導(dǎo)彈發(fā)射車狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙京坡，王蘭志，崔孟楠，皮 俊，陳 鵬

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導(dǎo)彈發(fā)射車狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙京坡1，王蘭志1，崔孟楠1，皮 俊2，陳 鵬2

（1. 北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京，100076；2. 湖南云箭集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙，419503）

針對(duì)某型導(dǎo)彈發(fā)射車在實(shí)戰(zhàn)化操作和綜合保障方面的迫切需求，在分析該型發(fā)射車技術(shù)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，基于插入法進(jìn)行信息化改造，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種適合該型發(fā)射車的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于CAN總線進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，便于分布式信息采集和功能擴(kuò)展。采用高阻抗射極跟隨電路、光耦隔離電路實(shí)現(xiàn)原有車載系統(tǒng)數(shù)字、模擬、串行通信等多種信號(hào)的采集，不影響原有系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)該型發(fā)射車在機(jī)動(dòng)行駛、導(dǎo)彈發(fā)射流程中車載分系統(tǒng)的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄和分析。該系統(tǒng)的應(yīng)用可提高該型發(fā)射車在車載信息應(yīng)用、作戰(zhàn)流程可視化以及綜合保障等方面的性能。

導(dǎo)彈發(fā)射車；信息化改造；狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

0 引 言

為適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)和實(shí)戰(zhàn)化需求，武器裝備作戰(zhàn)平臺(tái)信息化改造是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)武器裝備信息化的重要途徑，是提升在役武器裝備作戰(zhàn)效能的重要方法[1]。導(dǎo)彈發(fā)射車是具有運(yùn)輸、起豎和發(fā)射導(dǎo)彈等多功能的專用車輛，是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)重要的組成部分，導(dǎo)彈發(fā)射車的信息化水平在很大程度上影響整個(gè)武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

某型導(dǎo)彈發(fā)射車（下文簡(jiǎn)稱“發(fā)射車”）限于設(shè)計(jì)時(shí)的技術(shù)水平，在目前的作戰(zhàn)運(yùn)用中暴露了諸多不足，包括車載各分系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立缺少信息交互、缺少發(fā)射車使用過(guò)程數(shù)據(jù)獲取手段、發(fā)射流程信息顯示手段落后等，亟需開(kāi)展信息化改造。

1 某型導(dǎo)彈發(fā)射車信息化改造需求分析

某型發(fā)射車主要組成包括：底盤，供配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，定位定向系統(tǒng)，導(dǎo)彈測(cè)發(fā)控系統(tǒng)，指揮控制系統(tǒng)等。其中底盤實(shí)現(xiàn)發(fā)射車的載彈機(jī)動(dòng)運(yùn)輸，并為上裝設(shè)備提供承載平臺(tái)；供配電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)組、整流裝置、配電裝置等，為發(fā)射車除底盤外的其他車載用電系統(tǒng)提供交流和直流電；控制系統(tǒng)協(xié)同液壓系統(tǒng)及其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射流程發(fā)射車展開(kāi)、導(dǎo)彈起豎和撤收等功能；定位定向系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)過(guò)程為指揮控制系統(tǒng)提供發(fā)射車經(jīng)度、緯度、高程、航向等信息，在發(fā)射階段為彈上慣組提供北向基準(zhǔn)；導(dǎo)彈測(cè)發(fā)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的測(cè)試、發(fā)射和控制等功能；指揮控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)指揮、控制和通信等功能。

限于該型發(fā)射車研制時(shí)期的技術(shù)水平，發(fā)射車車載各分系統(tǒng)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，相互之間無(wú)信息交互，未設(shè)置信息采集和存儲(chǔ)設(shè)備；發(fā)射車底盤、供配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等分系統(tǒng)的工作狀態(tài)采用機(jī)械表或數(shù)碼管顯示，顯示信息有限且不直觀；發(fā)射車在出現(xiàn)故障時(shí)，依賴外觀、聲音等進(jìn)行故障排查，排除故障時(shí)間長(zhǎng)。該型發(fā)射車交付部隊(duì)后，在訓(xùn)練、作戰(zhàn)使用過(guò)程中逐步暴露了在操作使用和維修保障方面的不足。

針對(duì)該型發(fā)射車的以上不足，提出如下信息化改造需求：a）增加底盤、柴油發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)功能；b）提升控制系統(tǒng)操作過(guò)程的可視化效果；c）增加發(fā)射車主要分系統(tǒng)工作狀態(tài)的異常報(bào)警功能；d）增加發(fā)射車行駛軌跡記錄功能；e）設(shè)置車載各分系統(tǒng)工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)的記錄裝置，增加發(fā)射車主要分系統(tǒng)狀態(tài)信息的存儲(chǔ)、處理和統(tǒng)計(jì)分析功能。

2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

為滿足以上信息化改造需求，需要在該型發(fā)射車上加裝狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了最小程度影響該型發(fā)射車原有技術(shù)狀態(tài)，進(jìn)行最小的改動(dòng)，確保其在完成信息化改造后快速投入作戰(zhàn)使用，采用插入法作為該型發(fā)射車信息化改造的實(shí)施方法。插入法是在現(xiàn)有武器裝備平臺(tái)上插入先進(jìn)的信息裝備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)性能提升，該方法具有投入少、周期短、見(jiàn)效快、效費(fèi)比高的特點(diǎn)[2]。

2.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由底盤采集終端、供配電系統(tǒng)采集終端、控制系統(tǒng)采集及顯示終端、信息處理主機(jī)、行車顯示終端等組成，如圖1所示。

圖1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各組成部分的布局位置如下：

a）信息處理主機(jī)設(shè)置在發(fā)射車中部設(shè)備艙內(nèi)；

b）底盤采集終端設(shè)置在發(fā)射車駕駛室儀表盤下方，就近采集車輛底盤的數(shù)據(jù)信息；

c）行車顯示終端設(shè)置在駕駛室駕駛員位置右前側(cè)，便于駕駛員觀察；

d）供配電系統(tǒng)采集終端設(shè)置在供配電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組控制箱附近；

e）控制系統(tǒng)采集及顯示終端設(shè)置在控制系統(tǒng)操控單元上方，便于操作人員觀察。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各組成部分的具體功能如下：

a）信息采集主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)底盤、控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收以及整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析、處理和存儲(chǔ)。信息采集主機(jī)配置以太網(wǎng)接口和USB接口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外的數(shù)據(jù)通信。

b）底盤采集終端設(shè)計(jì)有脈沖信號(hào)輸入通道、數(shù)字輸入通道和模擬量輸入通道。其中脈沖信號(hào)輸入通道采集發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、車輛的行駛速度，通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以分析出發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、車輛行駛里程；模擬量輸入通道采集發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、機(jī)油壓力信號(hào)。

c）行車顯示終端通過(guò)CAN總線接收信息采集主機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的底盤、供配電系統(tǒng)和定位定向系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息、提醒信息以及報(bào)警信息，進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的顯示并具有聲音報(bào)警功能，及時(shí)提醒駕駛員進(jìn)行維修保養(yǎng)。

d）供配電系統(tǒng)采集終端基于供配電系統(tǒng)的電壓表獲取工作電壓，基于發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力表獲取機(jī)油壓力信息，基于發(fā)電機(jī)組機(jī)油溫度表獲取機(jī)油溫度信息，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。通過(guò)套裝在供配電系統(tǒng)輸出正極的線纜上的電流互感器測(cè)量供配電系統(tǒng)的工作電流。

供配電系統(tǒng)采集終端將電壓、電流、發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力、發(fā)電機(jī)組機(jī)油溫度通過(guò)CAN總線傳輸至信息處理主機(jī)，信息處理主機(jī)一方面將這些信息進(jìn)行存儲(chǔ)，另一方面?zhèn)鬏斨列熊囷@示終端進(jìn)行顯示。

e）控制系統(tǒng)采集及顯示終端，采用光電隔離電路連接控制系統(tǒng)操控單元，將數(shù)碼管控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為與實(shí)際工步相對(duì)應(yīng)的信息，主要包括展車、起豎、回平、撤收流程控制指令，以及展車水平度、起豎角度、回平角度或撤收水平度反饋信息?？刂葡到y(tǒng)采集及顯示終端將這些信息以中文形式進(jìn)行顯示，并通過(guò)CAN總線傳輸至信息處理主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。

f）電纜網(wǎng)包括供電電纜、CAN總線電纜、信號(hào)采集電纜等，分別完成供電、CAN總線數(shù)據(jù)傳輸、傳感器信息采集等功能。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集信號(hào)梳理

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首先要實(shí)現(xiàn)各主要分系統(tǒng)信號(hào)的采集，然后進(jìn)行分析、顯示和存儲(chǔ)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的信號(hào)匯總?cè)绫?所示。

表1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集信號(hào)匯總

Tab.1 Signals of the Status Monitoring System

分系統(tǒng)參數(shù)名稱參數(shù)類型參數(shù)路數(shù)參數(shù)分辨率 底盤發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/（r·min-1）數(shù)字信號(hào)1路1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力/MPa模擬信號(hào)1路1 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度/℃模擬信號(hào)1路1 車速/（km·h-1）脈沖信號(hào)1路0.1 供配電系統(tǒng)電壓/V模擬信號(hào)2路0.1 電流/A模擬信號(hào)2路0.1 發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力/MPa模擬信號(hào)1路1 發(fā)電機(jī)組機(jī)油溫度/℃模擬信號(hào)1路1 控制系統(tǒng)數(shù)碼管控制信號(hào)數(shù)字信號(hào)85路— 定位定向系統(tǒng)經(jīng)度/（″）RS422信號(hào)1路1 緯度/（″）RS422信號(hào)1路1 高程/（″）RS422信號(hào)1路1 航向/（″）RS422信號(hào)1路1

由表1可知，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集信號(hào)可分為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、RS422通信信號(hào)、里程計(jì)脈沖信號(hào)，需根據(jù)參數(shù)不同的數(shù)據(jù)類型，采用對(duì)應(yīng)的采集方法。

2.3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)功能，需要確定各單機(jī)的硬件連接方式和軟件協(xié)議、表1中各類信號(hào)的采集方法、數(shù)據(jù)顯示方式以及信息存儲(chǔ)及處理方式等設(shè)計(jì)內(nèi)容。

a）CAN總線連接方式。

底盤采集終端、供配電系統(tǒng)采集終端、控制系統(tǒng)采集及顯示終端、信息處理主機(jī)、行車顯示終端通過(guò)CAN總線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)的傳輸，總線采用CAN2.0B協(xié)議，波特率為250 kbit/s。

為了保證通信的抗干擾性和可靠性，在總線兩端的高電平和低電平間各設(shè)置1個(gè)120 Ω的終端匹配電阻[3]。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各單機(jī)連接方式如圖2所示。

圖2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)CAN總線示意

b）模擬信號(hào)采集方法。

原始模擬信號(hào)首先經(jīng)過(guò)濾波電路濾除干擾毛刺，再經(jīng)過(guò)高阻抗射極跟隨電路實(shí)現(xiàn)對(duì)原電路信號(hào)的采集，再經(jīng)過(guò)光耦隔離電路，實(shí)現(xiàn)原電路供配電和采集終端供電的隔離，以確保采集終端供電對(duì)原電路無(wú)影響。隔離后的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后送入采集終端的CPU。模擬信號(hào)采集流程如圖3所示。

圖3 模擬信號(hào)采集流程

c）數(shù)字信號(hào)采集方法。

原始數(shù)字信號(hào)（里程計(jì)信號(hào)除外）經(jīng)過(guò)光耦隔離電路后，由采集終端的數(shù)字I/O口進(jìn)行采集并解算成具有物理含義的信息。數(shù)字信號(hào)采集流程如圖4所示。

圖4 數(shù)字信號(hào)采集流程

d）脈沖信號(hào)采集方法。

以底盤里程計(jì)脈沖信號(hào)為例介紹脈沖信號(hào)采集方法。底盤里程計(jì)脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離電路后，由底盤采集終端CPU進(jìn)行速度解算得到發(fā)射車的行駛速度，再經(jīng)過(guò)積分解算得到發(fā)射車的行駛里程。速度和里程信息獲取流程如圖5所示。

圖5 里程計(jì)脈沖信號(hào)采集流程

e）供配電系統(tǒng)電流采集方法。

依據(jù)電磁感應(yīng)原理，將電流互感器套裝在供配電系統(tǒng)輸出電壓線纜的正極上，獲取供配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作電流信息，如圖6所示。

圖6 電流采集示意

f）控制系統(tǒng)發(fā)射流程顯示。

根據(jù)控制系統(tǒng)操控單元數(shù)碼管控制信號(hào)與發(fā)射流程工步信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建數(shù)碼管信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系文件，控制系統(tǒng)采集及顯示終端軟件根據(jù)數(shù)碼管狀態(tài)實(shí)現(xiàn)發(fā)射流程工步信息的中文顯示。以起豎流程為例，控制系統(tǒng)采集及顯示終端軟件查詢數(shù)碼管信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系文件，顯示起豎過(guò)程起豎工步的中文信息、起豎角度以及故障的中文信息。展車、回平、撤收流程的實(shí)現(xiàn)過(guò)程與起豎流程相同。

g）行車顯示終端信息顯示。

行車顯示終端接收信息處理主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的底盤、供配電系統(tǒng)和定位定向系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示底盤、供配電系統(tǒng)和定位定向系統(tǒng)工作狀態(tài)，其中底盤轉(zhuǎn)速、車速、里程，供配電系統(tǒng)工作電壓、電流，定位定向系統(tǒng)的經(jīng)度、緯度、高程、航向，按解算結(jié)果直接顯示；底盤發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、機(jī)油溫度和供配電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力、機(jī)油溫度，不僅要顯示其數(shù)值，還要根據(jù)其數(shù)值范圍給出報(bào)警指示。

底盤發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、供配電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力報(bào)警指示根據(jù)其下限值設(shè)定值確定。底盤發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力正常范圍為0.05～0.5 MPa，顯示溫度值，并以綠色指示燈指示；當(dāng)?shù)陀?.05 MPa時(shí)以紅色閃爍指示燈進(jìn)行機(jī)油壓力低報(bào)警。供配電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組機(jī)油壓力正常范圍為0.14～0.5 MPa，顯示溫度值，并以綠色指示燈指示；當(dāng)?shù)陀?.14 MPa時(shí)以紅色閃爍指示燈進(jìn)行機(jī)油壓力低報(bào)警。

底盤發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度、供配電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組機(jī)油溫度報(bào)警指示根據(jù)其上限值設(shè)定值確定。機(jī)油溫度范圍為：+50～+150 ℃，其中+50～+130 ℃為正常范圍，顯示溫度值，并以綠色指示燈指示；+130～+150 ℃為報(bào)警范圍，顯示溫度值，并以紅色閃爍指示燈指示。

h）信息處理主機(jī)信息存儲(chǔ)及處理方式。

選用FLASH存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)單元，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)信息包括：底盤轉(zhuǎn)速、車速、里程、機(jī)油壓力、機(jī)油溫度，供配電系統(tǒng)電壓、電流、發(fā)電機(jī)機(jī)油壓力、機(jī)油溫度，控制系統(tǒng)發(fā)射流程工步信息，以及定位定向系統(tǒng)的定位、定向信息。存儲(chǔ)方式基于自動(dòng)循環(huán)覆蓋策略，即當(dāng)FLASH存儲(chǔ)空間不足時(shí)，將從存儲(chǔ)單元初始位置覆蓋原有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以保證存儲(chǔ)最新數(shù)據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)發(fā)射車狀態(tài)信息的統(tǒng)計(jì)分析功能，開(kāi)發(fā)了基于Windows操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理處理軟件，構(gòu)建了用于存儲(chǔ)“信息處理主機(jī)”中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)管理處理軟件可以進(jìn)行發(fā)射車各分系統(tǒng)狀態(tài)的查看、歷史數(shù)據(jù)查閱、故障報(bào)警信息顯示、報(bào)表生成打印等，該軟件的實(shí)現(xiàn)主要涉及軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、交互界面設(shè)計(jì)、軟件代碼實(shí)現(xiàn)和測(cè)試等，本文不對(duì)該軟件展開(kāi)論述。

3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)車載狀態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)證

由于該型發(fā)射車交付部隊(duì)使用時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于溫度、壓力、車速等傳感器，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的方式獲取其特性參數(shù)；對(duì)于發(fā)射流程過(guò)程信息顯示，需要實(shí)際開(kāi)展多次發(fā)射流程演練，將控制系統(tǒng)采集及顯示終端的顯示值與控制系統(tǒng)操控單元操作界面的數(shù)碼管顯示值進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)兩者顯示狀態(tài)一致；對(duì)于定位定向信息，需要開(kāi)展發(fā)射車實(shí)際跑車試驗(yàn)，將行車顯示終端顯示和記錄的定位定向信息，與車載定位定向系統(tǒng)自身記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)兩者數(shù)據(jù)一致。

本文研制的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在發(fā)射車上進(jìn)行了發(fā)射車靜態(tài)和動(dòng)態(tài)跑車試驗(yàn)驗(yàn)證，各項(xiàng)功能均滿足前文所需功能需求。

3.1 模擬信號(hào)傳感器特性參數(shù)標(biāo)定

對(duì)于模擬信號(hào)，采用分段插值方法得到傳感器特性參數(shù)。以發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度傳感器為例，在A/D轉(zhuǎn)換電路前端獲取某個(gè)溫度值對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度測(cè)試數(shù)據(jù)

Tab.2 Test Data of the Engine's Oil Temperature

序號(hào)電壓值/V溫度值/℃ 14.4350 22.8090 31.15130 40.85150 50.67170

為降低對(duì)CPU計(jì)算能力的需求，采用拉格朗日插值公式的一次插值多項(xiàng)式擬合兩個(gè)采樣電壓之間的溫度函數(shù)[4]：

式中 為A/D轉(zhuǎn)換電路前端電壓值；為對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度；為臨近兩個(gè)采樣電壓值；為臨近兩個(gè)對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度。以為例，得出兩個(gè)采樣電壓點(diǎn)之間任意電壓對(duì)應(yīng)的溫度值，如測(cè)得電壓為3 V，則可算得對(duì)應(yīng)機(jī)油溫度為85 ℃。按此方法得出擬合曲線如圖7所示。

3.2 脈沖信號(hào)傳感器特性參數(shù)標(biāo)定

對(duì)于脈沖信號(hào)，采取多次取樣求均值的方法得到傳感器特性參數(shù)。以里程計(jì)傳感器為例，測(cè)試得到的脈沖數(shù)與車速數(shù)據(jù)如表3所示，得出每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)速度為0.4167 km/h。

表3 里程計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)

Tab.3 Odometer Test Data

序號(hào)速度/（km·h-1）脈沖數(shù)/個(gè)不同脈沖對(duì)應(yīng)速度/（km·h-1） 15120.4167 215360.4167 320480.4167 425600.4167 535840.4167 640960.4167 7451080.4167 8501200.4167 均值0.4167

3.3 狀態(tài)信息顯示示例

以控制系統(tǒng)采集及顯示終端顯示界面為例，該界面可以顯示發(fā)射流程過(guò)程中的控制指令、角度信息、工步信息、數(shù)碼管狀態(tài)、工作狀態(tài)等，如圖8所示。該種顯示方式可顯著提升發(fā)射流程的可視化效果。

圖8 控制系統(tǒng)采集及顯示終端顯示界面

4 結(jié)束語(yǔ)

該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

a）基于CAN總線進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，便于分布式信息采集和功能擴(kuò)展；

b）除套裝在供配電系統(tǒng)輸出正極的線纜上的電流互感器外，不增加其他傳感器，對(duì)現(xiàn)有發(fā)射車技術(shù)狀態(tài)影響小，便于工程實(shí)施；

c）基于高阻抗射極跟隨采集及光電隔離電路，對(duì)原系統(tǒng)電路影響小，不影響原有系統(tǒng)的可靠性；

d）實(shí)現(xiàn)底盤發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、里程、機(jī)油壓力和機(jī)油溫度等信息的采集和顯示，一方面便于駕駛?cè)藛T觀察，另一方面保障人員可依據(jù)里程對(duì)發(fā)射車進(jìn)行保養(yǎng)；

e）實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，便于故障排查和對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行日常保養(yǎng)；

f）實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)工步流程中文顯示和故障信息顯示，彌補(bǔ)了原控制單機(jī)數(shù)碼管信息可讀性差的不足，降低操作人員對(duì)數(shù)碼管顯示信息的記憶難度，避免導(dǎo)彈發(fā)射過(guò)程由于操作人員緊張出現(xiàn)的誤操作；

g）信息處理主機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)底盤、供配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，可根據(jù)這些存儲(chǔ)信息開(kāi)展發(fā)射車的歷史狀態(tài)和故障查詢，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射車狀態(tài)的評(píng)估。

該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要完善的方面：

a）該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅考慮發(fā)射車相關(guān)分系統(tǒng)的狀態(tài)采集，未考慮與導(dǎo)彈相關(guān)的測(cè)發(fā)控系統(tǒng)，以及與作戰(zhàn)指揮相關(guān)的指控控制系統(tǒng)；

b）該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了單輛發(fā)射車的信息化改造，未實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間，車輛與作戰(zhàn)控制中心之間的信息交互；

c）該狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了一些主要參數(shù)的異常報(bào)警功能，未實(shí)現(xiàn)整車級(jí)的健康管理功能，不具備故障診斷、故障隔離及故障預(yù)測(cè)功能。

綜上所述，基于某型發(fā)射車進(jìn)行信息化改造，所設(shè)計(jì)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提高該型發(fā)射車在車載信息獲取和應(yīng)用、作戰(zhàn)流程可視化以及綜合保障等方面的性能，有利于提升該型發(fā)射車的作戰(zhàn)效能和實(shí)戰(zhàn)化能力，對(duì)于其他類型發(fā)射車信息化改造具有一定的借鑒意義。同時(shí)，在整車系統(tǒng)級(jí)信息化改造、作戰(zhàn)單元級(jí)信息化水平提升、健康管理技術(shù)應(yīng)用等方面還有較大的提升空間。

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Design of Status Monitoring System for Missile Launching Vehicle

Zhao Jing-po1, Wang Lan-zhi1, Cui Meng-nan1, Pi Jun2, Chen Peng2

(1. Beijing Institute of Space Launch Technology, Beijing, 100076; 2. Hunan Vanguard Group Co.Ltd, Changsha, 419503)

A status monitoring system is designed and implemented based on analysis of the vehicle's technique situation. Insertion method is adopted in the process of the vehicle's information reformation. The system’s architecture is based on CAN-bus, which is suitable for distributed information collection and function extension. The high-impedance emitter following circuit and photoelectric isolation circuit, which do not affect the reliability of the original system, are adopted to collect the digital, analog and serial communication signals of the original vehicle-mounted system. The test shows that the status monitoring system can realize real-time monitoring, data recording and analysis of the vehicle-mounted sub-systems, when the launching vehicle is driving or in the process of launching missile. The application of this system can improve the vehicle's effectiveness in terms of vehicle-mounted information application, combat process visualization, and integrated support.

Missile launching vehicle; Information reformation; Status monitoring system

1004-7182(2018)01-0084-06

10.7654/j.issn.1004-7182.20180117

TJ812.6

A

2017-08-01；

2017-10-09

趙京坡（1982-），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)閷?dǎo)彈發(fā)射總體技術(shù)