葉又東，卜亞軍，王 鑫，鄒 強(qiáng)

(1. 中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢 430064;2. 海軍航空工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001)

0 引 言

機(jī)載武器是以飛機(jī)為載體，向地面或者空中目標(biāo)投射的具有破壞殺傷作用的武器彈藥。作為最直接的空中打擊力量，機(jī)載武器在戰(zhàn)爭中占有極其重要的地位。從第一次海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭到第二次海灣戰(zhàn)爭，機(jī)載武器無不起到了決定性作用。從最初的機(jī)載射擊武器發(fā)展到今天的先進(jìn)制導(dǎo)武器，機(jī)載武器在戰(zhàn)場上發(fā)揮著越來越顯著的作用，并日益受到重視。

在機(jī)載武器系統(tǒng)中，武器系統(tǒng)和載機(jī)系統(tǒng)共同組成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。載機(jī)為機(jī)載武器發(fā)射提供初始條件和參數(shù)設(shè)定，機(jī)載武器的最終命中精度很大程度上受到發(fā)射時(shí)載機(jī)初始狀態(tài)的影響。機(jī)載武器也對載機(jī)控制系統(tǒng)和飛行狀態(tài)起著關(guān)鍵影響作用。因此，將載機(jī)和機(jī)載武器系統(tǒng)進(jìn)行合理、有效的集成，是確保作戰(zhàn)飛機(jī)和機(jī)載武器能很好地配合以發(fā)揮最佳作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。

1 機(jī)載武器系統(tǒng)集成概況

1.1 機(jī)載武器系統(tǒng)集成概念

載機(jī)與武器之間數(shù)據(jù)傳輸、接口管理、操縱控制等無不依賴于武器與載機(jī)之間的集成。由于機(jī)載武器種類繁多、功能各異，難以為某型現(xiàn)有或新型武器設(shè)計(jì)專用的懸掛管理系統(tǒng)。因此，集成系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可與一系列戰(zhàn)機(jī)及武器兼容，提供通用或相近的掛載及操控能力。

總體來說，機(jī)載武器系統(tǒng)集成就是要通過適當(dāng)?shù)慕M件整合和集成，將載機(jī)系統(tǒng)與武器系統(tǒng)進(jìn)行有效對接，保證載機(jī)更換武器時(shí)僅做簡單的物理或數(shù)據(jù)上的改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)對武器的有效操控，而無需重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件或軟件。

1.2 機(jī)載武器系統(tǒng)集成意義及特點(diǎn)

機(jī)載武器系統(tǒng)集成的目的在于通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)武器與載機(jī)系統(tǒng)物理、接口和協(xié)議上的兼容。機(jī)載武器系統(tǒng)集成可以極大地提高武器系統(tǒng)的互換性、互用性、可移植性，進(jìn)而提高戰(zhàn)機(jī)作戰(zhàn)靈活性和武器自動(dòng)化程度。

與艦載武器和地面武器相比，機(jī)載武器的系統(tǒng)集成有著其獨(dú)特的性質(zhì)，主要包括:

(1)受載機(jī)起飛重量和機(jī)動(dòng)性能要求限制嚴(yán)格，要求集成系統(tǒng)體積更小、重量更輕;

(2)集成系統(tǒng)要與載機(jī)氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)和其他分系統(tǒng)位置安排相適應(yīng);

(3)機(jī)載武器集成系統(tǒng)需要具備在惡劣空戰(zhàn)環(huán)境下穩(wěn)定工作的能力;

(4)集成系統(tǒng)可靠性與載機(jī)可靠性密切相關(guān)，集成系統(tǒng)的可靠工作是保證機(jī)載武器發(fā)揮作用的決定性因素。

1.3 機(jī)載武器系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)分析

1.3.1 機(jī)載武器系統(tǒng)集成的工程實(shí)現(xiàn)流程

機(jī)載武器系統(tǒng)集成工程實(shí)現(xiàn)流程分為技術(shù)流程和技術(shù)管理流程兩部分。技術(shù)流程是與集成實(shí)現(xiàn)部分直接相關(guān)的活動(dòng)，包括需求定義、分析及分解、方案設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和評價(jià)認(rèn)證等環(huán)節(jié)。集成中需對所有活動(dòng)進(jìn)行必不可少的規(guī)劃、分析和管理，即技術(shù)管理流程。上述流程及其進(jìn)程關(guān)系通常表示為圖1 所示的V 型圖。

技術(shù)流程從總體需求的采集和定義開始，通過需求分析與邏輯分析，對需求進(jìn)行詳細(xì)分解。根據(jù)最終劃分的子需求設(shè)計(jì)集成方案，將硬件和軟件的各要素融入到具體的子系統(tǒng)和總系統(tǒng)方案中。同時(shí)，集成實(shí)現(xiàn)需通過一系列評價(jià)和認(rèn)證過程，以評估其是否合理有效。如圖1 右支所示，評價(jià)和認(rèn)證過程的主要活動(dòng)包括核實(shí)、批準(zhǔn)和認(rèn)證。評價(jià)與認(rèn)證過程與需求定義、分解與分析過程相輔相成，互為補(bǔ)充。

V 型圖的下部為技術(shù)管理流程，主要包括技術(shù)規(guī)劃、管理和分析評估，為集成實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)、接口管理，為進(jìn)程管控提供分析決策工具。

1.3.2 機(jī)載武器系統(tǒng)集成過程

整個(gè)機(jī)載武器系統(tǒng)集成從需求采集和定義開始，對需求進(jìn)行分析及分解，然后劃分到各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的工程實(shí)現(xiàn)，最后通過系統(tǒng)評價(jià)完成資格認(rèn)證。如圖2 所示。機(jī)載武器系統(tǒng)集成必須按照合理的步驟規(guī)范、有序進(jìn)行。

圖2 機(jī)載武器系統(tǒng)集成過程

(1)需求采集與定義。需求的采集和定義過程需要綜合考慮載機(jī)和武器系統(tǒng)的多個(gè)方面。定義系統(tǒng)需求時(shí)可能會(huì)在幾個(gè)或幾種需求之間產(chǎn)生矛盾?？刹捎孟到y(tǒng)工程的方法，權(quán)衡每一種定義方案的利弊，找出最優(yōu)方案，避免集成方案顧此失彼而難以實(shí)現(xiàn)。

在需求采集和定義時(shí)，需要評定需求的優(yōu)先級，在進(jìn)行需求調(diào)整時(shí)作為參考。需求定義應(yīng)遵循的基本要求是明確性、清晰性和適宜性。

(2)需求分解與實(shí)現(xiàn)。需求分解同樣可能存在多種方案，工程實(shí)現(xiàn)中應(yīng)對這些方案進(jìn)行建模及擇優(yōu)。在需求分解時(shí)，每一個(gè)高層次的需求會(huì)產(chǎn)生一些子系需求，這反過來會(huì)要求對系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)一步的分解和劃分，從而產(chǎn)生更細(xì)層次的需求。分解時(shí)根據(jù)需要，可能派生其他暫時(shí)性的需求。

需求分解過程中應(yīng)明確每個(gè)子系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的具體要求。劃分到子系統(tǒng)的需求指標(biāo)通過硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。對于每個(gè)子系統(tǒng)的元素，需要確定各自可行、高效的解決方案，再整合成總系統(tǒng)方案。

(3)集成評價(jià)與認(rèn)證。在分解和劃分過程中，需繼續(xù)進(jìn)行方案成熟度評價(jià)，以確保設(shè)計(jì)進(jìn)展及集成任務(wù)如期完成。在飛機(jī)集成層次上，應(yīng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)評價(jià)和關(guān)鍵設(shè)計(jì)評價(jià)。

2 機(jī)載武器系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 懸掛物管理系統(tǒng)(SMS)設(shè)計(jì)

懸掛物管理系統(tǒng)用于對載機(jī)攜帶的多種外掛物實(shí)施控制，減輕飛行員工作負(fù)荷。作為協(xié)調(diào)武器與機(jī)上子系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，懸掛物管理系統(tǒng)對機(jī)載武器的集成和管理作用最為直接，對載機(jī)加掛和操控新型武器有著重要意義。

懸掛物管理系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求:

(1)控制方便。只用少量開關(guān)即可控制所有武器和外掛物。

(2)有較好的靈活性、適應(yīng)性、通用性。

(3)輸出簡單，便于飛行員掌握武器狀態(tài)。

(4)安全可靠、體積小、重量輕。

隨著GJB1188A－1999《飛機(jī)/懸掛物電氣連接系統(tǒng)接口要求》的貫徹實(shí)施，國內(nèi)機(jī)載SMS 技術(shù)得到了快速的發(fā)展，但仍不能滿足未來作戰(zhàn)對快速集成的要求。尚存在以下幾個(gè)問題:

(1)現(xiàn)有SMS 中，武控發(fā)射程序是在設(shè)計(jì)時(shí)搭建的，多采用嵌入式架構(gòu)。飛機(jī)攜帶武器種類、型號在設(shè)計(jì)時(shí)便已固定，加裝新型武器需對載機(jī)及SMS 進(jìn)行軟、硬件的更改。

(2)各機(jī)種武器接口尚未完全實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。沒有統(tǒng)一的接口控制文件標(biāo)準(zhǔn)可遵循。

(3)開放系統(tǒng)互連技術(shù)和光纖通道技術(shù)尚未得到有效應(yīng)用。

上述問題涉及到如開放系統(tǒng)互連、通信與網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)技術(shù)。待研究的方向有開放式體系架構(gòu)、通用武器接口(UAI)設(shè)計(jì)、采用MDA 設(shè)計(jì)方法等。

2.2 武器初始化及目標(biāo)瞄準(zhǔn)

不同的武器需要不同的瞄準(zhǔn)方式。武器瞄準(zhǔn)前必須將飛機(jī)和武器的參考坐標(biāo)系初始化，以消除位置和速度誤差。為盡量減小瞄準(zhǔn)誤差，導(dǎo)航系統(tǒng)必須確定飛機(jī)的精確位置。

現(xiàn)有集成系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)瞄準(zhǔn)時(shí)，武器瞄準(zhǔn)計(jì)算機(jī)不斷計(jì)算武器從當(dāng)前位置發(fā)射后的落點(diǎn)。當(dāng)結(jié)果顯示目標(biāo)位置被連續(xù)計(jì)算彈著點(diǎn)(CCIP)覆蓋時(shí)即發(fā)射武器。由于系統(tǒng)不可避免地會(huì)產(chǎn)生處理延遲、數(shù)據(jù)傳輸延遲，實(shí)際瞄準(zhǔn)中需將發(fā)射位置提前。設(shè)計(jì)中還可采用統(tǒng)計(jì)分析方法確定所需發(fā)射點(diǎn)與首次計(jì)算結(jié)果之間的誤差，并考慮進(jìn)去，進(jìn)一步降低系統(tǒng)誤差。目標(biāo)瞄準(zhǔn)速度和精度在很大程度上依賴于武器瞄準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的處理能力，提高武器瞄準(zhǔn)計(jì)算機(jī)處理速度、改進(jìn)算法精度是需要不斷深入解決的問題。

2.3 武器接口標(biāo)準(zhǔn)化

現(xiàn)有飛機(jī)上存在著大量不同的接口系統(tǒng)，造成武器系統(tǒng)之間互用性差、不同型號之間可移植性差、同系列系統(tǒng)之間復(fù)用性差的狀況。因此，采用標(biāo)準(zhǔn)化武器接口，提高武器通用性是各國都在努力解決的問題。標(biāo)準(zhǔn)化的首次嘗試以美國MILSTD－1760 的形成為代表，它使飛機(jī)無需提供大量的連接插頭即可滿足不同武器的需求，提高了互操作性并降低了集成成本。

隨著接口標(biāo)準(zhǔn)的逐漸完善與發(fā)展，越來越多的集成標(biāo)準(zhǔn)被開發(fā)出來，如可提高飛機(jī)計(jì)算系統(tǒng)互操作性的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等等。但是現(xiàn)有機(jī)載武器集成系統(tǒng)的飛行/懸掛物互用問題并未完全解決?，F(xiàn)階段及今后研究中應(yīng)公開接口控制文件，使各方研究時(shí)可以共同協(xié)商，制定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 接口管理

由于集成接口數(shù)量和種類繁多，集成中需要建立一個(gè)結(jié)構(gòu)化的管理組織，即接口控制工作組(ICWG)。機(jī)載武器系統(tǒng)集成的飛機(jī)設(shè)計(jì)組和武器設(shè)計(jì)組之間需要建立健全的接口管理進(jìn)程。接口管理數(shù)據(jù)記錄在同一個(gè)接口控制文件(ICD)中，并由飛機(jī)設(shè)計(jì)組和武器設(shè)計(jì)組一致通過。

歐美國家在管理集成方案上的方法差別較大，但管理原則都是基于ICWG 的某種形式。ICWG 在本質(zhì)上是一個(gè)技術(shù)和方案管理組織，所以還需要專業(yè)的子工作組進(jìn)行配合。這樣的技術(shù)子工作組不僅要分別涉及空氣動(dòng)力學(xué)、電氣系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)計(jì)等不同的專業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)還應(yīng)具備一定的其他集成領(lǐng)域的分析能力。

3 機(jī)載武器系統(tǒng)集成面臨的挑戰(zhàn)

自機(jī)載武器投入實(shí)戰(zhàn)以來，就面臨著如何與載機(jī)有效集成的問題?，F(xiàn)有大多數(shù)機(jī)載武器系統(tǒng)集成程度較低，飛機(jī)與武器之間接口的通用性和互換性較差，導(dǎo)致飛機(jī)起飛準(zhǔn)備時(shí)間長、準(zhǔn)備流程繁瑣、起飛重量增加、飛行可靠性降低等問題，使新型武器在短時(shí)間內(nèi)難以形成戰(zhàn)斗力。

隨著技術(shù)的發(fā)展，在信息化作戰(zhàn)條件下，機(jī)載武器地位和作用更加重要，機(jī)載武器系統(tǒng)集成也面臨許多新的挑戰(zhàn)，主要是:

(1)作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜化。在信息化作戰(zhàn)條件下，載機(jī)面臨的作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜多變。海洋、陸地、空中飛行狀態(tài)迥異，地形、氣流、電磁干擾等多重自然、人工環(huán)境因素同時(shí)影響著武器和載機(jī)性能。

(2)作戰(zhàn)任務(wù)多樣化。未來戰(zhàn)場，海、陸、空、天一體化的聯(lián)合作戰(zhàn)將成為主要對抗形式，戰(zhàn)機(jī)需具備多任務(wù)、全天候作戰(zhàn)能力，承擔(dān)對空、對地、對艦等多重作戰(zhàn)任務(wù)。任務(wù)多樣化導(dǎo)致武器多樣化，集成系統(tǒng)也需進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和更新。

(3)作戰(zhàn)節(jié)奏快速化。未來作戰(zhàn)條件下，敵對雙方力量構(gòu)成復(fù)雜多樣，戰(zhàn)術(shù)復(fù)雜多變，空間跨度巨大，態(tài)勢瞬息萬變。以多機(jī)、多機(jī)型、多機(jī)種、多軍兵種協(xié)同為主要形式的體系對抗大大加快了戰(zhàn)爭節(jié)奏，縮短了任務(wù)轉(zhuǎn)換間隔，要求載機(jī)必須具備快速裝填和更換武器的能力，并提高與其他載機(jī)系統(tǒng)的武器通用性。

(4)作戰(zhàn)飛機(jī)無人化。與有人機(jī)相比，無人機(jī)可承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)更加多樣化，需攜帶的任務(wù)載荷種類多且功能多樣。無人機(jī)種類多樣、重量尺寸相差大、快速集成需求等問題對機(jī)載武器系統(tǒng)集成提出了新的要求。

綜上所述，在新的作戰(zhàn)背景下，現(xiàn)階段有人作戰(zhàn)飛機(jī)通常配備數(shù)量極其有限的飛行員(通常為單座或雙座)，依靠一兩名飛行員同時(shí)完成操控飛機(jī)和發(fā)射武器的任務(wù)，必須使機(jī)載武器系統(tǒng)高度集成，逐步達(dá)到可以即時(shí)顯示所有武器狀態(tài)，“一鍵準(zhǔn)備好”這樣的武器自動(dòng)化水平。同時(shí)，無人機(jī)越來越多地投入戰(zhàn)場，對機(jī)載武器集成系統(tǒng)提出來新的要求。因此，針對新的作戰(zhàn)環(huán)境對現(xiàn)有機(jī)載武器集成系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)是一個(gè)亟待解決的問題。

4 需要突破的核心技術(shù)問題

針對機(jī)載武器系統(tǒng)集成面臨的作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜化、作戰(zhàn)任務(wù)多樣化、作戰(zhàn)節(jié)奏快速化、作戰(zhàn)飛機(jī)無人化等問題，應(yīng)發(fā)展相應(yīng)的核心技術(shù)以提高集成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、開放性和通用性。

4.1 即插即用(Plug and Play)武器集成

即插即用武器集成是指通過建立開放式的系統(tǒng)構(gòu)型和軟件框架，制定通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)互連接口，提高武器接口之間的互用性及通用性。其構(gòu)想是:新武器的研制只需開發(fā)一套包含該武器特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)程序，飛機(jī)加掛該武器除裝訂這套驅(qū)動(dòng)程序以外，不需要對飛機(jī)任何部分進(jìn)行修改。

顯然，即插即用只是對未來武器集成水平的一種構(gòu)想，目前尚無法完全實(shí)現(xiàn)。達(dá)到這一目標(biāo)還需許多重大的技術(shù)突破?？紤]到現(xiàn)有SMS 集成水平，即插即用武器集成研究應(yīng)分步實(shí)施:

(1)實(shí)現(xiàn)已有機(jī)載武器系統(tǒng)的通用化集成。采用統(tǒng)一的開放式體系結(jié)構(gòu)和電氣接口標(biāo)準(zhǔn)，按照功能分層的方法設(shè)計(jì)SMS 體系結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)應(yīng)用與軟件驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芊蛛x。

(2)實(shí)現(xiàn)新武器的即插即用武器集成。設(shè)計(jì)新武器及SMS 時(shí)，貫徹即插即用武器集成的接口標(biāo)準(zhǔn)、文件傳輸標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與集成標(biāo)準(zhǔn)。

(3)實(shí)現(xiàn)武器集成的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。在新一代戰(zhàn)斗機(jī)、UAS(無人機(jī)系統(tǒng))、制導(dǎo)武器之間的武器制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈、機(jī)間數(shù)據(jù)鏈、戰(zhàn)場廣域數(shù)據(jù)鏈中貫徹MIL－STD－3014 等文件傳輸標(biāo)準(zhǔn)，消除任務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容對傳輸?shù)鸟詈详P(guān)系，使之能夠在軍事數(shù)據(jù)鏈路和飛機(jī)外掛總線中進(jìn)行傳輸。

4.2 開放式結(jié)構(gòu)懸掛物管理系統(tǒng)

飛機(jī)的作戰(zhàn)需要使得開放式體系結(jié)構(gòu)SMS 成為發(fā)展的必然趨勢。開放式結(jié)構(gòu)SMS 架構(gòu)見圖3，分為3個(gè)嵌套的環(huán)境。最寬的環(huán)境覆蓋了功能接口的所有方面，為真實(shí)系統(tǒng)環(huán)境(RSE);涉及飛機(jī)和懸掛物之間應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)的通信環(huán)境為開放系統(tǒng)互連環(huán)境(OSIE);網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(NE)為終端系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)和協(xié)議控制信息服務(wù)。

圖3 開放式結(jié)構(gòu)懸掛物管理系統(tǒng)架構(gòu)

目前，針對開放式結(jié)構(gòu)懸掛物管理系統(tǒng)已經(jīng)制定了部分標(biāo)準(zhǔn)，如通用開放體系結(jié)構(gòu)框架(AS 4893)，飛機(jī)/懸掛物接口通用框架(AIR 5532)，飛機(jī)/懸掛物通用接口控制文件格式(AS 5609)等。但是，關(guān)于如何設(shè)計(jì)開放式結(jié)構(gòu)懸掛物管理系統(tǒng)卻沒有公認(rèn)有效的解決方法?，F(xiàn)階段及今后的研究可能朝向模型驅(qū)動(dòng)體系架構(gòu)(MDA)方向發(fā)展。

4.3 無人機(jī)載武器系統(tǒng)集成

由于作戰(zhàn)任務(wù)和方式的特殊性，無人機(jī)武器系統(tǒng)集成與常規(guī)系統(tǒng)集成相比有著顯著的不同。首先，取消了座艙顯示和座艙控制組件。其次，懸掛物管理不依賴于飛行員的指令，而是直接受地面或自主控制指令的支配。再次，載機(jī)不再將懸掛物狀態(tài)信息報(bào)告給飛行員，而需反饋給地面控制系統(tǒng)。無人機(jī)的一般系統(tǒng)架構(gòu)如圖4 所示。

圖4 無人機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)

針對無人機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)的特殊性，其武器集成系統(tǒng)應(yīng)在以下幾個(gè)方面做出改進(jìn):

(1)武器接口的互用性與通用性。出于無人機(jī)對快速打擊能力的要求，其地面保障需做到時(shí)間短、過程簡單、失誤率低，因此，必須進(jìn)一步提高武器接口的互用性與通用性，簡化保障流程。

(2)重量和體積要求。一般來說，相比有人作戰(zhàn)飛機(jī)，無人機(jī)的尺寸更小、負(fù)載能力更弱，對集成系統(tǒng)的重量和體積要求更為嚴(yán)格。

(3)通信與控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。無人機(jī)飛行及作戰(zhàn)對地面系統(tǒng)的控制依賴性強(qiáng)，通信強(qiáng)度大大提高，通信控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作對作戰(zhàn)起著至關(guān)重要的作用。因此，其系統(tǒng)集成還需著力提高通信與控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5 基于開放式體系結(jié)構(gòu)的即插即用武器集成

針對現(xiàn)階段懸掛物管理系統(tǒng)和武器系統(tǒng)集成面臨的一些問題，現(xiàn)考慮從以下方面實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)的即插即用懸掛物管理。

5.1 開放式的懸掛物管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用通用的體系結(jié)構(gòu)和軟/硬接口標(biāo)準(zhǔn)，建立開放式的懸掛物管理系統(tǒng)。即應(yīng)采用分層設(shè)計(jì)的概念，通過建立所需的接口標(biāo)準(zhǔn)，使硬件接口標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)武器和平臺(tái)物理接口之間的一致性，使軟件接口滿足通用武器的要求，盡可能地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能與軟件應(yīng)用和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿姆蛛x，有效保證系統(tǒng)的靈活性、通用性和互操作性。懸掛物管理系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)如圖5 所示。

圖5 懸掛物管理系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)

其中，系統(tǒng)功能層和飛機(jī)航電系統(tǒng)連接，可以實(shí)現(xiàn)懸掛物管理功能;武器訪問層具有武器的具體性能參數(shù)和功能實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)完成對具體武器的訪問，向上為系統(tǒng)功能層提供武器的控制接口，向下調(diào)用物理介質(zhì)層的硬件接口;物理介質(zhì)層具備包含懸掛物管理系統(tǒng)和飛機(jī)/武器之間的所有硬件接口，實(shí)現(xiàn)電氣信號的發(fā)送和接收。

5.2 基于MDA 的武器即插即用集成

即插即用集成要求無需更改系統(tǒng)的軟/硬件，只需動(dòng)態(tài)變化的平臺(tái)相關(guān)模型(PSM)以及其他任務(wù)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)武器的集成。下面應(yīng)用模型驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)方法(MDA)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)獨(dú)立模型(PIM)向平臺(tái)相關(guān)模型(PSM)的轉(zhuǎn)化。飛機(jī)系統(tǒng)軟件研發(fā)生命周期的簡化視圖見圖6。

在模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)進(jìn)程中，從PIM 通過PSM 到PSI 的轉(zhuǎn)換是為飛行系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)定義的。新的服務(wù)組件一旦已經(jīng)定義，就被賦予了新的功能，此時(shí)新的功能就會(huì)添加到PIM 中，并通過具有相應(yīng)轉(zhuǎn)化說明的映射和轉(zhuǎn)換工具迅速轉(zhuǎn)化為源代碼。這種即插即用的模型轉(zhuǎn)化比更新系統(tǒng)要求規(guī)范，比手動(dòng)改變每個(gè)飛機(jī)實(shí)施的源代碼更為有效。

圖6 “即插即用”PIM 到PSM 轉(zhuǎn)化

完整的模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)方法，不同專家構(gòu)建系統(tǒng)實(shí)施的不同部分如圖7 所示。

圖7 PIM 到PSI 的轉(zhuǎn)化

一旦模型和映射都已經(jīng)存在，引入的新功能(例如，引進(jìn)新型武器或改進(jìn)武器)將植入到PIM中。進(jìn)而其他所有的轉(zhuǎn)換都可以通過現(xiàn)有的映射自動(dòng)生成，無需改變其他的功能。因此，即插即用的武器集成方法實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)相關(guān)模型的動(dòng)態(tài)綁定和生成，使任務(wù)參數(shù)和武器的配置數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)加載到模型中，也就使得任務(wù)規(guī)劃的實(shí)時(shí)制定成為可能。MDA 的引入可以實(shí)現(xiàn)更高程度的互用性，為武器系統(tǒng)的即插即用集成提供了一種更為可行有效的方法。

6 結(jié) 束 語

機(jī)載武器系統(tǒng)集成可以大大提高飛行員操作飛機(jī)和武器的靈活性和通用性，對新形勢下飛機(jī)作戰(zhàn)具有重要意義。機(jī)載武器系統(tǒng)集成是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，涉及的問題層次多、范圍廣、技術(shù)復(fù)雜，必須按照合理的工程流程完成實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)階段武器系統(tǒng)集成的程度仍較低，武器接口的通用性和互用性較差。隨著新形勢下作戰(zhàn)條件的改變，機(jī)載武器系統(tǒng)集成面臨許多新的問題，必須對原有集成系統(tǒng)做出相應(yīng)改進(jìn)，尋求核心技術(shù)突破，以滿足作戰(zhàn)需求。通用化開放式懸掛物管理系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)成為機(jī)載武器系統(tǒng)集成研究和發(fā)展的重點(diǎn)。

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