武器系统软件范文（精选8篇）
武器系统软件 第1篇
1 武器系统软件保障活动
根据GJB3872-99装备综合保障通用要求的定义,明确“综合保障”[1]就是在装备寿命周期内,为满足系统战备完好性要求,降低寿命周期的费用,综合考虑装备的保障问题,确定保障性要求、进行保障型设计、规划并研制保障资源,及时提供装备所需保障的一系列管理和技术活动[2]。
“软件保障性”作为军用装备保障性的子概念由此产生。迄今为止,我国还没有对于“软件保障”和“软件保障性”统一和权威的定义。美军MIL-HDBK-347定义软件保障是指为保证现场部署运行的软件,能够充分实现运行任务所采取的全部措施;英国DEF STAN00-60(PAR T3)/3的定义和解释:软件保障是指为了系统中的软件继续使用而采取的全部措施[3]。它要求:当软件隶属系统环境发生变化时,继续维持系统的效能。系统环境变化包含系统设计的改变,矫正由于用户需求改变导致的系统效能缺陷;矫正由于软件规格说明和开发过程导致的错误。软件保障是包含有软件的系统保障的重要因素,整个寿命周期软件保障费用,取决于系统和软件是怎样获得的。有关保障的定义还有很多,无论如何定义,武器系统软件要达到的两个目的是一致的:一是通过开展保障工作对软件设计施加影响,使的武器系统软件便于保障;二要提供经济有效的保障资源和建立相应的保障系统,以便武器系统软件装备得到保障。武器系统软件保障活动的具体内容、模式与软件生命周期的特点息息相关。
软件生命周期典型地包括产品实现阶段、运行阶段、维护阶段。软件产品实现的保障工作,主要是开展软件保障性设计和后期软件保障的规划工作。承制和承研部门在开展软件的设计工作中,要开展软件的可靠性、可维护性设计,确保装备部队以后减少后期的保障工作。订货部门则要同步根据产品实现的要求,提出包括保障人员、保障设施、保障资源以及人员培训、训练设施等要素的软件保障方案。
软件运行保障,包括运行维护、数据维护、安全维护等方面的内容,主要是指在软件产品本身正常的情况下,依据软件操作手册,对武器系统软件进行日常管理,包括及时对武器系统软件运行环境进行清理、对由于硬件原因或误操作原因导致系统软件需要重新进行安装或恢复、对装备系统软件运行需要加装或产生的数据的维护、以及定期利用相关设施、设备对软件正常性检查以及防病互检查等工作的维护。
软件维护保障,是指软件运行期间,为确保武器系统软件在部队持续使用而开展的维护活动,包括解决问题、调整接口、扩充功能或改进性能、维护记录、释放规程待内容。据统计,软件可靠性整整比硬件低一个数量级,有的系统故障统计结果是:软件故障占系统故障的60%～70%。软件与硬件不同,在使用过程上中没有摩损、没有消耗,但软件是有生命的,在使用过程中是需要维护、需要保障的。据美空军统计,软件维护阶段成为整个寿命周期过程中最长的阶段,维护阶段占到近70%。不论是从持续时间还是从费用上都大大超过开发阶段。例如,在沙漠风暴作战行动中,E-3空中预警飞机作为战场保障的综合部分,起着跟踪所有战场空中目标并指挥拦截的作用,被誉为眼神。而在当时战场上电磁信号太多造成拥塞,以致E-3的能力大打折扣,不得不对E-3雷达中的许多软件进行修改,为此专门派出软件保障组进行软件进行维修,使E-3预警机的雷达软件在96小时内得到修正后完成飞行检测并投入使用。
2 国内外软件保障工作现状
近年来,我国在装备的综合保障工程研究方面投入了大量的精力,无论是装备主管部门还是工业部门,对装备综合保障工作的重要性的认识越来越深入,对装备的综合保障工作越来越重视,装备保障性工程技术得到了应用和发展,装备的综合保障能力得到提高,关于综合保障工作相关标准也日趋成熟。但“重硬轻软”在当前我国装备的综合保障工作中较为突出,在相关的管理体制以及相关标准中涉及专门的软件保障工作内容,具体表现为以下几点:一是针对软件综合保障系统性研究开展得较少;二是软件保障工作实施的规范化程度较低;三是在软件综合保障规划设备的研制和投入上十分有限;四是软件综合保障组织机构及人员还得不到落实;五是在虽然研制阶段软件工程化工作推广的力度越来越大,但软件的可靠性、可维护性、测试性的考核和评估工作与软件高保障性要求还有一定的差距。
国外对装备保障软件的保障工作的研究相比国内的软件保障工作开展得要早,对软件的保障研究工作也较为深入,特别是美军,20世纪80年代就致力于此项工作,软件的综合保障方面的研究与实施工作走在世界各国前列。美军陆军在通信电子司令部成立了负责软件保障的软件工程理事会(SED)使用与维护部、RDIT(复制、分配、安装和训练)小组等组织;为具体实施软件维护,还建立了“编程保障中心,”包括以下部分:软件开发实验室;硬件综合实验室;测试系统。美军空军也成立了软件技术保障中心,在保障标准的制定上,早在20世纪80年代美军就开始编制《软件密集系统采办与管理指南》,到1996年已经发布了第3版,1995年美国陆军制定了《软件保障规划手册》,详细规定了系统寿命周期各阶段软件的综合保障工作;1996年美军空军作战测试与评估中心(AFOTEC)制定了《软件维护性评估指南》,详细给出了软件维护性评估的程序与方法;1998年美军防务系统管理学院出版的《采办后勤指南》对软件保障和维修的实施进行了明确规定。
3 武器系统软件的综合保障工作
我军现行装备保障体制的建立是基于硬件装备建立的,但根据武器系统软件保障活动的特点,软件产品在固有特性、失效机理、以及维护性活动等方面与硬件产品有较大区别,软件产品的质量更多取决于设计过程,它受外在因素影响较小,软件、硬件保障性工作相关因素区别如表1所示。
基于软硬件之间的差异,为确实做好当前武器系统软件综合保障工作,达到综合保障的目的,在软件保障工作中,应从武器系统软件综合保障理论的深入研究、保障体制和机制的适应性转变、专业化的保障组织机构和队伍的规划建议等方面开展软件综合保障工作的推进,但由于软件起到主导作用的武器装备已陆续部署部队,为解决当前准备的保障急需,现对当前保障工作提出以下实施要点:
(1)应将武器系统软件的维护保障内容纳入装备的维修计划。按照目前我军现行的装备保障体制分析,武器系统软件实现阶段和运行阶段的保障工作十分明确,但软件维护保障并没有纳入我军现行保障工作范畴,按照现有对硬件的保障体制,对装备部队后的硬件系统的改造升级是要重新纳入新的研制管理体制开展工作,研制体制的管理与装备保障的管理隶属于不同部门。但根据前面分析,软件的改进升级本身就是软件生命周期一个重要的阶段。通过对现役软件进行专业维护来满足不断变化的军事需求一方面可以避免开发新软件耗费的大量费用、降低开发周期;另一方面武器系统软件的使用人员能尽快将系统用起来,减少装备列装后的磨合时间,使装备尽快形成战斗力。事实上,目前很多新型武器系统软件装备,无论是需求提出部门还是研制部门,由于对新产品存在一个逐步认识的过程,所以研制初期的需求工作也存在一个逐步提升的过程,即使完成鉴定,通过了部队的试用,在使用期间,大量由新的作战需求或改善性需求导致的维护工作量十分突出,所以及早将武器系统软件的软件维护工作纳入维修规划中是保障工作开展的当务之急。
(2)做好专业人员的配置策划。由于软件技术的大量引入,技术复杂程度较大,不确定因素较大,要求武器系统软件保障人员具有一定的专业知识和技能,特别是应该保持一支相对稳定的维护队伍。按照软件工程化的要求,在做好传统专业维护人员配置的同时,应适当配置系统需求分析员、软件配置管理员、支持任务完成的数据准备员、任务结束后的数据管理员以及软件系统的安装员等,这些人员都应具备软件技术的专业背景;配备的人员数据应根据软件的规模大小,必要时,在软件专业保障人员中应进一步划分专业,如界面设计、操作系统、数据库专业等等。由于军队编制等各方面原因,各类人员不可能无限增加,所以在做好人员配置策划后,在实施过程中,可借助原有资源,开展后期培训的方式,进行软件专业化培训,尽可能在装备到位的同时,保障人员同步到位。
(3)做好训练模拟系统的同步建设。武器系统软件使用与传统硬件设备有所区别。基于武器系统日趋复杂性,完全依靠实装设备开展训练,一是客观上条件不允许、风险大;二是花费太高,每组织一次实装训练都要消耗大量的人力、物力,包括保障人员的作用,油料等,同时,不可避免在实际训练中会对装备产生正常或非正常的磨损,导致训练费用过高。所以对于由大量通过软件实现的功能性能,应该更多地借用地面仿真训练模拟器系统开展训练工作,以节省财力、人力和物力,减少风险,提高训练效率,以促进武器装备列装后,尽快形成战斗力。如某型飞机在作试飞训练中,应该首先在地面规划好仿真模拟训练科目,通过在仿真训练模拟器上进行训练,确保各项软件实现的功能性能得到有效训练后,再进行实际的试飞训练,会极大地提高训练效率。
要充分开展地面仿真模拟训练,地面模拟训练系统的开发和研制工作应该在武器装备研制的同时,作为训练设备同步进行策划和研制,最终作为保障设备交付部队。如在潜艇控制系统中,要将各类舰艇的幅射噪声、海洋信息进行仿真模拟;在机载雷达监控系统中,可模拟各种探测目标类型,如现役各型飞机、机载分离目标、空中小目标、海面目标等;用于支撑控制系统软件的地面训练工作。
(4)及早部署武器系统软件测试环境的建设。作为硬件产品或机械产品的生产和加工,投入大量生产工装和检测设备开展试验室的建设是大家认可的事情,但作为软件后期维护测试环境,在装备费用以及保障资源规划、策划中基本不包括这部分内容。但作为一个武器系统软件很多问题与硬件问题不同,有很多偶然性、随机性,问题发生的时机或执行条件不是很容易被明确,再加上武器系统的复杂性,全部依靠实装去开展问题的复现,解决,包括解决后问题的验证,从费用或实际操作上来讲都不现实,一定需要在后场通过实验室环境模拟不同的场景去复现、查找,而保证这样问题的复现,以及问题解决后的测试环境都是保障工作中必不可少的保障资源,也是符合软件工程化要求的需求,这样的环境和设施应能够支撑系统软件的运行以及装备硬件信息的后台处理;应该在武器装备研制早期精心策划,与研制工作同步开展设计。在某型号飞机信息系统中,通过构建动态试验室环境,或叫热模台环境,保证武器系统软件列装后发生的问题在地面的复现、解决以及验证,大幅提高了武器系统装备的保障效率。
(5)创建武器系统软件部队和工业部门共同进行的保障模式。武器系统软件列装后的大量保障活动的主体工作应该是在武器系统软件验收和交付完成后,系统运行期间发生的,主要包括软件运行保障和软件维护保障两部分内容,特别大型武器系统软件具有专业性强、系统复杂、信息技术更新较快等特点,如果按照目前的保障体制,即由装备部队归口统一开展保障工作,面临的现状是:1)武器系统软件具有专业性强、涉及专业面广等特点,装备部队保障人员需要随着新产品的研制,培养大量专业保障人员;2)保障人员的培养工作滞后于新装备的列装,短时间内无法开展工作;3)软件维护保障能力很难在短时间内经过培训而实现,必须对武器系统的原始设计思想有透彻的理解,才可能开展后期维护工作;4)部队的保障组织为做到很好的维护,必须搭建新的开发环境、设施,购置大量为适应于软件生存周期各阶段正常运转的试验测试环境和工具。
所以现阶段武器系统软件维护完全依托装备部队开展,还存在一定的距离。而作为产品承研的工业部门,大量的开发队伍在装备在役期间也应该得到持续的保持,开发环境和各类工具、设施必将持续保持,对武器系统软件维护保障工作会更加及时,有效,另一方面可以保证工业部门更好地跟踪武器系统在列装后的使用情况,为后续新武器装备的研制提供一手资料,对缩短新武器装备的研制周期有极大好处。
基于以上的原因,对武器系统软件的保障在目前的管理工作中应分两类管理,一是武器系统软件运行保障工作,这一类工作应按照我军现有维护体制开展工作,尽可能将软件的维护人员与现有体制人员进行结合,如飞机武器系统软件的安装维护工作可结合地勤人员的业务开展,对于任务数据加载等工作可由空勤人员;而对于武器系统软件维护障工作可由装备部队保障组织与工业部门共同组成保障小组开展,在保障小组中,装备部队代表负责开展需求分析和维护期间各阶段的管理与控制工作,具体实施工作由工业部门负责。目前,我军对于综合保障,特别是现代化武器信息系统的保障体制方面,也在做由工业部门承担后期保障工作的探索和试点工作。所以对于武器系统软件在保障方面实施分类管理,由承研部门来承担部分保障工作也是一段时期解决软件后期保障工作的一种方法。
(6)建立武器系统软件运行保障工作的专项管理制度。武器系统软件运行保障工作与传统装备相比,具有新的特点,对软件保障期间的管理工作也提出了新的管理需求,特别是在技术状态管理方面,需要作为保障工作的一个重要工作。1)应依据装备特点,建立软件运行保障的管理制度及信息流程制度,识别武器系统软件运行所需的数据准备或数据贮存的要求,确保数据和信息得到及时的处理;同时应制定数据维护的方法、机制、方式等。2)与承制部门同步开展技术状态管理,必要时采用软件配置管理工具,对不同阶段、任务执行期间产品的技术状态进行管理,明确武器系统软件产品基线及其与硬件产品状态的对应关系。3)形成武器系统软件的使用履历书记录制度。在软件在役期间,应根据它的作战使用情况,完整地将软件的使用情况,包括使用状态、使用中暴露的问题,以及软件修改、软件版本变化情况完整地记录下来。通过履历书可以更加直观地反映装备的使用经历,一方面可以提供给承制方作为产品后期改进的十分宝贵的资料,另一方面也可以帮助保障人员通过定期检查、总结,提高装备的完好率。
(7)制定武器系统软件维护保障期间变更的控制流程。武器系统软件维护工作的重要特点,是软件又进入一个新的生命周期,要想保证武器系统软件维护的质量,应该按照软件工程化要求,制定软件保障期间变更的控制流程,明确以下几方内容:1)应确定软件维护更改管理工作的主管机构,包括需求提出的主体机构以及下达任务主体机构;2)确定软件维护内容的分类、分级管理机制,软件维护包括改正性维护、完善性维护、改进性维护以及各类更改对产品状态产生的影响进行针对性的控制和管理;3)明确再设计过程的各阶段评审要求,以确定需求的充分性、软件设计的符合性以及审查设计结果影响分析的有效性。4)明确软件测试工作的要求,提出承试单位的资质以及测试工作的规范化要求;5)明确软件设计更稺后结果的确认机构以及确认程序;6)更改后的软件在武器系统上的贯彻实施工作流程。
4 结束语
针对武器系统软件综合保障工作现阶段开展情况进行了分析,为确保当前装备到部队的武器系统软件综合保障工作的顺利开展,提出了当前软件保障工作的实施要求。同时,作为一门学科,软件保障工作理论的研究和成体系主机制建立还需结合装备部署形势,作进一步的探讨和实践。
摘要：武器系统软件在当前的武器装备体系中发挥着重要的作用。由于软件产品保障工作具有自身的特点,它的保障模式与传统装备的保障有所不同,文中提出了当前武器系统软件综合保障工作的实施要点,以保证武器系统软件综合保障工作的顺利开展。
关键词：武器系统软件,部队保障,装备维护
参考文献
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巡航导弹武器系统 第2篇
巡航导弹是指采用火箭发动机或吸气式发动机作为动力，依靠弹体（包括弹翼等）产生的空气动力及发动机的推力，主要在大气层内沿着机动可变的弹道飞行的导弹，巡航导弹一般由动力系统、制导控制系统、弹体结构、电气系统和引信战斗部系统五大部分组成。
动力系统 动力系统通常由主发动机和助推器等组成。主发动机一般采用涡喷发动机、涡扇发动机、冲压发动机、火箭发动机等类型，是巡航导弹飞行的主要动力来源。助推器一般采用火箭发动机，它可以使导弹的速度和姿态满足主发动机的工作条件。另外，采用吸气式发动机和液体火箭发动机的动力系统还包括燃油系统。
制导控制系统 制导控制系统是导弹的“神经中枢”，一般由导引头、惯导系统（自动驾驶仪）、综控机、高度表、舵系统等组成。系统的主要任务是确保导弹按照既定的姿态、航线飞行，并根据地面系统的指令调整飞行的姿态、航线等。
弹体结构 弹体结构主要包括弹身、弹翼和尾翼等，其主要作用是将弹载设备集成为一个整体，并承载导弹飞行过程中的载荷。为了使导弹具有良好的气动性能和飞行性能，弹体必须要具有良好的空气动力外形。导弹在发射、飞行、运输过程中都会受到很大的载荷作用，如振动、冲击、推力、气动力等。因此，弹体要有足够的强度和刚度，确保在正常使用时不会遭到破坏，飞行中的结构变形不超过允许值。
电气系统 电气系统包括弹上电缆网、电气控制设备等，主要用于弹上设备的供电控制和信号传输。弹上电缆网是导弹电气系统密不可分的一部分，它是全弹信息流的载体，又是全弹协调工作的基础，通过电缆网实现全弹电能的馈送、测量和控制信号的传输。电气控制设备是弹上电气系统的“中枢”，控制弹上电源向各个分系统供电的时机、电压的高低和电流的大小等。
引信战斗部系统 引信战斗部系统是导弹的有效载荷，用于对目标进行毁伤，由装填物、壳体、引信和传爆系列等部分组成。装填物是破坏目标的能源。巡航导弹的装填物主要是炸药，作用是将本身储藏的化学能通过化学反应释放出来，形成破坏各种目标的能量;壳体是装载装填物的容器，同时也是连接战斗部其他零部件的基体;引信是适时引爆战斗部的引爆装置;传爆序列是一种能量放大器，其作用是把发火控制系统输出的激发信号加以转换和放大，转变为爆炸波或火焰，并把这种起始能量逐级放大直至引爆战斗部的炸药。
巡航导弹的主要作用
巡航导弹是执行首轮纵深精确打击的最佳战区进攻性武器。巡航导弹在命中精度、成本、多平台机动发射等诸方面具有独特的优势，已成为对高价值战略、战区目标执行首轮打击的最佳战区进攻性武器。1991年海湾战争伊始，美国就发射了52枚“战斧”巡航导弹，对伊拉克的总统府、国防部大楼、中央电台等战略目标进行外科手术式精确打击，极大地破坏了伊拉克的军事指挥系统，为后来的胜利奠定了坚实的基础。1998年，美国对伊拉克发动代号为“沙漠之狐”的军事行动，用400多枚各式巡航导弹彻底摧毁了伊拉克的防空力量，使得美国空军在巴格达上空如入无人之境。“沙漠之狐”行动仅仅用70小时就实现了预定目标，创造了人类军事史上的又一个经典战例。
巡航导弹是进行主动防御作战的有效武器。巡航导弹能从敌人的有效防御外发射，精确打击目标，采取釜底抽薪的战术，摧毁敌人置于发射架上的导弹、等待起飞的飞机和处于临战状态的坦克群，大大减轻了被动防御的压力。巡航导弹的这种作战模式改变了传统的被动防御思想和反空袭作战原则，将防御作战对象从敌方入侵飞机、导弹和坦克，扩展到敌机起飞的机场、导弹发射的阵地、坦克的集结地等。巡航导弹已成为一种攻防兼备、以攻为主的全新防御武器装备。
巡航导弹是命中精度最高、单位成本最低的战略性武器。美国在20世纪80年代建成的“新三位一体”核战略力量体系中，巡航导弹被认为是单位成本最低的战略性武器。美国空射巡航导弹AGM-86B和“战斧”巡航导弹BGM-109A的命中精度达30米，是携带3枚335千吨 TNT当量核弹头“民兵”-3陆基洲际导弹的9倍，与携带10颗500千吨 TNT当量核弹头的“和平保卫者”MGM-118A弹道导弹的有效毁伤能力基本相当。每枚巡航导弹平均造价却只有上述弹道导弹的1/50，重量和体积也分别只有1/70和1/15。
巡航导弹是兼有遏制作用和精确打击双重功能的常规威慑力量。在未来高技术战争中，巡航导弹应既能遏制战争升级、防止事态恶化，又能在威慑失效时，可以立刻对敌方某些高价值严密设防的战略、战役目标进行适时有效的精确打击。美军计划在15年内逐渐采用常规武器代替核武器发挥遏制作用。五角大楼为国会提供的核政策报告中说，“新三位一体”遏制手段将由地面、海上和空中战略核力量外加国家导弹防御系统各高精度打击武器组成。巡航导弹作为高精度打击武器具有十分重要的作用。
nlc202309040429
巡航导弹是未来信息威慑战的主要“硬”杀伤手段。信息威慑战把摧毁敌C4ISR系统作为实施信息威慑的主要目标之一。新型多用途远程巡航导弹能够以最小的伤亡和附加破坏作用达到预期军事目的，兼有诱骗、信息威慑和火力攻击等多重功能，且能在目标区上空进行较长时间的巡逻飞行，可以有效攻击敌指挥控制中心、预警雷达、通信系统、计算机网络等指挥控制系统，成为执行信息战略进攻任务的主要“硬”杀伤手段。
巡航导弹精确打击武器是新军事变革的基石。海湾战争标志着传统的作战模式趋于结束，高技术信息化战争模式初见端倪，信息化装备成为军事力量的“倍增器”和战争胜利的重要基础。巡航导弹精确打击武器是信息化战争的主要毁伤手段和有效威慑工具，是支持打赢未来信息化局部战争的重要支柱，也是促进和实现新军事变革的重要动因。
巡航导弹的典型代表
巡航导弹在现代战争中的地位和作用越来越重要，甚至已经成为现代战争的标志。在海湾战争、科索沃战争、伊拉克战争以及阿富汗战争中，巡航导弹频频亮相，凭借其精确而猛烈的打击能力，取得了一个又一个的成功。远距离、大纵深、高精度、大威力的巡航导弹已成为世界军事强国实施军事威胁的主要手段。
“战斧”巡航导弹 美国的“战斧”是巡航导弹的典型代表。美国于1972年开始研制的“战斧”巡航导弹，是一种多平台发射、兼有战略和战术双重作战能力的多用途导弹。包括基本型和改进型在内，先后发展了BGM-109A、BGM-109B、BGM-109C、BGM-109D、BGM-109E、BGM-109F、BGM-109G和AGM-109C、AGM-109H、AGM-109I、AGM-109G、AGM-109L共12个型号。其中BGM-109A和BGM-109G是携带核战斗部的战略巡航导弹，BGM-109B和BGM-109E是常规反舰型导弹，而BGM-109C、BGM-109D、BGM-109F是常规对地攻击型导弹。
“战斧”巡航导弹性能优越、指标先进，在历次战争中大显身手。1991年1月17日凌晨，多国部队使用“战斧”巡航导弹拉开了海湾战争的序幕。接连发射的数十枚“战斧”巡航导弹，对巴格达的总统府、国防部大楼、指挥通信中心等最高决策指挥机构进行攻击，最大限度地削弱和破坏了伊拉克当局对战争全局的统一组织指挥，摧毁和破坏了巴格达集中控制下的综合防空系统及其供电系统，使伊军因缺乏电源而导致通信联络中断、指挥失灵。巡航导弹使伊军整个防空体系在战争一开始就陷入了瘫痪状态，美军的轰炸机、战斗机得以在伊拉克长驱直入。
空射巡航导弹 AGM-86A、AGMB、AGMC是美国波音公司先后研制的三型空射巡航导弹，AGM-86A是在亚音速武装诱饵弹的基础上研制的一种空地战略巡航导弹，装备B-52G轰炸机。
空射巡航导弹AGM-86A制导系统采用了地形匹配辅助惯性导航系统，该系统由麦道公司研制的AN/DSW-15地形匹配系统和利登公司生产的LN-35惯导设备联合组成。巡航段导弹按预先装定的控制方案，在离地50～100米的高度上，沿预定弹道进行程序飞行。离目标约90千米时，导弹再次下降至离地15米左右，从目标的正面、侧面甚至绕飞至其后方进行跃起俯冲攻击。
AGM-86A的设计初衷主要是用于攻击苏联内地战略目标。美国认为，按照苏联未来国土防空力量和岸基航空兵的拦击能力，B-52G轰炸机必须在离苏联国土640千米以外的地方发射导弹才能保证自身安全。而苏联大部分战略目标均分布在离国境线1000～1500千米以远的内陆地区，因此射程小于1500千米的AGM-86A只能覆盖边境地区上的目标，难以对苏联的内陆地区目标构成威胁。为充分发挥AGM-86A的作战能力，美国提出“突防攻击”战术，将AGM-86A、AGM-69近程攻击导弹和核炸弹一起混装于同一架飞机，在进入苏联防空力量有效防御半径前先用AGM-86A进行突防性打击，摧毁边境地区防御系统，然后再飞抵内地目标区依次投放AGM-69和核炸弹。
巡航导弹技术未来发展趋势
在未来，巡航导弹将继续在各国国防战略中发挥重要实战或威慑作用。各主要军事国家正在重点发展海基和空基平台运载的、近中远程结合、速度衔接、目标和平台适应性强的巡航导弹体系。
高超音速巡航导弹 在推进高超音速技术发展计划方面，美国空军把高超音速飞行技术列入其2015财年预算申请最高优先级;美空军科学咨询委员会发布了《高超音速飞行器技术成熟度》研究概要，评估了当前和预期的主要高超音速飞行器空气动力学、推进技术、结构、材料和飞行控制等关键技术的成熟度，认为战术高超音速打击武器在2020年技术成熟度将达到6（有1～9个等级）;美空军研究实验室表示，未来5年内将进行首次高超音速飞机飞行试验，2020年后高超音速技术将应用于巡航导弹。
俄罗斯也一直在加强改进超音速巡航导弹及其运载平台，以进一步提升海基核常精确打击能力。俄罗斯研发的“口径”是一种射程为300～2500千米、可携载核弹头或常规弹头的超音速巡航导弹，主要用于对付航母，不仅能够打击海上目标，也能打击陆上目标。俄罗斯首艘“亚森”级第四代多用途核潜艇“北德文斯克”号正式进入俄罗斯海军北方舰队服役，并成功进行导弹试射。“北德文斯克”号是目前俄罗斯最先进、噪声最小的国产潜艇，配备了最新通信指挥和定位系统，携载了“口径”巡航导弹。
远程反舰导弹 当前，美军加紧发展远程反舰导弹（LRASM）。美国国防部同时开展空射型和舰射型LRASM研制，LRASM以“增程型联合防区外空对地导弹（JASSM-ER）”为基础研制，配备BAE系统公司的多传感器制导系统，可降低对情报、监视与侦察平台、网络连接和GPS导航的依赖性，在电子战环境中可自主探测并识别敌人舰群中的目标。该弹响应了美军太平洋司令部的作战需求，是美军实施“空海一体战”的重要装备之一。
同时，各国还在加紧研究，以继续提高巡航导弹的精确打击能力，提升对海上机动目标的打击能力等。总之，战场环境的复杂化，以及精确制导技术、信息化技术的不断提高，将促使巡航导弹武器系统向前快速发展。
责任编辑：刘靖鑫
装甲武器系统维修保障体制分析 第3篇
武器装备维修保障性归于装备的可靠性范畴, 是评价装备优劣的重要标准, 谈到现场维修性, 就会涉及到现场可更换单元 (Line Replaceable Unit) 也称为“现场可更换部件”, 是一种易于更换的模块化设备, 具有一个或多个功能, 并被封装为一个整体。这种设备在日常维护过程中就可以被迅速更换并能马上进入工作状态。此类设备常见于复杂的电子系统中。在武器装备领域, 很多电子设备都是按照这种概念设计的, 这样可以大大减轻维护人员的工作负担, 当然更重要的是由于不需要装备停止运营, 在常规的日常维护 (Line Maintenance) 中就可迅速完成维修工作, 从而大幅度提高了装备的出勤率。
现阶段, 由于国际形势和我国周边地区局势的不稳定性, 作为我国的主力重型装备, 总装备部大力发展装甲装备, 比如:四代坦克、装甲侦察车、两栖车、装甲指挥车等, 主要用于火力支援、侦查校射等, 在战场快速反应的今天, 现场维修保障体制尤为重要。
1 现场维修保障体制现状
1.1 国外现状
国外武器系统现场维修起源于一战期间, 但没有统一的规范, 以美国空军为例, 美国空军的航空维修作业体制, 在1958年以前的50多年间, 围绕着地勤机组制和专业分工制两种思想, 来回摇摆。1959年, 美国空军颁发AFM66—1教范, 规定整个空军推行联队范围的专业分工制—POMO体制, 航空维修作业体制才相对稳定下来。
目前, 美国空军同时实行POMO和COMO两种航空维修作业体制。战略空军司令部和军事空运司令部所属飞机联队实行POMO体制。联队设一名维修副联队长专门负责维修工作, 下辖维修管理机构和外勤保障、电子、野战修理、武器弹药保障4个维修中队。采用这种体制不仅从事本专业范围内的野战级维修, 也进行外场级维修, 打破了两级维修的界限, 按职能组织维修工作。这种专业化的维修作业体制, 其优点是可以实行集中控制, 便于调配人力, 提高人员利用率;专业人员的技术水平提高快, 有利于保证工作质量和提高工作效率, 适应航空技术装备日益先进复杂的情况。但这种组织可分性差, 不利于机动;人与飞机的关系比较松散;调度工作比较复杂, 容易造成工作延误, 对紧急情况反应不够灵敏等。
战术空军司令部所属飞机联队实行COMO体制。联队的维修管理机构与POMO体制相同, 只是维修中队由4个变为3个, 设飞行保障、部件修理和设备维护3个中队。联队的维修专业人员分散组合在这三个中队内。不同机种实行不同的维修作业体制, 是美国空军从实践中总结出来的一条重要经验。
1.2 国内现状
中国现场可更换单元主要参照GJB3385-98《出故障后可在工作现场从系统或装置上拆卸或更换的单元》和GJB/Z91-97《在使用环境中即处于外场或战斗环境中可更换的产品及其组成部分》执行。在执行过程中, 多采用三级维修, 即基层级、中继级和基地级三个级别, 分别承担保障的小、中、大维修。基层级维修, 通常由坦克乘员和修理工在坦克内进行, 大部分测试工作要靠计算机的自检功能完成。中继级维修需要有专门的测试设备, 用来查找和排除基层级送修的有故障及受到怀疑部件中的一般故障, 或确认新的部件性能是否完好, 以为装车或换件修理做好准备。基地级维修, 能够对计算机系统所有部件和内部的板卡、总成进行测试, 可以把故障定位到部件内部的某个板卡, 以便判断板卡中哪个器件损毁, 快速完成修复。这种三级维修同时也存在很多弊端, 比如人力物力消耗大、维修周期长、费用高等。
2 解决问题方案
2.1 三级维修改二级维修
造成维修周期长以及费用高的主要原因是由于维修层级过多, 在我国某些领域, 已经开始试行减少维修层级, 这对我国其他装备也有很大的借鉴作用。具体方法是, 取消中继维修的任务, 分散到基地级和基层级, 由于电子装备的快速发展, 可靠性和模块化设计的增强, 维修保障大部分可在基地级进行。为了提高二级维修的响应速度, 有几个重要的前提, 一是要有可靠性高、虚警率低的检测设备, 二是要进行模块化设计, 要求设计师将设备尽量模块化, 连接方式也由电缆连接改为接插件连接, 这样就增强了电子设备的更换性, 三是部队人员素质要高, 对专业知识和产品非常了解, 这样才能从根本上解决维修瓶颈。
2.2 增强自检功能
两级维修体制对设备的ATE检测设备的要求提高, 自检功能是当今武器装备必不可少的功能, 但现在国内的ATE虚警率太高, 特别是航空产品, 虚警率高直接导致飞行员的误判, 导致重大事故发生。如果ATE先进, 一旦发生故障, 设备甚至还可以进行自启动消除软件BUG带来的危险。对于陆地产品, 虽然不会导致机毁人亡, 但直接影响到工作效率, 报警后人为要进行排故, 增加了时间成本和人力成本, 所以, 降低虚警率, 增强其准确性是下一步的工作重点。
2.3 加强模块化设计
模块化设计对于设计师来说是一个很重要的课题, 要求设计师不但具有专业功底, 更要具备系统经验, 能系统的从散热、强度、结构布局考虑。模块化设计是未来装备发展的趋势, 即所有功能性模块都变成即插即拔型, 不但能够减少设备内部的电缆数量, 确保各设备的电磁兼容, 并且可实现傻瓜式管理, 即使外行也很容易在短时间内搞明白。在装备实际使用中, 对于易损件均需进行备份, 在基地级维修过程中, 自检故障单元可以进行快速更换。
2.4 加强标准化、通用性设计
标准化、通用性设计是指在不同的产品间实现同功能模块或部件互换, 这要求标准化、系列化程度高, 小至螺钉螺母, 大到功能模块, 比如供电单元、终端等。在接口硬件和协议进行标准化、通用化设计后, 供电单元可以用于各个型号的装甲车载电源, 终端在通用型设计后, 在产品发生故障, 在没有备用产品的情况下, 可以将不重要的终端替换紧要终端, 灌入相关的软件后即可使用。在实际战争中, 恶劣条件下现场就地取材, 对战争态势至关重要。标准化、通用性设计大大加强了武器系统维修保障性。
3 结论
从三级维修保障体制改为二级维修保障体制是一种具有重大意义的革新, 牵扯基础工业、现代管理思想、流程优化等方面, 是一个在实践中摸索的创新过程, 一旦成功, 将会在效率、效益、效能上跨越式提高。可以看出, 装甲武器系统维修保障体制不但涉及到技术体制, 更涉及到管理体制, 只有双管齐下, 才能确实提高系统维修保障水平。
摘要：随着我国武器装备的快速发展, 武器系统维修保障性越来越被人们重视, 专家们发现, 武器装备维修保障性不但是科技进步的表现, 更是先进管理体制的体现。在具体的实践过程中, 优化流程、简化层级是改善维修保障性的关键。作为装甲装备的试用者和管理者, 承担着我国装甲装备的维修、保障、培训和管理, 本文针对装甲武器装备的特点, 提出新的维修保障体制, 以供参考。
关键词：装甲,维修保障,体制
参考文献
[1]《美国空军航空装备维修保障体制现状及启示》李晓峰2010.2航空维修与工程
某武器告警装置配电系统设计 第4篇
1 主要功能
配电系统用于实现告警雷达系统的配电、供电控制等。集中在配电箱中进行供电、配电和电源控制, 确保在总电源关断时各分机电源全部切断, 以确保断电维修、维护时的设备和人员安全。
1.1 本控/遥控管理
系统要求综合控制器可以根据不同的情况遥控控制各分系统的配电, 因此配电分系统分为本控、遥控两种工作状态, 本控状态下人工操作告警雷达配电面板实现配电;遥控状态下, 配电系统在综合控制器的加电、断电命令下完成告警雷达的配电。
1.2 UPS功能
UPS电源能够在电站发生故障或供电不正常时能够保证告警雷达通信不间断工作, UPS电源可以保证为综合控制器供电时间不小于24h。
雷达正常工作状态下, 能够通过电站或市电为电瓶进行充电, 电瓶充满后自动浮充。
UPS工作状态下具备低电压指示功能。当电压低于21V时, 配电箱上能够给出低压指示。UPS自带有故障指示灯和其他功能指示灯。
1.3 供电保护功能
供电输入具有防雷击功能。
电源输入具有过压、欠压保护功能, 输出具有过压、短路、过流保护功能。
1.4 故障指示功能
电源具有输入、输出故障指示。
2 组成及工作原理
配电系统由电机、AC/DC电源模块、UPS电源模块、蓄电池组、配电操控面板等构成。
配电系统分为方舱配电箱、告警雷达配电箱两部分, 方舱配电箱为告警雷达、天线升降系统、综合控制器、射频光端机、时钟基准源、蓄电池、应急照明灯和插排的配电;告警雷达配电系统负责五个收发单元、频率综合器和信号处理单元的配电。配电系统工作原理如图1 所示。
3 配电设计
3.1 本控/遥控管理
根据配电系统任务书要求, 除了天线升降设备和综合控制器的供电外, 其他分系统的供电均需要具有遥控功能。收发分系统、频率综合器和信号处理机在系统中同时工作和关闭, 因此可以利用继电器控制控制告警雷达的交流输入电源来控制这三个单元的工作。射频光端机和时钟基准源同时工作和关闭, 因此可以通过同一个继电器进行控制。具体电路如图2。
S1 为双刀双掷的开关, 用做本控和遥控模式的选择, 开关S1 打到下时, 系统工作在本控模式, 电源不受继电器的影响, 各单元的供电由后端各单元的开关S2、S3 控制;开关S1 打到上时, 后端单元的开关S2、S3 闭合, 系统工作在遥控模式, 综合控制输出一个5V高电平信号时, 继电器吸合, 开关闭合, DC24V和AC220V正常输出, 当综合控制器给出低电平信号, 继电器断开, 后端单元断电。
油机的电启动是通过两个启动信号线闭合实现的, 可以通过控制继电器来实现。通过油机开关引出两根线连接至配电箱继电器管脚, 综合控制器输出5V控制信号, 继电器吸合, 开关闭合, 油机开始工作, 当综合控制器给出低电平信号, 继电器断开, 油机停止工作。
3.2 UPS功能
武器告警装置综合控制器和方舱应急灯要求不间断供电, 当交流220V正常供电时, UPS组合电源中的充电模块给蓄电池充电的同时给综合控制器和方舱应急灯供电, 交流供电时, 输入交流电经过滤波器后, 整流成DC300V给DC/DC模块DBS700B28 供电, 模块输出电压DC24V, 最大输出功率700W。模块DBS700B48 输出串联二极管后分两路, 一路经过输出滤波器3 输出, 给后级的信号处理单元和频率综合器供电, 信号处理单元和频率综合器的总功耗为80W, 该路设计最大输出功率100W, 同时通过检测电路检测电源工作状态, 并输出一路TTL电平信号上报上位机, 正常状态为高电平, 故障状态为低电平;另一路通过充电控制检测电路后, 经过输出滤波器1 给蓄电池充电, 同时输出电池欠压、充电、饱和信号。充电电流设计为15A, 系统选用的蓄电池组容量为24V/50Ah, 充电器可以在3.5 个小时内将蓄电池充满。在充电控制检测电路的输出端通过UPS电路引出一路电源, 通过滤波器2 给综合控制器供电, 在有交流电源时, 综合控制器由AC/DC模块供电, 无交流电源时由蓄电池供电, UPS24V电源模块工作原理框图如图3。
当交流220V断电时, 通过自动切换电路切换到蓄电池给综合控制器和方舱应急灯供电, 保证告警雷达综合控制器和方舱应急灯不间断供电。系统要求蓄电池可满足综合控制器连续工作24 小时以上, 综合控制器功耗为30W, 应急灯功耗为30W, 因为在实际使用中, 应急灯只是短时间开启, 所以在蓄电池电量计算时忽略应急灯的功耗。
告警雷达蓄电池选择南京双登集团有限责任公司的储能型卷绕铅酸电池组, 根据指标, 蓄电池的开路电压为21.6V~28.2V, 综合控制器可接受的电压范围为:9 ~ 36V, 该蓄电池输出电压满足综合控制器要求, 综合控制器功耗为30W, 50Ah蓄电池持续放电大于24 小时, 满足配电系统连续工作≥24h的要求。
3.3 供电保护功能
配电系统在交流输入端安装了浪涌保护器和短路保护开关, 避免因雷击或其他原因引起的瞬时大电流对配电箱内的设备造成损坏;电源主线路和每一个分系统的电源输入输出端均设计了短路保护开关或保险丝, 总电源的输入口设计了可更换的保险丝。在某个分系统出现短路或过流时, 相应的短路保护开关断开, 避免瞬时大电流对分系统设备和电源模块造成损坏。因为每个分系统有独立的保护开关, 出现短路或过流故障时可通过保护开关的跳闸情况迅速定位故障, 便于维修。
短路保护开关的保护电流按每个分系统峰值电流的1.5倍进行选取, 由此计算出的电流值与通用型号的短路保护器电流值不相符, 这种情况下选择电流值最接近的标准型号短路保护器。收发单元中使用的脉冲式功率放大器, 信号周期为100us, 占空比20%, 因此输入电流也是脉冲式的。因为短路保护器是根据单位时间内的发热量来判断并做出动作的, 反应时间在十毫秒以上, 对20us的脉冲电流不会做出反应, 因此选择收发单元的短路保护器时按照平均电流进行计算。
3.4 故障指示功能
电源模块检测电路检测电源工作状态, 并输出一路TTL电平信号上报上位机, 正常状态为高电平, 故障状态为低电平。油机可以通过RS422 串口向综合控制器上报油量、电压等状态信息, 为综合控制器的控制提供参考。通过指示灯可以清晰的看到各系统的供电是否正常, 通过保护开关和各分系统指示灯可以迅速确定出现故障的分系统。方舱配电箱控制面板及告警雷达配电箱面板如图4 所示:
4 结语
本文主要论述了武器告警装置的组成及原理, 实现其主要功能的设计思路。论证结果证明, 设计结果满足配电分系统研制任务书中主要功能的要求。
参考文献
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[4]胡斌, 何克忠.计算机视觉在室外移动机器人中的应用[J].自动化学报, 2006, 32 (5) :774-784.
[5]吴震宇, 黄佳.计算机视觉技术在移动机器人中的应用[J].电气自动化, 2015, 37 (4) :30-32, 36.
浅析国外坦克武器系统精确打击技术 第5篇
一、坦克的结构与分类
坦克是一架复杂的战斗机器。它的驾驶室位于前部, 战斗部分位于中部, 炮塔就在这里。炮塔上装有一门火炮, 并且安装高射机枪。坦克的后部装有发动机。坦克里一般配置四个人, 即驾驶员、车长、炮长和装弹手。坦克按战斗全重和火炮口径的大小分类轻型、中型和重型三种。
坦克是集强大火力、高度越野机动和坚强防护力于一体的地面战斗装备, 要维持坦克在战场上的战斗力与生存力, 唯有倚靠完善的战场损害评估与修复手段, 其中战场损害评估为战场损害抢修的前提与基础。现代作战节奏快速, 坦克发生战场损害后, 前线作战人员, 在面对敌火威胁及时间的压迫下, 一方面难以全面获取装备的所有损害信息, 另一方面评估损害的作业程序繁琐, 花费的时间冗长[2]。
二、国外主要坦克的类型及武器系统
坦克是具有强大直射火力、高度越野机动性和坚固防护力的履带式装甲战斗车辆。它是地面作战的主要突击兵器和装甲兵的基本装备, 主要用于与敌方坦克和其它装甲车辆作战, 也可以压制、消灭反坦克武器, 摧毁野战工事, 歼灭有生力量。现代主战坦克更拥有高火力坦克炮、高功率引擎及配有战场上最高效能的装甲, 主要执行与对方坦克或其它装甲车辆作战, 也可以压制、消灭反坦克武器、摧毁工事、歼灭敌方有生力量。
美国Ml A3主战坦克装备高膛压自冷膛管滑膛炮, 火力强大、射击精准, 而新型陶瓷复合装甲, 让该坦克具备很强的反破甲性能。M1A3主战坦克因此成为名副其实的“重火力移动堡垒”。新型计算机、通讯系统、传感器, 以及导航设备的安装, 使得M1A3主战坦克的作战能力明显提高。
作为现代坦克的先驱, T34坦克装备的数量之多、装备国家之广、服役期限之久, 在世界各国的坦克发展史中是屈指可数的。
90式坦克的装甲防护采用了新材料技术, 在命中概率较大的车体和炮塔前部安装了自制的复合装甲, 复合装甲里含有数层金属材料和陶瓷材料夹层。在车体其它部位使用了间隔装甲。此外, 它还配有“三防”装置、自动灭火装置和激光预警装置等特种防护措施。
“公羊”坦克的重要部位包括炮塔正面、车体正面以及第一、二负重轮位置处的装甲裙板在内的正面弧形区。采用了新型复合装甲。该复合装甲应用了模块化设计, 可使坦克快速更换装甲模块, 并有利于随技术进步对装甲进行逐步升级。此外, 重要部位还可以安装反应装甲。
“公羊”坦克装备TURMS OG14L3型坦克火控系统, 该系统是用通用模件新设计的。主要部件包括车长昼间周视瞄准镜、炮长激光潜望瞄准镜、弹道计算机、传感器、炮口校正装置以及车长、炮长和装填手控制面板。
三、国外坦克武器系统精确打击技术
智能坦克和车辆是以立体摄像机、光探测器、激光测距器等传感器以及智能计算机、图像识别器、微处理器等组成的能观测方向、测定距离、分辨道路、绕过障碍, 顺利到达指定地点, 智能坦克加入作战单元, 担负战场作战、侦察和扫雷任务, 如加拿大的金戈斯一次可开辟100m长、8m宽的通路, 智能车辆可将所需物资送到指定地点。
在战场上或紧急情况下对损害装备的损害程度及其修复措施进行快速评估, 以便对装备进行战场抢修, 确保当前任务的完成。在评估过程中, 准确地判断和定位装备的损害部位是一项非常基础、但又非常关键的工作, 它直接影响到装备战场抢修工作的效率和成败。掌握装备的战场损害规律对装备后勤管理和作战指挥决策上具有重大的意义, 如规划战时后勤体制的建制与资源分配, 以及在装备后勤方案上提供信息和条件, 并可运用在战斗评估、战斗指挥、战时抢修资源的部署与使用等。
各智能武器系统组成一个分布式网络, 智能武器系统自身具有通信和感知能力, 能够实现指挥系统和武器系统之间的双向信息交流。即不仅可以实现指挥系统向武器系统下达射击指令, 还可以由武器系统将自身状态、射击效果等信息传递给指挥系统, 指挥系统经过实时分析, 可以重新调整武器的运用。这种“传感器到射手”的控制方式, 可以减少人为因素的影响, 实现战场信息和武器系统的高度融合, 提高精确打击能力。并且通过物联网建立武器之间的互连, 还可实现天基、空基、地基、海基武器之间的协同作战, 发挥信息化战场的优势, 逐步建立机械化和信息化相结合的未来作战模式。
四、结论
总之, 在现代作战节奏快速的情境下, 坦克发生战场损害后, 前线作战人员, 面对敌火威胁所形成的心理压力, 除了难以全面获取装备的所有损害信息外, 且评估损害所需的作业程序繁琐, 花费的时间冗长。从坦克武器系统的历史发展中, 进一步提高了坦克武器系统精确打击能力, 未来坦克武器系统首先应满足新型作战系统对坦克平台的信息化要求, 在此基础上, 大力发展新型弹种和新概念武器, 使坦克武器系统不断向着精确化方向发展。通过对国外坦克武器系统精确打击技术进行研究, 期望能够为我国的坦克武器系统的后期优化设计提供一定的参考与借鉴。
摘要：在现代武器系统中, 坦克是集强大直射火力、高度越野机动和坚强防护力于一体的战斗装备, 故坦克素有陆战之王的美称。随着科技的日新月异, 武器装备越是精良, 目前根据战场抢修资源配置情况, 结合战场抢修编组的抢修能力, 以及修复损害装备的抢修时限。本文将主要探讨国外坦克武器系统的精确打击技术及对我国坦克武器装备发展的启示与借鉴。
关键词：坦克,武器系统,精确打击,技术
参考文献
[1]李向荣, 刘云泉, 赵海龙, 赵硕, 王国辉.主战坦克武器系统降阶态易损性分析与评估仿真[J].科技导报, 2015, 08:89-93.
武器系统软件 第6篇
近年来,随着军队现代化建设的不断推进,我军武器装备的水平得到了较大提高,尤其是成体系、成系统的武器装备更是完成了从无到有的转变。但是,许多武器装备有相似的功能,可以完成相似的军事任务,同时又有各自的不同特点。不同的武器装备在不同的地点;与不同的装备配合使用;装备在不同兵种的部队等都会有不同的效能。因此,合理组合优化武器装备系统,将会使现有武器装备的总效能得到充分发挥,大力提高部队的战斗力。本文将讨论运用遗传算法解决武器系统组合优化的方法。
遗传算法首先是由密歇根大学的Holland教授在1975年提出的[1],经过几十年的不断发展,已经成为一个比较成熟的理论体系,被广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域[2]。但是,面对日益庞大的优化目标,传统的遗传算法也已经开始变现出一些不足:传统的遗传算法在解决大规模计算问题时,往往出现“早熟”现象;由于没有适当的信息反馈机制,遗传算法的搜索比一些新兴的优化算法速度慢,并且这种搜索还是建立在已经存在合理的初始解集的基础上[3]。因此,改进遗传算法应运而生。改进遗传算法主要分为两个方向,一是将遗传算法与其他算法结合,如遗传算法与神经网络、模糊推理及混沌理论的结合;另一类是算法本身包括搜索方法等的改进,如D.Whitey提出的基于领域交叉的交叉算子、D.H.Ackley等提出的随机迭代遗传爬山法等。国内方面较为突出的有戴晓明通过多种种群、多遗传策略的并行进化遗传算法;赵宏立提出基于基因块编码的并行算法等。
1 武器系统组合优化问题
由于武器装备系统的多维性和特殊性,不同武器系统之间的相互组合可能产生不同的组合效能。例如,当防空火力系统与侦查系统相互组合优化时,两者相互补充,会发生更高效能;而如果两个同为火力系统并且共同使用,总体效能只是两者效能的简单加和,甚至相互抑制,降低总效能。但是在实际应用过程中,由于武器的种类和数量众多,不可能人为地遍历各种组合方式寻求最优方案。为了更加快速准确地求解这个组合优化问题,现建立如下数学模型:
1.1 输入
现有各种武器装备系统Si(i=1,2,……,n);每个系统单独列装使用时效能为Vi(i=1,2,……,n);那么这n个系统按任意顺序排列组合,将生成n!个序列:Ii(i=1,2,……,n!)。
1.2 输出
寻求最优的组合方案即求解这些系统组合的最大效能值E*,并输出相应的组合方案。
1.3 约束条件
上述n个系统中,m个系统组合使用时,效能为:Vs1,s2,……,sm(m=1,2,……,n)。
此外还可以根据具体情况做出相应约束:如,规定所有武器系统,最多可以两两组合使用;又如,规定一个组合内的系统不分先后顺序,即Vs1,s2=Vs2,s1;
同时可以规定每个系统都不相同,因此系统不能与自身组合使用,方案中每个系统也只能出现一次。
1.4 目标函数
由于每个序列I组合方式的不同,可以有多种总效能值e;记这些总效能中最大值Ei为该序列的总效能,即:
得到该最大效能的组合方式称为该序列的方案。
寻求武器系统组合优化的最优,就是在这些不同序列中,寻求效能最大的方案:
2 改进遗传算法
用遗传算法解决武器系统组合优化问题,可以将多个方案定义为系统优化的解,那么,多个解组成的解集就是遗传算法中的种群,每个解即为种群中的一个个体,每个解对应的序列为个体的染色体,每个系统为染色体相应的基因。
本文针对上述问题,为了提高搜索效率、计算速度和适应大规模计算,对遗传算法进行了相应改进,包括采用字符串的编码方式、设计单断点交换规则、引入DP算法计算效能值等。
利用遗传算法解决武器系统组合优化问题的流程图(见图1)。
2.1 种群初始化
种群初始化阶段的主要工作就是生成初始解集,并对其进行编码。为了体现系统之间的组合关系和组合效能对整体效能的影响,本文没有选择传统的二进制编码方式,而是采取了字符串的编码方式。每个系统用不同的字符编码,代表相应的基因。一个字符串,就是一个基因序列,即个体的染色体。
2.2 遗传算子
遗传算法模拟自然界的生物的自然选择和进化过程,主要是通过遗传算子实现的,主要有交叉、变异和选择三种操作。
交叉操作就是父代个体染色体的基因通过配对互换生成新个体,遗传父代的基因特性的同时,产生新的基因序列。本文设计了一种单断点交换规则,保证生成个体与父代不同,并且每个基因在染色体中不重复出现。所谓单断点交换规则是指:对于随机选出的用来交叉的两个父代个体,选择一个固定的基因结点(称为断点),结点之前的基因作为对应子代的基因被遗传下来,结点之后的基因,如果两个父代个体对应位置的基因相同,优先被子代继承;如果对应位置不相同,则交换两个父代的相应基因。为了防止出现交叉后,一个子代个体的染色体含有两个相同的基因的问题,可以在单个基因交叉时先与结点前的基因比较,不同时按规则继承,相同则保留在最后。
例如:(见图2)
2.2.1
为两个父代的基因序列,断点为第三个基因,断点前的三个基因作为遗传基因不参与互换,断点后基因交叉互换。
2.2.2
由于断点后的序列中,对应位置相同基因的被优先继承,所以基因d优先继承。其余基因一次交叉互换。
2.2.3
交叉互换后,每个子代中的基因可能会有重复,重复基因在另一子代中有没有出现。由于重复基因是交叉互换的结果,那么通过比较,如果交叉基因段中有与遗传基因段相同的基因,则该基因被遗传而不是互换。如图中h、e、c、g四个基因。
2.2.4
单断点交换后结果。变异操作就是将父代个体染色体的某两个基因按规则交换,形成的新个体作为子代。
例如:(见图3)
上述交叉和变异操作都需要从种群中选择父代个体,本文采取轮盘赌方法随机选取父代个体,并且为了保证种群的多样化和提高优化速度,将在种群中选取适当比例的父代进行交叉和变异。这个比例可以通过多次试验,分析数据得到。
选择操作是在父代进行交叉和变异后,对包括父代和新生成子代所有个体进行适应度计算,选取适应度高的个体,保留存活;淘汰适应度低的个体。其中,适应函数的定义和计算是这一阶段的关键。本文的适应函数就是计算每个基因序列的总体效能值的最大值,即:
由于每个序列多含有多个基因,其组合方式更是多样,如果简单通过遍历计算所有组合方式的效能再最大化,计算时间将会很长,导致不适应大规模问题的计算。本文利用了效能计算的承袭性,引入DP算法,通过调用函数自身,每一步都做出优化判断,明显减少了计算量。
现以一个简单的例子说明DP算法的思想和计算复杂度。设一个基因序列含有10个基因S1,S2,……S10,每个基因单独使用的效能为10。同时约束条件规定只能相邻两个组合或者单独发挥效能。随机生成一个二维的组合效能表,如表1所示:
则其中一个序列(如表2)的所有组合中效能最大值的过程所下:
该序列的效能最大值就为109。
DP为每步优化判断结果。V是根据规则得出的相邻两个系统组合的效能值。
在计算复杂度方面,如果采用遍历的算法,计算复杂度为:O(nn)
而如果用DP算法,每次计算都进行优化判断,计算复杂度减少为:O(n)。
整个计算过程就是三个遗传算子的不断重复循环。种群就以初始种群为基础,经过遗传变异产生新个体,通过选择保留优秀个体,淘汰适应能力差的个体。在每次迭代过程中,为了保证种群总数量的稳定,选择时可以选取固定数量适应值排在前列的个体。经过若干代的迭代之后,种群中存活的个体适应函数值远远高于初始种群。这些个体对应的组合方案,就是我们寻求的优化方案。
3 应用实例
本文通过一个实例来验证该算法解决武器系统组合优化问题的优越性。
对于待列装的武器系统个数,可以假设为10、20、50、100、200、500。每个武器单独使用时发挥的效能值都为10。规定武器系统之间最多只能相邻两个组合,也可以单独使用,对于不相邻的系统,可以通过遗传算子改变基因序列的排序得到组合的可能。相应相邻的两位组合效能,每次随机产生,浮动范围为[10,30](例见表1)。
在用遗传算法进行计算时,根据以往经验和实验数据分析,确定选取父代个体中的60%进行交叉,30%进行变异,种群个体总数和繁衍的代数均为上述10到500六种情况。
对上述216种不同规模进行计算机模拟计算,得如下结论:
由图4可以看出:装备组合后的效能值较单独使用时有明显的增加,且随装备种类增多,其效能的提升空间随之增加,证明了此算法的有效性;随种群个数的增加,最优解的搜索速度明显增加,同时所得最优解也随种群个数的增加而增大,随代数的增加,效能值趋于稳定,即种群在有限次迭代内,可以找到最优解,证明了此算法的可行性;此外,这些数据充分说明了遗传算法的优势,即通过对初始解和各代解的并行计算,大大提高搜索速度。因此,选择恰当的种群中个体个数,可以有效减小迭代的次数,并得到更高的效能值。如本例采用种群中个体数为200~500为较为合适。
该算法运行时间随问题规模的增大而增长,拟合曲线成二次型增长(见图5),在可接受范围内。因此该算法在解决较大规模问题时同样适用。(以运行500代时间为例)
通过比较在不同规模下的最终解的变异系数,不难看出该算法解决这个问题多次试验结果是相对稳定并且符合实际的,同时,规模越大,变异系数越小,结果越稳定(图6)。
4 结束语
人们对于遗传算法的研究,自1975年以来就没有停止过。几十年以来,遗传算法一直在不断发展着,无论是算法本身的优化,还是应用领域的扩展[4]。本文作为遗传算法在军事领域的应用,也同样适用于其他组合优化问题的求解。为了更好地指导实践,后续将继续在这方面进行研究,尤其是在算法的稳定性和更大超大规模问题的计算求解上。并且努力将该算法与其他算法结合,取长补短,不断进步。
摘要：组合多样化的武器系统,达到使用效能最优,已成为打赢信息化条件下局部战争亟待解决的一个核心问题。本文采用改进的遗传算法解决了武器系统组合优化问题:采用字符串编码方式,设计应用DP算法、单点交换等规则,为解决武器系统组合优化问题提供了有益的借鉴。将此模型应用于一个实际武器系统组合优化问题,获得了非常满意的结果,证明了算法的可行性。
关键词：遗传算法,DP算法,组合优化
参考文献
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武器系统专业教室建设的探索与实践 第7篇
随着新时期我军现代化进程的不断推进,新型武器装备信息化程度高、集成性强、发展速度快,对使用者的综合素质要求越来越高。因此,军校教育对于武器系统的专业教学提出了更高的要求,更加强调专业知识的全系统覆盖,更加突出武器运用的全流程教学,更加注重培养学员对武器系统的综合运用能力。传统的武器系统专业教学模式,专业划分过细,信息量相对不足,教学与训练相对独立,理论与实践结合不紧,已经不能适应新的培养目标和教学要求。以信息化教学环境为载体,用装备训练作牵引,采用讲训结合式的教学方法,将“教、学、训、考”融为一体,这种教学模式称为“理实一体”信息化教学模式。这种教学模式能够为学员提供更丰富的信息量、更全面的能力培养和更灵活自主的学习方式,因此特别适合于全系统、全流程、全要素的武器系统专业教学。传统教室功能单一无法满足这种新型教学模式对信息、装备和环境的需求。因此,建设集理论教学与装备训练于一体,综合运用各种信息化手段的武器系统专业教室对于军队院校专业课教学的改革与发展非常有意义。
二、专业教室建设的目标与要求
理实一体信息化教学模式首先强调的是“理实一体”教学,要实施一体化教学,就必须具有既能满足理论教学又能满足实践训练的“讲训分区”专业教室。因此专业教室应该分区设置,既有课堂教学区又有装备训练区,达到课堂与训练场的空间整合,把训练引入课堂,用理论指导实践。新的教学模式中强调武器装备的全要素、全系统教学,这就要求专业教室不仅要有全面、翔实的武器系统文献资料,还要有配套完整的装备例试品、模拟器等教学训练装备。从而满足学员由感性认识到理论分析的需要,同时也方便教员结合装备教学,用装备演示原理。最后,新的教学模式强调信息化教学,突出学员自主学习的主体地位,因此专业教室需要打造适合自身需求的信息化网络教学平台。总之,为了适应新的教学模式的具体需求,武器系统专业教室需要综合利用信息技术手段和系统工程方法,科学地将多种教学资源与专业训练手段综合集成,建设成为一个集理论教学、专业自学、虚拟训练、模拟训练、合成训练与考核评估于一体的专业教学训练系统。
三、专业教室的方案探索
根据上述的专业教室建设目标与要求,专业教室在空间上应该划分为课堂教学区和装备训练区两大区域,通过在不同区域内配置相应的软、硬件教学、训练设备来实现各区域的教学训练功能。
(一)课堂教学区
这一区域首先应该是一个多媒体教室,需配备投影仪、电脑、音响设备等现代化教学媒体,其次再充分利用局域网技术、网络教学平台技术构建信息化教学平台。从而便于多种教学方式的组织实施,教学组织方式可以包括现场教学、网络教学、案例分析、小组讨论、任务教学、自主学习等。通过多种形式的课堂教学,培养学员对理论知识的运用能力,提高学员的综合素质。为了满足互动教学、任务教学等现代教学方法,教学平台应设置程序教学模块,根据任务训练所需进行程序设置;为了增强学员的口头表达能力、人际沟通能力,教学平台需要配置分组在线聊天模块,小组内部展开讨论;为了培养学员的团队精神和协作精神,教学平台可配备展板模块,对各个小组的成果在局域网上进行展示评比;为了形象化地展现教学内容,提高学员的学习效率,增大课堂信息量,可以充分利用多媒体设备,将相关的图片、视频资源引入到课堂教学中;为了培养学生的自主学习新知识、新技术能力,具备创新探索能力,能通过各种媒体资源查找所需信息的能力,可以在局域网上建设数据库和搜索引擎,将武器系统的相关教材、课件、教案上传到局域网上便于学员查阅,对不便于电子化的图纸、技术资料可存放在专业教室的资料保密柜中;为了适应学生的认知规律,增强学生由感性认识到理论分析的需要,能从个案中寻找共性,课堂教学区还需要配备教学所用武器装备例试品陈列柜。另外,为了降低教学装备成本,提高训练效率,可以依托局域网和计算机,利用虚拟现实技术开发一些虚拟训练装备,从而可以开展网上虚拟训练与对抗。
(二)装备训练区
军队院校的装备训练课是为学员毕业后的第一任职服务的。学员毕业后大部分要担任基层一线的指挥员,要经常性地组织、参与装备的操作与训练,在校期间适当进行系统性的装备操作与演练,便于学员毕业后在第一任职岗位上“上手”快,缩短“磨合期”。装备训练区是便于学员一边学理论,一边从事应用实践,是提高学员实践能力必不可少的场所。操作训练是岗位工作的模拟演练,是职业素养的熏陶塑造。将训练引入课堂,教师可以对操作过程中出现的普遍问题及时进行课堂讲解。对程度差的学员进行有针对性的辅导,而对于技能强的学员可以把单一性的操作任务变成研究型任务,在课堂中提供资料让其完成,这样的训练才是有效的,才是符合部队要求的,才是新时期军队人才培养必须做到的。装备训练区在布局上要紧密结合武器系统各专业实训的特点,兼顾理论教学的需要。为了让学员在实际动手中进行综合性的训练,在训练过程中发现问题、思考问题、分析问题、解决问题,充分调动学员的积极性与主动性,根据不同的专业所需,配备相应的模拟训练装备;为了营造训练区的战斗氛围,让学员体会真实的部队训练场景,可以在专业教室的墙壁张贴训练场所规章制度、武器系统操作流程、操作号手注意事项等。
武器系统专业教室将学习环境和训练环境整合,充分利用信息化手段为学员提供系统学习以及对武器原理、作战过程和训练流程进行认识的机会,使学员能够在模拟真实的工作场景中快速地领悟所学的理论知识,拓宽学员的专业口径,提高学员的第一任职能力,从而能够实施“理实一体”信息化教学模式,培养高素质的知识型与技能型相统一的新型军事人才。
四、专业教室的建设实践
结合以上理论设想,针对部队武器系统特点,我们以某型号武器系统教学为试点,将武器系统各专业的课件、电子原理图、虚拟训练软件、模拟训练器材、例示品,以及与之相关的文件资料全部集中建设,按照“理实一体、讲训分区”的思想,建成了某型号武器系统专业教室。
武器系统专业教室综合运用局域网技术建成了具备网络视频监控、网络音频传播、网络多媒体投影和网络信息终端的现代化教室;开发了集教室视频监控、终端屏幕监控、计算机远程控制、网络投影控制于一身的电子教室管理软件,可以为教学管理者和组织者提供方便、快捷、高效的教学管理手段;研制了Windows系统下基于Apache+My SQL+PHP的网络教学软件平台,为师生提供一个教学、研讨、交流、评价、搜索、自学的网络空间;创造了模拟装备、虚拟装备和电子原理图三位一体的专业课教学训练新手段,使课堂教学区与装备训练区在分区独立运行的基础上,通过网络有机整合;采用网络教室硬件平台+教学管理服务软件平台+专业课程资源这样相对独立式的三层架构体系,增强了系统的可移植性;采用三层B/S架构技术,使网络教学平台的核心功能都集中在服务器上,简化了平台的开发、维护和使用;用电路原理智能分析软件+虚拟操作面板的模式代替复杂昂贵的实装电路,实现武器装备内部电路原理的直观化和内外互动的形象化。
针对军校专业教学对安全保密的特殊要求,专业教室充分考虑了安全保密工作,局域网采用与其他网络严格物理隔绝的方式,信息终端统一封禁USB接口和光驱,服务器资源上传和下载需要通过严格的审批和检查,全系统安装军队安全保密系统。另外,系统内所有的房间和走廊都安装了监控设施和门禁系统。确保安全保密万无一失。
通过一年的实践运用,武器系统专业教室充分发挥了信息化程度高、教学资源丰富、教学训练手段多样的独特优势,得到使用教员、学员的一致认可和关注,为学校基于信息化条件下的教学训练改革做出了重要贡献。
五、结论
武器系统专业教室综合利用现代信息技术手段和系统工程方法,可以对各类教学资源进行信息化改造与综合集成,形成集理论教学、模拟训练、作战推演、考核评估于一体的专业教学训练系统。它使教学训练由各要素分散教学向专业融合的全武器系统集成教学转变;由技术训练向指技合一训练转变;并逐步形成从单兵虚拟训练、专业模拟训练、全系统合成训练到跨区机动综合演练的初级指挥全程培训体制;从而满足军校武器型号专业教学发展与改革的需要,探索出了一条新型军事人才培养的新途径。
摘要：结合军队院校武器系统专业教学改革的需求,介绍了一种综合理论教学与实践训练于一体的新型信息化教学模式,并探讨了建设武器系统专业教室的必要性和建设方案。针对部队武器系统特点,综合利用现代信息技术手段和系统工程方法,进行了武器系统专业教室的建设实践,建成了一个集理论教学、专业自学、虚拟训练、模拟训练、合成训练与考核评估于一体的专业教学训练系统。
关键词：武器系统,专业教室,理实一体
参考文献
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武器装备系统可靠性工程综述 第8篇
可靠性工程研究的主要内容包括产品的使用寿命、故障发生率、故障分布规律等, 并通过建模与实验得出故障消除措施, 总结可靠性设计标准或经验公式。可靠性工程是涉及多个领域, 包括数据统计、结构设计、误差分析等领域, 属于十分复杂的系统工程。武器装备系统的可靠性工程主要是为了满足国防工业的发展需求, 1957年, 美国国防部率先提出可靠性工程的概念, 并成立了武器装备电子系统的可靠性顾问团, 1965年, 国际可靠性工程技术委员会成立, 标志着可靠性工程已经发展成为独立的学科。
1 可靠性工程的各项参数
1.1 靠性工程的参数类别
武器装备系统的可靠性分析与常规产品的可靠性分析具有较大的区别, 武器装备系统的使用环境比较恶劣, 实际作战环境变化较大。因此, 武器装备系统可靠性工程的参数选择比较严格, 现有的武器装备系统可靠性工程技术参数主要有四大类, 包括完好性、准确性、维修性以及可拆装性。
1) 完好性, 主要是指武器装备系统是实际作战能力, 武器装备系统的完好性涉及的具体参数包括故障时间间隔 (MTBF) 、故障维修时间 (MTBM) 以及实际作战时间等, 直接关系到军队的实际作战能力;
2) 准确性, 准确性是指武器装备系统完成任务的成功率, 具体的参数包括任务完成概率 (MCSP) 、重大故障间的任务时间 (MTBC) 等;
3) 维修性, 主要包括了武器装备系统维修的时间间隔、维修的人力成本与资金等;
4) 可拆装性, 是指武器装备系统拆装所需要的时间, 主要指标包括平均拆装时间 (MTBR) 。
1.2 可靠性工程的参数选择
武器装备系统的可靠性参数需要根据装备的类型进行选择, 一般的装备包括运输车辆、坦克、飞机、舰船等。武器装备系统的使用要求也是十分重要的依据, 军队会根据实际作战要求提出可行的技术标准, 这些标准也属于可靠性工程的技术指标。武器装备系统的可靠性参数选择需要经历三个流程, 包括理论设计阶段、方案确定阶段、工程试验阶段。
2 可靠性工程的构建
武器装备系统可靠性工程的结构是系统模型的基础, 工程人员首先需要将系统进行分解, 分析武器装备系统的各个模块与工作流程, 需要对可靠性工程的参数协整性进行分析, 之后对武器装备系统进行阶层分析, 最后进行整体分析, 掌握建立模型的各个参数与关键点, 从全局角度描述系统的结构, 构建武器装备系统的可靠性分析框架。武器装备系统可靠性工程的建模步骤如下:
1) 将武器装备系统按照一定单元进行分解;
2) 按照相应单元的典型故障或者功能构建可靠性框架;
3) 建立符合武器装备系统功能的可靠性工程模型。
3 可靠性设计与实验
3.1 武器装备系统的可靠性设计
武器装备系统的可靠性设计本质上属于基于可靠性模型的优化设计, 可靠性设计需要根据既定的边界条件进行回归分析, 武器装备系统的可靠性设计包括了元器件设计、零部件设计、控制方案设计、热力学设计、简化设计、安全性设计等多个方面, 武器装备系统的可靠性设计需要综合武器的成本、故障率、准确率等多种因素, 除此之外, 武器装备系统的可靠性设计必须结合实际的装备类型进行构建, 以飞机的可靠性设计为例, 歼击机的可靠性设计方案与轰炸机具有一定区别, 这主要取决于实际的作战需求, 因此, 必须根据武器装备类型建立制定针对性的可靠性设计方案。
3.2 可靠性工程的实验
武器装备系统的可靠性实验是利用样机进行的模拟测试, 以武器装备系统的可靠性为主要目标进行各项测试, 并且需要对产品的各项可靠性参数进行统计处理, 分析评估武器装备系统的整体可靠性。武器装备系统的可靠性实验主要分为可靠性工程实验与可靠性统计实验, 可靠性工程实验测试的内容包括了环境因素筛选、加强可靠性的措施等, 可靠性统计实验主要针对系统的各种故障进行检测、验证、统计、分析, 保证武器装备系统的整体质量。
4 结语
武器装备的可靠性分析直接影响着国防工业的快速发展, 可靠性工程可以提高武器装备的稳定性, 减少武器装备的故障率, 提高我国国防工业的整体实力, 尤其是在大型武器装备系统中, 可靠性工程直接决定了武器装备的实战效果。改革开放以后, 我国为了保证国防工业的快速发展, 相继通过了各项可靠性工程的技术标准与管理规定, 进入21世纪以来, 我国的武器装备系统可靠性工程已经取得了较大的成果, 但现有的可靠性工程技术仍然存在较大的问题。本文从武器装备可靠性工程的技术指标、工程结构、故障分析、可靠性设计等多个方面分析了可靠性工程的可行性, 并提出了可行的可靠性设计流程, 希望本文的研究有利于我国国防工业的快速发展。
摘要：武器装备是国防工业的重要组成部分之一, 直接关系到军队的整体战斗力, 是国家安定繁荣的基础。可靠性工程可以保证武器装备系统正常工作, 对国防工业的发展具有重要意义, 武器装备系统可靠性工程涉及领域比较广泛, 属于十分复杂的系统工程。改革开放以来, 我国对于武器装备系统的可靠性工程研究越来越重视, 但现有的武器装备系统可靠性工程仍然存在较大缺陷。本文将深入地研究我国武器装备系统可靠性工程的构建, 并根据我国武器装备系统的特点提出可行的分析方案。
关键词：国防工业,武器装备系统,可靠性,故障,分析
参考文献
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