电子信息技术的历史与发展

电子信息系统的发展充分利用了20世纪70年代以来的微电子技术、计算机技术、数字通信技术、图像处理技术、传感器技术等新技术成果，形成了以车辆电子学为理论基础，多路总线传输为核心，强调车内、车际信息传输的新型装甲车辆，使得这些装甲车辆的综合作战效能取得根本性飞跃。从坦克电子系统的发展过程来看，其经历了以下阶段，形成了不同阶段的电子系统概念。其走过了分离设备电子信息系统、局部综合电子信息系统、综合电子信息系统三个阶段。

1.分离设备电子信息系统

20世纪70年代至80年代是军事电子信息系统概念形成阶段。其在此阶段为分立的系统，美国称之为C3 I（指挥、控制、通信、情报）系统，前苏联称之为指挥自动化系统。

分离设备电子信息系统是第一代坦克采用的电子系统。当时，数字计算机技术尚未用于坦克电子系统，电子设备是为完成某一功能而独立设置的。因此，各电子设备是分离存在的。大多数设备或子系统完成单项功能，独立运行工作，少数设备或子系统通过电缆相互连接后，进行信号交联。在设计时，按专业化的功能进行系统设计。子系统的信息获取、传输、处理、使用等环节，均围绕着某一功能自成体系，这种专业化的功能子系统采用独立分散结构。而后，采用自下而上的组合方法，将各个自成体系的功能子系统以电缆相互连接，完成全系统所需的全部功能。由于它按专业化功能设计子系统，其追求的目标是某一子功能具有高性能和高精度。传统的坦克电子系统因缺乏全系统效能的统一考虑，所以难以兼顾体积、重量、成本、性能、价格、功能等约束条件，难以实现全系统的优化。具有代表性的产品是20世纪60年代至70年代生产的T59、T60、T72、M48、M60等坦克所装备的电子系统。传统的坦克电子系统的基本特征是：由专业化的功能子系统组成，采用独立分散式结构；资源大多不能共享，不可相互调配使用；采用自下而上的装配式设计方法。

2.局部综合电子信息系统

海湾战争后到20世纪90年代，军事电子信息系统走向综合化。美国称之为C4 I（指挥、控制、通信、计算机、情报）系统和IC4 I（综合化指挥、控制、通信、计算机、情报）系统。

这是第二代坦克电子信息系统。当时，数字计算机技术已用于坦克电子系统。特别是以大规模集成电路为基础的微型计算机的出现，使坦克电子系统的技术水平得到大幅度的提高，不少数字式电子子系统应运而生。但是由于当时的微型计算机集成度低并且成本高，不可能在坦克中大量使用。因此，出现了单项复杂功能一体化的子系统。其设计思想是充分发挥计算机的作用，将单项的复杂功能看成一个整体，进行功能一体化设计、资源统一配置，实现了子系统的功能综合化。这种坦克电子系统的特点是实现了局部综合化，各子系统可以独立工作，但子系统内部的设备却难以独立工作，数字计算机技术、信号处理技术、半导体集成电路技术已用于子系统。具有代表性的子系统有：M60A3坦克、“豹”ⅠA4坦克装备的电子系统。综合火力控制系统：它实现坦克的多种武器、多种战斗工作方式的综合火力控制，将目标搜索、跟踪、火力控制解算、作战操作控制综合在一起。综合导航系统：利用惯性导航和GPS导航功能，由计算机将两个导航系统综合为一个导航系统。典型的坦克电子系统有：美国M1A2、德国“豹”Ⅱ、俄罗斯T80、英国挑战者、意大利公羊1、以色列梅卡瓦等坦克所装备的电子系统。

3.综合电子信息系统

1994年以后，军事电子信息系统走向一体化、信息化和数字化。其代表为美国的C4 ISR（指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察）系统和数字化部队信息系统。

这是第三代坦克电子信息系统。随着微型计算机技术、数据通信技术的高度发展，特别是超大规模集成电路和超高速集成电路的出现，坦克电子系统的功能，都能用计算机实现数字化。这种数字化发展趋势为以多路传输总线技术为基础的综合电子系统的出现创造了条件。多路传输总线技术的发展和微型计算机价格的降低为坦克综合电子系统奠定了基础。在这种情况下，将坦克作战任务所需的全部功能作为一个整体来设计坦克电子系统成为可能。可以从统一实现全部功能的角度，进行资源的统一配置、统一调用，资源共享。系统可以进行重构。大量使用计算机和计算机网络技术，使全系统充分实现数字化。这时，全系统的功能相互融合，难以分离。就实现单项功能的子系统而言，如坦克火力控制系统和导航系统等，其概念发生了深刻的变化。从硬件上讲，它们原来所具有的独立实体设备，现在变成了在计算机网络上运行的应用软件；这些软件可能存储于若干块插件内而附于某些计算机中。也就是说，火力控制和导航等系统将从硬件上失去独立性，不再是独立完整的硬件系统。

为了满足坦克日益增加的作战功能，仅用增加单元电子设备数量和提高其性能的办法是不行的。因为电子设备数量受坦克内空间、系统可靠性和效费比的制约。为了保证单元电子设备的多功能性、通用化及信息的综合利用，则必须寻求既满足功能要求，又减少单元电子设备数量，并降低价格、降低功耗、减小体积的方法。随着微电子技术、多路传输总线技术、软件技术的发展，坦克电子设备动态重构成为可能，从而形成了坦克综合电子系统，坦克综合电子系统与传统的坦克电子系统有很大区别。

坦克综合电子系统的基本特征是：全部功能一体化；资源共享（包括软件、硬件、信息等），统一配置和调配使用；采用自顶而下设计方法；采用数字技术和多路传输总线技术。它统筹安排系统的全部任务，进行系统的任务划分和功能分解，追求的目标是坦克的综合作战效能最优化。现代坦克的作战能力取决于坦克的车辆系统、火力系统和电子系统的综合性能。而未来坦克的作战能力将更多地取决于坦克电子系统对坦克作战行动、火力控制、通信指挥和主动防御等方面的保障能力。坦克综合电子系统往往要一体化地考虑以下主要功能：雷达数据处理与传输、目标探测/瞄准稳定跟踪、微光夜视/红外热像、GPS综合导航定位、多武器管理及火力控制解算、短波和超短波通信、敌我识别、威胁告警、综合电子显示、自动装填控制、电源系统管理/控制和分配、发动机系统控制、电液自动操纵、全系统管理及系统余度/重构管理、车辆状态参数记录、系统自检测、维修自检测等。

指挥控制自动化是电子信息系统的重要内容，也是20世纪90年代以来各先进装甲车辆进行技术改造的主要内容之一。法国“勒克莱尔”和美国的M1A2等主战坦克的最大特色，就是在其综合电子系统中包含类似于指控系统的系统，它们实际上是C3 I系统在装甲车辆的实现。随着现代战争的发展，以及计算机技术、数字通信技术和信息工程的高度发展，在车辆上集中配置以C3 I为主要内容的指挥控制系统已完全有必要和可能，并成为提高装甲车辆战斗力的重要手段。由于不同坦克上原有电子系统功能的不同，以及对C3 I中各要素的不同侧重，已出现的属于指控系统性质的系统也就有了不同的名称，如“车际信息系统”“战场管理系统”“综合指挥与信息系统”“战场信息与管理系统”等。(www.xing528.com)

利用车内的电台加装适配器，再与车内的数据总线相连，从而使车内车际形成了一个数字化的信息网络，也使武器平台直接与战场C4 ISR系统连到了一起。车辆的信息（状态信息、后勤保障信息、火力信息等）传输到指挥员，使其能更全面准确地了解战场态势，更好地利用战场资源，做出更科学的决策。

目前的指挥控制系统以计算机技术为核心，并集指挥、控制、通信和情报四个部分为一体。指挥控制系统具有情报接收处理与态势生成、辅助决策、作战模拟与评估、信息显示与分发、战术计算、命令发布、安全保密、部队管理、训练模拟等功能，其基本任务是辅助指挥员及时掌握战场态势，科学制订作战方案，快速准确地向部队下达作战命令。现代指挥控制系统具有及时性、高可靠度、动态处理事件能力和齐全的接口等特点。

指挥控制系统从宏观上看可以分为两层：基础层和决策层，其中基础层是快速反应的前提条件，决策层是快速指挥的必要元素。基础层分为资源层和信息层，决策层分为指挥层和控制层。其组成结构如图6-1所示。

资源层是指挥与控制系统的“耳目”和“手脚”——进行监视、侦察和实施。该层中的节点主要包括情报节点、感知节点和行动实施节点等。情报节点包含各种基于电子、光学或红外的照相机、摄像机，以及获取情报的卫星、侦察机和侦察雷达等。感知节点是了解地形特点、事故现场、天气情况等因素，构成监视与侦察系统。行动实施节点则代表构成实施行动的终端，其主要作用是按照上一层的指令开展精确具体的行动。资源层研究关注指挥与控制的客观基础，如军事上的导弹打击范围、速度和精度，雷达感知距离等。

信息层是指挥控制系统的“神经脉络”——进行信息传输。信息层由各种固定通信设备、信息处理中心、各种移动通信终端、路由设备和各种通信线路构成。通信媒介主要利用各类无线电波、光纤、电缆，信息处理主要依靠各类电子计算机。信息层是连接资源层和控制层的中介，无论是来自资源层的环境态势信息、来自控制层的资源平台控制信息还是来自指挥层的指挥命令，都要由信息层来传输。

图6-1　指挥控制系统组成结构

控制层是指挥控制系统的“神经中枢”进行——资源协同。控制层根据指挥层分解的任务和来自信息层的环境态势进行资源调整，主要包括人员的部署、资源的协同、活动信息的控制、行动实体间的交互作用控制以及决策和执行这两个过程间交互作用的控制。控制层是在信息层的基础上，根据任务需求搭建各种控制平台的网络。控制层是为了能够更好地实现指挥层的指挥决策命令，根据指挥层任务分配有效进行资源协同而存在的。

指挥层是指挥与控制系统的“大脑”——进行任务分配。本层主要通过指挥团队的协作指挥、现代科学理论的有效运用、辅助决策系统的信息融合以及科学化的决策方法，正确地感知、理解环境态势和上级指挥人员的指挥意图，并在此基础上做出决策。

指挥控制系统中常用的装备如图6-2所示。

图6-2　指挥控制系统中常用的装备