防空分隊作戰指揮系統設計

陸林

摘 要：針對未來信息化防空作戰的需要，文中設計了一種分隊作戰指揮系統。該系統由一輛指揮車和多套數字化單兵目標指示終端組成。指揮車通過雷達搜索，跟蹤多批次來襲目標，進行目標威脅程度判別，統一指揮和分配目標至單兵作戰單元，在單兵目標指示終端上生成目標導引信息，引導單兵射手操作防空導彈，搜索、捕獲目標并實施攻擊。實驗結果表明，該系統能夠較好地引導射手捕獲目標，引導精度可達到預定要求。

關鍵詞：防空；分隊作戰；指揮系統；捕獲目標

中圖分類號：TP39；E917 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-00-03

0 引 言

在未來的信息化防空作戰中，作戰指揮系統作為通信系統的基礎，發揮的作用愈加重要，尤其在復雜的戰場環境及區域作戰部署中，單兵之間、單兵與上級指揮中心之間的戰場態勢信息和其他信息的互連互通都離不開作戰指揮系統。

目前我國的作戰指揮系統多用于地面突擊部隊或反恐部隊，而現有的便攜式防空導彈作戰指揮系統存在針對性不強、系統性能不穩定等問題，因此，設計一種針對便攜式防空導彈的分隊作戰指揮系統以適應未來防空作戰的需要很有必要。

本系統借助指揮車上裝載的雷達來搜索、跟蹤來襲目標，進行目標威脅程度判別后，統一指揮和分配目標，由電臺傳輸至單兵目標指示終端，生成目標導引信息，引導射手操作防空導彈，搜索、捕獲目標并實施攻擊。

1 系統總體結構

系統由搜索指揮車和單兵終端組成。搜索指揮車包括目標搜索雷達、指揮控制設備、車載通信電臺、定位定向設備；單兵終端包括手持通信電臺、數據交互終端及瞄準指示器。系統組成如圖1所示。

2 功能設計

2.1 搜索指揮車

搜索指揮車用于戰斗分隊作戰時實施作戰組織和指揮，完成空情監視、目標搜索和跟蹤、威脅判斷、目標分配和作戰指揮等。

雷達：采用有源相控陣、三坐標L波段雷達，搜索距離可達30 km，用于搜索跟蹤空中目標并進行敵我識別，輸出非己方目標俯仰、水平方位角、距離、目標航跡等信息；

指揮控制設備：由加固型計算機及作戰管理軟件組成，用于解算、顯示作戰單元和目標信息，戰場態勢顯示，目標分配及相關信息發布等；

車載通信電臺：采用車載超短波電臺，用于與單兵終端進行數據或語音通信；

定位定向設備：采用雙天線定位定向設備，用于指揮車定位定向。

2.2 單兵終端

單兵終端用于單兵作戰單元戰場定位和導彈定向，接收指揮車分配的目標信息和作戰命令，解算并顯示目標方位導引信息、攻擊區提示信息，縮短單兵射手捕獲、瞄準空中目標的時間，并提示發射導彈的適當時機。

手持通信電臺：用于實現與指揮車的數據或語音通信。

數據交互終端：用于單兵定位，處理與指揮車間的交互數據信息，解算目標相對位置、攻擊區范圍等數據，在界面顯示目標粗略方位和俯仰，并將解算后的數據通過藍牙模塊傳送到瞄準指示器。

瞄準指示器：安裝在裝筒導彈上，且與導彈機械瞄準具軸線平行，通過藍牙模塊接收數據交互終端傳來的數據，經解算后顯示目標導引信息及攻擊區提示信息。

3 硬件設計

3.1 搜索指揮車設計

雷達、定位定向設備、車載通信電臺采用定型產品，指揮控制設備采用加固計算機。指揮控制設備硬件組成如圖2所示。

3.2 單兵終端

單兵終端系統通過手持通信電臺接收指揮車發出的數據信息，數據信息經數據交互終端處理發送到瞄準指示器。手持通信電臺采用定型產品，數據交換終端采用STM32F103芯片作為處理器，連接雙GPS、OLED液晶屏和操控按鍵；瞄準指示器同樣采用STM32F103芯片作為處理器，連接高精度電子羅盤、OLED透明屏和操控按鍵。單兵終端系統硬件組成如圖3所示。

4 軟件設計

4.1 指揮系統

指揮系統軟件采用VC開發平臺和NI控件實現人機界面設計，指揮系統軟件流程設計如圖4所示。

系統完成初始化后顯示初始界面，然后依次循環處理雷達數據、定位定向數據、操作事件、目標信息分配、電臺數據收發事件流程，事件處理完成后將修改對應的顯示元素參數；界面顯示刷新頻率為24 Hz，根據顯示元素的參數狀態對界面進行刷新。

雷達數據處理負責接收雷達發送的目標數據報文，對數據報文進行解析、絕對坐標解算，更新目標坐標和顯示元素參數。

定位定向數據處理負責讀取定位定向數據報文、對數據報文進行解析，更新車體指向坐標，并發送坐標數據到雷達設備。

操作事件處理負責處理鼠標或按鍵所產生的各個事件，完成事件處理后更新圖像或文字顯示狀態。

目標信息分配可自動分配目標數據到射手，自動分配原則為威脅最大的目標優先分配離目標最近的射手，或通過手動分配方式進行操作，分配完成后更改目標匹配狀態。

數據收發處理負責收發車載電臺數據報文，若為數據發送狀態，則將數據分配到指定的單兵終端，當收到允許發送的信號后，數據報文被寫入發送緩存區，等待發送，發送完成后則清除發送請求。若為數據接收狀態，則對接收數據報文進行解析，并更新顯示元素參數。

4.2 單兵終端

數據交互終端和瞄準指示器采用Keil4開發環境進行軟件設計，數據交互終端和瞄準指示器軟件流程如圖5、圖6所示。

數據交互終端系統完成初始化后，顯示初始界面，然后進入等待數據報文狀態。當有新的數據接收，則解析數據報文，得出目標空間坐標，讀取單兵終端GPS坐標數據，經空間坐標轉換將原目標空間坐標移植到單兵終端坐標體系，然后更新顯示界面，生成單兵終端坐標體系下的數據報文，發送到瞄準指示器。endprint

瞄準指示器完成初始化，進入等待數據報文狀態，當有新的目標時，接收數據，解析數據報文，計算指示方位、俯仰與瞄準指示器方位、俯仰偏差值，并根據偏差值的大小和方向給出目標指向提示。

5 實驗結果

啟動指揮控制設備后，系統進入指揮系統界面，如圖7所示。

單兵終端系統界面包括數據交換終端界面和瞄準指示器界面，數據交換終端系統啟動后，進入數據交換終端顯示界面，如圖8所示。界面顯示區包括目標位置、北向角度通信狀態、方位俯仰角度等信息。

瞄準指示器啟動后，進入瞄準指示器顯示界面，示意圖如圖9所示。當收到目標解算信息后，瞄準指示器會給出指向提示，單兵射手根據指向提示操作導彈向目標方向瞄準，直到將目標導引至捕獲區域內。

為測試目標指示精度，采用大疆4旋翼無人機模擬目標飛行，針對不同飛行區域，用瞄準指示器進行目標指示跟蹤，指示跟蹤結果可滿足使用要求。指示跟蹤結果見表1所列。

6 結 語

文中介紹的便攜式防空導彈分隊作戰指揮系統可很好的將雷達大范圍目標搜索跟蹤能力與防空單兵火力的靈活機動能力相結合，具有結構簡單、操作容易、數據容錯處理能力強等特點，可應用于不同種類的便攜防空武器系統，具有良好的通用性。

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