預警機戰勤顯示控制系統的原型設計與仿真驗證

霍萍，辛國華，李輝

（航空工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089）

在現代海戰中，預警機作為空中編隊的“眼睛”，是整個指揮控制系統的關鍵節點。預警機集空中預警、指揮、控制、通信和電子戰等功能于一身，是空中活動雷達站和空中指揮中心，是現代戰爭重要的武器裝備。其中，航空電子系統、飛機平臺、武器系統是飛機作戰效能評估的3 個重要因素，航電系統為作戰飛機實現多功能、全天候的探測能力,武器投放能力和電子對抗能力提供了保證,已經成為作戰飛機提高作戰性能的重要手段。

對于現代作戰飛機,戰勤顯示控制系統作為預警機作戰能力的核心,是戰勤人員和機載作戰系統人機交互的重要環節，其性能的優劣對飛機的總體性能發揮有重大影響。為適應日益復雜的作戰威脅和聯合化的未來戰場環境，預警機機載作戰系統能力需要不斷改進提升，這就使得機載作戰系統的顯示需求變得更加復雜和多樣化，給戰勤顯示控制系統的設計帶來極大的挑戰。因此，在系統研究初期，開展戰勤顯示控制系統的原型設計和仿真驗證是非常必要的。

1 顯示控制系統功能

戰勤顯示控制系統是預警機的重要組成部分,也是機上主要的人機交互系統，負責與作戰任務相關的信息進行集中顯示和集中管理。戰勤顯示控制系統按功能區可分為傳感器操作臺、指揮官操作臺、引導員操作臺，通過加載運行駐留于顯示控制處理機的顯示控制軟件以驅動顯示器進行界面的動態顯示，實現戰勤人員對預警監視、情報融合、指揮控制等作戰使命的操作控制和信息收發，完成系統功能的顯示和人機接口的處理。其中，傳感器操作臺用于完成雷達、敵我識別等傳感器的狀態管理、數據融合等功能，指揮官操作臺用于完成本機及目標信息的決策支持、指揮引導、指令收發等功能，引導員操作臺用于完成鏈路信息的情報融合、信息收發、狀態顯示等功能。

2 顯示控制原型系統的總體設計

戰勤顯示控制仿真系統是對戰勤顯示控制系統的系統抽象和原型設計，是連接外界仿真環境與應用顯示之間的紐帶，也是整個原型系統的核心，負責對外界仿真環境輸出來的數據進行記錄存儲、數據融合、數據交換、優化處理、信息分發、指令操作等功能仿真。戰勤顯示控制仿真系統包括傳感器仿真模塊、指揮官仿真模塊、引導員仿真模塊，通過對各操作臺的原型建模和功能仿真，能夠更加簡捷、清晰地進行系統需求的顯示，直觀精確觀測飛機及所有目標的戰場態勢，實現對原型系統作戰流程的仿真驗證。

2.1 顯示控制原型系統的組成

戰勤顯示控制仿真系統由戰勤顯示控制原型系統仿真軟件和顯示處理計算機兩部分組成。顯示處理計算機作為硬件載體，用于駐留顯示控制仿真軟件。戰勤顯示控制原型系統仿真軟件是戰勤顯示控制仿真系統的核心，也是本文研究的重點。

根據系統顯示需求（如主被動顯示界面、交互控制類顯示界面、邏輯控制處理類、人機交互接口等消息）對顯示控制系統仿真軟件進行分類設計。戰勤顯示控制原型系統仿真軟件采用觸摸屏和主顯示區兩部分實現虛擬按鍵和顯示畫面的切換調度，主要包括系統初始化、總線數據交互、界面顯示、控制處理、自檢管理五大功能。其中，系統初始化主要完成對整個顯示控制軟件系統的初始化?？偩€數據交互功能主要完成總線接口的處理；界面顯示完成為飛行員提供各功能參數的界面顯示；控制處理完成為飛行員提供人機接口功能；自檢管理完成顯示控制各模塊自檢功能。圖1 為顯示控制原型系統仿真軟件功能模塊結構圖。

圖1 顯示控制系統軟件功能模塊結構圖

2.2 顯示控制原型系統的軟件架構

戰勤顯示控制原型系統仿真軟件采用框架分級、組合復用的設計思想，各仿真模塊以構件化形式開發，不同模塊之間采用標準通用的接口，便于各部件的可移植和可擴展。戰勤顯示控制仿真軟件包括網絡數據交互模塊、顯示模塊、控制模塊、數據處理模塊等。網絡數據交互模塊用于各節點間的數據傳輸和信息交互；顯示模塊用于各操作臺仿真模塊的系統狀態和界面顯示的管理，控制模塊用于各操作臺仿真模塊的按鍵控制和模式切換，數據處理模塊對接收信息的收發處理和通用計算。圖2 為顯示控制原型系統仿真軟件邏輯架構圖。

圖2 顯示控制原型系統仿真軟件邏輯架構圖

2.3 顯示控制原型系統的交聯關系

為驗證顯示控制原型系統的系統功能和設計流程，構建以顯示控制原型仿真系統為核心，以外界仿真環境分系統和輔助作戰仿真分系統為外部激勵的仿真驗證平臺，開展各節點的系統抽象和仿真建模，通過以太網進行數據實時動態驅動，驗證原型系統的交互流程。其中，戰勤顯示控制原型系統主要完成傳感器操作臺、指揮官操作臺、引導員操作臺與機載作戰任務相關功能的仿真設計和人機接口；外界仿真環境分系統用于模擬所需要的各種外界環境數據，即提供虛擬的飛行環境、戰場環境、慣導等設備的功能仿真接口；輔助作戰仿真分系統用于模擬指控等設備的功能仿真接口。

2.4 顯示控制原型系統的仿真流程

戰勤顯示控制原型系統軟件仿真流程如圖3。首先，進行系統的初始化和上電自檢，接著，主程序根據系統當前的任務狀態,調用適當的功能模塊，完成對各線程的流程控制。

圖3 顯示控制原型系統軟件仿真流程

3 顯示控制原型系統的仿真驗證

本文以預警機對海突擊作戰為例，開展基于想定場景的作戰需求分析和戰勤顯示控制系統的原型設計和仿真開發，實現一系列復雜作戰過程的仿真演示，驗證各仿真模塊之間數據接口和功能設計的合理性。圖4 為本機航跡顯示畫面。

圖4 本機航跡顯示畫面

4 結語

原型設計是對復雜系統的簡單抽象，本文通過對戰勤顯示控制原型系統的系統抽象和仿真設計，可直觀、清晰地進行原型系統顯示需求和系統流程的動態顯示，驗證原型系統的設計思想和架構設計的可行性，保證系統設計的品質。