军用显示器抗恶劣环境的特点

2019-06-22 15:30:34 huang

军用显示器使用环境不同于普通显示器,所以军用显示器要具有抗恶劣环境的特点,这样才能达到军用的标准。

显示器从它诞生之日起,就开始用于军事领域。随着军事科学、武器装备系统和显示器技术的发展,军用显示器已经成为军队作战能力的关键因素,军用显示器的研制、生产和应用水平是衡量一个国家国防现代化和军事实力的重要尺度。军用显示器已经成为各种现代化武器装备系统、军事电子信息系统以及国防科研系统中不可缺少的、到处可见的设备。小到嵌入式的微处理器,大到百万亿次级的高性能显示器,已广泛用于各种武器装备和国防科研之中。而军用抗恶劣环境显示器在军用显示器中占有极其重要的地位,所有战场上用的显示器全是抗恶劣环境显示器,它们是具有军用特色的显示器。

1. 军用抗恶劣环境显示器的特点:

由于军用抗恶劣环境显示器是包括战机、导弹、舰艇、战车、火炮以及综合电子信息系统在内的各种武器装备的一部分,因此有其鲜明的特点:

(1)抗恶劣环境

各类战场上使用的显示器有着一个共同特点,就是使用环境极其恶劣,仅以温度为例,显示器的应用从热带海洋性气候、大陆干燥气候到寒带大陆性气候,其温差变化达数十摄氏度。因此无论是战场上直接使用的显示器,还是运载工具上使用的显示器,都应当考虑恶劣的使用环境。显示器要经受严寒、高温、湿热、振动、冲击、暴晒、雨淋、砂尘、雷电的考验,以及盐雾、霉菌、生物蛀虫的侵蚀带来的影响等。

(2)强实时性

较强的实时处理能力,武器装备系统中的显示器主要功能就是要完成实时处理,要求中断响应时间短、运算速度快及具有高速数据传输率等。以防空导弹指挥控制系统为例,整个防空导弹武器系统对其中的指挥控制系统的要求是:反应时间短,能对付高速机动目标的大规模密集空袭;在战术上能实现点和区域防御;实现多个火力单元、多种武器配系的协同作战;有效的大范围战场管理等。这就要求指挥控制系统的显示器有非常强的实时响应能力。

(3)高可靠性

导弹、战机、舰艇、战车以及军事综合电子信息系统(C4ISR)等军事装备均是复杂、昂贵的大系统,它的可靠性在军事、经济、政治、人民生命财产安全上都有重大意义。而显示器是这些系统的控制核心,对它们的高可靠性要求是显而易见的。

(4)高安全性

长期以来显示器设计目标追求的主要是提高信息处理能力和降低成本,对军用显示器还有抗恶劣环境。而对于安全问题重视不够,留下许多不安全因素。随着显示器及网络的普及和应用,病毒、黑客、电磁泄漏等安全事件层出不穷,而且越演越烈。尤其在信息化作战中,显示器为核心的信息系统是敌人攻击的重点目标。因此,高安全性也是军用抗恶劣环境显示器必须具备的性能。

(5)嵌入式

军用抗恶劣环境显示器是整个武器系统的组成部分,对硬件、软件和输入/输出接口均有特殊要求。硬件除功能、性能须满足要求外,还必须在体积、功耗、质量、形状等方面满足要求。输入/输出接口众多,既有数字量,又有模拟量、开关量。编制可靠、有效的嵌入式作战软件更是非常复杂、繁重的任务。

2. 军用抗恶劣环境显示器在武器装备中的应用方向

20世纪末,电子信息技术与装备造价的比例,舰艇为25%~30%,导弹接近60%,军用飞机接近40%,战略轰炸机和隐形飞机超过60%,空间武器达75%,而军事指挥控制系统(C4ISR)竟高达88%。美国电子协会预计,到2010年,西方国家所有武器装备上述比例的平均值将超过50%。电子信息技术含量高低已经成为衡量武器装备性能优劣和现代化水平高低的最重要的标志。

从20世纪90年代初开始至今以及今后若干年内军用抗恶劣环境显示器在武器装备中的应用方向主要是:

(1)原有主战装备信息化改造

20世纪90年代初期,即冷战结束后,美军的机械化建设已达到很高的水平,其武器装备性能已接近物理极限。为进一步提高武器装备和平台的作战能力,美军走武器装备信息化的道路。美三军均对原有的武器装备和作战平台进行信息化改造,美国海军率先走在前面,抛弃了老的过时昂贵的军标产品代之以性能先进、信息化程度高的所谓COTS(商用现成)产品。

在2003年美英联军的对伊拉克作战中,美军的优势并不在于个别的先进武器,他们在伊拉克赖以取胜的武器装备几乎都是20年以前的东西,例如新华社记者登上的小鹰号航空母舰已服役近半个世纪,关键是这些装备都进行了信息化改造,使美军不同的武器系统形成了陆、海、空一体化的有机整体,而把其他国家的军队远远抛在后面。英军的装备性能并不比美国的差,但他们的信息化水平远远低于美军。因此,英军在这场战争中的表现明显差于美军。

(2)武器装备的精导智能化

1991年的海湾战争中,美军使用的精确制导的弹药不足整个用量的20%,而在2003年的伊拉克战争中带有精确制导的弹药已占整个用量的80%。美军防空的主战装备——爱国者导弹不断在进行显示器软、硬件方面的改进。美国目前正在研制智能化水平更高的导弹武器系统,采用传感器技术、微电子技术、信息处理技术、人工智能技术,使它们能区分外形和尺寸相同,但类型不同的敌我(友)军用卡车、运输车辆、通信车辆、地空导弹发射架与地地导弹发射架。目前,技术比较成熟的是“黄蜂”反坦克导弹,通过导弹上的显示器可以识别真伪目标,甚至可以从目标群中选中任何一辆坦克进行攻击。

(3)武器系统中显示器硬、软件升级

武器系统、不管是导弹、坦克、飞机、舰船,从设计、研制到生产定型,至少要5年~10年的时间,而服役期更长,至少10年~20年。而显示器技术的发展非常迅速,按摩尔定律CPU十八个月就换一代,性能提高一倍,价格降低一半。这是一个非常突出的矛盾。等武器系统生产出来以后,其核心部件显示器却已经非常落后,其部件甚至早已停产,也没有备件;即使有其价格也非常昂贵。近年来武器系统制造商,包括军用显示器制造商,都在大力解决这个问题。尤其是板极和部件级的技术更新更为重要。更新的成本主要在软件,既能升级,又要兼容。美国比较有名的军用显示器厂商Mercury公司,10年前其雇员70%是硬件工程师,而现在70%的雇员是软件工程师。2003年4月洛克希德•马丁公司成功地完成了美海军潜艇声纳系统的新型显示器硬件升级,用2.4GHz的“致强”处理器替换了原有的奔腾处理器,为软件升级提供了更好的运行平台。该公司每4年更新和升级所有硬件,并隔年进行软件升级。

(4)全球信息网格的建设

 为满足网络中心战的要求,军事4发达国家特别是美国强调信息优势和决策优势的作用,在原有电子信息网络的基础之上建设全球信息网格,以此增强电子信息系统之间、电子信息系统和武器系统之间的互操作能力,并将各种传感器、信息系统、指挥和控制能力、武器系统和弹药等资源网络化,并推动向网格化发展。美军网格的建设目标是为综合系统中所有的信息和能力,提供单一的、一体化的、安全的、端到端的系统、资源、数据和应用程序的共享。全球信息网格建设的核心就是构建各种功能和规模的显示器系统及网络。

(5)单兵数字化装备

主要是提供一体化头盔分系统,包括增强型视频放大装置、周围听力装置、高分辨率头盔显示器、无线电头盔控制装置和电源等;提供显示器分系统,亦称单兵C3I分系统,包括储有文字、图像、数据、战场态势等信息的单兵显示器,夜间枪具瞄准专用的视频强化图像增强器,平板显示器,全球定位系统,以及可在500m~2000m距离内与战车、火炮、直升机等进行通信的电台等。