霍萍，辛國華，李輝

（航空工業(yè)第一飛機設(shè)計研究院，陜西 西安 710089）

在現(xiàn)代海戰(zhàn)中，預(yù)警機作為空中編隊的“眼睛”，是整個指揮控制系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點。預(yù)警機集空中預(yù)警、指揮、控制、通信和電子戰(zhàn)等功能于一身，是空中活動雷達(dá)站和空中指揮中心，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭重要的武器裝備。其中，航空電子系統(tǒng)、飛機平臺、武器系統(tǒng)是飛機作戰(zhàn)效能評估的3 個重要因素，航電系統(tǒng)為作戰(zhàn)飛機實現(xiàn)多功能、全天候的探測能力,武器投放能力和電子對抗能力提供了保證,已經(jīng)成為作戰(zhàn)飛機提高作戰(zhàn)性能的重要手段。

對于現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機,戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)作為預(yù)警機作戰(zhàn)能力的核心,是戰(zhàn)勤人員和機載作戰(zhàn)系統(tǒng)人機交互的重要環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣對飛機的總體性能發(fā)揮有重大影響。為適應(yīng)日益復(fù)雜的作戰(zhàn)威脅和聯(lián)合化的未來戰(zhàn)場環(huán)境，預(yù)警機機載作戰(zhàn)系統(tǒng)能力需要不斷改進(jìn)提升，這就使得機載作戰(zhàn)系統(tǒng)的顯示需求變得更加復(fù)雜和多樣化，給戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計帶來極大的挑戰(zhàn)。因此，在系統(tǒng)研究初期，開展戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)的原型設(shè)計和仿真驗證是非常必要的。

1 顯示控制系統(tǒng)功能

戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)是預(yù)警機的重要組成部分,也是機上主要的人機交互系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與作戰(zhàn)任務(wù)相關(guān)的信息進(jìn)行集中顯示和集中管理。戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)按功能區(qū)可分為傳感器操作臺、指揮官操作臺、引導(dǎo)員操作臺，通過加載運行駐留于顯示控制處理機的顯示控制軟件以驅(qū)動顯示器進(jìn)行界面的動態(tài)顯示，實現(xiàn)戰(zhàn)勤人員對預(yù)警監(jiān)視、情報融合、指揮控制等作戰(zhàn)使命的操作控制和信息收發(fā)，完成系統(tǒng)功能的顯示和人機接口的處理。其中，傳感器操作臺用于完成雷達(dá)、敵我識別等傳感器的狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)融合等功能，指揮官操作臺用于完成本機及目標(biāo)信息的決策支持、指揮引導(dǎo)、指令收發(fā)等功能，引導(dǎo)員操作臺用于完成鏈路信息的情報融合、信息收發(fā)、狀態(tài)顯示等功能。

2 顯示控制原型系統(tǒng)的總體設(shè)計

戰(zhàn)勤顯示控制仿真系統(tǒng)是對戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)的系統(tǒng)抽象和原型設(shè)計，是連接外界仿真環(huán)境與應(yīng)用顯示之間的紐帶，也是整個原型系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對外界仿真環(huán)境輸出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)交換、優(yōu)化處理、信息分發(fā)、指令操作等功能仿真。戰(zhàn)勤顯示控制仿真系統(tǒng)包括傳感器仿真模塊、指揮官仿真模塊、引導(dǎo)員仿真模塊，通過對各操作臺的原型建模和功能仿真，能夠更加簡捷、清晰地進(jìn)行系統(tǒng)需求的顯示，直觀精確觀測飛機及所有目標(biāo)的戰(zhàn)場態(tài)勢，實現(xiàn)對原型系統(tǒng)作戰(zhàn)流程的仿真驗證。

2.1 顯示控制原型系統(tǒng)的組成

戰(zhàn)勤顯示控制仿真系統(tǒng)由戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件和顯示處理計算機兩部分組成。顯示處理計算機作為硬件載體，用于駐留顯示控制仿真軟件。戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件是戰(zhàn)勤顯示控制仿真系統(tǒng)的核心，也是本文研究的重點。

根據(jù)系統(tǒng)顯示需求（如主被動顯示界面、交互控制類顯示界面、邏輯控制處理類、人機交互接口等消息）對顯示控制系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行分類設(shè)計。戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件采用觸摸屏和主顯示區(qū)兩部分實現(xiàn)虛擬按鍵和顯示畫面的切換調(diào)度，主要包括系統(tǒng)初始化、總線數(shù)據(jù)交互、界面顯示、控制處理、自檢管理五大功能。其中，系統(tǒng)初始化主要完成對整個顯示控制軟件系統(tǒng)的初始化?？偩€數(shù)據(jù)交互功能主要完成總線接口的處理；界面顯示完成為飛行員提供各功能參數(shù)的界面顯示；控制處理完成為飛行員提供人機接口功能；自檢管理完成顯示控制各模塊自檢功能。圖1 為顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件功能模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖1 顯示控制系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu)圖

2.2 顯示控制原型系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件采用框架分級、組合復(fù)用的設(shè)計思想，各仿真模塊以構(gòu)件化形式開發(fā)，不同模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)通用的接口，便于各部件的可移植和可擴展。戰(zhàn)勤顯示控制仿真軟件包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互模塊、顯示模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互模塊用于各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交互；顯示模塊用于各操作臺仿真模塊的系統(tǒng)狀態(tài)和界面顯示的管理，控制模塊用于各操作臺仿真模塊的按鍵控制和模式切換，數(shù)據(jù)處理模塊對接收信息的收發(fā)處理和通用計算。圖2 為顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件邏輯架構(gòu)圖。

圖2 顯示控制原型系統(tǒng)仿真軟件邏輯架構(gòu)圖

2.3 顯示控制原型系統(tǒng)的交聯(lián)關(guān)系

為驗證顯示控制原型系統(tǒng)的系統(tǒng)功能和設(shè)計流程，構(gòu)建以顯示控制原型仿真系統(tǒng)為核心，以外界仿真環(huán)境分系統(tǒng)和輔助作戰(zhàn)仿真分系統(tǒng)為外部激勵的仿真驗證平臺，開展各節(jié)點的系統(tǒng)抽象和仿真建模，通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時動態(tài)驅(qū)動，驗證原型系統(tǒng)的交互流程。其中，戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)主要完成傳感器操作臺、指揮官操作臺、引導(dǎo)員操作臺與機載作戰(zhàn)任務(wù)相關(guān)功能的仿真設(shè)計和人機接口；外界仿真環(huán)境分系統(tǒng)用于模擬所需要的各種外界環(huán)境數(shù)據(jù)，即提供虛擬的飛行環(huán)境、戰(zhàn)場環(huán)境、慣導(dǎo)等設(shè)備的功能仿真接口；輔助作戰(zhàn)仿真分系統(tǒng)用于模擬指控等設(shè)備的功能仿真接口。

2.4 顯示控制原型系統(tǒng)的仿真流程

戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)軟件仿真流程如圖3。首先，進(jìn)行系統(tǒng)的初始化和上電自檢，接著，主程序根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的任務(wù)狀態(tài),調(diào)用適當(dāng)?shù)墓δ苣K，完成對各線程的流程控制。

圖3 顯示控制原型系統(tǒng)軟件仿真流程

3 顯示控制原型系統(tǒng)的仿真驗證

本文以預(yù)警機對海突擊作戰(zhàn)為例，開展基于想定場景的作戰(zhàn)需求分析和戰(zhàn)勤顯示控制系統(tǒng)的原型設(shè)計和仿真開發(fā)，實現(xiàn)一系列復(fù)雜作戰(zhàn)過程的仿真演示，驗證各仿真模塊之間數(shù)據(jù)接口和功能設(shè)計的合理性。圖4 為本機航跡顯示畫面。

圖4 本機航跡顯示畫面

4 結(jié)語

原型設(shè)計是對復(fù)雜系統(tǒng)的簡單抽象，本文通過對戰(zhàn)勤顯示控制原型系統(tǒng)的系統(tǒng)抽象和仿真設(shè)計，可直觀、清晰地進(jìn)行原型系統(tǒng)顯示需求和系統(tǒng)流程的動態(tài)顯示，驗證原型系統(tǒng)的設(shè)計思想和架構(gòu)設(shè)計的可行性，保證系統(tǒng)設(shè)計的品質(zhì)。