采用分布式结构技术的组合仪表设计

　　0 引 言

　　组合仪表(系统)是当前航海、航空、航天等各领域的重要发展方向之一，如组合导航仪表、组合测量定位仪表、组合诊断显示仪表、组合遥测遥控仪表等。组合仪表(系统)的设计涉及硬件控制系统的设计、控制对象的组合设计、组合模式和软件处理方法、滤波方法，这些都是当前学术界研究的内容。

　　在舰船的航海、导航和控制方面，研究和应用各种规格的组合导航仪表也在不断改进和提高。由于计算机技术、自动化技术和电子技术的日新月异的发展，许多新的器件不断推广，对组合仪表的结构模式、自动化程度、性能指标、可靠性、可维护性等提出了更高的要求。例如现在的舰桥控制系统，将涉及舰船自动航行控制、操船速度控制、舰船避碰控制、自动航行规划和决策控制、舰船通信系统(包括卫星通信和数据链通信)、舰船指挥系统、舰船作战系统等诸多方面。要实现上述功能，首先要掌握更先进的舰船运动控制理论和各种先进的传感器(包括环境传感器)硬件，同时设计出相应的总线控制结构，最后设计具有图像识别、数据融合、卡尔曼滤波的可靠性高、自动化程度高的组合控制仪表。

　　组合控制仪表可以将舰船上各种单独使用的、功能单一且具有某种相同关系的各种独立的设备的信息，通过计算机有机地组合在一起，设计的系统方案应根据系统指标要求选用合适的模块化结构、局域网结构、分布式结构等模式。但选用何种总线控制结构模式，将决定了该仪表的最终的控制和维护性能。

　　设计的总线结构应尽可能扩展灵活，可以根据用户的特殊要求，选配合适的控制模式，以满足用户的不同需求;同时还必须考虑便于计算机的检测和故障诊断;还必须向船载航行数据记录仪 VDR(VoyageDataRecorder) 提供必须的数据。系统拟采用开放式结构，硬件和软件均可随时升级和降维。通过应用卡尔曼滤波等各种数据处理技术，发挥各单个仪表的优点，使最后提供给用户的综合信息参数既能满足实时、随着科学技术的迅速发展，集中单一微机模式的仪表和传统的串行通信已无法满足无论是硬件方面还是信息通信方面的要求，更不能满足现代战争的需要。

　　因此一种采用分布式多微机结构体系的设计方案应运而生，并迅速地受到众多设计者的极大的重视，并在各种形式的组合仪表中、特别在组合导航仪表中得到了广泛和成功的验证，表现出优良的性能，并被广泛应用到航海和武器系统上。

　　在舰船的导航组合仪表中，选用的计算机必须能实时准确地接收和传输各个独立的导航设备的测量信息，同时还需对各种导航信息进行综合处理并将结果实时输出。可见计算机的工作非常繁忙，需要完成大量的输入、输出数据的传输，还要进行许多复杂矩阵的运算，故所选用的微机的运算速度要求极高，存储容量也要非常大。为满足上述要求，设计此类的组合导航仪表可采用分布式多微机系统技术实现。