陆军武器火控系统的发展趋势

毛　宁，刘艳华，马丽媛

（1.中国北方车辆研究所，北京　100072；2.中国兵器工业集团公司，北京　100821）

陆军武器火控系统的发展趋势

毛宁1，刘艳华1，马丽媛2

（1.中国北方车辆研究所，北京100072；2.中国兵器工业集团公司，北京100821）

介绍了陆军武器装备火控系统的作战使命和工作原理，分析了信息化作战条件下，陆军武器火控系统的作用和使用需求，提出了未来陆军武器火控系统体系网络化、操纵智能化、功能一体化、性能精准化、结构模块化的发展趋势，分析了需对应突破的关键技术。

火控系统，陆军，武器装备，发展趋势

0　引言

军队信息化建设发端于武器装备信息化，即建设信息化武器装备体系。陆军武器火控系统是陆军武器装备的核心组成部分，是武器装备对敌目标实施快速、精确、有效打击的保证，火控系统集计算机、信息、光电、通信、机械、控制、智能等技术于一体，被誉为武器作战效能的倍增器，是武器装备信息化发展的重要标志。

1　陆军武器火控系统作战使命和工作原理

火控系统是武器装备中实现目标探测、火控解算和武器控制等使命，完成对敌目标的快速、精确打击和毁伤，并进行射击效果评估的设备总称。

陆军武器火控系统分为直瞄射击和间瞄射击两大类。两大类的主要区别是目标信息获取和瞄准的方式和原理不同。

直瞄射击火控系统是能够通过本车的雷达或光电探测设备，直接跟踪目标并测量目标参数，进行射击诸元解算，控制本平台武器射击目标，其射击诸元解算是在本车坐标系之中进行的。高炮防空火控系统、坦克装甲车辆火控系统通常都是直瞄射击火控系统，具有观瞄分系统、火控计算分系统和火炮控制分系统。

间瞄射击火控系统是通过上级指挥系统或侦察系统提供目标参数，火控系统依据目标地理坐标、本车定位定向和姿态信息，进行射击诸元解算和操瞄解算，控制本平台武器射击目标。其射击诸元解算是在大地坐标系之中进行的。炮兵压制武器火控系统通常是间瞄射击火控系统，具有定位定向分系统、火控计算分系统和火炮控制分系统。

根据武器系统多功能的发展需求，目前部分武器装备已经进行间瞄和直瞄火控一体化设计，既配备观瞄分系统也配备定位定向分系统，武器系统同时具备间瞄射击和直瞄射击功能。

2　信息化条件下陆军武器火控系统的作用

近年来，随着武器装备信息化的迅猛发展，火控系统愈发显示出在武器平台上以至于在作战中的重要作用。

2.1火控系统是武器装备信息化的基础

军队信息化建设发端于武器装备信息化，信息化武器装备体系的核心则是军事信息系统一体化，即C4KISR。装备信息化的目的是提高武器装备的整体效能，增强战斗力。火控系统是武器装备的核心组成部分，被誉为武器装备效能的倍增器，是一体化联合作战的纽带，武器装备信息最终将聚焦于主战装备，聚焦于武器火控系统，火控系统是武器装备信息化的基础。

2.2火控系统是实现快速精确火力打击的关键

武器平台的核心使命是实现对目标的毁伤，火控系统是武器平台上的火力控制系统，其核心使命是实现快速目标捕获、对目标高精度跟踪、精确火控解算、控制武器高精度射击。实现对目标快速、精确打击是火控系统永恒的主题，火控系统是发挥武器平台火力效能，实现快速精确打击的关键。

2.3火控系统是武器装备体系化发展的瓶颈

长期以来，我国武器火控系统发展模式主要是随武器型号分立研制，不同装备火控系统体制不兼容，不能适应装备升级和弹药拓展的需求。信息化条件对武器装备体系化发展提出了新的要求，武器平台和任务载荷、火控系统与武器弹药等要求交叉适应，火控系统成为武器装备体系化发展的瓶颈，建立适应不同兵种、不同武器、不同弹药的模块化通用火控系统将成为加快武器装备发展的重要课题。

2.4网络化火控系统是提高分队协同火力打击的保证

复杂战场环境下更加注重武器装备体系交战能力，小型高机动分队作战成为未来局部战争的重要形式。在一体化信息体系下，实现分队内多武器平台协同火力打击是对火控系统提出的新要求，网络化火控系统将是未来网络中心战的执行层。在网络化火控系统中，各武器火控信息充分共享、各武器作战能力充分发挥、协同火力可动态协调控制，实现了从传感器到射手的快速时敏打击。网络化火控系统是提高分队协同火力打击能力的保证。

2.5火控系统是实现无人化战场的核心

随着高新技术在军事领域的广泛渗透和应用，军事装备向智能化与无人化演变，战争形态也朝着无人化方向发展。在火控系统中，目标的自主搜索、目标的自动跟踪、作战任务的动态规划、智能化的武器控制、无人系统和有人系统的协同作战等技术突破和工程实现，是武器装备无人化的关键。火控系统是未来无人化战场的核心。

3　陆军武器火控系统的发展趋势

信息化作战条件下的战争形式将由“平台中心战”向“网络中心战”发展，陆军武器火控系统必须适应这一变化。同时，我国武器装备研发模式经历了仿研-自行研制-发展提高的阶段，目前已进入开拓创新阶段，需要按照我国的实际情况，从军事作战需求和装备发展的牵引、技术进步和新技术涌现的推动两个方面，研究和分析并确定自己的发展道路。

陆军武器火控系统整体发展趋势可概括为“纵向深入、横向拓展和模块化通用”，具体包括：体系网络化、操控智能化、功能一体化、性能精准化、结构模块化。

3.1火控系统朝着“体系网络化”方向发展

在“以网络为中心”的信息化战场中，为实现武器对目标的高效精确打击，火控系统应具有网络化控制能力，其特点有：

（1）火控系统不再局限于平台范围内的火力控制，目标搜索、目标跟踪、火控解算、火力打击、火力引导等可以分布在地理上分散的不同武器平台上，在武器装备功能和性能基本不变的情况下，大幅度提升体系作战能力；

（2）多个武器平台的火控系统信息实现共享，具有多元信息融合功能，提升了武器装备对战场环境感知的透明度，实现“你视既我视”，大大拓展了武器装备的作用范围；

（3）提高了对时敏目标的打击能力，网络化火控构成了从传感器到射手的信息直接传输通道，可实时进行多武器平台的任务规划，能够有效提高对时敏目标打击能力；

（4）提升了远程精确火力打击能力，通过多武器平台的目标信息融合可获得更精确的目标参数，同时多平台协同可为武器装备提供远程目标精确引导、火控闭环误差修正，提升对远程目标的精确火力打击能力；

（5）网络化火控可依据多目标和多武器综合因素，在火控层面实现作战资源的实时动态协调与控制，减少各自为战情况下的粗放配合、冗余发射，降低弹药消耗，提高了作战效率。

实现火控系统“体系化、网络化”发展的关键技术包括：

（1）强时敏性通信技术。网络化火控系统要求通信链路的信息传输时延在百毫秒（ms）以内，信息传输带宽在几百千字节每秒（KB/s）以上，信息传输的时帧周期要满足协同信息传输间隔时间的要求，以确保协同数据的实时传输；

（2）实时信息融合技术。网络化火控系统要求通过各武器平台获取的目标位置和运动信息，生成统一的战场态势图像，目标航迹信息要达到火力控制的实时性要求，需要研究并突破信息融合结构、目标综合识别、时空配准、数据关联、机动目标跟踪等关键技术；

（3）协同作战任务规划技术。网络化火控系统要实现多武器平台协同打击，涉及因素众多，战场态势瞬息万变、目标特性复杂多样、兵力配置和武器健康状态实时变更，协同作战任务规划必须动态进行。需要研究并突破目标威胁估计、打击目标提取、火力和目标分配、打击效果评估等关键技术；

（4）软、硬件分离技术。网络化火控系统需接收、分发并处理来自多武器平台的各类信息，信息处理软件应不依赖于硬件设备和操作系统，提供跨网络、硬件和操作系统，具有透明性的应用或服务的交互功能，支持分布式计算，并且支持标准的协议和标准的接口。

3.2火控系统朝着“操控智能化”方向发展

“进入21世纪机器人战争时代即将到来”、“有人/无人平台协同正在成为地面作战的主要模式”，美欧等世界发达国家都在为应对未来“机器人战争”做着积极准备。

武器火控系统智能化发展势在必行，研究具有目标自主识别与截获、目标自动跟踪、自主打击决策等功能的火控系统已成为当前的重要课题，适应无人作战平台的自主火控系统是火控系统智能化的终极发展目标。但是，限于目前的技术状态及人们对高智能火控系统的担忧，“平台无人、环路有人”的“操控智能化”火控系统将会长期存在。火控系统“操控智能化”的关键技术主要包括：

（1）目标自主感知技术。目标自主感知包括目标自主搜索和自主跟踪，利用各类光、电探测器实现对目标的综合感知，利用多频谱信息智能处理实现多目标的检测和识别，是目标自主搜索和自动跟踪的主要途径。多平台目标协同感知也是目标自主感知的重要手段，网络化火控系统可在更短时间内获取目标信息。

（2）自主决策技术。火控系统自主决策的过程为：目标自主识别-平台机动控制-态势自主估计-威胁度自主估计-火力自主分配-命中分析-射击控制-效能自主评估。对于无人作战平台中火控系统自主决策需要与自动驾驶、智能指挥决策等综合研究。

（3）“人在回路”控制技术。要深入研究“人-机”任务剖面。“规划层面”中“人”为干预主要基于战术任务对火力分配结果的监视与重分配，“控制层面”中“人”为干预主要基于火控过程对目标分配、武器击发等优先级的控制。“人在回路”控制技术包括态势显示技术与人机交互技术。

3.3火控系统朝着“功能一体化”方向发展

信息化作战促使火控系统与其他系统的融合，装备信息化推动武器装备功能和逻辑格局的变化，新技术发展拓展了火控系统各功能的实现途径，武器和弹药发展对火控系统提出了更多控制要求。火控系统内涵将不断拓展，并与其他功能系统进行一体化设计，具体表现有：

（1）火控、指控一体化。在网络化火控系统中，不仅要解决“反应快、打得准、打得狠”，而且需要确定打击目标、打击方式、打击时机、任务分工等，火控系统和指控系统必须融合设计；

（2）信息、控制一体化。信息化武器装备中信息资源高度共享，信息基础设施不属于某一功能系统独享，信息资源更加丰富，信息为控制服务、控制基于信息已成为火控系统和主要分系统的设计出发点，同时控制部件高度信息化，每个控制部件将逐步成为基于信息的智能体；

（3）间直、高平一体化。由于复杂作战环境、武器和弹药发展等因素，火力打击方式更加多样化，传统的兵种单一作战模式逐步扩展为多模式，部分武器装备火控系统将同时具备间瞄、直瞄、对空、对地等作战方式。

（4）弹箭、弹炮一体化。武器装备所搭载的武器种类进一步丰富，多种武器集中在同一平台上，火控系统需要适应多武器综合控制需求，形成弹箭、弹炮一体化火控系统。

（5）弹药、平台一体化。智能弹药发展使得火控系统不仅要实现对武器的发射控制，还要保证弹药的命中，制导控制、弹药飞行控制、火力引导等将纳入到火控系统范畴，火控系统设计中要实现平台上的武器控制和弹药飞行的控制一体化设计。

3.4火控系统朝着“性能精准化”方向发展

对目标的“快速、精确”打击始终是武器火控系统追求的目标，由于陆军各兵种武器的功能、性能不同，对火控系统精准化的要求也不尽相同。

（1）在越野条件下“先敌射击，首发命中”是坦克装甲火控系统的基本要求

坦克装甲车辆是地面战场的主要突击武器，机动能力和火力打击能力是其突击能力的两大要素。在高速越野机动条件下作战时，坦克装甲战斗车辆“先敌射击，首发命中”是保证战斗胜利的必要条件，要求火控系统在高速越野机动条件下能够先敌探测、先敌射击，并且有较高的首发命中概率，才能保证坦克装甲战斗车辆的火力打击能力，并使火力打击能力和机动能力协调发展，共同保证和促进坦克装甲战斗车辆突击能力的提高。

（2）对高机动目标的快速捕获、高精度打击是防空火控系统的基本需求

防空反导、末端防御是防空火控系统的基本使命，要求能够有效拦截进入末端空域各类来袭武器，除歼击机、武装直升机外，远程精确打击武器、精确制导弹药和无人机都纳入到防空武器的作战目标，低空、小型、高机动目标成为防空火控面临的新任务。需要突破远距离目标自动截获、复合跟踪控制、目标运动特征卡尔曼滤波，以及闭环校射、高精度火控解算、快速稳定火炮随动控制等关键技术，在武器射击精度和反应时间等取得新提升。另外开展火箭炮、激光、电磁炮等新型武器火控系统是提高防空武器精度的有效手段。

（3）智能弹药的发展使用、高精度射击控制是压制武器火控系统的基本需求

未来压制武器射程将覆盖更大范围，对于压制武器火控系统，除注重通过信息化设备性能提升带动武器装备性能提升外，更应关注智能弹药的发展需求，研究多弹种的共架发射技术，实现同一平台对普通弹药、简控弹药、精确制导弹药和巡飞弹药的共平台发射控制，同时开展智能弹药解算与控制、基于炸点的射击闭环修正、自主射击修正等高精度射击关键技术研究，以保证火控系统通过对智能弹药的有效运用与控制，提高压制武器打击效能。

3.5火控系统朝着“结构模块化”方向发展

现有火控系统的发展模式是随具体型号研制，缺乏统一的规划设计。型号研制中受经费投入、技术风险和研制周期等限制，对于后续发展的拓展性、兼容性和跨型号通用性只能作有限的考虑和设计，制约了武器装备性能提升和功能拓展。火控系统存在的突出问题包括：

（1）低层次重复研制不利于装备高效建设和发展；

（2）火控系统的局部功能升级往往需要通过系统改动来实现；

（3）不利于武器装备实现统一化、集约化保障。

针对上述问题，应提高火控系统的模块化、通用化和系列化水平和整体建设效益，基于陆军各平台作战使用流程和火控功能、性能要求，按照模块化设计方法，开发能跨平台应用，具有灵活性、组合性和重构性的模块化通用火控系统，火控系统应具有以下特征：

（1）定义和规划火控系统信息流程和功能模块，建立统一的技术体制和结构框架，促进和实现陆军武器火控系统统型发展；

（2）进行功能模块之间、软硬件之间的解耦研究，使功能组件能随技术发展或需求变化独立升级，实现即插即用式的功能扩展和性能提升；

（3）利用网络和总线技术简化火控系统设备间连接关系，实现火控系统各组成单元接口标准的统一。

4　结论

火控系统作为武器装备的核心组成部分，需适应我军装备信息化发展的需求。概括起来，新一代火控系统技术特征主要是：具有信息化作战的网络化基因——网络化特征；适应未来无人化作战的需求——智能化特征；具有适应不同作战环境的多样化作战方式——一体化特征；具有各种可满足高机动条件下的精确打击需求——精准化特征；适应我军装备体系的“三化”发展需求——模块化特征。

［1］朱元武，卢志刚.陆军武器平台网络化火控系统发展思路［J］.火力与指挥控制，2013，38（10）：114-118.

［2］宋跃进，秦继荣.指挥控制与火力控制一体化［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［3］周启煌，常天庆，邱晓波.战车火控系统与指控系统［M］.北京：国防工业出版社，2003.

［4］卢志刚，朱元武，张勇，等.坦克装甲车辆网络化火控系统研究［C］//北京：2011年兵工学会论文集，2011.

［5］常天庆，陈军伟，张波，等.一种新型坦克火控系统建模方法［J］.火力与指挥控制，2014，39（1）：98-102.

［6］白奕，王海川.多平台武器协同控制系统体系结构探讨［C］//北京：2013中国指挥控制大会论文集，2013.

Reseach on Development Trends of Army Weapon Equipment Fire Control System

MAO Ning1，LIU Yan-hua1，MA Li-yuan2
（1.China North Vehicle Research Institute，Beijing 100072，China；2.China North Industries Group Corporation，Beijing 100821，China）

The combat mission and the working principle of the army weapon equipment fire control system are introduced in this paper.The role and use demand of the fire control system are analyzed at information battle environment.On the basis above，the development trends of the future army weapon equipment fire control system are proposed，including system network，intelligent control，functional integration，performanceaccuracy，structural modularity，as well as the corresponding key technology to break through.

fire controlsystem，army，weapon equipment，development trends

E271

A

1002-0640（2016）08-0006-04

2015-06-05

2015-07-07

毛宁（1977-），男，山东人，博士。研究方向：自动控制。