軍用顯示器抗惡劣環境的特點

軍用顯示器抗惡劣環境的特點


軍用顯示器使用環境不通于普通顯示器,所以軍用顯示器要具有抗惡劣環境的特點,這樣才能達到軍用的標準。


顯示器從它誕生之日起,就開始用于軍事領域。隨著軍事科學、武器裝備系統和顯示器技術的發展,軍用顯示器已經成為軍隊作戰能力的關鍵因素,軍用顯示器的研制、生產和應用水平是衡量一個國家國防現代化和軍事實力的重要尺度。軍用顯示器已經成為各種現代化武器裝備系統、軍事電子信息系統以及國防科研系統中不可缺少的、到處可見的設備。小到嵌入式的微處理器,大到百萬億次級的高性能顯示器已廣泛用于各種武器裝備和國防科研之中。而軍用抗惡劣環境顯示器在軍用顯示器中占有極其重要的地位,所有戰場上用的顯示器全是抗惡劣環境顯示器,它們是最具軍用特色的顯示器。


1. 軍用抗惡劣環境顯示器的特點

由于軍用抗惡劣環境顯示器是包括戰機、導彈、艦艇、戰車、火炮以及綜合電子信息系統在內的各種武器裝備的一部分,因此有其鮮明的特點:


(1)抗惡劣環境

各類戰場上使用的顯示器有著一個共同特點,就是使用環境極其惡劣,僅以溫度為例,顯示器的應用從熱帶海洋性氣候、大陸干燥氣候到寒帶大陸性氣候,其溫差變化達數十攝氏度。因此無論是戰場上直接使用的顯示器,還是運載工具上使用的顯示器,都應當考慮惡劣的使用環境。顯示器要經受嚴寒、高溫、濕熱、振動、沖擊、暴曬、雨淋、砂塵、雷電的考驗,以及鹽霧、霉菌、生物蛀蟲的侵蝕帶來的影響等。


(2)強實時性

較強的實時處理能力,武器裝備系統中的顯示器主要功能就是要完成實時處理,要求中斷響應時間短、運算速度快及具有高速數據傳輸率等。以防空導彈指揮控制系統為例,整個防空導彈武器系統對其中的指揮控制系統的要求是:反應時間短,能對付高速機動目標的大規模密集空襲;在戰術上能實現點和區域防御;實現多個火力單元、多種武器配系的協同作戰;有效的大范圍戰場管理等。這就要求指揮控制系統的顯示器有非常強的實時響應能力。

(3)高可靠性

導彈、、戰機、艦艇、戰車以及軍事綜合電子信息系統(C4ISR)等軍事裝備均是復雜、昂貴的大系統,它的可靠性在軍事、經濟、政治、人民生命財產安全上都有重大意義。而顯示器是這些系統的控制核心,對它們的高可靠性要求是顯而易見的。


(4)高安全性

長期以來顯示器設計目標追求的主要是提高信息處理能力和降低成本,對軍用顯示器還有抗惡劣環境。而對于安全問題重視不夠,留下許多不安全因素。隨著顯示器及網絡的普及和應用,病毒、黑客、電磁泄漏等安全事件層出不窮,而且越演越烈。尤其在信息化作戰中,顯示器為核心的信息系統是敵人攻擊的重點目標。因此,高安全性也是軍用抗惡劣環境顯示器必須具備的性能。


(5)嵌入式

軍用抗惡劣環境顯示器是整個武器系統的組成部分,對硬件、軟件和輸入/輸出接口均有特殊要求。硬件除功能、性能須滿足要求外,還必須在體積、功耗、質量、形狀等方面滿足要求。輸入/輸出接口眾多,既有數字量,又有模擬量、開關量。編制可靠、有效的嵌入式作戰軟件更是非常復雜、繁重的任務。


2. 軍用抗惡劣環境顯示器在武器裝備中的應用方向

20世紀末,電子信息技術與裝備造價的比例,艦艇為25%~30%,導彈接近60%,軍用飛機接近40%,戰略轟炸機和隱形飛機超過60%,空間武器達75%,而軍事指揮控制系統(C4ISR)竟高達88%。美國電子協會預計,到2010年,西方國家所有武器裝備上述比例的平均值將超過50%。電子信息技術含量高低已經成為衡量武器裝備性能優劣和現代化水平高低的最重要的標志。


從20世紀90年代初開始至今以及今后若干年內軍用抗惡劣環境顯示器在武器裝備中的應用方向主要是:

(1)原有主戰裝備信息化改造

20世紀90年代初期,即冷戰結束后,美軍的機械化建設已達到很高的水平,其武器裝備性能已接近物理極限。為進一步提高武器裝備和平臺的作戰能力,美軍走武器裝備信息化的道路。美三軍均對原有的武器裝備和作戰平臺進行信息化改造,美國海軍率先走在前面,拋棄了老的過時昂貴的軍標產品代之以性能先進、信息化程度高的所謂COTS(商用現成)產品。
在2003年美英聯軍的對伊拉克作戰中,美軍的優勢并不在于個別的先進武器,他們在伊拉克賴以取勝的武器裝備幾乎都是20年以前的東西,例如新華社記者登上的小鷹號航空母艦已服役近半個世紀,關鍵是這些裝備都進行了信息化改造,使美軍不同的武器系統形成了陸、海、空、天一體化的有機整體,而把其他國家的軍隊遠遠拋在后面。英軍的裝備性能并不比美國的差,但他們的信息化水平遠遠低于美軍。因此,英軍在這場戰爭中的表現明顯差于美軍。


(2)武器裝備的精導智能化

1991年的海灣戰爭中,美軍使用的精確制導的彈藥不足整個用量的20%,而在2003年的伊拉克戰爭中帶有精確制導的彈藥已占整個用量的80%。美軍防空的主戰裝備——愛國者導彈不斷在進行顯示器軟、硬件方面的改進。美國目前正在研制智能化水平更高的導彈武器系統,采用傳感器技術、微電子技術、信息處理技術、人工智能技術,使它們能區分外形和尺寸相同,但類型不同的敵我(友)軍用卡車、運輸車輛、通信車輛、地空導彈發射架與地地導彈發射架。目前,技術比較成熟的是“黃蜂”反坦克導彈,通過導彈上的顯示器可以識別真偽目標,甚至可以從目標群中選中任何一輛坦克進行攻擊。


(3)武器系統中顯示器硬、軟件升級

武器系統、不管是導彈、坦克、飛機、艦船,從設計、研制到生產定型,至少要5年~10年的時間,而服役期更長,至少10年~20年。而顯示器技術的發展非常迅速,按摩爾定律CPU十八個月就換一代,性能提高一倍,價格降低一半。這是一個非常突出的矛盾。等武器系統生產出來以后,其核心部件顯示器卻已經非常落后,其部件甚至早已停產,也沒有備件;即使有其價格也非常昂貴。近年來武器系統制造商,包括軍用顯示器制造商,都在大力解決這個問題。尤其是板極和部件級的技術更新更為重要。更新的成本主要在軟件,既能升級,又要兼容。美國比較有名的軍用顯示器廠商Mercury公司,10年前其雇員70%是硬件工程師,而現在70%的雇員是軟件工程師。2003年4月洛克希德?馬丁公司成功地完成了美海軍潛艇聲納系統的新型顯示器硬件升級,用2.4GHz的“致強”處理器替換了原有的奔騰處理器,為軟件升級提供了更好的運行平臺。該公司每4年更新和升級所有硬件,并隔年進行軟件升級。


(4)全球信息網格的建設

  為滿足網絡中心戰的要求,軍事發達國家特別是美國強調信息優勢和決策優勢的作用,在原有電子信息網絡的基礎之上建設全球信息網格,以此增強電子信息系統之間、電子信息系統和武器系統之間的互操作能力,并將各種傳感器、信息系統、指揮和控制能力、武器系統和彈藥等資源網絡化,并推動向網格化發展。美軍網格的建設目標是為綜合系統中所有的信息和能力,提供單一的、一體化的、安全的、端到端的系統、資源、數據和應用程序的共享。全球信息網格建設的核心就是構建各種功能和規模的顯示器系統及網絡。


(5)單兵數字化裝備

主要是提供一體化頭盔分系統,包括增強型視頻放大裝置、周圍聽力裝置、高分辨率頭盔顯示器、無線電頭盔控制裝置和電源等;提供顯示器分系統,亦稱單兵C3I分系統,包括儲有文字、圖像、數據、戰場態勢等信息的單兵顯示器,夜間槍具瞄準專用的視頻強化圖像增強器,平板顯示器,全球定位系統,以及可在500m~2000m距離內與戰車、火炮、直升機等進行通信的電臺等。