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1  前言

    現(xiàn)代武器裝備的信息化、智能化無(wú)不與武器裝備系統(tǒng)具有某些計(jì)算機(jī)的功能相關(guān)聯(lián)。但是，在第二次世界大戰(zhàn)之后的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，武器裝備和計(jì)算機(jī)大多是“各行其是、自行系統(tǒng)”。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生于1946年，在其后漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)始終是安置在特殊的機(jī)房中，實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化，計(jì)算機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)兩種不同的發(fā)展方向：(1) 以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)以其小型、價(jià)廉、高可靠性特點(diǎn)，迅速走出機(jī)房；基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī)，表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣，要求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。(2) 要求高速、海量的數(shù)值計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無(wú)限提升，存儲(chǔ)容量的無(wú)限擴(kuò)大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)各個(gè)行業(yè)的廣泛滲透，以“應(yīng)用為中心”的分類方法變得更為切合實(shí)際和科學(xué)合理，也就是說(shuō)按計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為嵌入式計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。換言之，始于微型機(jī)時(shí)代的應(yīng)用，造就了嵌入式計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)通常由嵌入式微處理器，相關(guān)的硬件支持設(shè)備以及嵌入式軟件系統(tǒng)等3個(gè)部件組成。其中，微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件，其它硬件還包括內(nèi)部總線、接口以及外部總線。

    同時(shí)武器裝備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)越來(lái)越緊密地融合在一起。換句話說(shuō)，就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)緊緊地“嵌入”到武器裝備里面去了。由此人們斷言：武器裝備已經(jīng)進(jìn)入“嵌入式”時(shí)代了！特別是美軍更是在嵌入式技術(shù)的研究和應(yīng)用方面走在各國(guó)軍隊(duì)的前面，本文對(duì)此做了一個(gè)概要的闡述。

2 “需求牽引、技術(shù)推動(dòng)”促使計(jì)算機(jī)技術(shù)兩極分化

    電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，人們傳統(tǒng)的分類方法是按照計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將計(jì)算機(jī)劃分為大型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)和微計(jì)算機(jī)。這種分類方法沿襲了大約40多年。近些年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，情況已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，例如在70年代末定義的微計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上，演變和發(fā)展出來(lái)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，如今已經(jīng)占據(jù)了全球計(jì)算機(jī)工業(yè)90 %的市場(chǎng)，其處理速度也超過(guò)了以往大、中型計(jì)算機(jī)的處理速度。

    武器裝備系統(tǒng)里面使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)了軍用嵌入式計(jì)算機(jī)和軍用通用計(jì)算機(jī)的分類方法。軍用嵌入式計(jì)算機(jī)就是指以插件或芯片形式嵌入到武器裝備或武器裝備系統(tǒng)的內(nèi)部，智能地完成武器系統(tǒng)功能的專用計(jì)算機(jī)。這類計(jì)算機(jī)通常以芯片、模板組件或控制器等形式埋藏于武器內(nèi)部，以機(jī)箱形式表現(xiàn)出來(lái)，執(zhí)行一種或多種特定任務(wù)，具有體積小、重量輕、功耗低、適應(yīng)工作環(huán)境能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，主要用于武器控制，指揮控制和通信系統(tǒng)，仿真等作戰(zhàn)與保障系統(tǒng)中。一方面是作戰(zhàn)需要武器裝備更精確、更可靠、更聰明，因而需要將計(jì)算機(jī)的功能更多地“嵌入”到武器裝備里面去，使武器裝備更加智能化；另一方面則是技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠讓計(jì)算機(jī)更小型、更輕型、更方便地“嵌入”到武器裝備里面去。換句話說(shuō)，“需求牽引、技術(shù)推動(dòng)”促使計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生兩極分化，其中一支則出現(xiàn)了從“自成系統(tǒng)，各自為戰(zhàn)”到“嵌為一體，緊密融合”的情況。

3  軍用嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

    嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的武器控制系統(tǒng)之中，后來(lái)逐步用于軍事指揮控制和通信系統(tǒng)，現(xiàn)在則廣泛地用于軍民兩用的機(jī)電一體化產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)主要用于各種信號(hào)處理與控制。用于軍用各種武器控制（從火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈到制導(dǎo)引爆裝置等）、坦克、艦艇、轟炸機(jī)等陸海空三軍的各種軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)抗等軍事通信裝備，野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用的各種專用設(shè)備等。軍用嵌入式系統(tǒng)在第一次海灣戰(zhàn)爭(zhēng)到最近的阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中都有廣泛地應(yīng)用。

    目前，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活各領(lǐng)域普及應(yīng)用，用于企業(yè)、軍隊(duì)、辦公室、實(shí)驗(yàn)室以及個(gè)人家庭等各種場(chǎng)所。以下舉出若干“嵌入式”系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域里面應(yīng)用的例子來(lái)說(shuō)明軍用“嵌入式”系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用：

(1)   嵌入式低價(jià)格慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Embedded low cost inertial navigation system，INS)
INS使用慣性測(cè)量部件(IMU)、數(shù)字羅盤、GPS和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。INS能夠連續(xù)估計(jì)作戰(zhàn)平臺(tái)的位置與方向。傳統(tǒng)與典型的IMU是十分昂貴的系統(tǒng)，然而，如果INS采用低價(jià)格的組件，則低的價(jià)格帶來(lái)低的性能，這就是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常常必須包括GPS、羅盤與卡曼濾波器的主要原因。然而，發(fā)展中的嵌入式系統(tǒng)則是將導(dǎo)航的重大綜合體融合在一起。結(jié)果是呈現(xiàn)出整個(gè)系統(tǒng)具有突出的工作優(yōu)點(diǎn)和多面性的應(yīng)用，而且價(jià)格十分便宜。

(2)   美國(guó)陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中的“21世紀(jì)”旅及旅以下戰(zhàn)斗指揮系統(tǒng)(Force XXI Battle Command Brigade-and-Below，F(xiàn)BCB2)

    該系統(tǒng)將給從旅到旅以下最低級(jí)別的戰(zhàn)術(shù)單位（班）提供戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和指揮控制。該系統(tǒng)主要包括5個(gè)部分：特種用途的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字化部隊(duì)指揮軟件系統(tǒng)、“嵌入式”位置定位導(dǎo)航裝置(Embedded Position-Navigation，POSNAV)和報(bào)告系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)接口和數(shù)字化部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗識(shí)別環(huán)境。

    此外，還有一種“改良的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器”(Improved Data Modem，IDM)。該裝置主要用于通信和目標(biāo)系統(tǒng)里面。IDM在陸海空三軍裝置中都有應(yīng)用。典型的應(yīng)用是將其嵌入到陸軍21世紀(jì)部隊(duì)旅及旅以下系統(tǒng)的軟件里面去。

(3)   武器試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)

    軍隊(duì)靶場(chǎng)承擔(dān)著三軍各種新型武器系統(tǒng)的試驗(yàn)與評(píng)估任務(wù)，目的是為了檢驗(yàn)新型武器系統(tǒng)或裝備的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。衡量武器裝備的性能指標(biāo)能否達(dá)到要求，而使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)給予證明。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的任務(wù)就是要完成對(duì)被試品輸入輸出參數(shù)和部分中間運(yùn)算結(jié)果的采集。為了實(shí)現(xiàn)武器裝備系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理，艦載武器系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的軟、硬件均可以采用嵌入式技術(shù)。

    據(jù)報(bào)道，我國(guó)的研祥智能科技股份有限公司曾運(yùn)用其嵌入式產(chǎn)品“EVOC