[科普中国]-瞄准用计算机

简介

光电瞄准系统正在取代传统型光学瞄准系统， 成为实现全天候精确轰炸的新一代瞄准系统。而我国光电瞄准技术起步较晚，尤其在轰炸作战领域的应用，现役主站轰炸机均未配备光电瞄准系统，其轰瞄设备为 HM-I 和 HM-III 型纯光学目视老设备。 HM-I、HM-III 基本上属于二战时期的产品，技术落后、重量大、操作繁琐，显然已经无法满足当今信息化作战要求，主要是表现在目标截获难、轰炸精度低、载机生产能力弱 3 个方面。 为现役主战轰炸机加装光电瞄准系统，对于提高飞机夜间训练、作战能力具有一定的理论及实践指导意义，能够为充分发挥常规航空炸弹及激光制导炸弹作战性能打下坚实基础。

作为整个光电瞄准系统的控制与处理核心，主控计算机对系统能否完成轰炸任务及完成对质量具有十分重要作用。由于嵌入式计算机相关技术已较为成熟，主控计算机研发的关键和难点在于紧紧围绕轰炸瞄准任务及控制箱 、 载机结构，综合考虑成本、开发时间等因素，选用现有技术去构建合理的主控计算机软硬件方案。1

控制电子箱结构控计算机是控制电子箱（以下简称控制箱）的宿主控制与处理模块，驻留系统软件，发出具体瞄准控制指令，是整个轰炸瞄准过程的核心控制部件。 目前大多数控制电子箱采用自定义的仿 ISA 背板总线、X86 构架处理器的嵌入式主控计算机系统。 这种方案的背板总线易实现，连接简单，但明显的缺陷是各模块之间易发生相互串扰、抗干扰能力差，驱动能力差，速度慢，存在功耗大，体积大，集成度低等缺点。

某型号控制箱采用 PC/104 总线、ARM9 处理器的嵌入式主控计算机系统。 如图 1 所示，控制箱内各个功能模块集约到相互独立的板卡上，通过上层模块的针和下层模块的孔相互连接，省去了接口电路设计，同时具有极好的抗震性。

PC/104 是 一种专门为嵌入式控制定制的工业计算机总线标准，共104 根引脚，绝大多数与 ISA 总线信号特性完全一致， 只是极个别信号有区别， 所以在应用中完全可以按 ISA总线使用。 PC/104 总线同时兼容 8 位和 16 位， 是一种优化的、小型、堆栈式结构、功耗低（典型模块为 1~2 W）的嵌入式控制系统，在光电系统中已经得到了应用。1

功能需求轰炸瞄准过程中，从载机端来看，主控计算机作为火控系统子系统的核心模块，作用是自动输出飞控、开舱及投弹指令，完成轰炸任务；从光电瞄准系统端来看，主控计算机作为核心处理控制模块，作用是处理光电探测设备、载机及其它各种传感器的输入数据，控制各模块正常工作。 则主控计算机需实现的具体功能主要有以下 2 点：

（1）解算飞控参数：根据光电瞄准模型 ，处理输入参数 ，输出飞控、预告、投弹指令；

（2）总线协议转换：ARM 外 总线与 PC/104 总 线 、1553B 总线协议转换：ARM 外总线-PC/104 总线转换以实现处理器与控制箱内功能模块通信，ARM 外总线-1553B 总线转换实现处理器与载机通信。1

性能要求主控计算机工作在电子箱内，是系统软件的运行载体，性能要求如下：

（1）从工作环境考虑 ，控制电子箱加装于照相舱 ，作为机载设备， 要求主控计算机具有一定抗震和抗电磁干扰能力、稳定性，工作稳定范围要能达到-60～+50 ℃，可靠性高；

（2）作为机载设备 ，主控计算机应该体积小 、重量轻 、方便维护、实时性强、软件运行稳健、自动隔离故障，根据国军标要求，断电后需能运行 50 ms；

（3）作为计算机 ，主控计算机应该处理速度快 、功耗小 ；

（4）从工程开发角度考虑 ，主控计算机系统软硬件都应该易于实现，成本尽可能小。1