地指挥显示系统中，航迹建立及航迹相关主要在目标探测器端进行判别，指挥显示系统根据点迹的目标类别进行直接相关。由于在数据源中，可能会存在丟帧、野值、测量误差较大等情况，为保证连续性和平滑性，需对航速、航向数据进行平滑处理。航迹相关数据来源及各设备关系如图1所示。因为实时性要求及基于等速直线运动假设，平滑外推采用α-β滤波器。在航迹数据相关计算中，很大一部分工作是进行坐标实时变换计算，其中主要包含如下坐标系：发射阵地雷达坐标系、发射车坐标系、高斯坐标系、大地坐标系。

4.3 安控解算数学模型与链路监测

安控解算数学模型与链路监测［4］分为三方面内容：首先是安全控制区域计算模型，包括正常飞行管道、告警区、危险区等，这些计算模型都是针对航区特点和试验规划制定的，主要为坐标系变化及平面几何关系解算。例如，靶场测量的原始数据由地心直角坐标系转换到以发射点为原点的射向坐标系；发射阵地雷达数据进行发射点修正后，转换到射向坐标系。其次是安控链路的实时监测与状态显示，在安控显示计算机上实时显示靶场测量设备与阵地装备雷达设备状态及数据传输情况，数据传输异常告警提示信号；最后是导弹飞行安全的实时解算模型，具体包括：实时位置外推解算和溅落区解算。考虑到信号处理、传输等时间延迟因素，在安控解算时，导弹飞行数据由当前真实数据进行一定量的位置外推解算。当导弹的实时外推后数据（包括陆基测量设备和发射阵地雷达数据两个数据源）满足一定的安控条件时，根据相应弹道数学模型进行导弹残骸落点计算，并根据计算结果进行导弹自毁判断。

5 结束语

以计算机技术为核心的发射阵地试验指挥显示系统，将成为靶场试验指挥必不可少的试验基本保障装备之一，是靶场提高综合试验能力的重要体现。发射阵地试验指挥显示系统的成功研制必将使试验指挥工作更加科学、准确、高效。

［1］曲宝忠，孙晓峰.海军战术导弹试验与鉴定［M］.北京：国防工业出版社，2005.

［2］潘锦平.软件系统开发技术［M］.北京：电子工业出版社，2002.

［3］王寿云，徐学文.现代作战模拟［M］.北京：科学出版社，2000.

［4］成顺利，张远.导弹飞行试验多目标信息管理与显示［J］.现代防御技术，2012，40（3）:80-81.

Commanding and Display System Design for Important Place Aerial Defence Missile Flight Test

CHENG Shun-li，ZHANG Yuan
（93 Element，92941 Troop of PLA，Huludao 125001，China）

The commanding and display system in the launching position for missile flight test is introduced firstly.Then the design and display content，construction principle and realization method of the test commanding system are explained.System related design and technique realization method has been emphasized and explained in detail.

commanding and display system，missile weapon system test，model，safe control

V217+1

A

1002-0640（2015）01-0146-04

2013-11-25

2014-02-20

成顺利（1965-），男，辽宁葫芦岛人，高级工程师。研究方向：飞航导弹火控系统试验等。