迫击炮数字化指挥技术

迫击炮数字化指挥技术 () 文章编号: 10022064022009增刊20073202 迫击炮数字化指挥技术 范海文 ()北方自动控制技术研究所, 山西 太原 030006 摘 要: 研究了野战炮兵中的迫击炮分队在射击指挥方面摆脱传统的定位、测地和侦察三方独立不成系统的模式, 采用当前比较先进、可靠性和精确的光电技术和现代电子技术将迫击炮的指挥通过建立新的射击系统模型, 重新合成一个相对独 立的指挥子系统, 本系统集侦察、测地计算和指挥于一体, 大大提升迫击炮在现代战场中的控制和转换战局的地位, 充分发挥 机动型作战部队在敌后空降作战的优势, 体现传统武器和现代指挥技术完美结合下, 指挥系统的机动性、灵活性和对敌后方 区域的侵袭和压制、破坏敌方火力点的优点, 尤其对于敌后空降作战和正面登岛作战效果更为突出。 关键词: 数字夜视仪器, 指挥终端计算机, 单兵数字显示电台, 单兵定位仪 中图分类号: 33 文献标识码: T P A M or tar D ig ita l Comm an d Techn o logy 2 FA N H a iw en (), 030006, N or th A n tom a t ic C on t rol T ech n iqu e R esea rch I ns t itu teT a iy u an C h ina A bstra c t: T h is a r t ic le is th a t M o r ta r A rm y, o n e o f th e F ie ld A r t ille ry , b reak aw ay f rom co n ven t io n a l , , p a t te rn a t f ire comm an d in th a t o r ien ta t io n m ea su re an d sco u t do no t b ecom e a sy stem fo r th e se fac to r s , , in dep en den cenow w e u se advan ced re liab le an d accu ra te p ho to e lec t r ica l tech no lo gy an d m o de rn e lec t r ic , tech no lo gy to m ak e a n ew f ire sy stem p a t te rn w h ich is a re la t ive ly ab so lu te sy stem in c lu d in g sco u t 1 , m ea su re com p u te an d comm an dB y th e se ac t io n sth e sta t io n o f M o r ta r A rm y comm an d in g an d co n ve r t , , 2 w a r situ a t io n h a s b een up g raded g rea t lyo th e rw iseth e se can f ill ex e r t th e sup e r io r ity o f a irbo rn e m o to r ′, , veh ic le a rm y a t en em ys rea r a reaem bo dy th e v ir tu e th a t in w h ich w ay t rad it io n a l w eapo n an d m o de rn , 1 comm an d tech no lo gy p e rfec t ly com b in in gcomm an d sy stem m an eu ve rab ility an d ag ilityT h e v ir tu e a lso , ′, in c lu de a t tack in gp re ssin g an d de st ro y in g th e en em y f irepow e r po in t s a t en em ys rea r a reaE sp ec ia lly in 2′th e effec t th a t w e do b a t t le b y a irbo rn in g m o to rveh ic le a rm y a t en em ys rea r a rea an d b y lan d in g islan d 1f ro n t isp iece 22: , , Key word sd ig ita l n igh tin sp ec t in st rum en tcomm an d te rm in a l com p u te rsin g lea rm s d ig ita l d isp lay 22, t ran sm it te rrece ive rsin g lea rm s o r ien ta t io n in st rum en t 体的简单和可行化设计, 本文将指挥应用于迫击炮的敌后空 言引降领域, 对我军的空降作战指挥领域将是一个突破性的应 用, 现实意义和国防意义也是相当可观的。 由于传统射击技术和习惯限制, 在迫击炮射击学中存在 观测目标、测地坐标和射击指挥之间相对独立, 不能够充分 1 迫击炮射击指挥基本原理图发挥迫击炮在敌后方空降之后重型火力的作用, 同时为了能 够将机动性较强的迫击炮指挥功能综合起来进行作战, 突破 111 指挥模式 传统的迫击炮阵地作战的模式, 提出空降、集结及指挥为一 主要通过一台测角方向盘, 本设备包含上下两层刻度 ( )( 盘, 分别用黑 即黑刻度线标识的刻度盘, 相对固定、红 即 ) 红刻度线标识的刻度盘, 相对于黑分划是可动的两种颜色 标识, 将黑刻度盘固定成上级下达的基准射向值, 黑、红分划 : 2008201210 修回日期: 2008204220 收稿日期盘对齐刻度, 然后通过红分划盘相对于黑分划盘的值来给各 ( ) 作 者简介: 范海文 19772 , 男, 山西阳泉人, 工程师, 主要 10 。 位精度?m 112 武器操作模式 主要包括 3 名炮手, 1 炮手负责摆炮架, 2 炮手负责校正 212 基本设计图形及原理 () 基本定义: ? : 示点的坐标; ? ?: 表示炮位和方向, 3 炮手负责坐板摆位。2 炮手通过接收指挥终端 Z b X X X Y Z 的口语信息和对瞄方向盘的方式确定基准射向, 之后再通过、、三点依次连线在 点形成的角度, 以弧度为, 密 X YZ Y 口语或手语接收指挥终端下达的射击诸元方能实现迫击炮 位和度数可以转换成弧度, 如果存在方向则顺时针旋转为 (的射击功能。注明: 野战炮兵的北向坐标系是以正北方向为 正, 逆时针旋转为负; ? : 表示到的距离; ? 、||、X Y X Y 57 )零, 顺时针方向为正。 8 : 分别表示不同的运算函数, 此类函数已成经典, 不再冗 113 测地、计算功能叙; ? : 表示由、、三点组成的三角形;?A B C A B C 负责根据我方控制点来演推所需的测地点, 有关计算方 213 指挥控制流程法已经归纳得相当完善, 但是彼此之间还是相互独立, 不能 21311 指挥系统所需的信息来源够形成一个有效的测地、计算、指挥和控制的闭环系统, 每个 3 定位信息: 利用单兵定位仪和单兵数字显示电台将 环节在单独运作中都会给最后的射击诸元带来误差的累积。() 炮 点的坐标分别为 传送回指挥终端; 3 距离量: 利B Z b B 由此可见, 传统的指挥方法只是简单的机械原理和几何结构 用数字夜视仪获取回|| 的长度, 最大误差?5 ; 3 方向O C m 的叠加, 虽然简便易行, 但是计算、侦察和指挥、控制等功能 不能形成有机体, 尤其是在进行指挥时的战场态势很复杂, 角度: 利用数字夜视仪的测角功能获取?> 0;B O C 天气情况又不算太好的话就会影响传统指挥和信息交流, 再 21312 指挥流程加之现代战场, 尤其是敌后战场不可能依然是传统的炮兵阵 3 指挥终端的模块处理从、 OB两点的定位信息, 通过地作战方式, 取而代之的便是空降方式下单炮作战模式, 这 () (() () ) 测地计算函数 5 得到, OB 、?ZOB = 5 Z b O , Z b B ,|| 便要求我们提供更为合理和科学的, 同时适应战场需求的小 令: = || , 为坐标逆运算函数;bOB 5 ()型、便捷的迫击炮作战的指挥系统 基本射击原理见图 1。 () 3 校正迫击炮方向, 炮口方向在数字夜视仪 O 点和 () 炮位 点连线的延长线上。实现方法如下:B ( ) 第一步: 将校炮口令 3 000通过电台传送到单兵数 m il 字显示电台液晶屏幕上; 第二步: 2 炮手接收到口令后在迫 击炮瞄准镜分划盘上装定成 3 000, 之后瞄准数字夜视仪 m il 上的瞄点, 命令 1 炮手将炮位摆好; 第三步: 迫击炮瞄准镜分 划盘归零做好准备, 等待命令。 () ()此时, 炮口方向正是在数字夜视仪 点和炮位 点O B 连线的延长线上。 将? 3 ZOB作为相对的基准方向, 装定在数字夜视仪 中, 在显示北向角的同时, 设置本设备显示以为?基 图 1 迫击炮基准射向标定和标定图ZOB () () 准, 向左、向右角度 ?的变化值 向右> 0, 向左< 0;B O C 2 迫击炮数字化指挥原理 3 利用数字夜视仪的测距功能将|| 的值测量取得; O C 211 设备简介 将以上所获得的参数, ?, || , || 应用在函B O C OB O C 3 21111 指挥终端() ( 数 7 类余弦定理中, 从而可以获取B C = 7 ?B O C , OB||| 加固型手持计算机。) | , |O C | , 至此得出迫击炮射击的分划值的直接参数——距21112 数字夜视仪 ( ) ( 离, 之后接着应用函数 类正弦定理, ?= || ,8 O CB 8 B C ) |OB | , ?B O C , ?O CB 分两种 情 况 考 虑 即 ?O CB > 0 和3 ;能够进行昼、夜观察目标和测距?< 0, 而 迫 击 炮 的 射 击 参 数 的 角 度 = ?+O CB ΗO CB 3 可以进行 0 , 6 000 测量角度, 并且可以将m ilm il ?B O C , 将所得的距离和方向角度输送到指挥终端, 启动战 6 000 模式切换成- 3 000 ,模式;3 000 0 ,m ilm il m il m il术计算相关软件计算迫击炮的射击诸元, 之后指挥终端将射 3 具备微调功能, 同时允许对任意角度参数进行设置;击诸元通过无线网卡或单兵数字显示电台发送至 2 炮手, 装 能够实现导航跟踪, 在阴霾等无法通视测量的条件 3 ()定诸元即可进行射击 参见 74 页图 2。 下也能够正常工作。 214 误差分析21113 单兵数字显示电台 3 测距误差: 由于传统的测距设备都是利用激光进行 3 接收指挥终端发来的口令和战术参数, 并能够显示 测距, 激光的波长在计算距离的过程中只能以一个波长为最 在单兵头盔上悬挂在眼前的液晶显示屏上; 小底限, 因此存在一个最小为 1 的误差限, 只有数字夜视 m 3 可以将定位信息上报至指挥终端。仪必须将这个误差限改进才能满足系统设计要求; 21114 单兵定位仪() 下转第 77 页 3 能够获取本单元的定位信息; M T B F M T T R m m 高, 在设计寿命内出现故障的概率很小, 因此可以用防护系, = = am 2 am 1 M T B F + M T T R + M T T R m m M T B Fm m 统的能力量度表示防护系统的效能。 为运行系统平均故障间隔时间, 为运 M T B Fm M T T R m C C f 1 f 1 防护系统能力向量为: = = 行系统故障平均修复时间, 为运行系统平均故障间 C f M T B F C 0 f 2 隔里程, 为运行系统平均行驶速度。V a 式中, 为防护系统防护能力量度。 C f 可信赖矩阵为:D m 所以防护系统的效能为: = = E f A f D f C f C f 1 S S - - ddm 11 m 12 M M B F M M B F e1- e4 系统效能的计算 = D = m d d 21 22 0 1 根据指挥控制系统, 火力控制系统效能、运行系统效能 式中, 为任务要求的行驶里程。 S 和防护系统效能对于新型轮式榴弹炮武器系统总体效能的 CCm 1 m 1 权重值、、、, 可得武器系统的系统效能量化值表达 w 1w 2w 3w 4 能力向量为: = =Cm 式: = + + + E w 1E t w 2E r w 3Em w 4E f Cm 2 0 式中为运行系统的机动能力量度。 Cm 计算可得该新型轮式榴弹炮武器系统和其他火炮武器 314 防护系统效能分析系统效能的量化值, 如表 1 所示。 一般情况下, 防护系统所用防护器材可用度和可靠性较 表 1 系统效能量化值表 量化值 指挥控制系统火力控制系统运行系统防护系统系统总体效能 量化值量化值量化值量化值量化值E t E r Em E f E 火炮 01899 8 1272 4 1914 6 1008 1 1162 6 1021P ZH 2000 9001653 6 11066 6 11041 2 11719 3 11002 9 A S 01962 5 01907 8 11399 7 11159 3 11047 7 M 109A 6 01697 3 01817 7 11202 1 11380 3 01914 7 19ZC 某新型榴弹炮 01711 4 01833 9 11855 8 11199 0 11038 0 似武器装备的作战使用有很好的参考价值。从表中可以看出, 该新型榴弹炮的运行效能比较突出, 武器系统的总体效能比较高。该型轮式榴弹炮武器系统能够 参考文献:满足轻型机械化部队快速机动的特点, 并且能比较大的提高 部队的火力突击力量。 1 ] 李北明. 武器装备发展系统论证方法与应用[. M 京: 国防工业出版社, 2000. 5 结束语2 ] 张 卓, 刘伊林. 作战效能评估[. 北京: 军事科学 M 本文针对某新型轮式榴弹炮的特点, 综合运用模 A D C 出版社, 1996. 型和指数法分析模型对该武器系统各子系统的效能进行建 3 ] 郭齐胜. 装备效能评估概论[. M 北京: 国防工业出模分析, 为其作战使用提供了有价值的理论依据。同时, 对类 版社, 2000. () 3 迫击炮机械误差?1 , 可以满足战场射击需求。 上接第 74 页m il 3 结论 通过上述的迫击炮新旧两种射击模式的分析和对比, 充 分体现了现代数字技术在传统射击武器和射击模式改造下 的新一代指挥系统的诸多优点。? 将以往的各个模块, 诸如 测地、计算及指挥等通过一、两件主要的数字化设备整合起 来, 在此基础上形成更加简洁和科学的指挥射击模型, 总体 而言是数字设备大大推进了现代指挥模式的形成, 正在从根 本上改变着军队指挥模式转变。? 缩减了军队编制规模, 提 2 迫击炮数字化指挥图图 高了军队在各种复杂环境下的战斗力和适应力, 同时在不断 3 定位误差: 按照现在定位技术设计单兵定位仪可以 将现代数字技术装备部队的条件下大大改善我军整体在现 达到误差?10 , 则由于定位误差造成的方向误差ƒ?2 m km 代战场中的生存能力。 , 然后利用 、等函数运算时误差上限为 2 , 可以满足 m il7 8 m ? 作为空降作战的主要重型装备, 能够充分发挥其强 本系统设计要求; 大火力和有效指挥的迫击炮已经成为空降部队不可或缺的 3 测角功能误差基本实现数字微调控制, 误差基本可