王建國(guó)，董智明，李 林，劉 佳，陳志華

（北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

某新型箱式火箭炮作為遠(yuǎn)程制導(dǎo)彈藥的通用發(fā)射平臺(tái)，在兼容發(fā)射已有制導(dǎo)彈種的同時(shí)，發(fā)射平臺(tái)上將逐步擴(kuò)展多種制導(dǎo)彈藥和智能彈藥，其自身的發(fā)射控制能力可以得到大大的提升。為此，統(tǒng)一火箭彈發(fā)射控制技術(shù)，包括箱炮接口、彈炮接口、發(fā)射控制流程、發(fā)控時(shí)序、點(diǎn)火控制和彈種識(shí)別等技術(shù)就顯得尤為重要。

本文主要以某新型箱式火箭炮武器平臺(tái)的多彈種共架發(fā)射為研究對(duì)象，具體闡述能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈的發(fā)射控制，并兼容后續(xù)發(fā)展的制導(dǎo)彈藥和智能彈藥的發(fā)射控制技術(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本文制定了統(tǒng)一的箱炮、彈炮接口和制導(dǎo)彈發(fā)射流程、彈種識(shí)別規(guī)則等實(shí)現(xiàn)了多彈種共架發(fā)射，不同的彈種對(duì)應(yīng)獨(dú)立的發(fā)控軟件模塊；突破了現(xiàn)有火箭彈發(fā)射平臺(tái)升級(jí)改造困難、發(fā)射彈種單一、無(wú)法兼容多彈種的老問(wèn)題。

1 總體技術(shù)方案

本技術(shù)是基于某新型箱式火箭炮作為遠(yuǎn)程制導(dǎo)彈藥的通用發(fā)射平臺(tái)，提供一種能夠兼容發(fā)射70/150/280 km 制導(dǎo)火箭彈，以及后續(xù)發(fā)展的制導(dǎo)彈藥的發(fā)射控制方法，解決長(zhǎng)期以來(lái)火箭彈發(fā)射平臺(tái)與新增火箭彈種不兼容的問(wèn)題。該技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，所述方案包括:制定統(tǒng)一的箱炮、彈炮電氣接口，制定統(tǒng)一的制導(dǎo)火箭彈發(fā)射流程，制定統(tǒng)一的制導(dǎo)火箭彈彈種識(shí)別和引信編碼規(guī)則，發(fā)射控制軟件構(gòu)件化設(shè)計(jì)等內(nèi)容。具體技術(shù)方案如下:

1.1 制定統(tǒng)一的箱炮、彈炮電氣接口

通過(guò)總結(jié)和梳理現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈的信號(hào)類(lèi)型，并兼容后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)各類(lèi)信號(hào)的需求，統(tǒng)一規(guī)劃出火控系統(tǒng)與火箭彈貯運(yùn)發(fā)箱之間的箱炮通用接口設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。該箱炮通用接口定義具體見(jiàn)下頁(yè)表1 所示，箱炮通用接口中的信號(hào)按照信號(hào)類(lèi)型、傳輸方式等的不同可以分為以下幾類(lèi):

1）點(diǎn)火信號(hào)。該類(lèi)信號(hào)為短時(shí)、恒定的電流信號(hào)，為滿(mǎn)足已定型和后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的需求，對(duì)箱炮電連接器的1～12 芯規(guī)劃成發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電流信號(hào)區(qū)域；左、右箱各有6 路發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)，每路點(diǎn)火信號(hào)均為正、負(fù)雙線(xiàn)制差分排列，且電流閾值能夠達(dá)到10 A，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電流不受共用地線(xiàn)的干擾、避免了共用地線(xiàn)容易產(chǎn)生反相電流的安全性危害，且在非點(diǎn)火期間發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火具兩端短路，確保了發(fā)射安全性；

2）通訊信號(hào)。某新型箱式火箭炮與制導(dǎo)火箭彈之間的彈上設(shè)備自檢、飛行控制參數(shù)裝定、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和衛(wèi)星對(duì)時(shí)、動(dòng)態(tài)傳遞對(duì)準(zhǔn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)均是通過(guò)通訊線(xiàn)進(jìn)行傳輸，為滿(mǎn)足已定型和后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)通信帶寬和通信速率的需求，將箱炮電連接器的13～21 芯規(guī)劃成通訊信號(hào)區(qū)域；該區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)有以太網(wǎng)（最高可達(dá)100 Mb/s）、CAN2.0B 總線(xiàn)、RS422 等多種形式的通信接口，且均為差分形式的通信信號(hào)，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有和后續(xù)發(fā)展的制導(dǎo)彈藥對(duì)大數(shù)據(jù)量通信的要求，并能保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中信號(hào)不受干擾；

3）數(shù)字I/O 信號(hào)。該類(lèi)信號(hào)為電氣對(duì)接和各種狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)，用于測(cè)試火箭彈、貯運(yùn)發(fā)箱與發(fā)射平臺(tái)（火箭炮）之間的對(duì)接情況和檢測(cè)火箭彈發(fā)動(dòng)機(jī)、引信、檔彈閉鎖等裝置的狀態(tài)，保證了火箭彈發(fā)射前各種工作狀態(tài)的全方位檢測(cè)，提高了發(fā)射安全性；

4）供電信號(hào)。通過(guò)歸納已定型和后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)地面供電電源的需求，將箱炮電連接器的25 芯以后規(guī)劃成供電信號(hào)區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)有供給火箭彈制導(dǎo)艙的地面電源1、慣性閉合開(kāi)關(guān)電源、時(shí)間零點(diǎn)、閉鎖1、2 和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器供電等電源信號(hào)?；鹂叵到y(tǒng)具有每箱兩路+28 V/25 A 地面電源和兩路+15 V/2.5 A 的時(shí)間零點(diǎn)、閉鎖信號(hào)電源，能夠?yàn)楝F(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈彈上設(shè)備工作提供所需的電源，并能夠滿(mǎn)足后續(xù)發(fā)展的制導(dǎo)彈藥的工作電源要求；

5）熱電池激活信號(hào)。為滿(mǎn)足已定型和后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)激活熱電池組的需求，規(guī)劃了5 組熱電池激活信號(hào)，每組包括2 路熱電池激活信號(hào)，激活信號(hào)均為正、負(fù)雙線(xiàn)制差分排列。該信號(hào)用于激活火箭彈制導(dǎo)艙內(nèi)的熱電池組，以提供火箭彈飛行過(guò)程中的供電電源。某新型箱式火箭炮火控系統(tǒng)具有1～1.5 A、2～2.5 A 和5～6 A 3 種規(guī)格的熱電池激活和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電流，可根據(jù)不同彈種設(shè)置相應(yīng)的熱電池激活和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火電流，能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈，以及后續(xù)發(fā)展的各種制導(dǎo)火箭彈的激活、點(diǎn)火需求。

某新型箱式火箭炮火控系統(tǒng)與制導(dǎo)火箭彈之間，根據(jù)現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈的裝定接口，并考慮兼容后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種對(duì)裝定接口的需求，總結(jié)歸納出火控系統(tǒng)與制導(dǎo)彈之間的32 芯通用裝定接口標(biāo)準(zhǔn)。制導(dǎo)彈的彈炮接口按照信號(hào)類(lèi)型、傳輸方式等的不同，也同樣分為了通信信號(hào)、數(shù)字I/O 信號(hào)、供電信號(hào)、熱電池激活信號(hào)等4 類(lèi)，32 芯彈炮接口定義具體見(jiàn)表2 所示。

1.2 制定統(tǒng)一的發(fā)射流程

通過(guò)歸納、總結(jié)現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈的發(fā)射流程，并充分考慮后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種的發(fā)射流程特點(diǎn)，制定統(tǒng)一的制導(dǎo)火箭彈發(fā)射流程標(biāo)準(zhǔn)。具體的發(fā)射流程如下:

制導(dǎo)火箭彈發(fā)控時(shí)序分為兩個(gè)階段:發(fā)射前準(zhǔn)備工況（包括技術(shù)陣地準(zhǔn)備和發(fā)射陣地準(zhǔn)備）和發(fā)射工況。發(fā)射前準(zhǔn)備工況主要包括:

1）發(fā)射前技術(shù)陣地準(zhǔn)備:彈種識(shí)別、制導(dǎo)艙地面電源1 及時(shí)間零點(diǎn)上電、彈載計(jì)算機(jī)和彈上設(shè)備（組合導(dǎo)航系統(tǒng)和衛(wèi)星定位裝置）自檢、裝定引信工作模式；

表1 箱炮通用接口定義示意表

2）發(fā)射前發(fā)射陣地準(zhǔn)備:衛(wèi)星一次對(duì)時(shí)、裝定衛(wèi)星星歷參數(shù)、衛(wèi)星二次對(duì)時(shí)、裝定控制系統(tǒng)參數(shù)、彈載慣導(dǎo)初始參數(shù)、彈載慣導(dǎo)傳遞對(duì)準(zhǔn)、衛(wèi)星定時(shí)對(duì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火回路及熱電池激活回路檢測(cè)等過(guò)程。

1.2.1 發(fā)射前準(zhǔn)備工況

發(fā)射前準(zhǔn)備工況可通過(guò)人工操作中止流程，中止流程后不影響制導(dǎo)火箭彈再次進(jìn)入此工況。發(fā)射前技術(shù)陣地準(zhǔn)備首先進(jìn)行彈種識(shí)別，彈種識(shí)別正確后，以地面電源上電為該工況計(jì)時(shí)零點(diǎn)，地面發(fā)控按下述工作流程進(jìn)行火箭彈發(fā)射前技術(shù)陣地的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作:

1）在0 s 時(shí)，火控系統(tǒng)給N 發(fā)火箭彈的地面電源1 等電源信號(hào)以時(shí)間間隔0.1 s 逐發(fā)上電；

表2 制導(dǎo)火箭彈裝定接口定義示意表

2）查詢(xún)彈載計(jì)算機(jī)自檢結(jié)果；

3）查詢(xún)彈上設(shè)備自檢結(jié)果；

4）裝定引信模式（缺省為近炸模式）；

發(fā)射前發(fā)射陣地準(zhǔn)備以給出允許發(fā)射信息為該工況計(jì)時(shí)零點(diǎn)，火控系統(tǒng)按下述工作流程進(jìn)行火箭彈發(fā)射前發(fā)射陣地的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作:

5）發(fā)送對(duì)時(shí)脈沖并裝定衛(wèi)星一次對(duì)時(shí)參數(shù)；

6）裝定衛(wèi)星星歷參數(shù)；

7）發(fā)送對(duì)時(shí)脈沖并裝定衛(wèi)星二次對(duì)時(shí)參數(shù)；

8）裝定控制系統(tǒng)參數(shù)；

9）裝定彈載慣導(dǎo)初始參數(shù)；

10）開(kāi)始傳遞對(duì)準(zhǔn)、并發(fā)送提示開(kāi)始調(diào)炮信息至各顯示終端；

11）查詢(xún)彈載慣導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)結(jié)果；

12）開(kāi)始逐發(fā)進(jìn)行熱電池激活回路和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火回路檢測(cè)；

13）以衛(wèi)星二次對(duì)時(shí)開(kāi)始時(shí)刻為時(shí)間基準(zhǔn)，每5 min 一次發(fā)送對(duì)時(shí)脈沖并裝定衛(wèi)星定時(shí)對(duì)時(shí)參數(shù)，且不影響進(jìn)入發(fā)射工況；

14）若b～i、k、l 項(xiàng)返回結(jié)果正確則0 s 顯示允許發(fā)射信息，并將此信息傳遞給各顯示終端，發(fā)射前準(zhǔn)備工況結(jié)束；若b、d、h、i、j、l 項(xiàng)返回結(jié)果錯(cuò)誤以及c 項(xiàng)組合導(dǎo)航系統(tǒng)自檢錯(cuò)誤，則對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行提示并停止該發(fā)火箭彈發(fā)射；若e、f、g 項(xiàng)返回結(jié)果錯(cuò)誤以及c 項(xiàng)衛(wèi)星定位裝置自檢錯(cuò)誤，則進(jìn)行提示，由人工決定是否取消發(fā)射。

發(fā)射前準(zhǔn)備工況流程示意圖如圖1 所示。

1.2.2 發(fā)射工況

接到發(fā)射命令，打開(kāi)保險(xiǎn)鎖，按下發(fā)射按鈕。從按發(fā)射按鈕（定為0 s）起，火控系統(tǒng)給N 發(fā)火箭彈同時(shí)發(fā)送彈載慣導(dǎo)啟動(dòng)導(dǎo)航命令。

火控系統(tǒng)接收到彈載慣導(dǎo)啟動(dòng)導(dǎo)航回復(fù)后，進(jìn)行衛(wèi)星末次對(duì)時(shí)，緊接著給出第一發(fā)火箭彈熱電池激活信號(hào)，然后地面電源斷電、火控系統(tǒng)查詢(xún)第一發(fā)火箭彈熱電池激活狀態(tài)正常后，最后給出第一發(fā)火箭彈發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火脈沖。按射擊順序、時(shí)間間隔重復(fù)第一發(fā)操作程序，發(fā)射火箭彈?；鹂叵到y(tǒng)給出最后一發(fā)火箭彈發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火脈沖后，將所有管號(hào)的彈上供電電源斷電，并顯示火箭彈是否留膛。

若彈載慣導(dǎo)啟動(dòng)導(dǎo)航失敗或熱電池激活狀態(tài)查詢(xún)失敗，則停止該發(fā)火箭彈的發(fā)射；若衛(wèi)星末次對(duì)時(shí)失敗，火控系統(tǒng)進(jìn)行提示并繼續(xù)后續(xù)流程。若火箭彈留膛，制導(dǎo)艙應(yīng)能在彈上供電電源斷電后1s內(nèi)作出判斷并終止工作。

武器系統(tǒng)齊射時(shí)，各管位發(fā)射間隔為3～4s，按管號(hào)由小到大的發(fā)射順序，依次發(fā)射火箭彈；對(duì)于發(fā)射彈數(shù)小于10 發(fā)時(shí)，采取多管連射方式發(fā)射，按管號(hào)由小到大的順序依次發(fā)射。

發(fā)射工況流程示意圖見(jiàn)下頁(yè)圖2 所示。

1.3 制定統(tǒng)一的彈種識(shí)別規(guī)則

隨著某新型箱式火箭炮發(fā)射彈種的增加，需要對(duì)已定型和后續(xù)研制的制導(dǎo)彈藥進(jìn)行彈種識(shí)別，防止對(duì)制導(dǎo)火箭彈執(zhí)行了錯(cuò)誤的發(fā)射流程，損壞火箭彈甚至造成危險(xiǎn)。通過(guò)歸納、總結(jié)現(xiàn)有制導(dǎo)火箭彈的彈種識(shí)別規(guī)則，并充分考慮后續(xù)研制的制導(dǎo)彈藥的彈種特點(diǎn)，制定統(tǒng)一的彈種及引信識(shí)別編碼等規(guī)則。

火控系統(tǒng)按照?qǐng)D3 所示的彈種識(shí)別流程，對(duì)各種制導(dǎo)彈進(jìn)行彈種識(shí)別。

圖1 發(fā)射前準(zhǔn)備工況流程示意圖

圖2 發(fā)射工況流程示意圖

火控系統(tǒng)軟件采用查詢(xún)方式向制導(dǎo)彈發(fā)送自檢命令以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)彈種識(shí)別，其中彈種描述以火箭彈的射程、制導(dǎo)模式、彈種等3 個(gè)特征來(lái)表述，用2個(gè)字節(jié)（16 位）表示；引信編碼采用1 個(gè)字節(jié)描述。

?B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

B15 B14 B13 B12——射程:

0000——保留；

0001——70 km；

0010——150 km；

0011——280 km；

0100——500 km；

B11 B10 B9 B8——彈的控制模式:

0001——管裝制導(dǎo)彈；

1001——箱裝制導(dǎo)彈；

0010——巡飛彈；

0011——末制導(dǎo)彈。

B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0——彈種分類(lèi)碼，根據(jù)彈種按順序枚舉。

B7 B6 B5 B4=0000（00 h-0f h）保留；

0001 0000——破甲殺傷子母彈；（10 h）

0001 0001——破甲殺傷增程子母彈；（11 h）

0001 0010——末敏彈；（12 h）

0001 0011——?dú)茝?；?3 h）

圖3 彈種識(shí)別流程圖

0001 0100——云爆彈；（14 h）

0010 0100——侵徹彈；（24 h）

制定統(tǒng)一的彈種識(shí)別流程和編碼規(guī)則，能夠滿(mǎn)足不同種類(lèi)制導(dǎo)火箭彈對(duì)彈種、引信識(shí)別的需求，同時(shí)可以兼容和指導(dǎo)后續(xù)發(fā)展的制導(dǎo)彈藥的研制。

2 制定數(shù)據(jù)通信協(xié)議

火控系統(tǒng)與制導(dǎo)艙之間的數(shù)據(jù)交互是通過(guò)RS422串行通信接口進(jìn)行的，傳輸波特率為115.2 kb/s。通信格式為:1 個(gè)起始位，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，低位先發(fā)，有符號(hào)數(shù)據(jù)采用補(bǔ)碼表示。

本協(xié)議中的數(shù)據(jù)內(nèi)容均采用整型傳輸，其中，CHAR08*x 類(lèi)型表示x 個(gè)ASCII 碼字符串?dāng)?shù)據(jù)；INTxx 類(lèi)型表示xx 位有符號(hào)整數(shù)，采用補(bǔ)碼表示；UINTxx 類(lèi)型表示xx 位無(wú)符號(hào)整數(shù)，其中，xx 的可能取值為08、16、32。數(shù)據(jù)物理含義通過(guò)對(duì)LSB 單位的規(guī)定給出。數(shù)據(jù)內(nèi)容字節(jié)個(gè)數(shù)為0 時(shí)，該命令由幀頭、信息標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、校驗(yàn)和4 個(gè)部分構(gòu)成。

除傳遞對(duì)準(zhǔn)參數(shù)和衛(wèi)星定時(shí)對(duì)時(shí)外，火控系統(tǒng)對(duì)每一組命令交互是否成功進(jìn)行判斷，只要收到1次即認(rèn)為交互成功。

交互失敗判斷依據(jù)如下:

1）火控系統(tǒng)向制導(dǎo)艙連續(xù)3 次發(fā)送彈載慣導(dǎo)初始參數(shù)裝定命令后等待接收回復(fù)命令，如果在0.5 s 內(nèi)沒(méi)有收到正確回復(fù)則認(rèn)定通信失?。?/p>

2）火控系統(tǒng)向制導(dǎo)艙發(fā)送控制系統(tǒng)參數(shù)裝定命令，如果在1 s 內(nèi)沒(méi)有收到正確回復(fù)或接收回復(fù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯(cuò)誤則重發(fā)，最多發(fā)送3 次，沒(méi)有收到正確回復(fù)則認(rèn)定通信失??；

3）火控系統(tǒng)向制導(dǎo)艙發(fā)送衛(wèi)星星歷參數(shù)裝定命令，如果在3 s 內(nèi)沒(méi)有收到正確回復(fù)或接收到裝定失敗回復(fù)則重發(fā)，最多發(fā)送3 次，沒(méi)有收到正確回復(fù)則認(rèn)定通信失??；

4）除上述命令外，火控系統(tǒng)向制導(dǎo)艙連續(xù)3 次發(fā)送命令后等待接收回復(fù)命令，如果在0.3 s 內(nèi)沒(méi)有收到正確回復(fù)則認(rèn)定通信失?。?/p>

5）彈載計(jì)算機(jī)發(fā)送通訊超時(shí)命令，火控系統(tǒng)不處理。

3 軟件構(gòu)件化設(shè)計(jì)

發(fā)射控制軟件設(shè)計(jì)有一個(gè)主控制程序，該程序自動(dòng)采集彈種識(shí)別信號(hào)或接收火控系統(tǒng)操控終端發(fā)出的彈種選擇命令，由主程序根據(jù)每個(gè)彈種對(duì)應(yīng)的可執(zhí)行程序，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)彈種的執(zhí)行程序，并釋放不同的彈種執(zhí)行程序。

發(fā)射控制軟件采用構(gòu)件化軟件設(shè)計(jì)方式，已定型的13 種系列制導(dǎo)火箭彈的發(fā)控軟件分別形成獨(dú)立構(gòu)件庫(kù)，可獨(dú)立升級(jí)；后續(xù)研制的制導(dǎo)彈種擴(kuò)展，直接增加新的構(gòu)件庫(kù)即可，不會(huì)影響軟件中的其他構(gòu)件，方便彈種擴(kuò)充。

4 結(jié)論

通過(guò)以上技術(shù)方案和設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出的一種兼容當(dāng)前及未來(lái)制導(dǎo)火箭彈發(fā)射的控制技術(shù)，能夠滿(mǎn)足目前所有種類(lèi)的遠(yuǎn)程系列制導(dǎo)火箭彈的發(fā)射需求，同時(shí)能夠兼容發(fā)射未來(lái)新研遠(yuǎn)程系列制導(dǎo)火箭彈；采用該技術(shù)研制的發(fā)射控制系統(tǒng)已在某新型箱式火箭炮火控系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，并進(jìn)行了充分的驗(yàn)證和考核，該發(fā)射控制系統(tǒng)性能先進(jìn)、工作穩(wěn)定可靠，已建立起遠(yuǎn)程制導(dǎo)彈藥的通用發(fā)射平臺(tái)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)火箭彈發(fā)射平臺(tái)與新增火箭彈種不兼容的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)縱深面目標(biāo)進(jìn)行深層次火力壓制和點(diǎn)目標(biāo)實(shí)施精確火力打擊的能力，充分印證了陸軍第四代火力打擊體系骨干裝備的實(shí)力。