李彥峰,高 山,邢艷君

(中國人民解放軍63729部隊,山西 太原 030027)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新研靶場測控裝備呈現(xiàn)集成化程度高、裝備組成復(fù)雜等特點，采用傳統(tǒng)操作方式完成裝備的維護、標(biāo)校、檢查和運行，將增加人員的操作難度，提高人為操作錯誤的風(fēng)險，不適應(yīng)新形勢下靶場測控裝備運行需求[1-3]。

本文對靶場測控裝備自動化運行全流程、各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，充分發(fā)揮現(xiàn)有先驗信息的作用，提出了一種基于先驗信息的靶場測控裝備自動化運行體系設(shè)計模型，為有效解決靶場測控裝備任務(wù)準(zhǔn)備時間短、對人員技術(shù)要求高、人力資源緊張等現(xiàn)實難題提供了技術(shù)支撐。

1 總體設(shè)計

圖1 靶場測控裝備自動化運行體系流程示意圖

(1)中心端操作員獲取任務(wù)文書、任務(wù)計劃、任務(wù)要求后，利用中心端管理軟件完成工作計劃、配置文件的填報[4-7]。

(2)中心端管理軟件向各測控裝備端管理軟件下發(fā)工作計劃、配置文件。

(3)測控裝備接收到工作計劃和配置文件后，依次依據(jù)時間節(jié)點完成裝備加電自檢、測試標(biāo)校、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)評估、目標(biāo)捕獲跟蹤、事后數(shù)據(jù)處理等自動化流程工作，并在每項工作結(jié)束后向中心端管理軟件上報結(jié)果，并由中心端管理軟件向中心端人員展示任務(wù)進(jìn)程。

(4)在測控裝備自動化運行過程中，裝備端操作員實時觀察測控裝備運行狀態(tài)，并在滿足人工干預(yù)條件時，及時干預(yù)測控裝備自動化運行過程，采取人工操作模式中止測控裝備自動化運行流程，并在處置完異常情況或故障后，及時恢復(fù)測控裝備自動化運行流程。

(5)各測控裝備工作計劃執(zhí)行完畢后，中心端管理軟件生成總結(jié)報告并向中心端操作員提供。

⑩?蔣介石:《中國建設(shè)的途徑》(1928年7月18日)，秦孝儀主編:《先總統(tǒng)蔣公思想言論總集》第10卷，(臺灣)“中央黨史會”1984 年版，第323、324 頁。

2 體系設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 中心端管理軟件設(shè)計

靶場測控裝備自動化運行體系中心端管理軟件負(fù)責(zé)整個體系的調(diào)度、運行、管理等功能，其功能需求如圖2所示。

圖2 中心端管理軟件功能需求示意圖

(1)管理功能主要包括制定工作計劃、下發(fā)工作計劃、用戶管理和身份識別等。由操作員制定各裝備的工作計劃，具備一鍵式指定多套裝備計劃發(fā)送的功能；同時可實現(xiàn)中心端管理軟件的用戶權(quán)限管理和身份識別，對非法用戶、非法操作等有保護功能。

(2)數(shù)據(jù)通信功能主要包括計劃指令發(fā)送、結(jié)果數(shù)據(jù)接收等。具備向測控裝備端管理軟件發(fā)送工作計劃、操控指令、文件等信息的功能；具備接收測控裝備上報的測量數(shù)據(jù)、運管狀態(tài)數(shù)據(jù)、工作計劃執(zhí)行結(jié)果、文件等信息的功能。

(3)監(jiān)視現(xiàn)實功能主要包括計劃顯示、進(jìn)程顯示、狀態(tài)監(jiān)視和告警提示等。具備以可視化頁面顯示當(dāng)前進(jìn)度，方便用戶監(jiān)視任務(wù)進(jìn)展情況，同時對異常告警信息以聲光等方式提醒操作員。

2.2 裝備端管理軟件設(shè)計

測控裝備自動化運行體系裝備端管理軟件負(fù)責(zé)測控裝備開展各項具體工作的調(diào)度、運行、管理等功能，其功能需求如圖3所示。

圖3 裝備端管理軟件功能需求示意圖

(1)管理功能主要包括制定工作計劃、接收工作計劃、用戶管理和身份識別等?？身憫?yīng)中心端管理軟件下發(fā)的工作計劃，也可依據(jù)裝備實際制定本地工作計劃；同時可實現(xiàn)裝備端管理軟件的用戶權(quán)限管理和身份識別，對非法用戶、非法操作等有保護功能。

(2)性能評估功能主要包括設(shè)備自檢、自動化測試、自動化標(biāo)校、參試狀態(tài)評估等?？梢砸悦畹男问街贫y控裝備開展自檢、測試、標(biāo)校等工作，同時收集結(jié)果信息，作為評估測控裝備參試狀態(tài)的依據(jù)，得出測控裝備性能指標(biāo)是否滿足任務(wù)工作要求的結(jié)論，并向中心端管理軟件上報。

(3)參數(shù)配置功能主要包括鏈路配置、參數(shù)配置等。通過調(diào)用鏈路配置宏實現(xiàn)任務(wù)鏈路、測試鏈路、標(biāo)校鏈路等指定鏈路的調(diào)用，并完成裝備鏈路設(shè)置；通過調(diào)用參數(shù)配置宏實現(xiàn)各分系統(tǒng)、各單機參數(shù)設(shè)置。

(4)自動任務(wù)功能主要包括自動捕獲跟蹤、捕獲異常狀態(tài)識別、測量數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、狀態(tài)切換等功能。此功能是軟件的核心功能，軟件通過啟動自動捕獲跟蹤功能模塊，結(jié)合理論彈道數(shù)據(jù)、中心引導(dǎo)數(shù)據(jù)、同站引導(dǎo)數(shù)據(jù)、目標(biāo)測量數(shù)據(jù)等信息識別目標(biāo)穿越測控裝備跟蹤波瓣狀態(tài)，當(dāng)軟件判定目標(biāo)位于測控裝備跟蹤主瓣內(nèi)時，自動完成目標(biāo)捕獲跟蹤；軟件還可以利用先驗信息和實時測量數(shù)據(jù)完成典型異常跟蹤狀態(tài)的識別和自動處置；任務(wù)結(jié)束后，軟件可以自動完成測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析，并自動切換為下一任務(wù)狀態(tài)。

(5)故障告警功能主要包括自定義監(jiān)測點編輯、監(jiān)測點故障告警等功能。軟件可以根據(jù)操作員需要自行定義監(jiān)測點，并依據(jù)實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)自定義監(jiān)測點的狀態(tài)顯示和異常告警。

(6)數(shù)據(jù)通信功能主要包括計劃指令接收、結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。軟件可接收中心端管理軟件下發(fā)的工作計劃，并向中心端管理軟件上報結(jié)果信息。

(7)人工干預(yù)功能。操作員具備主動介入測控裝備自動化運行流程的功能，可隨時中斷測控裝備自動化運行模式，改為人工操作模式。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 自動化測試技術(shù)

自動化測試流程如圖4所示。自動化測試主要解決了以下關(guān)鍵問題：

(1)自動測試方法的科學(xué)性。利用網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表可對具備直接測試條件的技戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行測試；利用歷次指標(biāo)測試結(jié)果等先驗信息和間接比對測試方法，可實現(xiàn)復(fù)雜技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的測試。

(2)儀器數(shù)據(jù)獲取的及時性。現(xiàn)有儀器(如信號源、頻譜儀、示波器、功率計等)都具有網(wǎng)絡(luò)輸出接口，具備利用網(wǎng)絡(luò)直接操作、獲取數(shù)據(jù)的能力，但在模塊設(shè)計時需要采用規(guī)范流程、接口設(shè)計，確保接口合理明確、過程規(guī)范唯一、結(jié)果準(zhǔn)確可信。

(3)數(shù)據(jù)處理方法的準(zhǔn)確性。測控裝備自動化測試模塊應(yīng)全程記錄測試過程及中間結(jié)果，便于人工核實測試結(jié)果和分析改進(jìn)自動化測試方法。

圖4 裝備端管理軟件自動化測試流程原理示意圖

2.3.2 自動化標(biāo)校技術(shù)

自動化標(biāo)校流程如圖5所示。主要解決了如下關(guān)鍵問題：

(1)自動標(biāo)校方法的科學(xué)性。利用網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表可對具備直接標(biāo)校條件的標(biāo)校項進(jìn)行測試；利用歷次標(biāo)校結(jié)果等先驗信息和間接比對方法，可實現(xiàn)復(fù)雜標(biāo)校項的測試。

(2)儀器數(shù)據(jù)獲取的及時性?，F(xiàn)有儀器(如信號源、頻譜儀、示波器、功率計等)都具有網(wǎng)絡(luò)輸出接口，具備利用網(wǎng)絡(luò)直接操作、獲取數(shù)據(jù)的能力，但在模塊設(shè)計時需要采用規(guī)范流程、接口設(shè)計，確保接口合理明確、過程規(guī)范唯一、結(jié)果準(zhǔn)確可信。

(3)數(shù)據(jù)處理方法的準(zhǔn)確性。測控裝備自動化標(biāo)校模塊應(yīng)全程記錄標(biāo)校過程及中間結(jié)果，便于人工核實標(biāo)校結(jié)果和分析改進(jìn)自動化標(biāo)校方法。

圖5 裝備端管理軟件自動化標(biāo)校流程原理示意圖

2.3.3 自動捕獲跟蹤技術(shù)

測控裝備自動化捕獲跟蹤模塊需具備綜合利用數(shù)引、程引、測控裝備狀態(tài)、測量數(shù)據(jù)等先驗信息自動完成捕獲目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)的能力，并對常見的異常跟蹤狀態(tài)具備識別能力和自動應(yīng)對能力，如圖6所示。

圖6 裝備端管理軟件自動化捕獲跟蹤流程原理示意圖

自動化捕獲跟蹤主要解決的關(guān)鍵問題是：

(1)主瓣/主視場識別算法的準(zhǔn)確性。充分利用中心引導(dǎo)數(shù)據(jù)、理論彈道數(shù)據(jù)、同站引導(dǎo)數(shù)據(jù)等先驗信息，為確保測控裝備波束/視場覆蓋目標(biāo)提供支撐；利用主瓣/主視場內(nèi)自跟蹤收斂特性，利用接收信號電平、角誤差電壓、脫靶量變化、角速度、角加速度等信息，可準(zhǔn)確判斷目標(biāo)是否處于主瓣/主視場。

(2)跟蹤異常時自動處置算法的科學(xué)性。目前針對閃鎖、丟失目標(biāo)、天線飛車等常見跟蹤異常，利用歷史數(shù)據(jù)迭代更新了自動處置算法，但由于跟蹤異常的不確定性，需要依據(jù)實際數(shù)據(jù)不斷對自動處置算法進(jìn)行更新升級，不斷補充新的自動處置算法。

(3)自動化捕獲跟蹤模塊應(yīng)具備擴展性，便于依據(jù)實戰(zhàn)經(jīng)驗進(jìn)行修正。

3 結(jié)束語

靶場測控裝備自動化運行體系的建設(shè)和應(yīng)用，可以提高系統(tǒng)可靠性，提升測控裝備運行管理效率，同時通過積累數(shù)據(jù)，可以為后續(xù)系統(tǒng)能力提升、技術(shù)算法更新等提供數(shù)據(jù)支撐。本文基于多年實踐經(jīng)驗，提出了一種基于先驗信息的靶場測控裝備自動化運行體系設(shè)計模型，通過采用模塊化設(shè)計，提升了體系建設(shè)的靈活性，降低了體系建設(shè)的難度，對后續(xù)靶場測控裝備的研制和改造具有可借鑒意義。