[科普中国]-导弹测试发控系统

概述

导弹通常由制导系统、推进系统、作战部、弹体组成。弹体一般是作为结构支持，依靠设计保证其结构强度，一般不进行测试。作战部也称弹头，在导弹工作的最后阶段产生爆炸，爆炸过程不可逆，通常在发射测试时只进行控制部件测试或等效器测试。推进系统由发动机和燃料组成，是导弹飞行中的动力源，导弹在制导系统是的控制下飞向预定飞向，制导系统根据飞行过程中的状态进行姿态调整，保证精确命中目标。

导弹地面测发控系统的任务是接收指挥系统命令、在发射阵地对发射载具上的导弹完成测试后，进行发射控制以及在技术阵地训练时模拟导弹发射。一般情况下，测发控系统包括测试系统、发控系统。测试系统通常是对地面系统的状态进行检查后对导弹进行测试，发控系统对导弹进行发射控制。

随着现代战争侦查手段的不断演进，武器系统的生存难度越来越大，上个世纪六七十年代研制的武器己经很难满足现代战争的需求，因此，对武器系统包括测试系统提出了新的要求。过去研制的地面测试系统，体积大、测试功能单一、测试精度低。随着测试手段的提高、计算机总线技术的发展、存储资源的增加、数据通讯速率的提高，过去难以完成的测试现在己经变得较为容易。导弹发射前需要在地面对导弹各个设备的工作状态进行逐一检查，完成检查后按照规定流程进行发射，地面测试系统的测试结果决定导弹是否具备发射条件，所以地面测试十分重要。因此，对武器系统测试设备的技术升级，能极大地提高武器系统的可靠性。

组成部分导弹测试发控系统是导弹测试、发射控制等地面设备的总称。通常由测试设备、发控设备、瞄准设备、通讯设备等部分组成。导弹测试发控系统主要功能是在导弹库存测试、转场测试和射前测试中，检查控制系统和其他系统电器设备性能；在发射过程中对导弹建立初始状态和初始基准，对弹上仪器设备供电，对发射设备电路进行信号综合及电路接通，向控制系统装订各种发射诸元数据，向监控指挥系统传递数据，接收指挥监控系统指令，实施对导弹的发射点火控制等。1

导弹地面自动测试系统导弹地面测试系统根据功能通常分为等效器设备和测试设备，其中，等效器模拟导弹的输出输入接口，与地面测试设备进行通讯，在测试中充当导弹模拟器的角色。由于导弹的某些精密设备如陀螺仪的寿命有限，不能进行长时间工作，等效器在部队日常训练中作为导弹模拟器使用。测试设备是对导弹的各个设备进行依次检查，完成对开关量信号、电压信号、频率信号、脉冲量信号等信号的测量；测试设备进行供配电测试、导弹静态测试、导弹动态测试、发控状态检测;供配电测试是地面的供配电情况进行检查，确保地面供配电状态正常；静态测试是对导弹静态各项指标进行测试，对漏电流、信号通路等状态的测试;动态测试是模拟导弹的飞行状态，对模拟飞行中各设备的工作状态进行测试；在完成导弹的所有测试后，发控系统进行发射控制。

导弹地面发控系统导弹发控系统是导弹地面测发控的一个重要组成部分，在导弹测试过程中保护弹上设备、在发射前进行射击参数的设定以及发射控制，其性能直接决定了导弹的使用效果。导弹的发控系统通常由控制器和发控组合组成，发控组合通常由继电器机柜和延时电路组成。
导弹弹上设备对工作的先后顺序有严格要求，而地面测试系统难以保证用户按照正确的流程进行操作。因此，为了对弹上设备进行保护，通常在软件上进行容错处理的同时也需要在硬件上采取一定的保护手段。发控系统要进行射击参数的设定，在地面系统上传射击参数后，需要对导弹的当前状态进行整定保证导弹状态恒定，确保导弹按照预定弹道飞行。在导弹发射阶段将地面供电切换至弹上电源，解除锁定后，收到发射命令后，控制导弹点火发射。

历史与发展导弹不同于过去的武器，系统复杂、工作流程繁琐，需要在发射前进行大量测试保证发射成功率。受限于当时的技术水平，测试发控系统诞生初期自动化程度较低、测试效率低、测试精度差、完全依靠手工进行。随着二战后各国开始大力发展导弹，导弹的地面测发控系统也迅速发展。
20世纪5 0年代末期，随着软硬件的发展，导弹测发控系统进入了自动测试控制时代。导弹自动测试控制系统通过对专用控制器的编程实现对其他设备的控制，从而完成导弹自动测试和控制，称为专用控制器时代。控制器和测试控制设备都是专用设备，研发费用较高、研制周期长、执行效率低下，但相比手动测发控前进了一大步。
后来，随着半导体工业的发展，计算机进入了集成电路时代。计算机使用成本的下降、计算机软件的出现让，计算机逐渐在航空航天中占有一席之地。计算机逐渐取代专用控制器，成为了导弹测发控系统的控制核心。

随着计算机总线和软硬件的飞速发展，计算机进入了总线时代。随着各式计算机总线衍生出的工业总线的发展，导弹的测发控系统从分立式系统进入总线时代，测发控系统也由测发控一体的方式分化为测试系统和发控系统两个独立的部分，在计算机的控制下按照规定流程执行相应的操作。计算机是系统的人机界面，协调各个设备，与弹上设备进行通讯。测试系统完成导弹的测试，发控系统完成导弹的发射控制系统间通讯从最开始的点对点并行总线方式过渡到点对点RS-422，RS-232串行总线方式。随着网络技术的发展、测发控系统复杂度的提高，测发控系统开始组建专用网络，地面测发控开始采用混合通讯的方式。地面组成一个地面测发控局域网，弹上组成一个高可靠性数据通讯网，弹地之间通过RS-485或者 RS-232的方式进行通讯。这种结构最大限度地保证了各系统的独立性，降低相互之间的耦合，提高了系统稳定性。
目前，导弹的测发控系统逐渐由过去的主从式向分布式发展。分布式系统由多个具有一定智能的、独立具有监测和故障诊断单元的设备组成。而测发控的工作重心逐渐由研制测发控设备转变为网络结构的研究。如何利用网络合理组织去进行测发控设计己经成了一个主流的研究方向。2

面临挑战在导弹发射控制系统中，信号适配器是十分重要的一环，它是导弹和发控系统之间的电气接口，负责完成两者之间的信号匹配，确保测试/控制的安全、真实及有效，其信号处理水平和匹配程度是决定检测精度及确保发射控制安全有效的关键因素之一。
同时，发射控制设备和导弹之间的接口关系日益复杂，两者之间的信号调理适配而临严峻挑战，成为组建导弹发射控制系统的技术难点，主要表现在:
（1 ）信号传输线路较长，为确保安全，两者之间通常连接有数十米乃至近百米长的信号传输电缆，整个传输线路等同于一个复杂的RLC网络，使传输其中的信号波形特性受到严重影响；
（2）电磁环境复杂，信号传输电缆还经常暴露于由大功率供电电源和载舰、导弹上复杂电缆网等强电设备所共同营造的错综复杂的电磁干扰环境下，存在较强干扰；

（3）信号类型繁杂且数量众多，既有模拟信号和开关信号，还往往存在需要成对判别的电压或脉冲串等装定握手信号；

（4）信号电流差异较大，可以从几十毫安到几安不等。3