靶场试验指挥控制中心系统及其应用_蒋充剑

总第176期2009年第2期

舰船电子工程

Ship Electr onic Engineering

V o l.29No.2

43靶场试验指挥控制中心系统及其应用*

蒋充剑夏绍志

(中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所连云港222006)

摘要针对靶场试验指挥控制中心的应用需求,介绍靶场试验指挥控制中心系统的功能、特点以及体系结构和组成,分析系统研制的关键技术,说明该系统的应用范围。目前,该指控中心系统已成功地应用于某大型武器系统靶场试验中,取得了较好效果。

关键词试验指挥控制;体系结构;应用;靶场试验

中图分类号T P13

Command Control Center System in Range and Application

Jiang Cho ngjian X ia Shaozhi

(Jiang su Automat ion Research Institute o f CSIC,Liany ung ang222006)

A bstract A cco rding to the apply ing demand fo r command contro l center in r ange,this paper describes function、char-acter,config uratio n and composition of the co mmand co nt ro l center sy st em in rang e,ana lysis the key technolog y on the sy s-tem.It also intro duces the applicatio n r ange of the system.N o w,the command contro l center sy st em in range ar e applied t o so me weapon-system tests and achiev ed satisfied results.

Key words command and co nt ro l in test,config uration,applicatio n,test in range

Class Nu mber T P13

1引言

随着武器系统装备自动化程度的不断提高,以及大量高新技术的应用,使武器系统试验日趋复杂,同时对武器系统的试验方法和试验保障手段提出了更高的要求。特别是21世纪的今天,试验数据处理能力和指挥手段的水平高低,将会影响武器装备试验技术的发展,进而影响到武器系统的设计定型[1]。靶场试验指挥控制中心(以下简称指控中心)系统集数据处理技术、电视监视显示技术、通讯技术、计算机及网络技术、数据库技术等多项技术于一体,实时进行试验全过程的数据采集、数据处理、监视控制和辅助指挥员进行试验指挥决策,可以明显地提高试验指挥控制的效率和质量[2],节省试验经费,更好地保障试验任务的完成。

2指控中心系统的功能和特点

2.1系统功能

指控中心主要用于某些大型武器系统试验的任务组织、数据显示、试验指挥以及测控设备的测量引导。其主要功能为:

1)试验方案辅助设计功能

试验前根据试验流程、计划和方案完成试验系统装订工作,如设置试验岗位、参试设备、试验指令、试验准则和试验席位等。利用模拟设备模拟产生的外测信息,对试验方案进行仿真演示、评估和编辑。

2)实时数据采集功能

*收稿日期:2008年10月6日,修回日期:2008年11月16日

作者简介:蒋充剑,男,工程师,研究方向:系统仿真建模、作战仿真技术。夏绍志,男,工程师,研究方向:系统总体设计。

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通过串口或网络实时采集、接收靶场测量设备提供的试验信息,主要包括:外测信息(目标位置、速度等)、遥测信息、时统信息、气象信息、特标信息、设备状态信息以及实况监视系统传来的视频信息等,用于实时数据处理、测量设备引导和试验信息显示。

3)测试设备引导与实时数据处理功能实时对采集的数据信息进行平滑、滤波、外推和坐标转换处理,得到引导参数、目标运动参数、设备状态、特征时间、辅助决策信息等,用于测量设备的引导和试验信息显示,并记录有关信息,便于事后查阅试验数据,分析试验情况。

4)指挥显示功能

实时地显示目标参数、运动轨迹、飞行参数、设备状态和部分飞行/发射实况等信息,根据事先设定的试验方案给出必要的试验指挥参数和提示,供试验指挥员及时了解试验态势,辅助试验指挥决策。

5)数据存储及重演功能

将试验过程中接收的数据源码、解码、处理后的送显数据、引导数据及配置信息等信息存贮在服务器上,数据存储目录根据试验方案自动生成。试

验结束后,可将记录的试验数据信息和视频信息进行复现,供分析试验情况使用。

6)系统备份功能

在试验中由于某些意外因素(如停电、硬件故障等)导致数据处理服务器死机或故障,可以启用备用服务器继续运行数据处理软件,其它台位除硬件故障外,出现死机现象或非法退出应用软件时通过重启机器后运行相应应用软件后继续进行试验。2.2 系统特点

相对于传统的指控中心系统,本系统具有以下特点:

1)自动化程度高,有利于指挥人员对试验进程、试验结果和试验质量的判断,提高了试验进度和效率;

2)端口配置灵活,可以根据需要定义相应端口的报文协议,以便支持各种不同外测设备参试需求,具有较好的开放性;

3)采用结构化、模块化软件设计方法,便于软件的维护;

4)选用符合国际通用标准的软、硬件产品,保

证系统的易修复性。

图1 指控中心系统配置图

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3指控中心系统的体系结构及组成3.1指控中心系统体系结构

指控中心系统主要由输入输出分系统设备、数据处理分系统设备、指挥显示分系统设备、网络分系统、音响设备、电源及其它外设,以及相应的软件等部分组成。系统配置如图1所示。

图中各设备之间通过网络交换机实现互联,各设备内部的功能模块之间通过内部总线连接,整个系统形成星型加总线的拓扑结构,以1000M快速以太网为主干,构成功能分布的网络体系结构。网络服务采用Client/Server模式,实现与基地光纤网或其它结构形式网络的互联互通。

3.2指控中心系统组成

3.2.1输入输出分系统

输入输出分系统主要由采集/引导台、模拟台、人工录入台等组成,完成试验信息采集、信息录入、预处理和引导信息输出功能。

采集/引导台主要完成各种试验数据信息的采集,将采集、录取的数据预处理后发送给数据处理分系统;并将数据处理分系统送来的目标引导数据发送给需要引导的测试设备。

模拟台主要完成各种外测信息的模拟,驱动指控中心系统进行全系统模拟演练;全系统运行模拟工作方式时,接收采集/引导台发出的引导数据。

人工录入台(试验保障台之一)主要完成气象信息、设备状态信息、试验信息和进程指令的人工录入。接受方式为口报人工录入、文件、网络传送。将信息进行预处理后,发送给数据处理分系统。3.2.2数据处理分系统

数据处理分系统主要由数据处理设备由两台高性能服务器等组成。完成各种试验数据信息实时处理、发送和存储功能。在进行数据处理时,由于实时数据处理要求处理速度快、时间短,因此方法和计算公式较简单,只要满足安控和引导精度要求即可[3]。

数据处理时根据参试设备的处理优先级选取数据源,处理方法主要包括:单战定位和双站交会。优先级的设定需要综合考虑各参试设备的测量能力和覆盖范围[4]。

3.2.3指挥显示分系统

指挥显示分系统主要由指挥台、试验保障台、视频监视台,操控台、导调台1、导调台2、视频投影台、LED显控台和大屏幕显示设备等组成。共同完成试验态势信息、试验参数、现场实况视频等试验综合信息显示,辅助试验指挥人员进行试验指挥决策。

3.2.4网络分系统

网络分系统主要由高性能的100M/1000M网络交换机、网络适配器、网线服务器等组成。完成指控中心系统内部各种信息的交换,并留有与基地主干网的扩展接口,可以将信息发送到其它相关系统或设备。

3.2.5音响设备

音响设备由调音台、功放、音箱等组成。为指挥显示大厅提供讲话扩音手段;当导调台2播放声像资料时,其音频通过音响设备输出。

3.2.6电源

电源由两台UPS电源、配电箱和接地装置等组成。其主要功能是为指控系统提供稳定可靠的供电和安全的地线系统。

4指控中心系统的关键技术

4.1实时数据采集技术[5]

在本系统中,实时数据采集信息内容包括:目标位置信息、遥测信息、光测信息、时统信息、气象信息和特标信息等,其信息量大,实时性要求高,因此,采用商业的智能异步通讯模块和专业的同步通讯接口模块,其双CPU构架(RISC处理器)、高性能的I/O控制器(带32字节的Tx/Rx FIFO)、512KB内存的技术特点,以及高串口传输数据率(50~921.6Kbps)和效能、实时数据通讯响应能力等,可以保证数据采集台能够实时的采集有关的试验数据信息,提供指控系统使用。

4.2大量数据存储技术

由于某武器系统的特殊性,在进行靶场试验时连续运行时间长(可达4小时以上),因此需要记录的数据量比较大。传统的做法是在把数据保存在动态数组中,在试验结束后再保存,当出现意外情况时容易丢失所有数据,此外动态数组是根据块来申请内存的,当数组的数据容量较大时,机器CPU 资源耗费较多,难以满足系统的实时性要求。鉴于此,我们根据系统特点,采用静态数组来存储数据,在试验中通过定时保存数据,循环使用数组的方法很好的解决了上述问题。

4.3分系统退出复入技术

由于武器系统试验需要消耗大量的人力、物力和财力,而且试验数据对于分析试验情况起着至关重要的作用,因此在系统出现异常时要尽量保存数

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据,减少损失。

数据处理分系统两台服务器相互备份。试验时两台服务器同时接入指控系统,运行相同的软件,接受相同的数据,只是它们的IP 地址不同。当服务器1设备故障时,操作人员立即将服务器2的IP 地址改为服务器1的地址,同时将服务器1设备退出指控系统,防止相同地址的设备同时接入指控系统,致使系统瘫痪。

在试验过程中,指挥台把试验进程及操控命令等试验信息存储为中间文件,保存在服务器上,当某个台位发生故障时通过读取中间文件的信息来重新进入指控中心系统,保证试验的顺利进行,试验结束后删除中间文件。

5 指控中心系统的应用

指控中心系统主要用于某些大型武器系统的靶场履约试验和鉴定试验中,实时采集试验数据,引导测量跟踪设备,显示试验信息,监视试验过程,辅助指挥员进行试验指挥决策。同时通过简化也可用于靶场小型武器系统试验,如某某弹等鉴定试验。

目前,已成功地应用于某大型武器系统靶场试验中的指控中心系统,明显地提高了试验效率,很好地保障了试验任务地完成。

参考文献

[1]佟立飞,杨荣芳,常兴华.远程监控在靶场指挥显示系

统中应用探讨[J].指挥控制与仿真,2007,(10):86~89[2]张新丰,佟立飞.靶场信息化指挥所的发展趋势[J].导

弹试验技术,2007,(4):37~39

[3]刘利生等.外弹道测量数据处理[M ].北京:国防工业

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[5]鲍忠贵,赵宗印.异步串行通信在靶场试验中的应用

[J].飞行器测控学报,2001,20(3):29~33

(上接第26页)

在前几节分析基础上利用Big Sky Laser 激光器、电动变倍光学扩束系统、PI-MAX 选通ICCD 及其控制器、富士能FD125V750AIP-V41型电动变焦镜头等组成了距离选通激光水下成像系统,如图2所示,实验结果显示,本文搭建的系统具有良好的使用效果,在实测水体衰减系数为0.15/m 的水质环境下,可以在35m 远处达到3.33cm

的分辨率。

图2 实验系统装置连接示意图

6 结语

距离选通激光水下成像系统虽然与空气中的距离选通激光水下成像系统基于相同的原理,但是由于水体对光强烈的散射、吸收作用,照明激光光源的波长一般只能使用455~577nm 的蓝绿激光,而且由于较强后向散射光的存在,对同步控制系统的精度要求也大大的提高了。由于水下探测载体

的大小有限,不可能承载较大的光学成像系统,在一定程度上限制了现今高功率激光器在水下成像中的使用。可以预见,基于距离选通技术的水下成像系统将是未来一段时间内的水下探测主流技术。距离选通激光水下成像系统的探测距离和成像质量将随着激光器技术、(选通)接收器工艺、同步控制系统精度的发展而不断提高。本文搭建的距离选通激光水下成像系统也得到了较好的实验结果,证明了该技术的有效性和实用性。

参考文献

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研究[J].华中理工大学学报,1995,23(4):55~58[2]刘广荣等.水下探测光电成像技术及其进展[J].光学

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