现代陆装武器火控系统发展及展望

基金项目：军队“十三五”演示验证基金资助项目（30101040203）*

摘要：火控系统是现代陆装武器系统的核心组成部分，对火控系统的发展进行了回顾，以某防空自行高炮火控系统、某坦克装甲火控系统、某压制火控系统为例，介绍了火控系统的组成及功能，重点对现代火控系统发展的3个阶段：模块化火控系统、总线式火控系统、网络化火控系统进行了详细研究，并对新一代火力打击体系下的火控系统发展进行了展望。关键词：现代火控系统，模块化火控系统，总线式火控系统，网络化火控系统中图分类号：TJ9；TJ01文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1002-0640.2019.01.001引用格式：樊水康，王建国，贾立新，等.现代陆装武器火控系统发展及展望［J］.火力与指挥控制，2019，44（1）：1-5.

现代陆装武器火控系统发展及展望*

樊水康1，王建国1，贾立新2，冯培伦3

（1.北方自动控制技术研究所，太原030006；2.解放军驻华光厂军代室，北京100050；

3.解放军驻二○七研究所军代室，太原030006）

TheDevelopmentandOutlookofFireControlSystemonModernArmyEquipment

FANShui-kang1，WANGJian-guo1，JIALi-xin2，FENGPei-lun3

（1.NorthAutomaticControlTechnologyInstitude，Taiyuan030006，China；2.OfficeofRepresentativeintheHuaguangFactory，

Beijing100050，China；3.OfficeofRepresentativeinthe207Institue，Taiyuan030006，China）

Abstract：Thefirecontrolsystemisthekeyinthemodernarmyequipmentsystem.Thethesisreviewsthedevelopmentoffirecontrolsystem，introducesthecomponentandfunctionoffirecontrol

systemwiththeexampleofseveraltypicalfirecontrolsystemsofarmyequipmentweapons.Itmailyinvestigatesthedevelopmentofmodernfirecontrolsystem，andlooksintothedistanceofthedevelopmentoffirecontrolsystemofthenewgenerationofarmyequipment.

Keywords：modernfirecontrolsystem，modularfirecontrolsystem，busfirecontrolsystem，networkfirecontrolsystemCitationformat：FANSK，WangJG，JIALX，teal.Thedevelopmentandoutlookoffirecontrolsys-temonmodernarmyequipment［J］.FireControl&CommandControl，2019，44（1）：1-5.

文章编号：1002-0640（2019）01-0001-05专家论坛

Vol.44，No.1Jan，2019火力与指挥控制FireControl&CommandControl第44卷第1期2019年1月

樊水康，男，1959年1月生，研究员，中国兵器工业集团首席科学家，南京理工大学系统工程专业本科，英国城市大学访问学者（1988~1989年）。原总装备部兵器光电与火控技术专业组成员，中国兵工学会会士，中国指挥与控制学会学术委员，硕士研究生导师，中组部和山西省委组织部联系高级专家。《火力与指挥控制》编委会委员，享受国务院政府津贴。国防技术工业“511人才工程”。研究领域：压制武器火控系统、网络化火控、智能化火控、火指控一体化等。发表论文30余篇，参与出版专著2部，申报国防专利20余项，获得授权专利10余项。先后主持国家级大型型号项目、重点工程项目和预先研究项目的火控系统的科研、生产工作，担任多个国家级大型型号项目、“重点工程”项目武器系统副总设计师，火控系统总设计师。获国家一等奖2项、国家二等奖1项，省部级特等奖3项、荣立部级一等功2次。

1··（总第44-）火力与指挥控制2019年第1期0引言随着计算机电子技术、网络技术、武器装备的发展，火控系统也在不断发展，目前火控系统已发展为第四代火控系统。陆装武器火控系统通常包括炮兵压制武器火控、防空武器火控、装甲突击武器火控和工程兵武器火控等武器类型。按照用途可分为舰面火控系统、航空火控系统、地面火控系统；按照武器种类可分为轻武器火控系统、重武器火控系统和装甲火控系统；按照目标获取方式、瞄准射击方式和弹道类型，可分为直瞄射击和间瞄射击。具体完成的主要功能包括：目标搜索与识别、气象与弹道条件测量、武器射击诸元的计算与装定、武器射击控制等。1990年之后的火控系统被称之为现代火控系统，以突出系统总体功能和性能为特点，依据发展历程分为模块化火控系统、总线式火控系统和网络化火控系统。模块化火控系统以火控计算机为核心，以串口为通信总线；总线式火控系统以CAN总线为通信总线，提升了火控系统的性能；网络化火控系统将计算机网络技术引入，全面提升武器系统信息交互能力。1火控系统概念控制武器自动或半自动地实施瞄准、发射的装备总称为火力控制系统，简称为火控系统。陆装武器火控系统按照目标获取方式、瞄准射击方式和弹道类型，可分为直瞄射击和间瞄射击，直瞄射击火控通常是通过战车的雷达或广电探测设备获取目标信息、实时跟踪目标，并进行诸元计算，控制火炮完成近距射击；装甲火控和防空火控属于直瞄式武器；间瞄射击通常通过指挥系统或侦查系统获取目标信息，进行目标的诸元解算，进而控制火炮完成中远距离火力打击，炮兵压制武器火控和工程兵武器火控属于间瞄射击［1-2］。火控系统是随着武器装备和电子技术的发展而发展的，功能也随之复杂，目前火控系统已发展到第四代。第一代火控系统以目视测距为测距方法，以分划板为弹道解算装置，射角装定采用手动装定方式，火炮位置传动系统以手动方式为主，瞄准仪器为可见光瞄准仪器；第二代火控系统升级为光学方式测距，射角方式采用动力装定，火炮传动位置系统升级为电力或液力传动；第三代火控系统引入了模拟计算机，采用激光测距方法，射角装定方式为自动装定，瞄准仪器为昼、夜瞄准镜；随着数字计算机的发展随之诞生第四代火控系统，采用多功能的综合瞄准镜为瞄准仪器。虽然火控系统在不同兵种的武器系统中范畴不尽相同，但包括了武器系统中绝大部分的电子设备，承载了武器系统中的通信控制、目标识别与跟踪、炮车控制、镜体控制、定位导航和传输显示等最主要和最关键的作战任务，是武器系统的核心组成部分。2陆装武器火控系统组成与功能火控系统研究的问题是如何将射弹射向目标并使其射中目标。火控系统组成单元通常包括：雷达或光电目标探测、跟踪装置、火控计算机、随动系统与火炮稳定系统、传感器系统。雷达或光电目标探测主要完成发现目标并完成目标探测，获得目标的测量，并给出目标位置的原始信息和跟踪信息，即距离、高低角、方位角、目标的运动速度和方向。火控计算机主要完成采集武器系统的运动信息，纵倾、横倾姿态角信息、气象信息等，完成弹道诸元的解算和调炮诸元的解算。随动系统与火炮稳定系统则根据调炮诸元控制火炮到射击位置，若武器在运动中，需要稳定火炮在射击位置。传感器系统实时测量武器系统的状态和各种系统信息。火控系统的工作流程分为三大步骤，如图1所示：图1火控系统工作流程示意图火控系统作为武器控制系统的核心部分，具体完成的主要功能包括：目标搜索与识别、目标参数测量、气象与弹道条件测量、武器车体参数测量、武器射击诸元的计算与装定、武器射击控制、武器瞄线和射击线的稳定等［3］。陆装兵器火控系统主要包括防空火控系统、装甲车火控系统和压制武器火控系统。2.1防空火控系统典型综合防空火控系统对空作战过程分为搜索目标、情报处理、指定作战方案、捕获搜索目标、解算射击诸元、武器接收射击诸元、射击控制、转火、停火等阶段。下页图2为防空自行高炮火控系统原理图。2.2装甲火控系统装甲火控系统由弹道计算机、炮长、控制台、控制设备和传感器等设备组成，内部信息以弹道计算机为中心进行信息交互。图3为典型坦克组成框图。2··0002（总第44-）2.3压制火控系统压制武器火控系统由火控计算机、炮长、定位定向导航系统、随动系统以及传感器等设备组成，火控计算机为内部信息交互的中心，在执行火控系统作战任务时，作战任务指令、控制数据、传感器数据等均以火控计算机为中心进行信息交互。典型压制武器火控系统的组成如图4所示。图4压制武器火控系统的组成3现代火控系统发展概况通常以1990年为界，将1990年之前的火控系统称为简易火控系统，1990年之后的称为现代火控系统，现代火控系统以突出系统总体功能和性能为特点［4-5］。现代火控系统具体又分为3个阶段，1990年~2000年为模块化火控系统，2000年~2010年为总线式火控系统，2010年至今为网络化火控系统。以陆军压制武器火控系统为例，本文对这3个阶段的火控系统进行具体介绍。3.1模块化火控系统模块化火控系统于20世纪90年代成型，是我国真正意义上的第一代模块化火控系统。模块化火控系统以火控计算机为核心，采用串口进行连接通信，自主决定射击诸元，可进行自动瞄准，交互界面采用EL平板汉字菜单显示，具备标准单炮接口，可图2自行高炮火控系统原理图图3坦克火控系统框图樊水康，等：现代陆装武器火控系统发展及展望3··0003（总第44-）火力与指挥控制2019年第1期兼容70km子母弹、杀爆弹、云爆弹、末敏弹以及150km子母弹，是压制武器中火箭炮的基型火控系统。代表产品有155mm自行加榴炮、远程火箭炮、坦克火控系统等。图5为某型火箭炮火控系统的组成框图，为典型的模块化火控系统。该火控系统由16个单体组成：火控计算机、火控操作显示台、地面操作显示台、炮长显示器、地面发控装置、弹上仪器仿真仪、车外发射装置、惯性定位定向导航装置、姿态角传感器、药温测量装置、火控配电箱、GPS定位定向导航装置、打印机、电台、通信控制器、车通。图5典型模块化火控系统组成火控系统采用RS232串行通信口构建通信网络架构；以火控计算机和地面发控装置为控制核心进行分布式控制，综合完成火控系统的各项功能、性能；建立了简易控制火箭弹的发射控制标准平台，规定了硬件接口和软件模块；能够实现70km、150km简易控制火箭弹的发射控制。3.2总线式火控系统随着计算机通信技术的发展，总线式火控系统应运而生。总线式火控系统是模块化火控系统的数字化升级改造，采用总线式分布式控制系统，各主要功能单元挂接在CAN总线上实现数据通讯。该火控系统仍以火控计算机和地面发控装置为控制核心进行分布式控制。总线式火控系统与模块化系统相比，主要体现在采用更加可靠的CAN总线作为通信方式，彩显及计算机性能明显升级提高，采用了简控弹和制导弹的标准接口，可完成传递对准及北斗星历装订及授时，基于车载捷联式惯导进行调炮控制，调炮精度显著提高。代表产品有122榴弹炮、155加榴炮数字化改造、425弹炮结合等。总线式火控系统组成单体基本不变，由16个单体组成：火控计算机、火控操作显示台、地面发控装置、地面操作显示台、弹上仪器仿真仪、车外发射装置、点火隔离装置、炮长显示器、北斗、火控配电箱、药温测量装置、姿态角传感器、车载惯性定位定向导航装置、电台、通信控制器、车通，如图6所示。总线式火箭炮火控系统能够实现70km、150km简易控制火箭弹和制导火箭弹的发射控制，从系统架构、硬件组成、接口和软件等方面建立了简易控制火箭弹和制导火箭弹管式共架发射控制标准平台。3.3网络化火控系统21世纪以来，计算机网络技术迅猛发展，将计算机网络技术引入现代火控系统成为必然趋势。以太网的传输速率可达100M/1000M，在现代火控系统发展中具有无可比拟的优势。网络化火控系统采用千兆以太网+局部CAN信息采集的网络架构，全面提升武器系统信息交互能力，代表产品为新一代火控系统。图7为典型的网络化火控系统组成框图。该火控系统采用火控电气一体化设计，网络化1000M带宽，采用C/S架构服务器客户端模式，人机交互方式采用图元界面，采用构件化软件设计，具备“一键式”流程操作功能，采用LRM机箱全寿命周期成本设计，具备嵌入式故障诊断和在线模拟训练功能，设计采用多弹种共架发射，可兼容多种型号火箭弹的发射。图7网络化火控系统组成图4新一代火力打击体系下的火控系统陆军新一代中远程火力打击系统由侦察感知装备、指挥控制装备、通信网络装备等组成，是集精确侦察、高效指挥和实时评估于一体，满足战役军团、战术兵团和战斗分队的火力打击需要，并与火力打击武器系统高度融合的综合信息系统［6-8］。新一代中远程火力打击系统具备侦察感知装备突出远程火力打击能力，指挥控制和通信网络装备应满足三级火力打击需求。侦察感知装备主要包括无人机系统、航天信息综合应用系统、侦察校射雷达等；指挥控制装备包括指挥车、综合信息车、通图6总线式火箭炮火控系统4··0004