某型火箭炮阵地计算与传输系统设计

孙凤文，颛孙世周，陆海波

（南京炮兵学院，江苏 南京 211132）

某型火箭炮是我军现装备较多的火箭炮，是重要的作战力量，担负重要的作战使命。长期以来，火箭炮阵地指挥员在指挥火箭炮射击时，通常采用话传口令，人工计算，话传上报最低标尺与单独修正量，利用简易测风仪来测量地面风，人工判读数据和计算地面风修正量，没能在营、连、炮之间形成数传网络，耗费时间长、作业精度低，不能满足及时修正、精确修正的要求，严重影响火箭炮的反应速度和射击精度。针对上述问题，笔者研制了火箭炮阵地计算与传输系统。该系统适宜野战条件下使用，集“营（测风）→连→炮”、“连（测风）→炮”、“单炮（测风）”三种火力单位使用模式于一体，具有口令记录与发送、地面风实时修正、计算最低表尺、自动解算修正量、数据传输等功能，解决了阵地指挥员计算及传输火箭炮装定诸元时间较长、精度不高等问题，提高了未来信息化条件下火箭炮快速反应精确打击的能力。

1 系统技术方案

1.1 系统组成

火箭炮阵地计算与传输系统主要由计算器、地面气象观测仪和附件组成。系统组成及部分实物如图1所示。计算器分营（连）计算器和单炮计算器两种。地面气象观测仪直接商业选购，便于替换。附件主要为信息传导线缆，用于计算器和地面气象观测仪的数据连接和传输。

1.2 工作模式

本系统设计三种使用模式，分别是“营计算器（测风）→连计算器→炮计算器”工作模式、“连计算器（测风）→炮计算器”工作模式和“炮计算器（测风）”单独使用模式。如“营计算器（测风）→连计算器→炮计算器”工作模式：按营（连）计算器键盘上的“开／关”键进入选择界面，选择“营”级别，各计算器首先进行系统设置；其次系统自动检测营计算器与地面气象观测仪有线连接状态及与各连计算器无线通信状态；最后营计算器自动（或手动）实时计算地面风修正量，逐级下达修正后的射击口令和修正口令。

2 硬件设计

硬件包括核心控制单元、电源模块、电源监测模块、液晶显示模块、键盘模块、数据存储模块、时钟模块、无线电通信模块和RS232通信模块。

2.1 核心控制单元的设计

核心控制单元主要包括核心控制器和LDO（低压差线性稳压器）。核心控制器是整个系统的控制中枢，承担大量的计算工作，选用TI 公司的DSP28335芯片。LDO 为核心控制器提供电源，选用TI公司的TPS767D301芯片。

2.2 电源模块的设计

锂电池、DC－DC 转换器与核心控制单元上的LDO 组成系统的电源模块。DC－DC 将锂电池电压（3.7～4.2V）降为3.3V，为功能板上的器件供电。锂电池选用SANYO 公司的18650型电池，DC－DC转换器选用MAXIM 公司的MAX1651 芯片。电源模块原理［1］如图2所示。

2.3 电源监测模块的设计

电源监测模块用于测量电源（锂电池）电压，监测电源使用状态，避免锂电池过度放电等非正常状况发生。电源监测芯片选用DALLAS 公司的DS2438芯片。电源监测模块原理［2］如图3所示。

2.4 液晶显示模块的设计

液晶显示模块用于向用户呈现人机交互界面，显示信息。选用TFT 型的液晶显示屏。

2.5 键盘模块的设计

键盘模块用于用户操作输入数据和下达指令。采用4×7矩阵键盘，共28 个按键，将矩阵键盘设计成薄膜开关，将28 个按键连成一体，不易损坏，而且可以避免灰尘从键盘表面进入仪器内部，起到防尘效果。

2.6 数据存储模块的设计

数据存储模块用于存储通过用户输入、系统解算以及与其他设备通信得到的数据。存储芯片选用RAMTRON 公司的铁电存储器（FRAM）FM24CL64。数据存储模块原理［3］如图4所示。

2.7 时钟模块的设计

时钟模块为系统提供准确的时间信息，精确到秒。时钟芯片选用PHILIPS公司的PCF8563T 芯片。时钟模块原理［4］如图5所示。

2.8 无线通信模块的设计

无线通信模块实现本机与上下级设备的通信。采用DIGI公司的XBEE 无线射频模块，固件版本为XBee－PRO DigiMesh 900（900 MHz）。无线通信模块原理［5－6］如图6所示。

2.9 RS232通信模块的设计

RS232通信模块通过与地面气象观测仪通信，获得气象信息。芯片选用 MAXIM 公司的MAX3232芯片。RS232 通信模块原理［7］如图7所示。

3 软件设计

笔者根据火箭炮阵地指挥特点和军事训练与考核大纲进行软件设计，同时还多次去部队调研征求部队意见，使之满足实际训练需要。软件设计包括最低表尺模块、单独修正量模块和地面风修正模块设计。软件设计环境使用TI公司的DSP设计工具CCS V4.1.1［8］。

3.1 最低表尺模块设计

最低表尺模块用于阵地计算最低表尺，作为阵地指挥员判断弹丸能否越过遮蔽顶的依据。首先计算最低表尺，最低表尺＝（炮遮距离＋安全系数）×所相应的密位表尺＋遮蔽角；其次确定最低表尺个数；再次确定射距离与表尺的关系。

3.2 单独修正量模块设计

利用射表计算火炮单独修正量是其他一切计算方法的基础。单独修正量模块的设计是利用射表公式计算单独修正量，可改变单独修正量计算手工作业效率低下、精度不高的现状。单独修正量由高低修正量和方向修正量两部分组成：高低修正量包括射角不一致修正量、高差修正量和纵深差修正量；方向修正量包括射向修正量（集火射向修正量或适宽射向修正量）和瞄准线偏移修正量。

3.3 地面风修正模块设计

地面风修正模块用于计算地面风修正量。首先计算基准射向风角，基准射向风角＝基准射向坐标方位角－风坐标方位角；其次计算目标风角，目标风角＝基准射向风角＋方向转动量；再次查取风速1m／s时的地面风方向（距离）修正量；最后乘以风速即得风速nm／s时的地面风方向（距离）修正量。其中，地面风的风速和风坐标方位角的数据采集来自地面气象观测仪。

4 系统操作使用

以“营计算器（测风）→连计算器→炮计算器”工作模式为例，说明操作使用步骤。

4.1 准备

在指定位置架设地面气象观测仪，用附件连接地面气象观测仪和营计算器，安装好营计算器、连计算器和炮计算器天线。

4.2 操作

1）开机。打开营计算器、连计算器和炮计算器右侧下方电源开关，营计算器在开机界面选择“营”，连计算器在开机界面选择“连”。

2）设定。营、连、炮计算器分别输入参数。

3）检测。营计算器检查与各连计算器的无线通信状态及与地面气象观测仪的有线通信状态；各连计算器检查与本连各炮计算器的无线通信状态；各炮计算器检查与对应连计算器的无线通信状态。

4）计划内射击口令的下达与接收。营计算器输入计划内射击口令并存储，输入口令编号，按发送键发送给各连计算器；各连计算器自动接收营计算器发送的计划内射击口令，输入口令编号，按发送键发送给本连各炮计算器；炮计算器查询计划内射击口令，按时间节点执行发射。

5）计划外射击口令的下达与接收。营计算器输入计划外射击口令并存储，输入口令编号，按发送键发送给各连计算器；各连计算器自动接收营计算器发送的计划外射击口令，输入口令编号，按发送键发送给本连各炮计算器；炮计算器查询计划外射击口令，按时间节点执行发射。

6）最低表尺的上报与接收。各炮计算器输入正前方、右前方和左前方3个方向上测得的炮遮距离、遮蔽角，算出3个方向的最低表尺，按发送键发送给对应连计算器；各连计算器接收到所属炮上报的最低表尺数据后，自动按要求算出连最低表尺并存储，按发送键上报营计算器；营计算器接收到所属连上报的最低表尺数据后，自动按要求算出营最低表尺并存储。

7）射击修正量的下达与接收。营计算器输入计划外射击口令编号，选择修正单位，输入表尺修正量和方向修正量，按发送键发送给指定连计算器；指定连计算器自动接收营计算器发送的计划外射击口令的表尺修正量和方向修正量，输入口令编号，按发送键发送给本连指定炮计算器；指定炮计算器自动显示计划外射击口令的表尺修正量和方向修正量。

8）地面风修正量的下达与接收。营计算器输入射击口令编号，自动接收地面气象观测仪（手工输入）风速和风角，计算出地面风表尺修正量和地面风方向修正量，按发送键发送给各连计算器；各连计算器输入射击口令编号，按发送键发送给本连各炮计算器；各炮计算器自动接收地面风修正量。

9）单独修正量的计算。炮计算器首先根据需要初始化设置射角不一致及瞄准线偏移初始值，然后进入单独修正量参数输入界面，输入参数得出结果。

4.3 撤收

撤收连接地面气象观测仪和营计算器的附件；撤收地面气象观测仪；撤收营计算器、连计算器和炮计算器天线。

5 结束语

火箭炮阵地计算与传输系统使用无线数据通信技术、数据传输技术集成模块，遵循规范性、经济性、可靠性和实用性原则，按照火箭炮作战时的火力单位划分设计了三种使用模式，从技术手段上解决了长期困扰某型火箭炮阵地指挥员快速进行口令记录与发送、最低表尺计算、单独修正量计算的问题，尤其是地面风即时修正等问题，增强了该型火箭炮的火力精度；并大大减小了其作战反应时间，使得该型火箭炮能够胜任于现代信息化条件下的火力压制、协同作战等任务。

火箭炮阵地计算与传输系统已在某部队推广应用。部队普遍反映该系统设计合理、功能完善、性能可靠、操作简单、成本低廉，在口令记录与发送、地面风实时修正、最低表尺计算、单独修正量计算方面有重大创新，适应了不同编成的火箭炮分队的使用，完全能够适应营、连、炮多种组训和实弹射击情况，具有显著的军事效益和推广应用价值。

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