预警机战勤显示控制系统的原型设计与仿真验证

霍萍，辛国华，李辉

（航空工业第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089）

在现代海战中，预警机作为空中编队的“眼睛”，是整个指挥控制系统的关键节点。预警机集空中预警、指挥、控制、通信和电子战等功能于一身，是空中活动雷达站和空中指挥中心，是现代战争重要的武器装备。其中，航空电子系统、飞机平台、武器系统是飞机作战效能评估的3 个重要因素，航电系统为作战飞机实现多功能、全天候的探测能力,武器投放能力和电子对抗能力提供了保证,已经成为作战飞机提高作战性能的重要手段。

对于现代作战飞机,战勤显示控制系统作为预警机作战能力的核心,是战勤人员和机载作战系统人机交互的重要环节，其性能的优劣对飞机的总体性能发挥有重大影响。为适应日益复杂的作战威胁和联合化的未来战场环境，预警机机载作战系统能力需要不断改进提升，这就使得机载作战系统的显示需求变得更加复杂和多样化，给战勤显示控制系统的设计带来极大的挑战。因此，在系统研究初期，开展战勤显示控制系统的原型设计和仿真验证是非常必要的。

1 显示控制系统功能

战勤显示控制系统是预警机的重要组成部分,也是机上主要的人机交互系统，负责与作战任务相关的信息进行集中显示和集中管理。战勤显示控制系统按功能区可分为传感器操作台、指挥官操作台、引导员操作台，通过加载运行驻留于显示控制处理机的显示控制软件以驱动显示器进行界面的动态显示，实现战勤人员对预警监视、情报融合、指挥控制等作战使命的操作控制和信息收发，完成系统功能的显示和人机接口的处理。其中，传感器操作台用于完成雷达、敌我识别等传感器的状态管理、数据融合等功能，指挥官操作台用于完成本机及目标信息的决策支持、指挥引导、指令收发等功能，引导员操作台用于完成链路信息的情报融合、信息收发、状态显示等功能。

2 显示控制原型系统的总体设计

战勤显示控制仿真系统是对战勤显示控制系统的系统抽象和原型设计，是连接外界仿真环境与应用显示之间的纽带，也是整个原型系统的核心，负责对外界仿真环境输出来的数据进行记录存储、数据融合、数据交换、优化处理、信息分发、指令操作等功能仿真。战勤显示控制仿真系统包括传感器仿真模块、指挥官仿真模块、引导员仿真模块，通过对各操作台的原型建模和功能仿真，能够更加简捷、清晰地进行系统需求的显示，直观精确观测飞机及所有目标的战场态势，实现对原型系统作战流程的仿真验证。

2.1 显示控制原型系统的组成

战勤显示控制仿真系统由战勤显示控制原型系统仿真软件和显示处理计算机两部分组成。显示处理计算机作为硬件载体，用于驻留显示控制仿真软件。战勤显示控制原型系统仿真软件是战勤显示控制仿真系统的核心，也是本文研究的重点。

根据系统显示需求（如主被动显示界面、交互控制类显示界面、逻辑控制处理类、人机交互接口等消息）对显示控制系统仿真软件进行分类设计。战勤显示控制原型系统仿真软件采用触摸屏和主显示区两部分实现虚拟按键和显示画面的切换调度，主要包括系统初始化、总线数据交互、界面显示、控制处理、自检管理五大功能。其中，系统初始化主要完成对整个显示控制软件系统的初始化。总线数据交互功能主要完成总线接口的处理；界面显示完成为飞行员提供各功能参数的界面显示；控制处理完成为飞行员提供人机接口功能；自检管理完成显示控制各模块自检功能。图1 为显示控制原型系统仿真软件功能模块结构图。

图1 显示控制系统软件功能模块结构图

2.2 显示控制原型系统的软件架构

战勤显示控制原型系统仿真软件采用框架分级、组合复用的设计思想，各仿真模块以构件化形式开发，不同模块之间采用标准通用的接口，便于各部件的可移植和可扩展。战勤显示控制仿真软件包括网络数据交互模块、显示模块、控制模块、数据处理模块等。网络数据交互模块用于各节点间的数据传输和信息交互；显示模块用于各操作台仿真模块的系统状态和界面显示的管理，控制模块用于各操作台仿真模块的按键控制和模式切换，数据处理模块对接收信息的收发处理和通用计算。图2 为显示控制原型系统仿真软件逻辑架构图。

图2 显示控制原型系统仿真软件逻辑架构图

2.3 显示控制原型系统的交联关系

为验证显示控制原型系统的系统功能和设计流程，构建以显示控制原型仿真系统为核心，以外界仿真环境分系统和辅助作战仿真分系统为外部激励的仿真验证平台，开展各节点的系统抽象和仿真建模，通过以太网进行数据实时动态驱动，验证原型系统的交互流程。其中，战勤显示控制原型系统主要完成传感器操作台、指挥官操作台、引导员操作台与机载作战任务相关功能的仿真设计和人机接口；外界仿真环境分系统用于模拟所需要的各种外界环境数据，即提供虚拟的飞行环境、战场环境、惯导等设备的功能仿真接口；辅助作战仿真分系统用于模拟指控等设备的功能仿真接口。

2.4 显示控制原型系统的仿真流程

战勤显示控制原型系统软件仿真流程如图3。首先，进行系统的初始化和上电自检，接着，主程序根据系统当前的任务状态,调用适当的功能模块，完成对各线程的流程控制。

图3 显示控制原型系统软件仿真流程

3 显示控制原型系统的仿真验证

本文以预警机对海突击作战为例，开展基于想定场景的作战需求分析和战勤显示控制系统的原型设计和仿真开发，实现一系列复杂作战过程的仿真演示，验证各仿真模块之间数据接口和功能设计的合理性。图4 为本机航迹显示画面。

图4 本机航迹显示画面

4 结语

原型设计是对复杂系统的简单抽象，本文通过对战勤显示控制原型系统的系统抽象和仿真设计，可直观、清晰地进行原型系统显示需求和系统流程的动态显示，验证原型系统的设计思想和架构设计的可行性，保证系统设计的品质。