装甲车辆数字化设计规范体系构建探讨

收稿日期：2017-02-06修回日期：2017-04-01基金项目：军队重点科研基金资助项目（XX26-2014-18）作者简介：韩志军（1976-），男，河南漯河人，博士，讲师。

研究方向：计算机建模与仿真。

*摘要：根据装甲兵作战实验军事需求和应用实践需要，分析了装甲兵作战实验的对象、实验者和实验手段等基本要素，构建了装甲兵作战实验的内容体系、技术体系、方法（手段）体系、应用体系，为开展装甲兵作战实验，深入探索决定、制约和影响装甲兵作战进程与结局的因素，以及各因素之间、各因素与作战进程与结局之间的逻辑、数量和关联等关系提供理论指导。

关键词：装甲兵作战实验，综合集成，实验体系构建，实验体系设计中图分类号：TJ811文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2018.02.032装甲兵作战实验体系设计与构建*韩志军（装甲兵学院，安徽蚌埠233050）Design and Constitution of Armored Force Warfighting Experimentation ArchitectureHAN Zhi-jun（Armored Force Institute ，Bengbu 233050，China ）Abstract ：According to the need of armored warfighting experiment requirement and application ，we analysed the basic elements of armored warfare experiment ，including experiment object ，the experimenter and experimental means ，constructed the content architecture ，technology architecture ，method （means ）architecture and application architecture.Its purpose is to provide theoretical guidance for probing some decided ，controlled and influenced factors between the process and outcome of the armored forces ，as well as the logic ，the number and the relationship between the various factors ，the various factors ，the operational process and the outcome.Key words ：armored force warfighting experimentation ，comprehensive integration ，experimentation architecture construction ，experimentation architecture design0引言目前，装甲兵作为陆军的主战兵种和地面作战的主要突击力量的重要组成部分，要适应由机械化向信息化的转变，应对多种安全威胁和完成多样化军事任务，必须以作战实验为基本手段，构建实战化作战环境，研究作战规律，演示作战概念，进而提升未来作战适应能力。

第１３卷增刊系统仿真学报Ｖｏｌ１３Ｓｕｐｐｌ．型！兰！！旦！竺坚些兰竺！！兰！竺！！竺竺型型！：：型！文章稿号；１００４．７３１ｘ（２００１）０Ｂ一０３４４－０３数字化装备作战仿真系统的研究马亚龙，王精业，潘丽君（装甲兵工程学院仿真室．北京１０００７２）擅要：介绍了数字化装备作战仿真系统的研究的目的、系统组成，对装甲兵数字化营骨干装备仿真系统建设中涉及到的分布式交互、时空一致性、系统管理等关键问题进行了重点研究，并进行了作战仿真实验，初步建成了整个装甲分队的人在环作战对抗交五仿真系统。

关键词：分布式交互仿真；时空一致性；系统管理；作战仿真中圈分类号；Ｅ９２３．１；ＴＰ３９１．９文献标识码：ＡＴｈｅＳｔｕｄｙｏｆＤｉｇｉｔａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＢａｔｔｌｅＳｉｍｕｌａｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍＭＡＹａ－ｌｏｎｇ，ＷＡＮＧＪｉｎｇ－ｙｅ，ＰＡＮＬｉ－ｊｕｎ（ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＧｒｏｕｐ，ＡｒｍｏｒｅｄＦｏ虻ｅｓＥｎｇｉｎｅｅｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｂａｔｔｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｔｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｋｅｙｉｓｓｕｅｓｏｆｍａｌｌ—ｉｎ—ｔｈｅ—ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｉｍｅ－ｓｐａｃｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙａｎｄｓｙｓｔｅｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．ＢａＮｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｆｉｎｉｓｈｅｄ．Ｗｅｈａｖｅｂａｓｉｃａｌｌｙｓｅｔｕｐｍａｎ－ｉｎ－ｔｈｅ—ｌｏｏｐｂａｔｔｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍａｂｏｕｔｗｈｄｅａｒｍｏｒｅｄｕｎｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｉｍｅ－ｓｐａｃｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ；ｓｙｓｔｅｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｂａｔｔｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１概述数字化装各作战仿真系统是以实现装甲兵数字化部队的作战仿真为立足点，根据高技术条件下局部战争特点以及我军的主要作战对象和作战方向，构造一个逼真的作战环境，将分散的、不同类型的真实作战人员和武器装备（实物或仿真器）置于该环境中，连接成不同兵种的异地多武器平台，采用敌我双方作战对抗方法，进行装备作战仿真研究，完成各种复杂的训练任务和作战对抗演习，促进我军新装各快速形成战斗力。

装甲兵工程学院学报 第24卷(2010年)总目次专论…………………………………………………………基于任务的装备维修决策研究张耀辉,等(1):1-7……………………………………………………………磁流变液及其应用研究综述张进秋,等(2):1-6…………………………………………………………………装备维修保障体系改革研究焦!冰(5):1-4……………………………………………装备综合保障基础理论及技术的若干问题于永利,等(6):1-8装备建设与保障……………………………基于效果驱动和探索性分析的作战能力需求生成方法陈建荣,等(1):8-13数字化装甲装备基本作战单元整体性能试验需求分析饶飞彪,等(1):14-18…………………………………………………………………………基于QFD的武器装备使用需求映射方法王全刚,等(1):19-24基于装备全寿命周期的装备需求论证研究穆!歌,等(1):25-28……………………………………………………………………………………………装甲装备自主式保障关键要素分析曹艳华,等(2):7-11………………………………………………………战役物资供应链定性仿真研究韩安媛,等(2):12-16……………………………………………………车辆装备战场损伤等级评估方法刘祥凯,等(2):17-21…………………………………………基于业务过程的装备保障训练业务知识管理刘学程,等(3):1-6……………………………………………面向作战时节的装甲目标威胁评估方法樊胜利,等(3):7-12基于可用度仿真分析的装备修理级别确定方法汪文峰(3):13-16…………………………………………………………………………………美国临近空间飞行器的C4ISR能力及其启示鲁!芳,等(3):17-20……………………………………………军事装备铁路运输性试验仿真程序与方法鲍平鑫,等(4):1-5…………………………作战系统MAS中的作战行动域与实际组元逻辑关系分析李!雄,等(4):6-10…………………………………装甲装备使用可用度与维修保障费用的优化模型刘福胜,等(4):11-14……………………………基于战时弹药消耗及补给数据的弹药储备量控制方法樊胜利,等(4):15-19关于信息化作战装备保障的思考王荣辉,等(4):20-24………………………………………………………………………………………………基于CAS/Agent的装甲装备战损模型仿真潘洪平,等(5):5-10………………………………………………基于CSDB的装备数据环境建设构想李!博,等(5):11-14………………………………基于马尔可夫更新过程的装甲装备使用可用度模型刘福胜,等(5):15-17……………………………………………美军PBL理论及对我军装备保障的启示张红梅,等(5):18-21……………………………………………QFD在装甲装备质量监控分析中的应用陈春良,等(6):9-12基于粗糙集理论的装备保障指挥系统效能评估指标体系约简杜!峰,等(6):13-16………………………………………………………………美陆军数字化部队装备保障特点及其启示孙万国,等(6):17-21……………………………………………………美军需求生成工作的工程化研究赵定海,等(6):22-26………………………………………………………………美军核心维修能力研究蔡丽影,等(6):27-31车辆工程………………………………………………………船艇机舱发动机辐射噪声研究王宪成,等(1):29-33两级信息融合技术在柴油机故障诊断中的应用司爱威,等(1):34-38……………………………………………………形态滤波和自相关降噪的H il b ert边际谱在轴承故障诊断中的应用王!凯,等(1):39-41……………………………………电控喷油器控制柱塞偶件高压变形与泄漏分析王!军,等(2):22-26基于V irtools4 0的某型船艇柴油机虚拟维修关键技术研究王宪成,等(2):27-31………………………………………………………基于BP神经网络的柴油机动态输出扭矩预测建模龚正波,等(2):32-35……………………………………基于相关分析的坦克装甲车辆动载荷测试方法程相生,等(3):21-24………………………………………空降车着陆缓冲过程车体动态应力仿真研究李建阳,等(3):25-28………………………………………………多轴越野车辆悬架部件结构优化设计岳喜磊,等(3):29-31……………………………………基于dSPACE的发动机信号实时采集系统开发桂!勇,等(3):32-34风扇蜗壳排气段结构优化研究毕小平,等(4):25-28…………………………………………………………………………………………………基于倒拖过程参数测试的汽缸密封性评估樊新海,等(4):29-32…………………………………………空降车-气囊系统着地缓冲过程仿真分析洪煌杰,等(4):33-36…………………………………………测试轮直径对路面不平度测试精度的影响何!达,等(4):37-40………………………………基于动力学分析和模糊综合评判的变速箱测点配置赵丰文,等(4):41-44………………………………基于E MD、遗传算法及神经网络的柴油机故障诊断刘建敏,等(5):22-27………………………………………高功率密度柴油机智能化冷却系统控制策略韩!树,等(5):28-31………………………………………船艇发动机虚拟维修中的场景优化技术研究李!莉,等(5):32-35………………………………………………………空投设备缓冲气囊的优化设计牛四波,等(5):36-40………………………………………………工作环境对发动机本体热负荷的影响和!穆,等(6):32-37………………………………坦克柴油机振动检测时提高振动信号信噪比的方法乔新勇,等(6):38-40基于DSP ACE的高功率密度柴油机智能化冷却系统控制策略验证王!剑,等(6):41-43………………………………………………基于神经网络的柴油机技术状态主元信息提取方法谢晓阳,等(6):44-46兵器理论与技术………………………基于最小二乘支持向量机的坦克炮身管剩余寿命预测方法徐!达,等(1):42-44……………………………………………火炮驻退机状态评估中的特征提取方法张金忠,等(1):45-48………………………………………………圆柱形容器爆炸焊接数值模拟与实验李向荣,等(1):49-52………………………………………………………遥控武器站功能融合设计思想徐振辉,等(1):53-57……………………………………………某型遥控武器站射击密集度仿真与优化毛保全,等(2):36-40……………………………………………长杆弹垂直侵彻横向运动板的数值分析史忠鹏,等(2):41-44………………………………………聚能射流侵彻下舰船钢与均质钢的等效关系陈!威,等(2):45-48……………………………………………基于对抗演练的坦克单车成绩评定方法徐克虎,等(3):35-40………………………………基于M onte C arl o方法的火炮瞄准校验系统精度评定张!光,等(3):41-44…………………………………………大口径穿甲弹用材料应用研究动态及分析徐冰川,等(5):41-47…………………………………基于多单片机系统的小口径火炮激光光幕靶设计张智诠,等(5):48-52……………………………………………………某型穿甲弹弹托轻量化仿真研究徐冰川,等(6):47-50………………………………………基于模糊数学的炮射导弹制导装置故障诊断张万君,等(6):51-54控制与信息技术……………………………………………………1553B总线的信息传输调度策略宋小庆,等(1):58-62……………………………………………………基于OOA gent作战仿真建模方法孙!岩,等(1):63-66草地的红外辐射计算及热像图仿真郑坤鹏,等(1):67-70………………………………………………………………………………………………………分队模拟训练想定生成系统研究王钦钊,等(2):49-52自适应抵消与谱相减结合的单通道语音消噪算法周!辉,等(2):53-56…………………………………………………………………………………视景仿真中运动实体的动态碰撞检测郭!玺,等(2):57-61……………………………基于镜像延拓和神经网络的E MD端点效应改进方法王传菲,等(2):62-65……………………………………………雷达组网系统仿真试验信息源软件研制周!芬,等(3):45-49……………………………………………基于GPU的动态地形过程纹理映射方法张豫南,等(3):50-52………………………………基于调制FFT有限域搜索的MUSI C频率估计算法李!彤,等(3):53-56……………………………………………DESO滤波器在DSP上的实现及其应用袁!东,等(3):57-61…………………………………………材料力学性能纳米压入测试仪器发展综述宋仲康,等(4):45-49………………………………………基于摆动式单线激光雷达的障碍物检测算法赵汗青,等(4):50-54……………………………………基于多信号模型的装甲车辆电源系统诊断策略李光升,等(4):55-58………………………………………………………具有全局收敛性的盲均衡算法吕!军,等(4):59-61…………………………………………………基于定点DSP的计算阶次跟踪研究温政钢,等(4):62-64……………………………………基于光纤陀螺的I NS/GPS组合导航仿真与应用汤霞清,等(5):53-56……………………………………装甲车辆自动配电系统M il C AN总线通信设计宋小庆,等(5):57-62…………………………………基于实时递阶控制的智能坦克火控系统结构分析韩!洋,等(5):63-67…………………………………基于SOPC的I G B T开关特性实时仿真系统设计张新喜,等(5):68-72………………………………………………一种面向目标的伪彩色图像融合算法蒋晓瑜,等(6):55-58………………………………………基于A*算法的虚拟士兵城市作战路径规划荣!明,等(6):59-62……………………………………………………分析仿真联邦多次运行机制研究徐享忠,等(6):63-66…………………………………………基于状态观测器的混沌系统鲁棒同步设计王国胜,等(6):67-71……………………………………………………基于相关算法超声流量计的研究黄天录,等(6):72-75装备再制造工程激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损性能张!平,等(1):71-73……………………………………………………………高能微脉冲表面强化修复45C r N M i o VA传动轴性能试验研究梁志杰,等(1):74-77…………………………………………………………铝热焊接工艺参数优化研究陈!威,等(1):78-82 Zr基块体非晶合金屈服行为及屈服准则研究陈德民(1):83-86……………………………………………………………………………………非均匀复合材料中裂纹扩展过程的数值模拟戴!耀,等(2):66-69……………………………………………………装备润滑油失效分析与再生研究王晓丽,等(2):70-73……………………………无电焊接中厚度钢板焊接接头的组织结构与性能研究刘宏伟,等(2):74-78…………环氧树脂/CTBN/无机颗粒高分子合金修补剂材料的制备与性能分析黄元林,等(2):79-82…………………………………………制备工艺对弧焊成形件性能影响研究进展朱!胜,等(3):62-67金属磁记忆信号表征铁磁材料变形的基础研究董丽虹,等(3):68-71………………………………………………………………T i含量对(C r,T i)N复合涂层的组织结构与性能的影响蔡志海,等(3):72-76…………………高速精密混合陶瓷轴承套圈加工误差产生原因及工艺改进方法田欣利,等(4):65-68…………………………………………超音速等离子制备A l/N i涂层的性能特点郭永明,等(4):69-72…………………………7A52铝合金便携式搅拌摩擦焊接头的组织与性能分析李!奇,等(4):73-76………………………………………添加剂对无电焊接脱渣性及焊缝成形的影响刘吉延,等(4):77-79渗硫层对网格化激光淬火表面摩擦磨损性能的影响乔玉林,等(5):73-77…………………………………………………………………………………某型车辆扭力轴疲劳断裂失效分析朱有利,等(5):78-81…………………………………………装备研制中面向再制造的材料设计及评价姚巨坤,等(5):82-85………………………………………断裂复合材料层压板贴片快速修复工艺研究李长青,等(6):76-80…………………………………Fe A l C r NbB金属间化合物复合涂层的制备与表征梁秀兵,等(6):81-84………………烷烃磨削液应用于S i3N4陶瓷磨削时的砂轮堵塞机理及改性研究吴志远,等(6):85-88………………………………………………………装备再制造费用预测估算方法何嘉武,等(6):89-91基础理论与应用…………………………………给定极小样本量的定量截尾序贯检验法及其应用潘高田,等(1):87-91…………………………………………………Groebner基下分离子插值函数模型闵祥娟,等(1):92-94…………………………………非线性耦合反应扩散系统解的存在性与脉冲同步杨万利,等(2):83-85…………………………超混沌系统的脉冲控制与同步及其在安全通信中的应用郑素文,等(2):86-90基于指标值状态的自适应权重确定法韩朝超,等(2):91-94……………………………………………………………………………………基于偶极子理论的磁流变液流变特性模拟分析李国强,等(3):77-81………………………………………X射线脉冲星的波形及其对光子接收的影响姚国政,等(3):82-85………………………………………………基于复杂表面形状的端铣切削力模型唐东红,等(3):86-89……………………广义L i nar d方程Poincar 分岔极限环的唯一性和不存在性吕宝红,等(3):90-94………………………………………………压电材料中的共线非等长多裂纹问题李永东,等(4):80-84………………………………………………………重离子碰撞中的量子饱和机制王宏民,等(4):85-87………………………………一类二阶微分方程Po i n car 分岔极限环的不存在性吕宝红,等(4):88-90………………………………一类新型混沌动力学系统的自适应控制及同步研究刘俊红,等(4):91-94…………………………………………………磁隐身坦克的实验设计及性能检测黄!英,等(5):86-89基于ELECTRE方法的模糊多属性决策李!军,等(5):90-94…………………………………………………………………………………………………基于椭圆曲线群上的零知识证明韩!德,等(6):92-94…………………………………………………………一种改进的连续域蚁群算法赵义武,等(6):95-98。

新型装甲车辆装备安全综合化防护问题纵观与思考【摘要】本文从纵观发达国家装甲车辆装备综合化防护的特点与趋势入手，介绍国际上先进的装甲车辆装备综合化防护技术与手段，进而提出指引我军装甲车辆装备安全综合化防护问题的方向与主要研发趋势。

【关键词】装甲车辆装备；安全；综合化防护信息化战争中，面对性能不断提高、种类形式多样的威胁，新型装甲车辆装备单纯依靠增加装甲厚度等传统防御手段已难以抵御，加之硬、软杀伤性信息武器系统对新型装甲车辆装备生存能力的威胁越来越严重，综合防护概念的出现为今后新型装甲车辆装备防护技术确定了发展方向，实施综合性防护成为提升其战斗力和保障力的重要举措，纵观发达国家军队装甲车辆装备综合防护的发展，主要呈现出如下特点和趋势：1.运用可视化技术，为装甲车辆装备“明目增视”在装甲车辆上装备运动定位、跟踪、通讯模块等，可以大幅度提高这些车辆的生存能力。

车载卫星定位系统、车际信息系统，可以帮助驾驶人员熟悉战斗及保障路线的地形、地貌和线路特征。

驾驶员运用车载跟踪系统可根据战场需求的变化和战术部队的转移而及时调整行动路线，还可用来提供危险报警、给途中的火力布置任务及优化路线等。

装甲装备可视化建设是整个军用装备车辆信息化建设的重要组成部分，是整个战斗及保障可视化的一个关节点。

因此，我军装甲车辆装备可视化建设进程中要重点关注：一是改进数据质量。

就是要提高数据的准确性和时效性。

装甲车辆装备可视化数据必须以国防和商业信息系统提供的准确、有效的数据为基础，指定和完善统一的电子数据标准；二是加强通信能力。

不管平时还是战时，通信能力始终是装甲车辆装备可视化的基础。

为此，可视化装甲车辆装备的建设和发展必须以相应的通信能力作为设计的基础，并以通信能力的发展作为可视化运输系统各项目发展优先程序的参考；三是发展自动识别技术。

自动识别技术是在数字化战场条件下获取高质量数据的重要手段有了可靠的启动识别技术，才能确保装甲车辆装备可视化系统有效地工作。

从“平台中心战”到“体系中心战”——未来装甲装备体系建设军事需求新探作者：林翳来源：《坦克装甲车辆》 2015年第23期林翳近期发布的“201 5中国国防白皮书《中国的军事战略》”引起世界的广泛关注。

首先，白皮书首次公开、详尽地阐述了我国军事战略构想及内涵，彰显了综合国力不断增强的中国的军事自信。

其次，明确提出将军事斗争准备基点由之前的“打赢信息化条件下局部战争”转到“打赢信息化局部战争”上来，说明军事斗争准备重心已不再是过去的“亚信息化战争”，而是瞄准“信息化战争”了。

第三，“积极防御战略方针”内涵明显拓展，“国土防卫、本土作战”与维护国家利益拓展有机结合；高度重视经略海洋、维护海权。

第四，明确提出我军基本作战形式是“一体化联合作战”，基本战法是“信息主导、精打要害、联合制胜”的体系作战。

新军事战略方针不仅是国防和军队建设的总揽，同时也对我军装甲装备发展具有十分重要指导意义，特别是体系作战思想，将强有力地牵引装甲装备的研发由“平台中心战”转到“体系中心战”上来。

装甲装备体系建设成就及面临的挑战新中国成立以来，我军装甲装备经历了从进口到自研，从单一坦克到完整体系的辉煌发展历程。

目前，我军装甲装备已经形成了以主战坦克、两栖战车、轮式战车、伞兵战车等装备为主体，自行火炮、反坦克导弹、自行高炮等战斗支援装备成龙配套，装甲指挥、侦察、通信、工程、防化等战斗保障装备比较齐全，装甲抢救、抢修、补给、救护等后勤保障装备一应俱全的完整体系，人民装甲兵已经锻造成为一支常态威慑、陆战勇猛、两栖突击、空降直攻的精锐“三栖”铁甲之师。

对于这些成就，中国科学技术协会近年发布的《兵器科学与技术学科发展报告》曾给予高度评价；权威官媒也曾刊登文章予以积极评价，指出我军机械化装备已经基本达到了美军等发达国家军队水平；据有关消息，目前，我军现役坦克数量已经超过美国和俄罗斯，居世界首位。

尽管我军装甲装备体系建设取得了巨大成就，但也应当看到，我国安全形势错综复杂、威胁明显多元化，装甲机械化部队未来使命任务呈现出明显的多样化趋势，现有装甲装备体系还带有较明显的机械化战争“印记”，与打赢信息化局部战争还不相适应，新的历史时期装甲装备体系建设面临诸多挑战。

基于Harmony SE的装甲车辆信息系统分层模型设计方法李璞;李春明;范知友;李硕;张金洋
【期刊名称】《制造业自动化》
【年(卷),期】2018(040)001
【摘要】新一代装甲车辆信息系统复杂导致设计难度提升,运用Harmony SE系统工程方法可有效指导设计.结合装甲车辆信息系统特性,对Harmony SE系统工程方法论进行适应性修改,提出了基于Harmony SE的装甲车辆信息系统分层模型设计方法.该种方法使用层进式流程,设计装甲车辆信息系统层次模型,并通过模型仿真进行逐层验证.该种方法能够解决直接应用Harmony SE系统工程方法进行装甲车辆信息系统设计过程中出现的问题,提高系统设计的效率.
【总页数】6页(P130-135)
【作者】李璞;李春明;范知友;李硕;张金洋
【作者单位】中国北方车辆研究所,北京 100072;中国北方车辆研究所,北京100072;中国北方车辆研究所,北京 100072;中国北方车辆研究所,北京 100072;北京航空航天大学可靠性与系统工程学院,北京 100191
【正文语种】中文
【中图分类】TJ811
【相关文献】
1.基于需求概念模型的后勤指挥信息系统设计方法研究 [J], 宾晓华;贺兴华
2.基于模型的物流信息系统设计方法 [J], 吴洪庆;段成华;杨恺琪
3.基于“五要素”模型的治安管理信息系统设计方法 [J], 杨永川;仇保利
4.基于三维地理信息系统与建筑信息模型融合的城市轨道交通线路设计方法 [J], 吕希奎;王奇胜;孙培培
5.基于分层模型与本体映射的异构电力信息系统集成 [J], 肖杭;张秀彬
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装甲车辆指挥控制管理认识装甲车辆综合电子系统是当今武器装甲车辆的重要技术，是把电子信息技术融合到传统的装甲车辆中形成装甲车辆综合电子系统，是当前世界各国竞相开展的一项重要工作，是未来装甲车辆提高综合效能，实现数字化战场的基础。

战场数字化的未来将取决于军用车辆电子的功能，更为重要的是取决于车辆电子学的发展潜力。

电子化综合技术是建立以计算机为核心，以数据总线为纽带，把乘员、车辆各子系统及整个战场指挥控制系统有机联系在一-起的综合体系。

车辆综合电子系统把自动目标探测和目标跟踪火控系统、炮控系统、车辆辅助防御系统、通信和定位导航系统、车辆状况（油料、弹药储备、故障、火灾等）监测、故障诊断系统、人机接口装置、自动化管理模块等系统综合成有机的整体。

这---技术的应用使装甲车辆的作战能力有了大幅度提高，提高了装甲车辆操作自动化的程度和指挥控制能力。

装甲车辆综合电子系统是应用现代计算机数字集散控制、分布式系统控制和管理、系统优化设计、总线通信控制等高新技术，对现代装甲车辆中的信息采集、处理、传输与显示系统、目标探测与跟踪系统、稳定瞄准系统、操瞄系统。

炮控系统、火控解算系统及车辆行驶控制系统（传行操系统）、定位与导航系统、防护系统、电源分配与管理系统等，实施集中管理，分散控制，分配与协调各分系统的功能，进行全系统工况监控及故障定位，故障隔离，保证车辆电子、电气系统始终处于最佳的工作状态，提高战车的总体作战效能，并通过车际指控系统提高装甲车辆在集成作战环境中的协同作战能力。

装甲车辆电子综合系统是通过信息共享，达到功能综合，使车内的子系统性能提高，从而使坦克的总体性能和作战效能倍增。

除了提高传统的火力，防护和机动性能外，它还加强了车内的指挥控制能力。

这是未来武器系统的重要性能，是今后战争中体系对抗的基础，是用高新技术改造和发展武器的主要技术途径。

从国外的情况看，各装甲车辆生产国家从20世纪70年代开始投入大量人力、物力进行装甲车辆综合电子系统的研制，经过20多年的努力，美国的M1A2装甲车辆、法国的勒克莱尔装甲车辆、英国的挑战者装甲车辆、德国的豹2装甲车辆及日本的90式装甲车辆已开始装备部队。

2014年第1期车辆与动力技术Vehicle ＆Power Technology总第133期文章编号：1009－4687（2014）01－0058－07收稿日期：2013－04－10．作者简介：刘川（1966－），男，研究员，研究方向为车辆信息技术．国外坦克装甲车辆以乘员为中心的现代设计方法综述刘川，唐电波，于莎莎，赵媛媛（中国北方车辆研究所，北京100072）摘要：基于国外“以乘员为中心的设计贯穿于系统工程开发生命周期”这一坦克装甲车辆先进设计理念，论述了在世界坦克装甲车辆领域居领先地位的通用动力地面系统公司和BAE 系统公司所研究的坦克装甲车辆现代设计方法（通用动力地面系统公司的四步骤方法和BAE 系统公司的SES 方法），指出了人在回路中的可视化实时综合仿真系统已成为现代坦克装甲车辆设计中不可或缺的重要工具，确定了可视化实时综合仿真系统的2种必不可少的关键工具．最后，就推进坦克装甲车辆数字化设计的工作提出了建议．关键词：装甲车辆；人与环境；乘员；数字化设计；系统工程开发生命周期中图分类号：TJ81+文献标识码：AStudy on the Foreign Crew-oriented Modern DesignMethod for Tank and Armored VehicletLIU Chuan ，TANG Dian-bo ，YU Sha-sha ，ZHAO Yuan-yuan（China North Vehicle Ｒesearch Institute ，Beijing 100072，China ）Abstract ：Based on the foreign advanced design concept for tank and armored vehicle that the crew-oriented design is running through the entire system engineering development lifecycle ，the modernized design methods for tank and armored vehicle ，which are respectively the 4-steps method by General Dynamic Land System and the SES method by BAE System.The both companies are among the leaders in tank＆armored vehicle industry.The visible real-time human-in-loop integrated simulation system becomes the vital tool for modern tank＆armored vehicle design ，and 2types of crucial tools of the visible real-time integrated simulation system are determined in this paper.In the end ，the advices for advancing the tank＆armored vehicle digital design are proposed in the end.Key words ：armored vehicle ；human and environment ；crew ；digital design ；system engineeringdevelopment lifecycle过去，依照传统的坦克装甲车辆设计流程，一种新型车辆的开发往往要经过设计-试制-试验-设计改进-试制-试验等多次循环，研制周期长，费用高．随着科学技术的进步，新的设计方法和手段不断涌现，为坦克装甲车辆的设计带来了根本性变化．产品的设计由静态设计向动态设计转变，由校验型设计向预测型设计转变，现代设计理论和方法已成为坦克装甲车辆整车及其子系统提高性能和可DOI:10.16599/ki.1009-4687.2014.01.006第1期刘川等：国外坦克装甲车辆以乘员为中心的现代设计方法综述靠性、降低研制风险和费用的前提条件，也是产品由粗放型设计向精细化设计转变的重要环节．利用现代设计理论和方法，逐步建立各类数据库、专家知识库、设计规范、设计准则、试验规范和工艺规范，可形成规范的现代设计体系，实现由“经验设计”向“预测和创新”设计转变．图1为传统的设计流程示意图，图2为基于现代设计理论和方法的设计流程示意图．图1传统的设计流程［1］图2基于现代设计理论和方法的设计流程［1］1现代先进设计理念在世界坦克装甲车辆领域居领先地位的国外公司中，普遍早已采用仿真设计方法．自20世纪90年代，复杂系统仿真应用需求的不断提高及应用领域的不断扩展，使得计算机仿真技术从纯数字仿真、实物在回路中的半实物仿真，发展到人在回路中的虚拟环境仿真．采用将纯数字仿真、实物在回路中的半实物仿真和人在回路中的虚拟环境仿真综合起来的综合仿真系统，已在坦克装甲车辆设计方法的发展中得以充分体现．目前，基于综合仿真系统，利用虚拟和实际的人和环境来确保“‘以乘员为中心的设计’贯穿于系统工程开发生命周期”是现代最先进的设计理念，如图3所示．图3系统工程开发生命周期［2］现实“以乘员为中心的设计”，其虚拟和实际的人和环境缺一不可，这样才能确保最佳“以乘员为中心的设计”．使用虚拟建模工具，可在设计过程初期确定设计问题，从而在减少费用的同时提高系统性能．作为系统工程开发生命周期的一个组成部分，借助于人的建模和虚拟环境仿真工具，工程技术人员拥有了一种在计划初期即嵌入人的成分的在前主动方法，可指导工程技术人员作出决策，而不是在计划过程的后期再解决人因工程问题，从而实现装甲车辆作战效能的最优化设计．2现代设计方法示例在世界坦克装甲车辆领域，BAE 系统公司和通用动力地面系统公司是两家居领先地位的大型公司．它们所研究的坦克装甲车辆现代设计方法无疑具有代表性．不论是通用动力地面系统公司的四步骤（Four Step Process ）方法［2］还是BAE 系统公司的SES （Simulation-Emulation-Stimulation ）方法［3］，均体现了“‘以乘员为中心的设计’贯穿于系统工程开发生命周期”这一先进设计理念．2.1通用动力地面系统公司就通用动力地面系统公司的四步骤方法而言，虚拟或实际的人和环境的使用贯穿于系统工程开发生命周期的各个阶段，具体视需要而定．图4为“以乘员为中心的设计”的四个步骤的示意图．这四个步骤分别是：1）CAD （计算机辅助设计）……虚拟环境-虚拟人；2）CAVE （洞穴自动虚拟·95·车辆与动力技术2014年环境）……虚拟环境-人；3）Mock-up （实物大小研究用模型）……中逼真度环境-人；4）Vehicle （车辆）……高逼真度环境-人．图4“以乘员为中心的设计”的四个步骤的示意图步骤1）：采用的建模工具是Jack ……，一种3D 交互式人体工程和人因CAD 组件．在这个阶段，Jack 人体模型被嵌入CAD 环境，进行静态和动态评估．虚拟环境-虚拟人应用于系统工程开发生命周期的所有阶段，益处是：（1）CAD 模型可有效地应用于设计过程的初期阶段；（2）便于及时和低费用地进行设计方案的交互式分析．图5为步骤1）的示例．图5虚拟环境-虚拟人的示例步骤2）：采用的建模工具为CAVE．在这个步骤中，车辆的CAD 图像（内部和外部）和外部作战环境被投影为3D 图像；此外，人的评估器设在3D 图像之内，人的评估器能够与车辆进行交互（例如触及部件、评估内部和外部的观测能力）．虚拟环境-人应用于系统工程开发生命周期的所有阶段，益处是：（1）在物理样机之前，进行有关车辆设计和操作效率的折衷研究；（2）在最终确定工程设计之前将人引入设计．图6为步骤2）的示例．步骤3）：采用立体表现的硬实物大小模型来代表硬件．软件通过功能列表顶部快速样机来提供．中逼真度环境-人应用于系统工程开发生命周期的所有阶段，益处是：（1）从部件和子系统级评估转变到系统级评估；（2）人的评估器可以较好地感觉安装、感知及操作逻辑．图7为步骤3）的示例．图6虚拟环境-人的示例图7中逼真度环境-人的示例步骤4）：设计已确定而且最终硬件和软件已集成到样车之内，用于最终试验和评定．高逼真度环境-人应用于系统工程开发生命周期的执行阶段，益处是：（1）功能性是主要目标；（2）从部件和子系统级评估转变到系统级评估；（3）能够评定单独的和乘员组级的战术操作．图8为步骤4）的示例．图8高逼真度环境-人的示例“以乘员为中心的设计”是通用动力地面系统公司系统工程团队贯穿系统工程开发生命周期的目标．通过应用上述4个步骤可实现这个目标．不过，在设计过程中的具体应用是灵活的，并不一定总是需要或遵循上述所有4个步骤．这个过程匹配以适当的设计可视化和分析工作，即能够产生支持“以乘员为中心的设计”所需要的信息．·06·第1期刘川等：国外坦克装甲车辆以乘员为中心的现代设计方法综述2.2BAE 系统公司BAE 系统公司美国作战系统分公司开发了基于物理的高保真度模拟模型的SES 方法，见图9和图10．在Simulation 阶段，是仅利用建模工具，建立车辆各种系统的模型，进行纯数字仿真设计、集成和试验．在Emulation 阶段，是进行半实物仿真、集成和试验；在Stimulation 阶段，是利用实际车辆硬件来无缝隙地取代仿真．图9SES 方法示意图［4］图10SES 迭代过程生命周期示意图［4］利用SES 方法，BAE 系统公司美国作战系统分公司开发了一个SES 集成工程环境．它被设计成可模拟车辆各种系统而且可结合战术软件使用，产生一个试验室设置的虚拟车辆，以支持整个工程研制生命周期：要求生成、概念原型生成、工程研制、最初接口和子系统集成、士兵/人-机接口评定、系统集成和试验室试验、车辆评定，其流程框图见图11．图11SES 方法提供产品研制生命周期支持［4］SES 方法和SES 集成工程环境具有广泛的用途，适用于部件级别、子系统级别和整车级别的产品开发以及新技术的研究，例如：3D 虚拟样机生成、乘员站设计评定、MIL-STD-1553框架的电子设备集成以及混合协议系统集成的初步事例研究．3人在回路中的实时仿真系统过去，坦克装甲车辆的许多设计研究工作都是基于预定的方案（例如车辆加速曲线、地形轮廓、车辆通过路线），在部件级或子系统级上进行．这些预定的使用情况使工程技术人员能够：1）通过计算机仿真，进行设计分析；2）研究最终的输出数据．但是，这些结果缺少整个平台级的车辆性能．这种方法不仅缺少乘员与车辆性能之间的交互，而且还使工程技术人员不能研究会影响到车辆与地面之间相互作用力的多种地形和不同气候条件．随着技术的发展，具有高适应性、能够支持全面集成、试验以及解决复杂问题的柔性设计环境已在坦克装甲车辆的研制中得到应用．作为必不可少的先进设计方法，将纯数字仿真、实物在回路中的半实物仿真和人在回路中的虚拟环境仿真综合起来的可视化综合仿真系统可为车辆设计和性能研究以及实现“以乘员为中心的设计”提供一个理想环境．不论是通用动力地面系统公司的四步骤方法还是BAE 系统公司美国作战系统分公司的SES 方法，均采用了人在回路中的可视化实时仿真系统．以BAE 系统公司美国作战系统分公司开发的一种人在回路中实时仿真系统为例来说，它是多个硬件部件和软件部件的集成，旨在以解决在不同地形条件、气候条件和车辆配置情况下乘员与车辆设计和车辆性能分析之间的交互．图12示出了这种仿真系统的体系结构，其组成包括：1）实现360ʎ图形景象的合成环境；2）可重新配置的乘员站；3）基于物理的车辆模型；4）地形环境输入．这种人在回路中实时仿真器的环境实现一种综合可视化系统，可视化内容包含车辆平台性能的3D 动画和工程数据的XY 曲线图．操纵人员利用乘员站实物大小研究用模型，生成指令．例如，从驾驶员站实物大小研究用模型生成节气门、转向和制动指令来操纵系统；这些生成·16·车辆与动力技术2014年的指令，再加上来自地形数据库的环境输入，传送给基于物理的车辆模型，用以预测车辆性能．车辆子系统级和部件级的工程数据传送给具备更新3D 车辆模型和可视化工程数据能力的合成环境，用以显示车辆设计和性能分析的实时仿真结果．图12人在环路中实时仿真系统的体系结构［5］可重新配置型乘员站是作为操纵人员与合成环境及基于物理车辆模型之间的媒介，见图13．乘员站采用模块化设计，是可重新配置的，不仅体现在乘员站外表的木质或纤维玻璃外壳以及空间要求，还体现在它还含有多种可重新配置的、便于操纵人员交互的部件，例如：触摸屏显示器、潜望式观察镜、轭形转向操纵装置、操纵手柄、脚踏板以及带有仿真硬件开关的控制面板．就这种人在回路中实时仿真系统而言，不仅内部触摸屏显示合成环境以及仿真传感器或摄像机所观察到的景象，而且环绕乘员站实物模型周围的八边形3D 立体可视化空间也显示车外景象．因此，在乘员站实物模型内的操纵人员能够利用安装的潜望镜来观察“窗外”情景．图14为八边形3D 立体可视化空间在办公区域的布置示意图．13设置在3D 可视化虚拟环境中的可重新配置型乘员站［5］图14八边形的3D 立体可视化空间［5］人在回路中仿真系统的合成环境的部件中包含生成虚拟仿真世界3D 的图形软件，即图像生成软件．虚拟仿真世界中的3D 图形有3D 车辆模型、建筑模型以及地形数据库．合成环境使用被广泛接受的OpenFlight 3D 模型格式，以确保能够充分利用现有商用车辆模型、地形3D 模型和软件工具．为了仿真车辆的运动，使用CAD 工程模型来输入车辆特性，其中包括几何特征、重心、质量和转动惯量．相同的CAD 模型还被用来在合成环境中实现可视化显示．BAE 系统公司拥有1种将CAD 模型从Pro-Engineer 或Unigraphics 格式转换为OpenFlight 格式的方法．最终的结果是3D 模型在物理上看上去与实际车辆设计相同，而且提供实时的可视化性能．4现代先进设计工具从现已投入使用的人在回路中可视化实时仿真系统来看，有2种必不可少的关键工具．一个是360ʎ沉浸式虚拟环境；另一个是可配置型乘员站．4.1360ʎ沉浸式虚拟环境随着虚拟现实技术的发展，沉浸式虚拟现实技术的应用已进入装甲战车的设计领域．以BAE 系统公司美国作战系统分公司为例，开发了一种应用于装甲战车设计的360ʎ沉浸式虚拟环境———“3D Dome ”［6］，参见图15．它被作为一种实现了3D 立体可视化的工程工具，在一个有8个屏幕、引入运动跟踪系统的360ʎ沉浸式图形环境中高效地设计和展示新产品的方案．甚至在生产任何实际样机之前，它即可用来在虚拟环境中向客户、参观人员和合作伙伴演示产品及其能力．图15BAE 系统公司的沉浸式虚拟环境———“3D Dome ”BAE 系统公司美国作战系统分公司通过将3D沉浸式环境与建模/仿真和CAD 模型结合起来，实现了沉浸的CAD 模型的可视化，开发了3D 虚拟集·26·第1期刘川等：国外坦克装甲车辆以乘员为中心的现代设计方法综述成样机生成技术［6］．这种3D 虚拟样机生成技术已被应用于多种用途，其中包括虚拟车辆设计、车辆性能模拟和作战场景模拟．图16为沉浸式虚拟样机生成与协同的示意框图．图16沉浸式虚拟样机生成/协同4.2可配置型乘员站可配置型乘员站实物大小研究用模型提供人在环路中的仿真能力，以支持基于仿真的设计过程．以BAE 系统公司美国作战系统分公司为例，开发了一种可快速重新配置的、设计成支持WMI （士兵-机器接口）功能的乘员站，而且已被用来支持多个作战车辆计划．这种乘员站实物大小研究用模型能够为HFE （人因工程）评定、高保真度工程性能分析以及虚拟子系统的人在环路中试验提供快速的工程样机生成能力．为了支持可快速重新配置的乘员站实物大小研究用模型，BAE 系统公司美国作战系统分公司利用1组20多台计算机、多个触摸屏、多个模拟（或实际）控制面板和多个手站装置，建立了一个分布式仿真环境．为了提供可快速重新配置的计算机生成的GUI （图形用户接口）以支持各种乘员任务（例如驾驶、射击、指挥），采用了1个计算机控制的16ˑ16视频矩阵开关来将所希望的GUI 和模拟的传感器视频路由到乘员显示器，以支持HFE 评定．人/硬件在环路中的乘员站仿真器被用来支持硬件设计和方案评定，例如显示器硬件、手站、WMI 以及乘员在各种任务期间的作战效率和效能．主要设计要求包括：1）图形显示器的高效可重新配置性，需要面向目标的软件设计和视频矩阵开关能力；2）高保真度模型来确保评定的正相关，需要集成到模拟系统之中的基于物理的模型；3）易于快速转换的硬件装置，需要在设计中实现热插拔（或至少即插即用）能力．这种乘员站仿真器通过一个可重新配置的环境，提供一个面向车辆工程研究的亲身操纵环境．环境的多个方面或能够被模拟或能够被代之以真实的在环路中的硬件，以便支持现有的和未来的快速样机生成和性能评定．图17为一种人/硬件在环路中的乘员站仿真器的示例．图18为一种人/硬件在环路中的乘员仿真系统的构架．图17人/硬件在环路中的乘员站仿真器的示例［3］图18人/硬件在环路内的仿真系统构架［3］5未来发展趋势目前，美国DAＲPA （防务先进计划研究局）正在推进一项面向未来的AVM （Adaptive Vehicle Make ———自适应车辆制造）计划［7］，希望通过这项计划可以彻底改变军事技术的开发和产业化的繁琐过程，大大减少“培育”新型军事系统所需的时间和费用．AVM 计划由几个子项目组成，旨在利用软件、电子部件和机械部件，确定一种新的系统设计和制造的方法．AVM 计划的所有研究工作都将以试验而完结，DAＲPA 希望借此在2014 2015年生产一种以“众包”为基础设计的FANG （下一代快速适应型地面）车辆．AVM 计划包括3个主要子项目：1）META 项目，寻求新的工程、集成与试验方法；2）iFAB （通过Bits 实现即刻的铸造风格的自适应）项目，一种可快速重新配置的铸造风格的制造能力；3）FANG 车辆项目，以“众包”为基础进行设计．就META 项目而言，它旨在对美国自20世纪50 60年代的Atlas 导弹计划和“阿波罗”空间计划以来一直使用的系统工程方法类型进行全面的重新考虑．DAＲPA 实施META 项目已大约1年时间．META 的一个目标是期望能够提高在设计过程中的抽象水平，以使人员无需进行基本部件层面的设·36·车辆与动力技术2014年计．为了拥有更为抽象的设计方法，META必须利用建模虚拟的验证系统来进行合理化试验，以验证部件或系统本身是否结构合理．6结束语坦克装甲车辆是将多方面的复杂矛盾结合为一体的武器系统，其设计的最终目的是获得最佳的综合性能：一方面，要以作战效能为目标；另一方面，在保证性能的同时，还要综合考虑质量、成本、工艺及可靠性等因素．通过应用现代先进的设计方法，能够实现诸多益处：1）实现“以乘员为中心的设计”；2）增强产品设计协同，提高产品的研制效率；3）向客户传递车辆性能信息，实现以用户为中心的产品；4）降低车辆研制和集成的费用和进度风险性；5）训练系统可在研制过程中诞生．参考文献：［1］闫清东，张连第，赵芹.坦克构造与设计［M］.北京：北京理工大学出版社.［2］M.Vala，T.Smist，P.Kemph andＲ.Navarre.Crew Centric Design Methodology Delivers CombatPerformance［C］.August2010.［3］TC Lin，Kevin Chang，Christopher Johnson，Kasra Naghshineh，Sung Kwon，and His Shang Li.“ACombat System Integration Lab for Engineering LifeCycle Support”［C］.July2009.［4］Kevin Chang，Sung Kwon，Kasra bat Vehicle Electronics Component Integration with SESProcess［C］.January2009.［5］Kevin Chang，Christopher Johnson，and James Critchley.Ｒeal-time Operator-In-The-Loop Simulationfor Vehicle Design［C］.January2009.［6］Kevin Chang，Christopher Johnson.Immersive Virtual Prototyping Collaboration［C］.January2009.［7］Daniel Wasserbly.DAＲPA Studies Virtual Build Process to Speed up Production［J］.Jane’sInternatiaonal DefenceＲeview，2011，（9）：檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲5.（上接第43页）2.3对改进方案的分析根据对设计计算结果及部件台架试验结果的对比分析［2］，表明改进设计方案很好地满足了车辆总体提出的在不改变其他任何部件及安装的前提下，水散热器散热能力提升及部件整体质量减轻的要求．由于散热器的整体厚度较原方案减薄，有助于改善冷却风道的流动阻力；同时散热器本体的风阻下降，有助于提升系统的冷却风量，从而提高整个冷却系统的散热量．采用铝制板翅式整体式散热器技术，与原结构相比，取消了原散热器安装框架、简化了总成的装配环节，同时整体焊接式结构对产品一致性的保证要好于螺栓压紧式固定结构．整体式结构因将3种散热器焊接在一起，是不可拆分的，存在即使一种散热器报废必须整体报废的隐患，需要进一步加强对产品品质的控制．因整体拼焊完成后，要比原状态增加一次3种产品分别进行气密及耐压强度性能试验的过程，故从过程控制方面已经采取了相应的加严措施。