肖龍遠(yuǎn)

(中國工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽 621900)

0 引言

引信系統(tǒng)是利用目標(biāo)信息和環(huán)境信息，在預(yù)定條件下引爆或引燃戰(zhàn)斗部裝藥的控制系統(tǒng)[1]。在一般工程系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引信系統(tǒng)有著自身特點。

1) 安全性、可靠性同時要求極高，且直接沖突。在難以測試、維修的情況下，引信系統(tǒng)需要在20年以上的壽命期內(nèi)，安全失效率不大于10-6，可靠度要達到0.995以上[2]。盡管高鐵、核電站、飛機等也同時具有極高的安全性和可靠性要求，但這些系統(tǒng)可以測試、維修。更重要的差別在于，這些系統(tǒng)的工作系統(tǒng)(保證可靠)和安全系統(tǒng)是相互獨立的兩套系統(tǒng)，并不直接產(chǎn)生矛盾。而引信系統(tǒng)的保險件直接插入其引爆通路上，每增加一級保險件(安全性提高)就是對引爆通路的一次阻隔(可靠性降低)。

2) 開環(huán)、一次性控制。盡管也稱為控制系統(tǒng)，但引信系統(tǒng)測量的是彈道環(huán)境和目標(biāo)信息，控制對象是雷管，測量和控制對象不一致，無法進行閉環(huán)反饋修正；并且，雷管是一觸即發(fā)、一次性動作的，一旦發(fā)出控制指令則再無修正機會。

3) 引信系統(tǒng)在武器系統(tǒng)中處于三級配套層級，位于系統(tǒng)工程“V”字型流程底部，研制周期短、外部約束強。在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)立項論證時，總體單位主要關(guān)注射程、精度、毀傷能力，重點設(shè)計制導(dǎo)系統(tǒng)、戰(zhàn)斗部系統(tǒng)。待武器系統(tǒng)概要設(shè)計完成后，才以研制任務(wù)書形式讓引信設(shè)計單位介入，但交付時間又必須在全系統(tǒng)集成測試之前。此時，引信的技術(shù)指標(biāo)基本固化，且不得不適應(yīng)剩下的異形、零散布局空間。

引信系統(tǒng)具有上述特點，盡管其規(guī)模不大，但對其研究應(yīng)該首先采用系統(tǒng)性、整體性的方法，將各項沖突性指標(biāo)進行綜合權(quán)衡設(shè)計，并從系統(tǒng)整個生命周期出發(fā)，才能夠?qū)ο到y(tǒng)有準(zhǔn)確的把握。已有的工作分別集中于引信系統(tǒng)兩大功能(起爆控制、安全控制)，主要包括：1) 引信的目標(biāo)探測與識別技術(shù)，尤其是無線電引信與目標(biāo)相互作用過程、侵徹硬目標(biāo)過程等；2) 引信的安全性研究。從一個系統(tǒng)整體角度來研究的極少。文獻[3]提出引信系統(tǒng)具有典型的高度優(yōu)化容限(highly optimized tolerance，HOT)特性和高確信性高后果(high assurance high consequence，HAHC)系統(tǒng)的要求，可以從復(fù)雜性科學(xué)角度來研究，但并未給出具體的方法和結(jié)論。

本文將引信看做一個完整的工程系統(tǒng)，采用系統(tǒng)架構(gòu)的理論與方法來權(quán)衡安全性、可靠性的沖突，并將系統(tǒng)架構(gòu)進行模塊化處理，以提高引信系統(tǒng)各零部件的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化水平，解決研制周期短、外部約束強的問題。為便于討論，本文選擇基于沖擊片雷管的直列式引信作為研究對象，但其基本方法也可用于隔爆式引信。

1 模塊化架構(gòu)的概念

要厘清模塊化架構(gòu)的概念，首先得回顧系統(tǒng)、系統(tǒng)架構(gòu)的概念。

系統(tǒng)是由一組實體(entity)和這些實體之間的關(guān)系所構(gòu)成的集合，其功能要大于這些實體各自的功能之和，即具有涌現(xiàn)性(emergence)。系統(tǒng)設(shè)計就是精心設(shè)計實體和實體之間的關(guān)系，獲得有益的涌現(xiàn)、抑制不良的涌現(xiàn)。引信系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計以及二者之間的沖突權(quán)衡，就是要充分發(fā)揮有益涌現(xiàn)、抑制不良的涌現(xiàn)。

系統(tǒng)同時具備形式(form)與功能(function)兩個特征，形式說的是系統(tǒng)是什么(物理形態(tài))，而功能則說的是系統(tǒng)做什么[4]。架構(gòu)是對系統(tǒng)中的實體及實體之間的關(guān)系所進行的抽象描述，同時存在于功能領(lǐng)域和形式領(lǐng)域，也包括對功能與形式之間的映射關(guān)系的分配和定義(用什么物理手段實現(xiàn)什么功能)。本文所提出的是一種功能架構(gòu)，只規(guī)定模塊的接口與功能要求，并不限定模塊的幾何尺寸、技術(shù)實現(xiàn)手段。

模塊是指具有獨立功能的部件級通用件。模塊化是一種設(shè)計方法，是對系統(tǒng)進行分解和接口標(biāo)準(zhǔn)化的過程。為了區(qū)別，本文將一般的分解結(jié)果和組件稱“實體”，僅當(dāng)進行了架構(gòu)模塊化處理之后的實體才稱為“模塊”。

是否能稱之為模塊化架構(gòu)并無成熟的量化標(biāo)準(zhǔn)，本文提出三個定性評判準(zhǔn)則：

1) 強內(nèi)聚、松耦合。指關(guān)聯(lián)、依賴、交互等關(guān)系在實體內(nèi)緊密，但在實體之間松散。普遍采用設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣(design structure matrix，DSM)來進行展示和度量[2-3]。DSM是N×N矩陣，將構(gòu)成系統(tǒng)的N個元素列在矩陣的行首和列首，矩陣內(nèi)部表示元素間的關(guān)聯(lián)程度。采用求和算法計算出所有元素間的依賴度之和，就可以度量系統(tǒng)的模塊化水平。

2) 符合“優(yōu)雅原則”。分解的結(jié)果應(yīng)與多個分解平面(維度)相匹配。功能、形式是顯然的兩個分解平面?，F(xiàn)代工程系統(tǒng)一般由多個單位協(xié)同研制，分解結(jié)果也要符合單位分工界面。同時，不同的部組件技術(shù)發(fā)展速度不一致，模塊分界面也要考慮到這一點。文獻[4]提出了12個可供考慮的分解平面，并指出，最佳的分解要盡可能與多個分解平面匹配，稱之為“優(yōu)雅原則”。

3) 封裝與接口標(biāo)準(zhǔn)化。通過標(biāo)準(zhǔn)接口對外提供功能，復(fù)雜的實現(xiàn)細(xì)節(jié)被“封裝”在內(nèi)部，類似面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想。采用標(biāo)準(zhǔn)接口對外進行交互的好處在于，模塊研制單位可以依據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)進行模塊設(shè)計、開發(fā)、測試、升級，而無需等到全系統(tǒng)集成。典型例子就是USB(universal serial bus，通用串行總線)、CAN(controller area network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))、1553B等標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)的應(yīng)用。

大量研究模塊化的文獻都在強調(diào)分解的重要性。如文獻[5]指出，在分解的過程中，最好能夠找到自然分割點，應(yīng)如自然所指引的那樣在結(jié)合點進行分解，不要像蹩腳的雕刻匠一樣將任何樹枝都一分為二。系統(tǒng)存在的根本價值在于其功能，所以，從功能平面進行模塊分解，再審視與其他分解平面的匹配性，是最自然的做法。模塊化設(shè)計不能和主要功能和性能相沖突，而應(yīng)融合設(shè)計、相互促進。引信系統(tǒng)的模塊化架構(gòu)設(shè)計仍需以安全性、可靠性為根本出發(fā)點。

2 引信系統(tǒng)總體架構(gòu)

根據(jù)定義，直列式引信系統(tǒng)功能可分解為四大部分：

1) 雷管起爆：基于電容放電單元或其他能量產(chǎn)生方式，產(chǎn)生脈沖高壓，引爆沖擊片雷管；

2) 起爆控制：探測目標(biāo)信息，在預(yù)定條件下給出起爆指令；

3) 安全控制：敏感環(huán)境與彈道信息，控制高壓電源產(chǎn)生；

4) 電源與接口：引信系統(tǒng)必然還需要供電、外部接口交互等支持性功能，將其合并為“電源與接口”功能。

因此，將引信系統(tǒng)分解成四大實體，并規(guī)定實體間交互關(guān)系，如圖1所示。

圖1 引信系統(tǒng)一級功能模塊分解Fig.1 The first level modules of fuze system

四大模塊之間僅傳輸極少的信息(解除保險、起爆所用的參數(shù)，以及起爆指令)和能量(高壓、低壓電源)，而模塊內(nèi)部功能交互密切，比如安全控制模塊必然采用多級保險控制能量通道，起爆控制模塊則需采用多種體制傳感器和信息融合技術(shù)進行目標(biāo)識別與起爆決策。

需要考慮的是，安全控制模塊和雷管起爆模塊之間是否應(yīng)該合并，因為之間傳輸?shù)母邏弘娫慈绻┞对诮M件外部，易對其他分系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，所以在進一步模塊化處理時將二者合并。但在侵徹類引信中是個例外，如果將二者獨立成兩個模塊，則僅需對雷管起爆模塊進行防護設(shè)計。

該架構(gòu)將安全控制模塊獨立出來，根本出發(fā)點是符合引信安全性設(shè)計哲學(xué)。文獻[2]提出了引信安全性設(shè)計的兩條關(guān)鍵原則，之一是安全組件應(yīng)該是一個獨立的技術(shù)狀態(tài)項(stand-alone configuration item)，安全功能“鎖定”在安全控制模塊內(nèi)部，可以減輕安全性和其他性能(可靠性、測試性)之間的沖突。美國在核武器引信安全性設(shè)計哲學(xué)也重點提到要求安全相關(guān)電路最小化，以便系統(tǒng)安全性僅依賴于相對較小的子集，有限的設(shè)計和驗證資源聚焦于此，有利于獲得可預(yù)測(predictable)的安全性。本質(zhì)上，這些設(shè)計原則和模塊化要求也是一致的：各級保險件及其所包含的傳感器、控制器、能量隔斷器件應(yīng)盡可能封閉在一個獨立的模塊中，與其他模塊松散耦合。

“電源與接口”模塊起到接口適配器的作用。面向不同的平臺，可僅修改“電源與接口”模塊，引信系統(tǒng)的核心功能模塊不用變化。

為提高模塊的通用化水平，還需對模塊接口進行標(biāo)準(zhǔn)處理。如圖2所示。

圖2 引信系統(tǒng)總體架構(gòu)(總線式)Fig.2 System architecture of fuze system(bus type)

該架構(gòu)把安全控制和雷管起爆模塊合并為“安全起爆模塊”，并利用原安全控制中的總線電路來接收起爆控制指令，并產(chǎn)生觸發(fā)信號。這樣有利于引信系統(tǒng)分散式布局，如起爆控制模塊內(nèi)包含目標(biāo)探測器必須布局在彈頭頭錐，而安全起爆模塊必須緊跟起爆傳爆序列，之間采用總線可保證長距離信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3 安全起爆模塊架構(gòu)

安全起爆模塊架構(gòu)設(shè)計核心要滿足最新的MIL-STD-1316F的要求[6]。MIL-STD-1316F對直列式引信安全系統(tǒng)的要求產(chǎn)生了顯著的變化，主要體現(xiàn)在5.3.4條：

a) 應(yīng)有三級獨立保險件(safety feature)

保險件應(yīng)包含環(huán)境感知、環(huán)境辨識、能量隔斷三大元件；其中至少兩級保險件可感知獨立的解保環(huán)境激勵(不同的環(huán)境，或者是不同的環(huán)境組合，標(biāo)準(zhǔn)4.2.2條規(guī)定)；第三級保險件應(yīng)基于解保環(huán)境的順序和時機使能；

b) 至少一個能量隔斷元件應(yīng)為動態(tài)開關(guān)，由獨特信號(unique signal)驅(qū)動，且需要在發(fā)射后環(huán)境得到確認(rèn)后才能使能。

安全起爆模塊架構(gòu)如圖3所示，由三級保險件、升壓變換器、高壓發(fā)火單元串聯(lián)而成。每一級保險件將其所需的環(huán)境感知、環(huán)境辨識、能量隔斷元件封裝在內(nèi)部，對外暴露電源、總線接口。保險件在感知解保條件滿足后輸出下一級保險件所需電源。保險件掛接到系統(tǒng)內(nèi)部總線上，一方面可以接收所需的解保參數(shù)，如發(fā)射過載閾值大小，另一方面，可以將本級保險件的信息發(fā)送到系統(tǒng)總線上，供其他保險模塊進行解保環(huán)境量的順序、時間窗判斷，也可用作飛行試驗時測試性設(shè)計。

圖3 安全起爆模塊架構(gòu)Fig.3 The architecture of safety module

保險件的內(nèi)部架構(gòu)體現(xiàn)了安全性設(shè)計思想的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的引信安全系統(tǒng)設(shè)計總是以不危及己方安全為主導(dǎo)設(shè)計思想，以發(fā)射環(huán)境信息作為解除保險的依據(jù)。早期的機械安全系統(tǒng)中的環(huán)境感知和能量隔斷通常都是同一個元件。由于機械結(jié)構(gòu)本身固有特性，總是把發(fā)射環(huán)境信息中的慣性力作為解除保險的主要依據(jù)和能量來源，而很難充分利用發(fā)射狀態(tài)下的其他環(huán)境信息。

近年來發(fā)展起來的機電一體化安全系統(tǒng)，它利用了傳感器技術(shù)和微電子控制技術(shù)，將感受環(huán)境信息的元件和能量隔斷元件分開。這樣一來，傳感器感受環(huán)境信息的能力比機械元件高得多，還可以探測到許多機械機構(gòu)無法探測到的環(huán)境信息(如導(dǎo)彈的飛行位置、高度等)，從而使安全系統(tǒng)可利用的信息更加豐富。解除保險執(zhí)行元件的動作能量，不是來自環(huán)境力，而是其內(nèi)部的其他能源，從而可以利用微弱的或無法用來直接使執(zhí)行元件動作的環(huán)境信息作為解除保險的起動信息，而又有足夠能量使執(zhí)行元件解除保險。

全電子安全系統(tǒng)有取代傳統(tǒng)的機械安全系統(tǒng)的趨勢。電子安全系統(tǒng)設(shè)計思想的出發(fā)點是，在不危害己方安全的前提下，保證安全系統(tǒng)在引信最佳起爆時刻之前，以最短的時間解除保險?；谶@種思想，認(rèn)為識別發(fā)射環(huán)境信息，僅是為了保證己方的安全，而識別利用目標(biāo)或目標(biāo)區(qū)環(huán)境信息，才是安全系統(tǒng)解除保險的依據(jù)，從而把安全區(qū)擴展到目標(biāo)區(qū)附近。發(fā)射環(huán)境、彈道環(huán)境、導(dǎo)彈制導(dǎo)、目標(biāo)特征等信息的綜合利用，是電子安全系統(tǒng)設(shè)計思想的必然體現(xiàn)?；诖税l(fā)展趨勢，本文提出各級保險件均采用傳感器-控制器-能量隔斷的通用功能架構(gòu)，如圖4所示。在實現(xiàn)形式上，可分別采用MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金氧半場效晶體管)和BJT(bipolar junction transistor，雙極結(jié)型晶體管)來實現(xiàn)能量隔斷，以防止共因失效。因本架構(gòu)各保險件具備自主的環(huán)境感知功能，所以均可對發(fā)射到目標(biāo)區(qū)環(huán)境進行確認(rèn)。為了適應(yīng)不同彈道環(huán)境，僅需修改軟件閾值即可，從而實現(xiàn)保險件通用化。

圖4 保險件通用架構(gòu)Fig.4 Common architecture of safety feature

動態(tài)保險件的能量隔斷需采用獨特信號驅(qū)動，美國Sandia實驗室[7]提出了一種在自然界產(chǎn)生概率最小的編碼方法，可以參考使用。為了提高安全性，該獨特信號在發(fā)射前不能存儲于引信內(nèi)，所以需要在發(fā)射后通過從系統(tǒng)內(nèi)部總線上傳輸給動態(tài)保險件。

該架構(gòu)將所有安全性相關(guān)功能均鎖定在“引信安全系統(tǒng)”內(nèi)部，更加滿足MIL-STD-1316F的4.2.5條(safety architecture distribution)。文獻[8]探討了安全系統(tǒng)架構(gòu)，其將安全控制所用傳感器、彈道辨識功能與制導(dǎo)系統(tǒng)一體化設(shè)計，其最大問題在于安全元素散布于各個角落，安全性設(shè)計無法聚焦，又被其他功能(制導(dǎo)、起爆)的設(shè)計縛住了手腳。在微電子、微機電技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各級保險件通過如微慣性測量組合芯片、微控制器等實現(xiàn)，體積功耗極小，可靠性也有保證。各保險件可獨立設(shè)計、測試，甚至封裝成SiP(system in package，系統(tǒng)級封裝)模塊，再集成為安全起爆模塊。

某些工程設(shè)計中為了提高安全系統(tǒng)的可靠性，采用雙套保險件并聯(lián)后接入系統(tǒng)，本文并不推薦這種架構(gòu)。首先根據(jù)定義，保險件的功能是阻止意外解保和動作，并聯(lián)之后對單個保險件來說已經(jīng)失去了該功能。另外，MIL-STD-1316F在4.2 b)條特地提出了防止共模失效、共因失效的要求，兩級保險件并聯(lián)必然導(dǎo)致共模失效，如果還采用相同技術(shù)途徑，則是共因、共模失效風(fēng)險同時存在。更重要的是，并聯(lián)之后，會增加對單個保險件安全失效率的要求，設(shè)計與驗證難度更大。雙套并聯(lián)保險件必然產(chǎn)生交聯(lián)，是否能達到預(yù)期的可靠性的提升效果，也是值得仔細(xì)權(quán)衡的問題。

4 基于權(quán)衡空間的起爆控制模塊架構(gòu)設(shè)計

起爆控制模塊的功能是探測目標(biāo)信息，在預(yù)定的條件下發(fā)出起爆指令，由目標(biāo)傳感器、控制器(信息處理與起爆決策)組成。假設(shè)有A、B、C三種傳感器可選，任何一種傳感器+控制器的組合都可以完成起爆控制功能，則系統(tǒng)架構(gòu)就是要決策傳感器、控制器的類型、數(shù)量、連接方式。據(jù)文獻[7]計算，一共可以產(chǎn)生20 509種架構(gòu)。部分架構(gòu)示意如圖5所示，S表示傳感器，C表示控制器。

文獻[7]提出采用權(quán)衡空間的方法對多種架構(gòu)篩選。該方法首先需要建立篩選的標(biāo)準(zhǔn)，需要選出2～3個評價的標(biāo)準(zhǔn)。對于起爆控制模塊來說，最重要的指標(biāo)應(yīng)該是可靠性和重量：我們總是期望選擇重量最輕、可靠性最高的架構(gòu)。

圖5 某些可能的起爆控制模塊架構(gòu)示意Fig.5 Some possible architecture of fire control module

假設(shè)A、B、C三種傳感器或控制器的重量與可靠性是逐漸增加的。通過假定各單元可靠度與重量的值，即可計算出各種架構(gòu)的重量和可靠性。圖6展示了部分計算結(jié)果，可以看出，需要搜索的架構(gòu)空間相當(dāng)龐大。該圖右邊加圓圈標(biāo)記的架構(gòu)稱為帕累托前沿，其可靠性比左邊的架構(gòu)高，重量比上面的架構(gòu)低。帕累托前沿上有一個特殊的點，圖6可靠性為9.7(以9的個數(shù)計)的架構(gòu)，過了該點，要使可靠性得到稍微提高，就必須大幅度增加重量。該點就是可靠性、重量取得了較好平衡的點。然而，并不是說一定最好選擇該架構(gòu)，因為這種模型是非常抽象的，許多因素尚未考慮：如連線的重量和可靠性，同構(gòu)冗余產(chǎn)生的共因失效風(fēng)險，對各單元的可靠性和重量假設(shè)是否合理等等，都會影響最終的架構(gòu)篩選結(jié)果，所以應(yīng)該在帕累托前沿附近來選擇架構(gòu)。

圖6 以可靠性、重量為指標(biāo)的權(quán)衡空間Fig.6 Tradespace of safety and weight

在算法層面，控制器該如何對各傳感器數(shù)據(jù)進行處理和決策？多個控制器之間該如何決策？這就是起爆控制模塊的魯棒性設(shè)計問題。盡管有各種多傳感器數(shù)據(jù)融合、奇異值處理、綜合決策等算法可以使用，但引信最佳作用時間窗口極短(打擊超高速空中目標(biāo)的時間窗口在毫秒級)，且雷管一觸即發(fā)，這些以穩(wěn)健性、魯棒性為目標(biāo)算法恰好使得引信系統(tǒng)成為一個HOT系統(tǒng)：穩(wěn)健但脆弱。這類系統(tǒng)對于考慮到的環(huán)境不確定性是非常穩(wěn)健的，但對一些少見的或不曾預(yù)期的擾動是十分脆弱的。這種潛在的脆弱性將使某個微不足道的初始事件導(dǎo)致大的連續(xù)的事故，并且，所考慮到的不確定性會以多大概率存在？也許，采用最簡單的算法是引信系統(tǒng)決策邏輯實現(xiàn)高可靠性的有效途徑。

5 層次化總線架構(gòu)設(shè)計

本文提出的總線架構(gòu)并不是說要所有的設(shè)備都掛接的到總線上，而是僅將引信系統(tǒng)功能模塊掛接，其他單元作為功能模塊的“附件”，由此形成了一種分層通信架構(gòu)，如圖7所示。

1) 系統(tǒng)總線上僅連接固定的系統(tǒng)功能模塊，包括：一級保險件、二級保險件、三級保險件、起爆控制模塊、電源接口模塊。節(jié)點數(shù)量固定，便于進行總線網(wǎng)絡(luò)阻抗匹配。接口節(jié)點形成網(wǎng)關(guān)，隔離內(nèi)外部通信環(huán)境；

2) 各模塊內(nèi)部可形成自己的二級網(wǎng)絡(luò)，如傳感器和控制器之間周期性數(shù)據(jù)僅在二級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸，使得系統(tǒng)總線裕量較大，提高傳輸可靠性。增加或減少傳感器的影響也可約束在二級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。

圖7 系統(tǒng)總線架構(gòu)Fig.7 The bus architecture of the system

6 系統(tǒng)模塊化水平分析

采用樹狀結(jié)構(gòu)展示出本文所提出的架構(gòu)元素，如圖8所示。該圖展示了一種思維模式：盡管一個復(fù)雜的系統(tǒng)難以實現(xiàn)通用化，但可以通過層次化分解，將復(fù)雜的系統(tǒng)功能分解成簡單、通用的模塊。針對引言提出的“研制周期短、外部約束強”的問題，引信研制單位可以提前研發(fā)好通用模塊，引信系統(tǒng)的設(shè)計就變成通用模塊的集成問題了。但前提是一定要有一個模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)進行總體規(guī)劃、總體約束。

圖8 引信系統(tǒng)層次化架構(gòu)Fig.8 Thehierarchic architecture of fuze system

圖9 模塊間耦合度分析Fig.9 Analyze of coupling between modules

對圖8各葉子節(jié)點模塊編號后，采用DSM矩陣分析模塊間的耦合情況，如圖9所示，模塊編號作為了行首和列首。如果a模塊的插入或移除，對b模塊無影響，則認(rèn)為a、b模塊間無耦合，不標(biāo)記，反之則標(biāo)記為1?？梢钥闯觯K間耦合關(guān)系呈現(xiàn)了一種聚類現(xiàn)象，矩形框標(biāo)記的模塊bcde內(nèi)交互密切，架構(gòu)中恰好將其封裝成了起爆控制模塊，其他三個聚類區(qū)域也恰好表明了保險件內(nèi)部傳感器、彈道辨識、能量隔斷元件的強內(nèi)聚性。初步分析看來，該架構(gòu)具有較好的模塊化水平。

7 總結(jié)

本文運用復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計理論和方法，對直列式引信的架構(gòu)模塊化設(shè)計進行了初步嘗試。本架構(gòu)的設(shè)計始終以安全性、可靠性作為根本價值驅(qū)動力，將模塊化的思想和方法融合到設(shè)計過程，給出了系統(tǒng)功能模塊劃分、模塊接口和功能分配，并提出了總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的要點，最后采用DSM矩陣進行了模塊化水平的分析，可作為相關(guān)工程設(shè)計和進一步研究的參考。

本文僅是對引信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的初步探索，還有許多問題需要解決：針對引信系統(tǒng)層面的安全性、可靠性問題，提出了一些探討，但并未給出明確的結(jié)論。如何采用定量的方法來評價引信系統(tǒng)架構(gòu)，也僅僅在可靠性、重量方面就起爆控制模塊進行了初步探討，尚未建立起適合全引信系統(tǒng)的、綜合多目標(biāo)(如安全性、可靠性、重量、模塊化水平等)的量化評價方法。

可以看到，引信系統(tǒng)設(shè)計過程實際上是一個多目標(biāo)、多方案的擇優(yōu)過程。之所以要選擇“架構(gòu)”的方法來研究，是因為引信系統(tǒng)面臨眾多的約束和相互沖突的目標(biāo)，相對抽象、忽略細(xì)節(jié)的架構(gòu)模型可以使得我們可以在各種粗略的想法之間輕易跳躍。有許多學(xué)者都在嘗試對架構(gòu)進行形式化建模以進行評價，也開發(fā)出了許多工具，然而，正如本文所展示的一樣，這些結(jié)果僅能作為決策支持，需小心、謹(jǐn)慎地對待建模工具所推薦的架構(gòu)。