在軍用導(dǎo)航領(lǐng)域，嵌入式計(jì)算機(jī)早已超越了“計(jì)算”的范疇，它是一個(gè)集傳感、計(jì)算、控制、通信于一體的高性能、高可靠、強(qiáng)實(shí)時(shí)的綜合信息處理系統(tǒng)。在導(dǎo)航系統(tǒng)中，嵌入式計(jì)算機(jī)的核心作用是實(shí)時(shí)處理多種傳感器的數(shù)據(jù)，運(yùn)行復(fù)雜的導(dǎo)航算法，最終計(jì)算出載體的精確位置、姿態(tài)、速度和時(shí)間信息。

一、關(guān)鍵技術(shù)要求與挑戰(zhàn)

軍用導(dǎo)航領(lǐng)域的嵌入式計(jì)算機(jī)面臨巨大挑戰(zhàn)，其技術(shù)要求遠(yuǎn)超民用產(chǎn)品。

1.高精度與多源信息融合：

核心技術(shù)：卡爾曼濾波器。 這是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)算法的靈魂。它能最優(yōu)地融合來自不同傳感器（如IMU、GPS、星敏感器、氣壓計(jì)等）的數(shù)據(jù)，取長補(bǔ)短，得到比任何單一傳感器更精確、更穩(wěn)定的導(dǎo)航解。

挑戰(zhàn)：不同傳感器數(shù)據(jù)速率、精度和噪聲特性各異，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、高效的融合算法對計(jì)算機(jī)的算力是巨大考驗(yàn)。

2.極強(qiáng)的抗干擾與頑存能力：

GPS/北斗欺騙與干擾：戰(zhàn)場上是常態(tài)。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)必須集成抗干擾技術(shù)，如自適應(yīng)調(diào)零天線、基于慣性導(dǎo)航的輔助跟蹤環(huán)路等。當(dāng)衛(wèi)星信號不可用時(shí)，能瞬間無縫切換至純慣性導(dǎo)航或其他備用導(dǎo)航模式。

挑戰(zhàn)：確保在極端電子戰(zhàn)環(huán)境下，導(dǎo)航系統(tǒng)不失效、不被騙。

3.嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性：

導(dǎo)航解算必須在毫秒甚至微秒級內(nèi)完成。例如，一枚超音速導(dǎo)彈的飛行控制環(huán)路更新率極高，任何延遲都會導(dǎo)致脫靶。

挑戰(zhàn)：要求使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并精心設(shè)計(jì)任務(wù)調(diào)度，確保最高優(yōu)先級的導(dǎo)航任務(wù)總能及時(shí)執(zhí)行。

4.環(huán)境適應(yīng)性：

高過載：導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)的過載可能高達(dá)數(shù)萬g，嵌入式計(jì)算機(jī)和其內(nèi)部的IMU傳感器必須能承受。

劇烈溫變：從地面儲存到高空高速飛行，溫度變化范圍極大。

挑戰(zhàn)：需要特殊的加固封裝和散熱設(shè)計(jì)。

5.可靠性、安全性與長壽命：

導(dǎo)航系統(tǒng)一旦故障，可能導(dǎo)致機(jī)毀人亡、任務(wù)失敗。因此需要采用冗余設(shè)計(jì)（如雙IMU、雙計(jì)算機(jī)投票表決）。

軟件必須極其健壯，不能出現(xiàn)死機(jī)、內(nèi)存泄漏等問題。

挑戰(zhàn)：在有限的SWaP限制下實(shí)現(xiàn)高可靠性。

二、主要應(yīng)用場景

1.精確制導(dǎo)武器：

導(dǎo)彈（巡航導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈）：嵌入式計(jì)算機(jī)融合慣性測量單元、GPS/北斗衛(wèi)星信號、地形匹配、景象匹配等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”的高精度打擊。

制導(dǎo)炸彈/炮彈：通過嵌入式系統(tǒng)接收GPS/激光制導(dǎo)信號，控制彈翼調(diào)整落點(diǎn)。

2.軍用平臺導(dǎo)航：

戰(zhàn)機(jī)/無人機(jī)：綜合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、空速管等數(shù)據(jù)，為飛控計(jì)算機(jī)提供高精度導(dǎo)航信息，實(shí)現(xiàn)自主航線飛行、著陸和空中加油。

艦船/潛艇：潛艇在水下無法使用GPS，其導(dǎo)航高度依賴慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)需要長時(shí)間高精度地解算陀螺和加速度計(jì)數(shù)據(jù)，累積誤差極小。水面艦艇則結(jié)合GPS、雷達(dá)和無線電導(dǎo)航。

戰(zhàn)車/裝甲車：為車長和駕駛員提供自身位置、隊(duì)友位置、敵情信息的綜合態(tài)勢感知，是數(shù)字化戰(zhàn)場的基礎(chǔ)。

3.單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)：

士兵攜帶的嵌入式導(dǎo)航計(jì)算機(jī)集成GPS和慣性傳感器，即使在GPS信號被屏蔽的室內(nèi)或叢林環(huán)境中，也能通過慣性導(dǎo)航推算士兵位置，并在電子地圖上顯示。

4.軍用無人機(jī)：

這是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的極致應(yīng)用。它不僅要完成自身導(dǎo)航，還要集成任務(wù)規(guī)劃、航路點(diǎn)跟蹤、自主起降、甚至自主避障和集群協(xié)同飛行等功能。

三、廠家分布

中國市場目前仍以軍工企業(yè)為主導(dǎo)，包括國有軍工生產(chǎn)企業(yè)和各軍工集團(tuán)下屬科研院所，民參軍企業(yè)起配套與補(bǔ)充作用，行業(yè)集中度相對較高。在民營企業(yè)里，四川成都智明達(dá)電子、青島智騰微電子、長沙景嘉微電子、江蘇雷科防務(wù)科技、四川賽狄信息技術(shù)等廠商的技術(shù)比較成熟，在行業(yè)內(nèi)具有一定的知名度。

其中，華東地區(qū)的青島智騰微電子在嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域主要研制全國產(chǎn)化的板卡級產(chǎn)品和組件級產(chǎn)品。

板卡級產(chǎn)品包括：數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)處理、接口控制、圖形圖像、通信交換等多種功能的計(jì)算機(jī)板卡產(chǎn)品

組件級產(chǎn)品包括：通用計(jì)算機(jī)融合電路組件、慣測一體化電子組件等產(chǎn)品

這些產(chǎn)品具備全國產(chǎn)化、小型化、可定制、高性能、高可靠性等特點(diǎn)。在國家政策大力支持、國防需求明確、技術(shù)升級浪潮以及國產(chǎn)化替代機(jī)遇的多重驅(qū)動下，智騰等企業(yè)擁有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

軍用嵌入式計(jì)算機(jī)行業(yè)是國防信息化、智能化的核心基石，隨著武器裝備對計(jì)算、感知、互聯(lián)和智能決策需求的不斷提升，該行業(yè)未來前景廣闊。

審核編輯 黃宇