嵌入式智能平臺在坦克火控系統(tǒng)當中的應用

第二次世界大戰(zhàn)末期裝備的第一代坦克火控系統(tǒng)只配有簡單的光學瞄準鏡。這種光學瞄準鏡用視距法測距，即如果目標的高度或?qū)挾纫阎敲淳涂赏ㄟ^它在瞄準鏡視場中所占的分劃數(shù)估算出或直接讀出目標的距離。這種火控系統(tǒng)在900米內(nèi)，原地對固定目標的首發(fā)命中率為50%。

由于用視距法測距，當距離超過900米時坦克的命中率會顯著下降，因此，20世紀50年代裝備的第二代坦克火控系統(tǒng)在原光學瞄準鏡的基礎(chǔ)上增配了體視式或合像式測距機和以凸輪等為函數(shù)部件的機械式彈道計算機，性能比第一代有了明顯提高，在1300米距離內(nèi)射擊標準目標的首發(fā)命中率為50%。

20世紀60年代初期裝備的第三代坦克火控系統(tǒng)由光學瞄準鏡、光學測距機和機電模擬式彈道計算機組成，并開始配用了一些彈道修正傳感器。這種火控系統(tǒng)在1400米的距離內(nèi)原地對固定目標的首發(fā)命中率為50%。美國在M60A1坦克上率先使用

了這種火控系統(tǒng)。

進入20世紀70年代后，世界各國都相當重視坦克火控系統(tǒng)的現(xiàn)代化。20世紀90年代出現(xiàn)的主戰(zhàn)坦克，其火控系統(tǒng)不僅采用了數(shù)字式彈道計算機、敵我識別系統(tǒng)、目標自動瞄準和跟蹤系統(tǒng)，而且還采用了戰(zhàn)場戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)等。這樣，敵方的狀況、射擊的數(shù)據(jù)、我方的情報等，不僅是一輛坦克內(nèi)的所有乘員，而且同一部隊的坦克之間都能共享。因此，不光是一輛坦克，而且整個部隊的情報能力都有一個劃時代的飛躍。這些火控系統(tǒng)已具備了第五代的特征。

下面以研祥的嵌入式智能平臺為基礎(chǔ)講述嵌入式智能平臺在火控系統(tǒng)中的應用。該火控系統(tǒng)是為國產(chǎn)某式主戰(zhàn)坦克研制的新型火控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與車長的晝/夜?jié)撏R有一個接口，使得車長能超越炮長進行控制或回轉(zhuǎn)炮塔以對付不同的目標。

一、系統(tǒng)組成

(一)觀瞄設(shè)備

觀瞄設(shè)備包括晝、夜、測距三合一的穩(wěn)定視場的瞄準鏡，包括主瞄準鏡、激光發(fā)射腔、激光電源和計數(shù)器、1×潛望進鏡和微光瞄準鏡。它的功能是觀察戰(zhàn)場、瞄準和跟蹤目標;確定目標距離;確定目標高低和方位角速度。

它的特點有：

1.通過直接穩(wěn)定視場的方法使炮長能清楚地觀察戰(zhàn)場，容易瞄準，跟蹤平穩(wěn)并能可靠地測量距離。

2.微光瞄準鏡、1×潛望鏡、激光發(fā)射腔等通過積木式設(shè)計方法與主瞄準鏡連接，這樣互換性好而且維修方便。

3.激光測距儀使用首/末脈沖邏輯技術(shù)，以便抑制假目標。

(二)彈道計算機

彈道計算機包括研祥產(chǎn)ESM-5510CLD計算機主體、控制面板和步進電機驅(qū)動器。

它的功能是：根據(jù)所選擇的彈咱、目標距離、所有自動傳感器的輸出和手動裝定的參數(shù)，計算武器的射角和方位提前角;顯示所有的輸入信號、中間結(jié)果和輸出的射擊諸元;自檢;當火控系統(tǒng)處于分劃自動裝定工作方式時，瞄準鏡分劃由步進電機驅(qū)動器通過步進電機自動裝定。

它的技術(shù)特點有：武器射擊諸元用循環(huán)計算方式計算，以便提高首發(fā)命中率;由于采用大規(guī)模集成電路，彈道計算機的結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定而且工作可靠;用一個射擊中斷開關(guān)來快速檢查彈丸脫靶的原因。

(三)修正量傳感器

目標高低和方位角速度傳感器包含在瞄準鏡中。傾斜傳感器(垂直陀螺)用來測量炮耳軸的靜態(tài)和動態(tài)傾斜角。葉片式的橫風傳感器(可任選)用來測量炮塔所處位置的橫風。炮塔角速度傳感器(測速發(fā)電機式)用來測量在自動裝定分劃工作方式時的目標方位角速度。

(四)火炮雙向穩(wěn)定器

火炮雙向穩(wěn)定器包括執(zhí)行電機、陀螺儀組、轉(zhuǎn)換器、角度限制器、電磁離合器、自動鎖定裝置、控制臺、測速發(fā)電機、電機放大機、放大器、配電箱、車體陀螺、炮塔陀螺、輔助油箱、液力增壓器和液壓動力缸。火炮雙向穩(wěn)定器的功能是：當坦克運動時穩(wěn)定火炮，并提供火炮射擊的機會;炮長或車長可用它來驅(qū)動火炮，并在射擊前使火炮自動瞄準。

火炮雙向穩(wěn)定器的技術(shù)特點是：通過使用復合控制和穩(wěn)定的原理，使火炮雙向穩(wěn)定器呈現(xiàn)出良好的火炮跟蹤性能和高的穩(wěn)定精度;由于使用了先進的部件和控制方法，該火炮雙向穩(wěn)定器有良好的低速性能，并具有在傾斜的坦克上回轉(zhuǎn)火炮的能力。

(五)控制設(shè)備

控制設(shè)備的功能是：對視場穩(wěn)定的測距瞄準鏡、彈道計算機和火炮雙向穩(wěn)定器之間進行電連接，綜合并處理所有的控制信號;形成火炮允許射擊信號;強迫火炮進入允許射擊門;顯示火控系統(tǒng)工作方式并輔助進行火炮與瞄準線準直調(diào)整。

該火控系統(tǒng)的方塊圖如圖所示。

二、原理與特點

該火控系統(tǒng)有穩(wěn)像式工作方式和自動裝定分劃工作方式兩種。

(一)穩(wěn)像式工作方式

炮長控制工作臺以便驅(qū)動瞄準線。瞄準鏡的位置信號輸入給火炮雙向穩(wěn)定器，火炮的位置信號反饋回來與瞄準鏡的位置信號比較形成一個閉環(huán)，于是火炮跟隨瞄準線運動。

當目標已被瞄準并已測量了它的距離后，彈道計算機根據(jù)下列數(shù)據(jù)循環(huán)計算武器的射擊諸元，這些數(shù)據(jù)是來自自動傳感器的距離、目標相對角速度、炮耳軸傾斜、橫風數(shù)據(jù)以及人工裝定的彈種、藥溫、氣溫、初速數(shù)據(jù)。計算好的射擊諸元與火炮位置信號進行綜合。綜合后的信號輸入到火炮雙向穩(wěn)定器，通過控制火炮來自動控制火炮的射角和方位提前角。當火炮到達預定位置時，控制設(shè)備產(chǎn)生允許火炮射擊信號并將其傳送到火炮射擊電路。如果此時炮長按下發(fā)射按鈕，則火炮就可立即射擊。

(二)自動裝定分劃方式

此時，鎖定穩(wěn)像陀螺，于是視場不再穩(wěn)定。炮塔角速度傳感器產(chǎn)生目標的方位角速度信號。當瞄準目標并測定距離后，計算機只計算一次并產(chǎn)生射擊諸元信號，這些信號通過步進電機驅(qū)動器自動裝定瞄準鏡中的環(huán)形分劃。當用環(huán)形分劃再次瞄準目標后，炮長就可開火。

該火控系統(tǒng)的特點有：瞄準鏡獨立穩(wěn)定，具有較高的穩(wěn)定精度，以便在坦克行進中由炮長觀察、瞄

準、跟蹤目標并測定目標的距離及目標相對運動角速度;配有允許射擊門(即符合門)使系統(tǒng)能自動找準確的開火時機;在戰(zhàn)斗環(huán)境中，由于射擊條件隨時都可改變，彈道計算機能循環(huán)計算并產(chǎn)生新的射擊諸元，不斷提供給火炮，可以提高首發(fā)命中率;自動裝定射角和方位提前角而不擾動瞄準線，火控系統(tǒng)操作簡單，反應時間短，從發(fā)現(xiàn)目標到開火大約只需6s;炮長1×潛望鏡與微光瞄準鏡可互換;系統(tǒng)配有目標方位角速度、目標高低角速度、炮耳軸傾斜、橫風4種自動傳感器和藥溫、氣溫、初速、手動裝定橫風、手動裝定距離以及在方位向和高低向的綜合修正6種手動裝定參數(shù)，還可選擇多種彈種;火控系統(tǒng)可與原坦克的車長晝/夜?jié)撏矫闇淑R接口，此時車長可以超越控制調(diào)轉(zhuǎn)火炮到作戰(zhàn)方向;火控系統(tǒng)是指揮儀式的，使得坦克能在行進中快速、準確地射擊運動目標。