防空分队作战指挥系统设计

陆林

摘 要：针对未来信息化防空作战的需要，文中设计了一种分队作战指挥系统。该系统由一辆指挥车和多套数字化单兵目标指示终端组成。指挥车通过雷达搜索，跟踪多批次来袭目标，进行目标威胁程度判别，统一指挥和分配目标至单兵作战单元，在单兵目标指示终端上生成目标导引信息，引导单兵射手操作防空导弹，搜索、捕获目标并实施攻击。实验结果表明，该系统能够较好地引导射手捕获目标，引导精度可达到预定要求。

关键词：防空；分队作战；指挥系统；捕获目标

中图分类号：TP39；E917 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）09-00-03

0 引 言

在未来的信息化防空作战中，作战指挥系统作为通信系统的基础，发挥的作用愈加重要，尤其在复杂的战场环境及区域作战部署中，单兵之间、单兵与上级指挥中心之间的战场态势信息和其他信息的互连互通都离不开作战指挥系统。

目前我国的作战指挥系统多用于地面突击部队或反恐部队，而现有的便携式防空导弹作战指挥系统存在针对性不强、系统性能不稳定等问题，因此，设计一种针对便携式防空导弹的分队作战指挥系统以适应未来防空作战的需要很有必要。

本系统借助指挥车上装载的雷达来搜索、跟踪来袭目标，进行目标威胁程度判别后，统一指挥和分配目标，由电台传输至单兵目标指示终端，生成目标导引信息，引导射手操作防空导弹，搜索、捕获目标并实施攻击。

1 系统总体结构

系统由搜索指挥车和单兵终端组成。搜索指挥车包括目标搜索雷达、指挥控制设备、车载通信电台、定位定向设备；单兵终端包括手持通信电台、数据交互终端及瞄准指示器。系统组成如图1所示。

2 功能设计

2.1 搜索指挥车

搜索指挥车用于战斗分队作战时实施作战组织和指挥，完成空情监视、目标搜索和跟踪、威胁判断、目标分配和作战指挥等。

雷达：采用有源相控阵、三坐标L波段雷达，搜索距离可达30 km，用于搜索跟踪空中目标并进行敌我识别，输出非己方目标俯仰、水平方位角、距离、目标航迹等信息；

指挥控制设备：由加固型计算机及作战管理软件组成，用于解算、显示作战单元和目标信息，战场态势显示，目标分配及相关信息发布等；

车载通信电台：采用车载超短波电台，用于与单兵终端进行数据或语音通信；

定位定向設备：采用双天线定位定向设备，用于指挥车定位定向。

2.2 单兵终端

单兵终端用于单兵作战单元战场定位和导弹定向，接收指挥车分配的目标信息和作战命令，解算并显示目标方位导引信息、攻击区提示信息，缩短单兵射手捕获、瞄准空中目标的时间，并提示发射导弹的适当时机。

手持通信电台：用于实现与指挥车的数据或语音通信。

数据交互终端：用于单兵定位，处理与指挥车间的交互数据信息，解算目标相对位置、攻击区范围等数据，在界面显示目标粗略方位和俯仰，并将解算后的数据通过蓝牙模块传送到瞄准指示器。

瞄准指示器：安装在装筒导弹上，且与导弹机械瞄准具轴线平行，通过蓝牙模块接收数据交互终端传来的数据，经解算后显示目标导引信息及攻击区提示信息。

3 硬件设计

3.1 搜索指挥车设计

雷达、定位定向设备、车载通信电台采用定型产品，指挥控制设备采用加固计算机。指挥控制设备硬件组成如图2所示。

3.2 单兵终端

单兵终端系统通过手持通信电台接收指挥车发出的数据信息，数据信息经数据交互终端处理发送到瞄准指示器。手持通信电台采用定型产品，数据交换终端采用STM32F103芯片作为处理器，连接双GPS、OLED液晶屏和操控按键；瞄准指示器同样采用STM32F103芯片作为处理器，连接高精度电子罗盘、OLED透明屏和操控按键。单兵终端系统硬件组成如图3所示。

4 软件设计

4.1 指挥系统

指挥系统软件采用VC开发平台和NI控件实现人机界面设计，指挥系统软件流程设计如图4所示。

系统完成初始化后显示初始界面，然后依次循环处理雷达数据、定位定向数据、操作事件、目标信息分配、电台数据收发事件流程，事件处理完成后将修改对应的显示元素参数；界面显示刷新频率为24 Hz，根据显示元素的参数状态对界面进行刷新。

雷达数据处理负责接收雷达发送的目标数据报文，对数据报文进行解析、绝对坐标解算，更新目标坐标和显示元素参数。

定位定向数据处理负责读取定位定向数据报文、对数据报文进行解析，更新车体指向坐标，并发送坐标数据到雷达设备。

操作事件处理负责处理鼠标或按键所产生的各个事件，完成事件处理后更新图像或文字显示状态。

目标信息分配可自动分配目标数据到射手，自动分配原则为威胁最大的目标优先分配离目标最近的射手，或通过手动分配方式进行操作，分配完成后更改目标匹配状态。

数据收发处理负责收发车载电台数据报文，若为数据发送状态，则将数据分配到指定的单兵终端，当收到允许发送的信号后，数据报文被写入发送缓存区，等待发送，发送完成后则清除发送请求。若为数据接收状态，则对接收数据报文进行解析，并更新显示元素参数。

4.2 单兵终端

数据交互终端和瞄准指示器采用Keil4开发环境进行软件设计，数据交互终端和瞄准指示器软件流程如图5、图6所示。

数据交互终端系统完成初始化后，显示初始界面，然后进入等待数据报文状态。当有新的数据接收，则解析数据报文，得出目标空间坐标，读取单兵终端GPS坐标数据，经空间坐标转换将原目标空间坐标移植到单兵终端坐标体系，然后更新显示界面，生成单兵终端坐标体系下的数据报文，发送到瞄准指示器。endprint

瞄准指示器完成初始化，进入等待数据报文状态，当有新的目标时，接收数据，解析数据报文，计算指示方位、俯仰与瞄准指示器方位、俯仰偏差值，并根据偏差值的大小和方向给出目标指向提示。

5 实验结果

启动指挥控制设备后，系统进入指挥系统界面，如图7所示。

单兵终端系统界面包括数据交换终端界面和瞄准指示器界面，数据交换终端系统启动后，进入数据交换终端显示界面，如图8所示。界面显示区包括目标位置、北向角度通信状态、方位俯仰角度等信息。

瞄准指示器启动后，进入瞄准指示器显示界面，示意图如图9所示。当收到目标解算信息后，瞄准指示器会给出指向提示，单兵射手根据指向提示操作导弹向目标方向瞄准，直到将目标导引至捕获区域内。

为测试目标指示精度，采用大疆4旋翼无人机模拟目标飞行，针对不同飞行区域，用瞄准指示器进行目标指示跟踪，指示跟踪结果可满足使用要求。指示跟踪结果见表1所列。

6 结 语

文中介绍的便携式防空导弹分队作战指挥系统可很好的将雷达大范围目标搜索跟踪能力与防空单兵火力的灵活机动能力相结合，具有结构简单、操作容易、数据容错处理能力强等特点，可应用于不同种类的便携防空武器系统，具有良好的通用性。

参考文献

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