基于先验信息的靶场测控装备自动化运行体系设计

李彦峰,高 山,邢艳君

(中国人民解放军63729部队,山西 太原 030027)

0 引言

随着科学技术的发展，新研靶场测控装备呈现集成化程度高、装备组成复杂等特点，采用传统操作方式完成装备的维护、标校、检查和运行，将增加人员的操作难度，提高人为操作错误的风险，不适应新形势下靶场测控装备运行需求[1-3]。

本文对靶场测控装备自动化运行全流程、各环节关键技术进行分析，充分发挥现有先验信息的作用，提出了一种基于先验信息的靶场测控装备自动化运行体系设计模型，为有效解决靶场测控装备任务准备时间短、对人员技术要求高、人力资源紧张等现实难题提供了技术支撑。

1 总体设计

图1 靶场测控装备自动化运行体系流程示意图

(1)中心端操作员获取任务文书、任务计划、任务要求后，利用中心端管理软件完成工作计划、配置文件的填报[4-7]。

(2)中心端管理软件向各测控装备端管理软件下发工作计划、配置文件。

(3)测控装备接收到工作计划和配置文件后，依次依据时间节点完成装备加电自检、测试标校、参数设置、状态评估、目标捕获跟踪、事后数据处理等自动化流程工作，并在每项工作结束后向中心端管理软件上报结果，并由中心端管理软件向中心端人员展示任务进程。

(4)在测控装备自动化运行过程中，装备端操作员实时观察测控装备运行状态，并在满足人工干预条件时，及时干预测控装备自动化运行过程，采取人工操作模式中止测控装备自动化运行流程，并在处置完异常情况或故障后，及时恢复测控装备自动化运行流程。

(5)各测控装备工作计划执行完毕后，中心端管理软件生成总结报告并向中心端操作员提供。

⑩⑬蒋介石:《中国建设的途径》(1928年7月18日)，秦孝仪主编:《先总统蒋公思想言论总集》第10卷，(台湾)“中央党史会”1984 年版，第323、324 页。

2 体系设计及关键技术

2.1 中心端管理软件设计

靶场测控装备自动化运行体系中心端管理软件负责整个体系的调度、运行、管理等功能，其功能需求如图2所示。

图2 中心端管理软件功能需求示意图

(1)管理功能主要包括制定工作计划、下发工作计划、用户管理和身份识别等。由操作员制定各装备的工作计划，具备一键式指定多套装备计划发送的功能；同时可实现中心端管理软件的用户权限管理和身份识别，对非法用户、非法操作等有保护功能。

(2)数据通信功能主要包括计划指令发送、结果数据接收等。具备向测控装备端管理软件发送工作计划、操控指令、文件等信息的功能；具备接收测控装备上报的测量数据、运管状态数据、工作计划执行结果、文件等信息的功能。

(3)监视现实功能主要包括计划显示、进程显示、状态监视和告警提示等。具备以可视化页面显示当前进度，方便用户监视任务进展情况，同时对异常告警信息以声光等方式提醒操作员。

2.2 装备端管理软件设计

测控装备自动化运行体系装备端管理软件负责测控装备开展各项具体工作的调度、运行、管理等功能，其功能需求如图3所示。

图3 装备端管理软件功能需求示意图

(1)管理功能主要包括制定工作计划、接收工作计划、用户管理和身份识别等。可响应中心端管理软件下发的工作计划，也可依据装备实际制定本地工作计划；同时可实现装备端管理软件的用户权限管理和身份识别，对非法用户、非法操作等有保护功能。

(2)性能评估功能主要包括设备自检、自动化测试、自动化标校、参试状态评估等。可以以命令的形式制定测控装备开展自检、测试、标校等工作，同时收集结果信息，作为评估测控装备参试状态的依据，得出测控装备性能指标是否满足任务工作要求的结论，并向中心端管理软件上报。

(3)参数配置功能主要包括链路配置、参数配置等。通过调用链路配置宏实现任务链路、测试链路、标校链路等指定链路的调用，并完成装备链路设置；通过调用参数配置宏实现各分系统、各单机参数设置。

(4)自动任务功能主要包括自动捕获跟踪、捕获异常状态识别、测量数据质量分析、状态切换等功能。此功能是软件的核心功能，软件通过启动自动捕获跟踪功能模块，结合理论弹道数据、中心引导数据、同站引导数据、目标测量数据等信息识别目标穿越测控装备跟踪波瓣状态，当软件判定目标位于测控装备跟踪主瓣内时，自动完成目标捕获跟踪；软件还可以利用先验信息和实时测量数据完成典型异常跟踪状态的识别和自动处置；任务结束后，软件可以自动完成测量数据的质量分析，并自动切换为下一任务状态。

(5)故障告警功能主要包括自定义监测点编辑、监测点故障告警等功能。软件可以根据操作员需要自行定义监测点，并依据实时数据实现自定义监测点的状态显示和异常告警。

(6)数据通信功能主要包括计划指令接收、结果数据发送等功能。软件可接收中心端管理软件下发的工作计划，并向中心端管理软件上报结果信息。

(7)人工干预功能。操作员具备主动介入测控装备自动化运行流程的功能，可随时中断测控装备自动化运行模式，改为人工操作模式。

2.3 关键技术

2.3.1 自动化测试技术

自动化测试流程如图4所示。自动化测试主要解决了以下关键问题：

(1)自动测试方法的科学性。利用网络化仪器仪表可对具备直接测试条件的技战术性能指标进行测试；利用历次指标测试结果等先验信息和间接比对测试方法，可实现复杂技战术指标的测试。

(2)仪器数据获取的及时性。现有仪器(如信号源、频谱仪、示波器、功率计等)都具有网络输出接口，具备利用网络直接操作、获取数据的能力，但在模块设计时需要采用规范流程、接口设计，确保接口合理明确、过程规范唯一、结果准确可信。

(3)数据处理方法的准确性。测控装备自动化测试模块应全程记录测试过程及中间结果，便于人工核实测试结果和分析改进自动化测试方法。

图4 装备端管理软件自动化测试流程原理示意图

2.3.2 自动化标校技术

自动化标校流程如图5所示。主要解决了如下关键问题：

(1)自动标校方法的科学性。利用网络化仪器仪表可对具备直接标校条件的标校项进行测试；利用历次标校结果等先验信息和间接比对方法，可实现复杂标校项的测试。

(2)仪器数据获取的及时性。现有仪器(如信号源、频谱仪、示波器、功率计等)都具有网络输出接口，具备利用网络直接操作、获取数据的能力，但在模块设计时需要采用规范流程、接口设计，确保接口合理明确、过程规范唯一、结果准确可信。

(3)数据处理方法的准确性。测控装备自动化标校模块应全程记录标校过程及中间结果，便于人工核实标校结果和分析改进自动化标校方法。

图5 装备端管理软件自动化标校流程原理示意图

2.3.3 自动捕获跟踪技术

测控装备自动化捕获跟踪模块需具备综合利用数引、程引、测控装备状态、测量数据等先验信息自动完成捕获目标、跟踪目标的能力，并对常见的异常跟踪状态具备识别能力和自动应对能力，如图6所示。

图6 装备端管理软件自动化捕获跟踪流程原理示意图

自动化捕获跟踪主要解决的关键问题是：

(1)主瓣/主视场识别算法的准确性。充分利用中心引导数据、理论弹道数据、同站引导数据等先验信息，为确保测控装备波束/视场覆盖目标提供支撑；利用主瓣/主视场内自跟踪收敛特性，利用接收信号电平、角误差电压、脱靶量变化、角速度、角加速度等信息，可准确判断目标是否处于主瓣/主视场。

(2)跟踪异常时自动处置算法的科学性。目前针对闪锁、丢失目标、天线飞车等常见跟踪异常，利用历史数据迭代更新了自动处置算法，但由于跟踪异常的不确定性，需要依据实际数据不断对自动处置算法进行更新升级，不断补充新的自动处置算法。

(3)自动化捕获跟踪模块应具备扩展性，便于依据实战经验进行修正。

3 结束语

靶场测控装备自动化运行体系的建设和应用，可以提高系统可靠性，提升测控装备运行管理效率，同时通过积累数据，可以为后续系统能力提升、技术算法更新等提供数据支撑。本文基于多年实践经验，提出了一种基于先验信息的靶场测控装备自动化运行体系设计模型，通过采用模块化设计，提升了体系建设的灵活性，降低了体系建设的难度，对后续靶场测控装备的研制和改造具有可借鉴意义。