毛　寧，劉艷華，馬麗媛

（1.中國北方車輛研究所，北京　100072；2.中國兵器工業(yè)集團公司，北京　100821）

陸軍武器火控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

毛寧1，劉艷華1，馬麗媛2

（1.中國北方車輛研究所，北京100072；2.中國兵器工業(yè)集團公司，北京100821）

介紹了陸軍武器裝備火控系統(tǒng)的作戰(zhàn)使命和工作原理，分析了信息化作戰(zhàn)條件下，陸軍武器火控系統(tǒng)的作用和使用需求，提出了未來陸軍武器火控系統(tǒng)體系網(wǎng)絡化、操縱智能化、功能一體化、性能精準化、結構模塊化的發(fā)展趨勢，分析了需對應突破的關鍵技術。

火控系統(tǒng)，陸軍，武器裝備，發(fā)展趨勢

0　引言

軍隊信息化建設發(fā)端于武器裝備信息化，即建設信息化武器裝備體系。陸軍武器火控系統(tǒng)是陸軍武器裝備的核心組成部分，是武器裝備對敵目標實施快速、精確、有效打擊的保證，火控系統(tǒng)集計算機、信息、光電、通信、機械、控制、智能等技術于一體，被譽為武器作戰(zhàn)效能的倍增器，是武器裝備信息化發(fā)展的重要標志。

1　陸軍武器火控系統(tǒng)作戰(zhàn)使命和工作原理

火控系統(tǒng)是武器裝備中實現(xiàn)目標探測、火控解算和武器控制等使命，完成對敵目標的快速、精確打擊和毀傷，并進行射擊效果評估的設備總稱。

陸軍武器火控系統(tǒng)分為直瞄射擊和間瞄射擊兩大類。兩大類的主要區(qū)別是目標信息獲取和瞄準的方式和原理不同。

直瞄射擊火控系統(tǒng)是能夠通過本車的雷達或光電探測設備，直接跟蹤目標并測量目標參數(shù)，進行射擊諸元解算，控制本平臺武器射擊目標，其射擊諸元解算是在本車坐標系之中進行的。高炮防空火控系統(tǒng)、坦克裝甲車輛火控系統(tǒng)通常都是直瞄射擊火控系統(tǒng)，具有觀瞄分系統(tǒng)、火控計算分系統(tǒng)和火炮控制分系統(tǒng)。

間瞄射擊火控系統(tǒng)是通過上級指揮系統(tǒng)或偵察系統(tǒng)提供目標參數(shù)，火控系統(tǒng)依據(jù)目標地理坐標、本車定位定向和姿態(tài)信息，進行射擊諸元解算和操瞄解算，控制本平臺武器射擊目標。其射擊諸元解算是在大地坐標系之中進行的。炮兵壓制武器火控系統(tǒng)通常是間瞄射擊火控系統(tǒng)，具有定位定向分系統(tǒng)、火控計算分系統(tǒng)和火炮控制分系統(tǒng)。

根據(jù)武器系統(tǒng)多功能的發(fā)展需求，目前部分武器裝備已經進行間瞄和直瞄火控一體化設計，既配備觀瞄分系統(tǒng)也配備定位定向分系統(tǒng)，武器系統(tǒng)同時具備間瞄射擊和直瞄射擊功能。

2　信息化條件下陸軍武器火控系統(tǒng)的作用

近年來，隨著武器裝備信息化的迅猛發(fā)展，火控系統(tǒng)愈發(fā)顯示出在武器平臺上以至于在作戰(zhàn)中的重要作用。

2.1火控系統(tǒng)是武器裝備信息化的基礎

軍隊信息化建設發(fā)端于武器裝備信息化，信息化武器裝備體系的核心則是軍事信息系統(tǒng)一體化，即C4KISR。裝備信息化的目的是提高武器裝備的整體效能，增強戰(zhàn)斗力?；鹂叵到y(tǒng)是武器裝備的核心組成部分，被譽為武器裝備效能的倍增器，是一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的紐帶，武器裝備信息最終將聚焦于主戰(zhàn)裝備，聚焦于武器火控系統(tǒng)，火控系統(tǒng)是武器裝備信息化的基礎。

2.2火控系統(tǒng)是實現(xiàn)快速精確火力打擊的關鍵

武器平臺的核心使命是實現(xiàn)對目標的毀傷，火控系統(tǒng)是武器平臺上的火力控制系統(tǒng)，其核心使命是實現(xiàn)快速目標捕獲、對目標高精度跟蹤、精確火控解算、控制武器高精度射擊。實現(xiàn)對目標快速、精確打擊是火控系統(tǒng)永恒的主題，火控系統(tǒng)是發(fā)揮武器平臺火力效能，實現(xiàn)快速精確打擊的關鍵。

2.3火控系統(tǒng)是武器裝備體系化發(fā)展的瓶頸

長期以來，我國武器火控系統(tǒng)發(fā)展模式主要是隨武器型號分立研制，不同裝備火控系統(tǒng)體制不兼容，不能適應裝備升級和彈藥拓展的需求。信息化條件對武器裝備體系化發(fā)展提出了新的要求，武器平臺和任務載荷、火控系統(tǒng)與武器彈藥等要求交叉適應，火控系統(tǒng)成為武器裝備體系化發(fā)展的瓶頸，建立適應不同兵種、不同武器、不同彈藥的模塊化通用火控系統(tǒng)將成為加快武器裝備發(fā)展的重要課題。

2.4網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)是提高分隊協(xié)同火力打擊的保證

復雜戰(zhàn)場環(huán)境下更加注重武器裝備體系交戰(zhàn)能力，小型高機動分隊作戰(zhàn)成為未來局部戰(zhàn)爭的重要形式。在一體化信息體系下，實現(xiàn)分隊內多武器平臺協(xié)同火力打擊是對火控系統(tǒng)提出的新要求，網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)將是未來網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的執(zhí)行層。在網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)中，各武器火控信息充分共享、各武器作戰(zhàn)能力充分發(fā)揮、協(xié)同火力可動態(tài)協(xié)調控制，實現(xiàn)了從傳感器到射手的快速時敏打擊。網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)是提高分隊協(xié)同火力打擊能力的保證。

2.5火控系統(tǒng)是實現(xiàn)無人化戰(zhàn)場的核心

隨著高新技術在軍事領域的廣泛滲透和應用，軍事裝備向智能化與無人化演變，戰(zhàn)爭形態(tài)也朝著無人化方向發(fā)展。在火控系統(tǒng)中，目標的自主搜索、目標的自動跟蹤、作戰(zhàn)任務的動態(tài)規(guī)劃、智能化的武器控制、無人系統(tǒng)和有人系統(tǒng)的協(xié)同作戰(zhàn)等技術突破和工程實現(xiàn)，是武器裝備無人化的關鍵?；鹂叵到y(tǒng)是未來無人化戰(zhàn)場的核心。

3　陸軍武器火控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

信息化作戰(zhàn)條件下的戰(zhàn)爭形式將由“平臺中心戰(zhàn)”向“網(wǎng)絡中心戰(zhàn)”發(fā)展，陸軍武器火控系統(tǒng)必須適應這一變化。同時，我國武器裝備研發(fā)模式經歷了仿研-自行研制-發(fā)展提高的階段，目前已進入開拓創(chuàng)新階段，需要按照我國的實際情況，從軍事作戰(zhàn)需求和裝備發(fā)展的牽引、技術進步和新技術涌現(xiàn)的推動兩個方面，研究和分析并確定自己的發(fā)展道路。

陸軍武器火控系統(tǒng)整體發(fā)展趨勢可概括為“縱向深入、橫向拓展和模塊化通用”，具體包括：體系網(wǎng)絡化、操控智能化、功能一體化、性能精準化、結構模塊化。

3.1火控系統(tǒng)朝著“體系網(wǎng)絡化”方向發(fā)展

在“以網(wǎng)絡為中心”的信息化戰(zhàn)場中，為實現(xiàn)武器對目標的高效精確打擊，火控系統(tǒng)應具有網(wǎng)絡化控制能力，其特點有：

（1）火控系統(tǒng)不再局限于平臺范圍內的火力控制，目標搜索、目標跟蹤、火控解算、火力打擊、火力引導等可以分布在地理上分散的不同武器平臺上，在武器裝備功能和性能基本不變的情況下，大幅度提升體系作戰(zhàn)能力；

（2）多個武器平臺的火控系統(tǒng)信息實現(xiàn)共享，具有多元信息融合功能，提升了武器裝備對戰(zhàn)場環(huán)境感知的透明度，實現(xiàn)“你視既我視”，大大拓展了武器裝備的作用范圍；

（3）提高了對時敏目標的打擊能力，網(wǎng)絡化火控構成了從傳感器到射手的信息直接傳輸通道，可實時進行多武器平臺的任務規(guī)劃，能夠有效提高對時敏目標打擊能力；

（4）提升了遠程精確火力打擊能力，通過多武器平臺的目標信息融合可獲得更精確的目標參數(shù)，同時多平臺協(xié)同可為武器裝備提供遠程目標精確引導、火控閉環(huán)誤差修正，提升對遠程目標的精確火力打擊能力；

（5）網(wǎng)絡化火控可依據(jù)多目標和多武器綜合因素，在火控層面實現(xiàn)作戰(zhàn)資源的實時動態(tài)協(xié)調與控制，減少各自為戰(zhàn)情況下的粗放配合、冗余發(fā)射，降低彈藥消耗，提高了作戰(zhàn)效率。

實現(xiàn)火控系統(tǒng)“體系化、網(wǎng)絡化”發(fā)展的關鍵技術包括：

（1）強時敏性通信技術。網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)要求通信鏈路的信息傳輸時延在百毫秒（ms）以內，信息傳輸帶寬在幾百千字節(jié)每秒（KB/s）以上，信息傳輸?shù)臅r幀周期要滿足協(xié)同信息傳輸間隔時間的要求，以確保協(xié)同數(shù)據(jù)的實時傳輸；

（2）實時信息融合技術。網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)要求通過各武器平臺獲取的目標位置和運動信息，生成統(tǒng)一的戰(zhàn)場態(tài)勢圖像，目標航跡信息要達到火力控制的實時性要求，需要研究并突破信息融合結構、目標綜合識別、時空配準、數(shù)據(jù)關聯(lián)、機動目標跟蹤等關鍵技術；

（3）協(xié)同作戰(zhàn)任務規(guī)劃技術。網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)要實現(xiàn)多武器平臺協(xié)同打擊，涉及因素眾多，戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變、目標特性復雜多樣、兵力配置和武器健康狀態(tài)實時變更，協(xié)同作戰(zhàn)任務規(guī)劃必須動態(tài)進行。需要研究并突破目標威脅估計、打擊目標提取、火力和目標分配、打擊效果評估等關鍵技術；

（4）軟、硬件分離技術。網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)需接收、分發(fā)并處理來自多武器平臺的各類信息，信息處理軟件應不依賴于硬件設備和操作系統(tǒng)，提供跨網(wǎng)絡、硬件和操作系統(tǒng)，具有透明性的應用或服務的交互功能，支持分布式計算，并且支持標準的協(xié)議和標準的接口。

3.2火控系統(tǒng)朝著“操控智能化”方向發(fā)展

“進入21世紀機器人戰(zhàn)爭時代即將到來”、“有人/無人平臺協(xié)同正在成為地面作戰(zhàn)的主要模式”，美歐等世界發(fā)達國家都在為應對未來“機器人戰(zhàn)爭”做著積極準備。

武器火控系統(tǒng)智能化發(fā)展勢在必行，研究具有目標自主識別與截獲、目標自動跟蹤、自主打擊決策等功能的火控系統(tǒng)已成為當前的重要課題，適應無人作戰(zhàn)平臺的自主火控系統(tǒng)是火控系統(tǒng)智能化的終極發(fā)展目標。但是，限于目前的技術狀態(tài)及人們對高智能火控系統(tǒng)的擔憂，“平臺無人、環(huán)路有人”的“操控智能化”火控系統(tǒng)將會長期存在。火控系統(tǒng)“操控智能化”的關鍵技術主要包括：

（1）目標自主感知技術。目標自主感知包括目標自主搜索和自主跟蹤，利用各類光、電探測器實現(xiàn)對目標的綜合感知，利用多頻譜信息智能處理實現(xiàn)多目標的檢測和識別，是目標自主搜索和自動跟蹤的主要途徑。多平臺目標協(xié)同感知也是目標自主感知的重要手段，網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)可在更短時間內獲取目標信息。

（2）自主決策技術?；鹂叵到y(tǒng)自主決策的過程為：目標自主識別-平臺機動控制-態(tài)勢自主估計-威脅度自主估計-火力自主分配-命中分析-射擊控制-效能自主評估。對于無人作戰(zhàn)平臺中火控系統(tǒng)自主決策需要與自動駕駛、智能指揮決策等綜合研究。

（3）“人在回路”控制技術。要深入研究“人-機”任務剖面?！耙?guī)劃層面”中“人”為干預主要基于戰(zhàn)術任務對火力分配結果的監(jiān)視與重分配，“控制層面”中“人”為干預主要基于火控過程對目標分配、武器擊發(fā)等優(yōu)先級的控制?！叭嗽诨芈贰笨刂萍夹g包括態(tài)勢顯示技術與人機交互技術。

3.3火控系統(tǒng)朝著“功能一體化”方向發(fā)展

信息化作戰(zhàn)促使火控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的融合，裝備信息化推動武器裝備功能和邏輯格局的變化，新技術發(fā)展拓展了火控系統(tǒng)各功能的實現(xiàn)途徑，武器和彈藥發(fā)展對火控系統(tǒng)提出了更多控制要求?；鹂叵到y(tǒng)內涵將不斷拓展，并與其他功能系統(tǒng)進行一體化設計，具體表現(xiàn)有：

（1）火控、指控一體化。在網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)中，不僅要解決“反應快、打得準、打得狠”，而且需要確定打擊目標、打擊方式、打擊時機、任務分工等，火控系統(tǒng)和指控系統(tǒng)必須融合設計；

（2）信息、控制一體化。信息化武器裝備中信息資源高度共享，信息基礎設施不屬于某一功能系統(tǒng)獨享，信息資源更加豐富，信息為控制服務、控制基于信息已成為火控系統(tǒng)和主要分系統(tǒng)的設計出發(fā)點，同時控制部件高度信息化，每個控制部件將逐步成為基于信息的智能體；

（3）間直、高平一體化。由于復雜作戰(zhàn)環(huán)境、武器和彈藥發(fā)展等因素，火力打擊方式更加多樣化，傳統(tǒng)的兵種單一作戰(zhàn)模式逐步擴展為多模式，部分武器裝備火控系統(tǒng)將同時具備間瞄、直瞄、對空、對地等作戰(zhàn)方式。

（4）彈箭、彈炮一體化。武器裝備所搭載的武器種類進一步豐富，多種武器集中在同一平臺上，火控系統(tǒng)需要適應多武器綜合控制需求，形成彈箭、彈炮一體化火控系統(tǒng)。

（5）彈藥、平臺一體化。智能彈藥發(fā)展使得火控系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)對武器的發(fā)射控制，還要保證彈藥的命中，制導控制、彈藥飛行控制、火力引導等將納入到火控系統(tǒng)范疇，火控系統(tǒng)設計中要實現(xiàn)平臺上的武器控制和彈藥飛行的控制一體化設計。

3.4火控系統(tǒng)朝著“性能精準化”方向發(fā)展

對目標的“快速、精確”打擊始終是武器火控系統(tǒng)追求的目標，由于陸軍各兵種武器的功能、性能不同，對火控系統(tǒng)精準化的要求也不盡相同。

（1）在越野條件下“先敵射擊，首發(fā)命中”是坦克裝甲火控系統(tǒng)的基本要求

坦克裝甲車輛是地面戰(zhàn)場的主要突擊武器，機動能力和火力打擊能力是其突擊能力的兩大要素。在高速越野機動條件下作戰(zhàn)時，坦克裝甲戰(zhàn)斗車輛“先敵射擊，首發(fā)命中”是保證戰(zhàn)斗勝利的必要條件，要求火控系統(tǒng)在高速越野機動條件下能夠先敵探測、先敵射擊，并且有較高的首發(fā)命中概率，才能保證坦克裝甲戰(zhàn)斗車輛的火力打擊能力，并使火力打擊能力和機動能力協(xié)調發(fā)展，共同保證和促進坦克裝甲戰(zhàn)斗車輛突擊能力的提高。

（2）對高機動目標的快速捕獲、高精度打擊是防空火控系統(tǒng)的基本需求

防空反導、末端防御是防空火控系統(tǒng)的基本使命，要求能夠有效攔截進入末端空域各類來襲武器，除殲擊機、武裝直升機外，遠程精確打擊武器、精確制導彈藥和無人機都納入到防空武器的作戰(zhàn)目標，低空、小型、高機動目標成為防空火控面臨的新任務。需要突破遠距離目標自動截獲、復合跟蹤控制、目標運動特征卡爾曼濾波，以及閉環(huán)校射、高精度火控解算、快速穩(wěn)定火炮隨動控制等關鍵技術，在武器射擊精度和反應時間等取得新提升。另外開展火箭炮、激光、電磁炮等新型武器火控系統(tǒng)是提高防空武器精度的有效手段。

（3）智能彈藥的發(fā)展使用、高精度射擊控制是壓制武器火控系統(tǒng)的基本需求

未來壓制武器射程將覆蓋更大范圍，對于壓制武器火控系統(tǒng)，除注重通過信息化設備性能提升帶動武器裝備性能提升外，更應關注智能彈藥的發(fā)展需求，研究多彈種的共架發(fā)射技術，實現(xiàn)同一平臺對普通彈藥、簡控彈藥、精確制導彈藥和巡飛彈藥的共平臺發(fā)射控制，同時開展智能彈藥解算與控制、基于炸點的射擊閉環(huán)修正、自主射擊修正等高精度射擊關鍵技術研究，以保證火控系統(tǒng)通過對智能彈藥的有效運用與控制，提高壓制武器打擊效能。

3.5火控系統(tǒng)朝著“結構模塊化”方向發(fā)展

現(xiàn)有火控系統(tǒng)的發(fā)展模式是隨具體型號研制，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃設計。型號研制中受經費投入、技術風險和研制周期等限制，對于后續(xù)發(fā)展的拓展性、兼容性和跨型號通用性只能作有限的考慮和設計，制約了武器裝備性能提升和功能拓展。火控系統(tǒng)存在的突出問題包括：

（1）低層次重復研制不利于裝備高效建設和發(fā)展；

（2）火控系統(tǒng)的局部功能升級往往需要通過系統(tǒng)改動來實現(xiàn)；

（3）不利于武器裝備實現(xiàn)統(tǒng)一化、集約化保障。

針對上述問題，應提高火控系統(tǒng)的模塊化、通用化和系列化水平和整體建設效益，基于陸軍各平臺作戰(zhàn)使用流程和火控功能、性能要求，按照模塊化設計方法，開發(fā)能跨平臺應用，具有靈活性、組合性和重構性的模塊化通用火控系統(tǒng)，火控系統(tǒng)應具有以下特征：

（1）定義和規(guī)劃火控系統(tǒng)信息流程和功能模塊，建立統(tǒng)一的技術體制和結構框架，促進和實現(xiàn)陸軍武器火控系統(tǒng)統(tǒng)型發(fā)展；

（2）進行功能模塊之間、軟硬件之間的解耦研究，使功能組件能隨技術發(fā)展或需求變化獨立升級，實現(xiàn)即插即用式的功能擴展和性能提升；

（3）利用網(wǎng)絡和總線技術簡化火控系統(tǒng)設備間連接關系，實現(xiàn)火控系統(tǒng)各組成單元接口標準的統(tǒng)一。

4　結論

火控系統(tǒng)作為武器裝備的核心組成部分，需適應我軍裝備信息化發(fā)展的需求。概括起來，新一代火控系統(tǒng)技術特征主要是：具有信息化作戰(zhàn)的網(wǎng)絡化基因——網(wǎng)絡化特征；適應未來無人化作戰(zhàn)的需求——智能化特征；具有適應不同作戰(zhàn)環(huán)境的多樣化作戰(zhàn)方式——一體化特征；具有各種可滿足高機動條件下的精確打擊需求——精準化特征；適應我軍裝備體系的“三化”發(fā)展需求——模塊化特征。

［1］朱元武，盧志剛.陸軍武器平臺網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)發(fā)展思路［J］.火力與指揮控制，2013，38（10）：114-118.

［2］宋躍進，秦繼榮.指揮控制與火力控制一體化［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［3］周啟煌，常天慶，邱曉波.戰(zhàn)車火控系統(tǒng)與指控系統(tǒng)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.

［4］盧志剛，朱元武，張勇，等.坦克裝甲車輛網(wǎng)絡化火控系統(tǒng)研究［C］//北京：2011年兵工學會論文集，2011.

［5］常天慶，陳軍偉，張波，等.一種新型坦克火控系統(tǒng)建模方法［J］.火力與指揮控制，2014，39（1）：98-102.

［6］白奕，王海川.多平臺武器協(xié)同控制系統(tǒng)體系結構探討［C］//北京：2013中國指揮控制大會論文集，2013.

Reseach on Development Trends of Army Weapon Equipment Fire Control System

MAO Ning1，LIU Yan-hua1，MA Li-yuan2
（1.China North Vehicle Research Institute，Beijing 100072，China；2.China North Industries Group Corporation，Beijing 100821，China）

The combat mission and the working principle of the army weapon equipment fire control system are introduced in this paper.The role and use demand of the fire control system are analyzed at information battle environment.On the basis above，the development trends of the future army weapon equipment fire control system are proposed，including system network，intelligent control，functional integration，performanceaccuracy，structural modularity，as well as the corresponding key technology to break through.

fire controlsystem，army，weapon equipment，development trends

E271

A

1002-0640（2016）08-0006-04

2015-06-05

2015-07-07

毛寧（1977-），男，山東人，博士。研究方向：自動控制。