信息系统未来发展展望

1.未来信息系统的体系结构

在未来战场上，先进武器数量剧增，战斗节奏和战斗发展速度空前加快，战场态势瞬息万变，迫使装甲部队各级指挥员和坦克装甲车辆需要迅速、准确地采集、处理、传送、交换、显示和施用来自车内外的大量战场信息。过去采用的模拟式话音无线电通信系统和以人工控制方式为主的信息系统已不能满足未来装甲部队和坦克装甲车辆的指挥、控制、通信和情报需要。目前世界上各坦克生产国都正在采用数字信息技术改造其装甲部队，其信息系统已成为各国未来坦克研制计划的重点。

目前，正在或计划研制的装甲车辆信息系统，几乎都包括信息获取、传递、处理和施效4个子系统，而且该信息系统是装甲部队战术指挥、控制系统信息网的节点/组成部分。未来坦克信息系统将能实时处理、双向传递/交换和存储来自车内信息获取系统的以及来自友邻车辆、上级指挥车及侦察直升机/侦察战车的各种信息，并通过信息施效系统/乘员控制装置控制车辆相关系统的运行。例如，控制武器的射击、启动综合防御系统的某个对抗系统、启动冗余设备、管理车内电力和重新配置电路、绕开故障器件。

未来坦克装甲车辆将采用计算机管理的双冗余数据总线，把车内信息系统的各子系统和车辆电子设备连接起来，并借助系统的软、硬件实现信息获取和信息在车内的传输、处理及施用，而且将依靠数字无线电台、电台接口和计算机/显示器，实现与战术指挥信息网中其他车辆、指挥车及侦察直升机的信息传递，或者进行特定的定向通信。坦克装甲车辆信息系统作为战术指挥信息网的节点，将在战术指挥信息网中扮演提供和接受战斗、侦察及后勤保障信息的重要角色。

从车辆电子设备体系结构的角度分类，可将未来坦克信息系统分成下述4个子系统：数据控制与分配子系统，乘员控制与显示子系统，计算机/处理机及其软件子系统，电源与电力管理子系统。这4个子系统将共用某些功能件，如标准接插件、标准乘员操纵台和操纵台与子系统连接的电力和数据总线等，以便避免重复配置某些功能器件。

数据控制与分配子系统，一般将包括4种总线：各子系统之间传递数据的高速数据总线，向各乘员操纵台分配视频数据的视频总线，用于遥控及电力分配管理的通用总线，连接电台接口、计算机和显示器的通信总线。将来可能使用光纤总线取代射频电缆总线，并采用高度标准化、小型化组件和采用更便于乘员操纵/控制及能减少各子系统重复设置通用组件的体系结构。

现阶段装甲车辆信息系统，是指面向装备任务要求，统筹考虑系统的全面功能，按信息获取、传输、处理、使用等环节，进行资源统一配置、统一调配，采用自顶向下设计方法而设计出的功能一体化的电子系统。而对应的车辆综合电子技术，则是将现代计算机技术、控制技术、电子技术、信息技术相结合，应用于战斗车辆平台内的一项技术，它是实现武器装备车辆电子系统资源共享和功能控制的总线通信、信号与信息处理、人机交互等软硬件技术的集合。它是以武器装备作战任务为需求牵引，通过综合车辆内电子系统和设备（包括数字的、音频的、视频的、通信的、电气的、计算机等）有机整合和集成优化，完成装备战场侦察、指挥控制、综合感知、武器控制、车辆控制、综合防护、机电管理、精确保障、定位导航、乘员显控、通信控制等功能，并实现战场信息无缝链接的技术。它追求装备车辆电子系统资源的高度共享，并以获得武器装备最佳整体效能为目标，而能够实现这一技术的系统，被统称为车辆综合电子系统。

不论如何定义车辆综合电子系统，车辆综合电子系统已经作为综合协调武器系统整体功能、提升武器作战效能的倍增器。它具有以下主要特点。

1）广泛应用计算机和微电子技术

计算机和微电子技术已广泛应用子主要功能系统和部件，如定位导航系统、通信设备、防护系统、电气系统和动力装置等，使它们具有数字式数据输出能力，构成全车信息系统。法国“勒克莱尔”主战坦克的控制系统共采用30多个微处理机控制全车20多种系统和设备。

2）普遍采用了多路传输数据总线技术

此项技术以美国M1A2主战坦克的MIL-STD-1553B和法国“勒克莱尔”主战坦克的GAMT-101总线系统最具代表性，数据总线在综合电子系统中起着神经中枢的作用，取代了传统的点间导线连接，并简化了安装和布线的复杂性，将全车各系统连接成一个完整的信息网络，是实现车内信息采集与管理的基本条件。

3）采用先进的、具有数字传输能力的电台

这是实现网络信息传输能力必不可少的条件。这些电台多具有跳频和保密通信能力，抗干扰能力强，通信安全性和可靠性好，具有较强的兼容能力。

4）提高武器系统的空间利用率

由于计算机资源、信息传输系统和显示控制台为多种任务所共享，因此可以大大减少车内设备的体积和数量，且大大减少了电气配线，便于合理布线和提高空间利用率。

5）具有机内故障自检和预测能力

电子部件采用模块结构，便于部队换件修理，自动故障诊断和检测系统随时对电子部件的功能与故障情况进行检测及诊断，将检测和诊断结果显示给乘员，并能将这些信息显示给维修人员，提高了野战修理速度。维修人员可利用维修检测设备，通过总线接口对车载设备的技术状况进行自动检测，查找故障件。自动检测和诊断方便了部队的修理工作，减轻了乘员负担，提高了装备的可维修性和战时可用性，减少了维修时间，增加了车辆的有效使用时间。

6）提高系统可靠性

当某个部件发生故障时，可以对系统的结构自动重构使得系统仍能正常工作。例如，法国“勒克莱尔”坦克和美国M1A2坦克的综合电子系统都有这种功能，从而提高了整个车辆系统的可靠性。

7）具有扩展系统功能的能力

采用数据总线这种结构形式，使得系统具有开放性的特点。数据总线备有足够的接口，数量达到30个以上。不仅可以满足当前的需要，还为以后扩展功能、增加新设备预留接口。当需要将某种新设备加入系统中去的时候，系统不需要做大的改动，主要是在软件上做些改变即可适应武器系统的更新改造和发展。

8）提高对战场态势的认识，减少己方部队相互间的误伤

一体化的综合电子系统往往包括定位导航系统、地图显示系统、激光测距仪和通信系统。通过定位导航系统可以知道本车的位置，通过激光测距仪可以测定敌方的位置，再加上通信系统在上下级与同级之间进行及时的信息交换并及时在地图显示系统上显示出来，可以及时掌握战场态势，提高指挥作战能力。

9）减轻乘员负担、提高工作效率

由于综合电子系统的功能都由计算机管理和控制，通信、指挥和控制的自动化程度提高，可使乘员从繁多的任务中摆脱出来，只需完成必须由乘员来完成的一些主要任务，从而大大减轻车辆乘员的工作负担。

10）提高武器系统的火力

通过对火控系统（包括其各种传感器）的管理，有利于提高射击精度；通过对弹药的管理和装填控制，有利于提高射速，这些都有助于提高坦克的火力。

11）提高武器系统的机动性

综合电子系统包括定位导航系统和数字化地图系统，使得坦克在高度机动化的战场上具有更好的机动性，可以更准确、及时地到达上级所指定的作战地域。另外对推进系统和动力传动链的管理也可以使坦克在各种地形条件下行驶时具有最佳的性能。(www.xing528.com)

12）提高系统的防护性

各种主动和被动防护系统往往是综合电子系统的重要组成部分。这些系统在综合电子系统的统一管理和控制下可以对武器系统进行有效防护，大大提高了武器系统的生存力。

13）构成整个战场的C4 ISR系统，实现战场的统一管理

综合电子系统采用数据总线结构，应用数字多路传输、数字通信、数字信息处理和图像显示，以及计算机控制、微电子、传感器等新技术，以部件或分系统之间的信息流为主线，按照信息的类型，对各分系统进行组织与综合，对功能相同的部件进行分类合并，各分系统通过接口连接在多路传输的总线上，通过计算机实现系统的综合统一处理。它具有完善的C4 ISR接口，能与车外的战场C4 ISR系统灵活联网，实现车内和车际电子系统一体化。

2.坦克装甲车辆信息系统技术的发展趋势

1）信息获取

未来坦克、侦察车和前线重型车辆，将安装适合完成其特定战斗任务的信息获取子系统。该信息获取子系统将包括各种更为先进的主动、被动探测器，能在自然及人工背景、伪装条件下全天候地发现和定位4 000～5 000 m或更远距离上的目标。这些探测器将具有尺寸小、不易被敌人发现、有装甲防护和不易被敌人定向能武器击毁和费效比合理的特点。

坦克装甲车辆信息获取子系统的探测器将包括可见光探测器、彩色电视摄像机、微光电视摄像机、8～12μm和3～5μm焦平面阵列热成像仪（两者配合使用可以识别假目标）、CO2激光雷达、CO2激光测距仪、毫米波雷达、音响探测器（适合于探测直升机和战车）、激光照射报警器、毫米波/微波照射报警器、惯性定位/导航装置、卫星定位导航装置、核生化威胁报警器、敌我识别装置。获取车内信息的传感器有灭火抑爆系统使用的红外/紫外辐射传感器，安装在车辆各功能系统中的故障诊断装置以及油料和弹药状况传感器等。这些传感器分别分布在多探测器自动目标捕捉/火控系统、车辆综合防御系统、车辆定位导航系统、故障诊断系统、自动装填系统和敌我识别等车辆分系统中。这些探测器和传感器通过视频总线和环形网络高速数据总线与乘员操纵台（控制/显示器）相连接。

乘员及乘员操纵台还将能通过数字电台、车际信息系统/电台接口和通信总线获取来自指挥车、友邻车辆和侦察直升机的敌我位置、战场态势、地图/透明图、命令/请求、火力/空中支援、威胁报警、目标指示等战场信息。

2）信息处理

未来信息处理子系统将采用通用组件制作的专用/多用超高速集成电路图像/信号处理机、高速运算阵列处理机、人工智能决策系统及相应的软件来处理获取的信息。采用0.5μm芯片和超高集成电路的通用处理机和阵列处理机，不但运算速度高而且成本低、省电和抗干扰，还能在较宽温度范围正常工作。超高速集成电路系统将能在高达60℃的车内环境下工作，而且能耐受800～1 000 g的冲击/振动。图像处理机将首先由视频输入组件将图像信号数字化，然后由两台阵列处理机处理输入的数据，最后由系统处理组件和显示器的生成程序组件为显示的图像插入供观看的字幕。用于成像处理的其他组件还包括接口适配器、全局存储器和调节总线信号设备以及控制时钟的定时的程序组件。未来车用处理机的存储器容量约在4～600 Mbit。

3）信息显示与控制

未来坦克装甲车辆的每个乘员将拥有完全相同的控制和显示器、头盔显示器和乘员共用的大屏幕显示器。预计不久的将来就会以高清晰度彩色平板显示器取代阴极射线管显示器。这些显示器可以显示来自车内和车外的一切信息，如目标图像、地图/透明图、敌我位置、威胁报警/目标指示数据、定位导航数据、命令、报告、支援请求、车辆技术状况、油料和弹药状况等。

每个乘员的操纵台都将具有相同的人工式、半自动式或自动式操纵/控制装置，可用于控制武器、操纵车辆、管理通信、指令综合防御系统执行对抗行动、进行敌我战术行动企图预测、重组电路、管理电力以及遥控探测器和自动装填机。换而言之，就是借助操纵/控制装置施用获得的信息，控制车辆、武器，达到预期的战术行动目的。在较远期可能采用交互语音控制器/处理器，使乘员能与任何车辆的电子系统对话并获取其系统的语音和图像显示/回答等信息。远期可能采用语音指令控制系统、虚拟触摸按钮来完成复杂的系统控制动作，采用更多的自动化管理、控制和执行组件，以减轻乘员的负担和减少各系统的响应时间。通过有效处理、显示和管理信息以及配置新的乘员操纵台软件，不但能减轻乘员负担，而且在紧急情况下能由一名乘员来操纵/控制车辆和武器。

4）车际的信息传输

近期的车际的信息传输系统将采用车辆及侦察直升机通用的抗干扰、反测向/截收和高度保密的数字式无线电台。它将能以单信道、跳频、话音和数据传输方式工作，其话音和数据信号全部数字化，并配有数据速率适配器，能与电传/传真机、计算机联用，其数据传输速率约为16 kbit/s，通信距离在40 km左右。为避免跳频过程丢失数据，将在电台内配置能存储跳频瞬间丢失数据的缓冲电路系统。作为装甲部队指挥/控制信息网节点的坦克装甲车辆的车际信息系统，可能由1～2台数字式收发信机、可编程接口、计算机及其监视器等硬件组成。可以通过它发送、接收话音、报文、图形、地图、表格和数据等各种战场信息。

在较远的未来，坦克装甲车辆通信系统将具有更高的数据传输速率（100 kbit/s以上）和更远的通信距离（200～300 km），并将采用数据压缩系统传送图像及战术透明图和采用更先进的电磁屏蔽。

分析归纳各国陆战装备研制改进及其发展，车辆综合电子系统发展具有以下特征。

（1）综合化层次更加深入，将实现以功能区为设计理念的核心处理器综合、通信综合、光电综合、采集控制综合以及显示与控制综合等。

（2）具有良好的开放性，体系结构按层次划分，各层之间的接口执行标准化的统一定义，采用通用和专用的软/硬件模块，具有良好的可移植性和重用特性，便于系统的重构和升级。

（3）可扩展性好，拓扑结构应支持点到点的连接方式，具有良好的灵活性，便于实现系统的进一步扩展，以满足不同的应用需求。

（4）高带宽，新型车辆综合电子系统网络带宽将达到甚至超过1 Gbit/s的数量级。

（5）网络传输介质将采用光介质，具有强的抗电磁干扰能力和可靠性。

（6）新型车辆综合电子系统体系结构将以单一协议的网络互联技术作为统一网络来覆盖整个车辆内部的各种信息传输要求。

其在装备上的应用也表现出以下特点。

（1）系统综合集成从同构技术体制的发展模式逐步向采用支持异构系统集成的技术体制为主线，建设开放式信息技术平台，支持各武器装备多样化功能的一体化综合集成发展。

（2）提高资源按需共享、多网统一协同、系统动态重组，自动信息保障、智能辅助决策等能力，强调网络化、通用化、模块化、可重构性技术发展。

（3）在系统模块化、通用化设计基础上，制定完整的电子系统标准，利于指导开发、集成，提高系统研制效率。