美國海軍“福特”級(jí)航母電子信息系統(tǒng)分析

賀文紅

(海軍裝備部，北京100071)

0 引 言

“福特”級(jí)航母上的信息系統(tǒng)由艦艇自防御系統(tǒng)(SSDS)、水面艦艇魚雷防御系統(tǒng)(SSTDS)、航空數(shù)據(jù)管理與控制系統(tǒng)(ADMACS)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(NDN)、綜合艦載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ISNS)、綜合語音網(wǎng)絡(luò)(IVN)系統(tǒng)、外部衛(wèi)星通信系統(tǒng)及聯(lián)合預(yù)警與報(bào)告網(wǎng)絡(luò)(JWARN)等組成。

1 艦艇自防御系統(tǒng)(SSDS)

SSDS 是美國海軍為航空母艦和兩棲艦設(shè)計(jì)研制的新一代綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)，其目的是對(duì)付愈加致命的反艦巡航導(dǎo)彈(ASCM)威脅。SSDS 系統(tǒng)與以前航空母艦和兩棲艦上采用的作戰(zhàn)系統(tǒng)的顯著不同之處是采用開放式、全分布式結(jié)構(gòu)，大量采用商用現(xiàn)成軟硬件，通過FDDI 光纖局域網(wǎng)將艦艇上所有硬殺傷(導(dǎo)彈系統(tǒng)和快速反應(yīng)火控系統(tǒng))和軟殺傷(誘騙)武器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)(雷達(dá)、光電/紅外)和其他系統(tǒng)(如GCCS－M、CEC 等)集成在一起，加速航空母艦和兩棲艦艇從發(fā)現(xiàn)反艦巡航導(dǎo)彈到使用武器交戰(zhàn)這一過程，使得這些艦艇具備了強(qiáng)大的自衛(wèi)能力。

由于SSDS 綜合了來自多個(gè)傳感器的探測(cè)數(shù)據(jù)而形成一個(gè)合成航跡，增加了對(duì)目標(biāo)的跟蹤能力。例如，SSDS 將相關(guān)來自各部雷達(dá)、電子偵察(ESM)系統(tǒng)以及敵我識(shí)別(IFF)系統(tǒng)的目標(biāo)探測(cè)進(jìn)行綜合，形成合成目標(biāo)航跡，識(shí)別目標(biāo)威脅并給出威脅優(yōu)先級(jí)別，同時(shí)加快參加交戰(zhàn)的武器分配過程，將向作戰(zhàn)人員顯示出建議的交戰(zhàn)方案，或者以自動(dòng)方式立即啟動(dòng)武器射擊、ECM 發(fā)射、假目標(biāo)布放或它們的某些組合。

在福特級(jí)航母上，SSDS MK2與下列設(shè)備有接口關(guān)系:

雙波段雷達(dá)組(含VSR 體搜索雷達(dá)和SPY－3多功能雷達(dá));紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)(IRST);AN/SLQ－32 電子戰(zhàn)系統(tǒng);導(dǎo)航傳感器系統(tǒng)接口(NAVSSI);海上全球指揮與控制系統(tǒng) (GCCS－M);中心化的敵我識(shí)別器(CIFF);協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)(CEC);武器發(fā)射系統(tǒng)，包括MK57 改進(jìn)型海麻雀導(dǎo)彈(ESSM)發(fā)射系統(tǒng)、MK31 “拉姆” (RAM)導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)、MK15 “密集陣”近程武器系統(tǒng);訓(xùn)練系統(tǒng)及設(shè)備，包括作戰(zhàn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(BFTT)、作戰(zhàn)部隊(duì)電子戰(zhàn)訓(xùn)練器(BEWT)、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)(TCTS)。

可以看出，SSDS 作為艦艇上的核心作戰(zhàn)管理系統(tǒng)，把艦艇上幾乎所有的作戰(zhàn)資源都統(tǒng)管起來，為遂行作戰(zhàn)提供了更加快速的反應(yīng)和靈活的作戰(zhàn)方案選擇。對(duì)于一些特殊的、重要的作戰(zhàn)需求，在SSDS 系統(tǒng)中，由專門的作戰(zhàn)管理系統(tǒng)來執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，如對(duì)于編隊(duì)協(xié)同防空作戰(zhàn)，將利用CEC來進(jìn)行。

SSDS 綜合使用硬殺傷武器和電子戰(zhàn)設(shè)備以摧毀來襲目標(biāo)，為艦艇提供分層的自動(dòng)化防御能力，由于采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，因此縮短了探測(cè)、識(shí)別、跟蹤和壓制反艦導(dǎo)彈的時(shí)間。

SSDS與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)外部獲取信息的接口主要有3個(gè):NAVSSI、GCCS-M和 CEC。其 中 SSDS 從NAVSSI 接口獲取艦船姿態(tài)、位置、航向等信息，供SSDS 中的傳感器和武器發(fā)射系統(tǒng)使用。GCCS-M為SSDS的一個(gè)非常重要的情報(bào)支持系統(tǒng)，可在編隊(duì)、戰(zhàn)區(qū)和聯(lián)合部隊(duì)層次上實(shí)現(xiàn)互操作的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。CEC 通過編隊(duì)多平臺(tái)上的雷達(dá)傳感器信息共享、信息融合，可實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)統(tǒng)一的態(tài)勢(shì)圖，支撐編隊(duì)聯(lián)合協(xié)同防空作戰(zhàn)。

2 水面艦艇魚雷防御系統(tǒng)(SSTDS)

SSTDS 是為美國航母(或戰(zhàn)列艦)提供對(duì)抗魚雷手段的水面艦魚雷防御系統(tǒng)，目前正在進(jìn)行開發(fā)第3 代系統(tǒng)，包括WSQ－11 魚雷防御系統(tǒng)和一次性聲誘餌。WSQ－11 又包括SLQ－25A “水精”拖曳魚雷對(duì)抗系統(tǒng)，拖曳式探測(cè)、分類和定位(DCL)子系統(tǒng)，硬殺傷反魚雷魚雷 (ATT)。DCL 子系統(tǒng)包括一部拖曳式主/被動(dòng)聲吶，其中有一個(gè)大功率發(fā)射源和一個(gè)監(jiān)聽接收機(jī)，能以自動(dòng)或半自動(dòng)模式發(fā)射ATT，也可以進(jìn)行ATT的手動(dòng)發(fā)射。美國不斷對(duì)SSTD 系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，2006年2 種獨(dú)立的DCL 系統(tǒng)已進(jìn)行海上并肩測(cè)試，ATT 正在進(jìn)行一系列水下測(cè)試，將在2015年達(dá)到初始作戰(zhàn)能力。

AN/SLQ－25 是一個(gè)拖曳電聲裝置，可為水面艦艇提供魚雷及其他聲學(xué)目標(biāo)的被/主動(dòng)探測(cè)、定位和威脅評(píng)估，干擾來襲魚雷的聲學(xué)傳感器并將其誘騙至遠(yuǎn)離本艦之處。

美國海軍在SSTD 計(jì)劃中，將AN/SLQ－25 升級(jí)為AN/SLQ－25A。AN/SLQ－25A 是一個(gè)呈流線型的拖曳式電聲裝置，它通過艦艇尾部的發(fā)射孔發(fā)射，并由一根拖曳信號(hào)傳輸同軸電纜拖在船尾。它能對(duì)來襲魚雷的威脅和其他聲學(xué)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別和定位。并針對(duì)來襲魚雷的不同，可選擇干擾聲學(xué)傳感器模式或聲誘餌模式工作，誘騙魚雷遠(yuǎn)離本艦。

3 航空數(shù)據(jù)管理與控制系統(tǒng)(ADMACS)

航空數(shù)據(jù)管理與控制系統(tǒng)(ADMACS)是一種用于跟蹤監(jiān)測(cè)飛機(jī)和直升機(jī)艦上發(fā)射/回收的狀態(tài)、航母飛行甲板上的操作活動(dòng)等的信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)與航母空中交通管制中心(CATCC/DAIR)、塔康戰(zhàn)術(shù)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)(TACAN)、聯(lián)合精確進(jìn)場(chǎng)與著艦系統(tǒng)(JPALS)、儀表助降系統(tǒng)(ILS)、SPN－46 雷達(dá)、改進(jìn)型菲涅爾光學(xué)助降系統(tǒng)(IFLOS)、儀表助降自動(dòng)雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)(ILARTS)、手動(dòng)操作光學(xué)降落輔助系統(tǒng)(MOVLAS)、MORIAH 等之間均有接口關(guān)系。

ADMACS 系統(tǒng)的核心為電子助降系統(tǒng)，包括JPALS、塔康戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)、SPN－46 雷達(dá)等;當(dāng)航母處于電磁靜默狀態(tài)時(shí)，主要采用光學(xué)助降系統(tǒng)。ADMACS 系統(tǒng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(NDN)聯(lián)系尤為緊密。由于艦載機(jī)在降落過程中要時(shí)刻獲取航母甲板的姿態(tài)數(shù)據(jù)，保障艦載機(jī)降落的安全，ADMACS 中的多個(gè)系統(tǒng)和NDN 都有數(shù)據(jù)接口，如CATCC、SPN－46、IFLOS 等。

4 導(dǎo)航數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(NDN)

航母導(dǎo)航數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是以艦船慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為中心的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)。它是通過卡爾曼濾波器最佳地利用外部位置信息、速度信息實(shí)現(xiàn)重調(diào)、修正和阻尼的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)。航母導(dǎo)航數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的作用是保證航母的安全航行、確保飛機(jī)的安全起降、對(duì)準(zhǔn)艦載飛機(jī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，并作為艦載情報(bào)信息系統(tǒng)與武器系統(tǒng)的基準(zhǔn)信息源。

5 綜合艦載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ISNS)

綜合艦載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ISNS)為美國海軍艦艇(包括潛艇)提供可靠、高速的保密和非密的艦載局域網(wǎng)。該網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)信息分發(fā)服務(wù)(BNIDS)、國防信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(DISN)寬域網(wǎng)(安全與非安全I(xiàn)P 路由網(wǎng))的接入和體系結(jié)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，保障艦艇內(nèi)部/海上編隊(duì)各艦艇、各艦艇指揮官以及艦隊(duì)司令官之間能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交換。美國海軍認(rèn)為，該系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)2020 聯(lián)合構(gòu)想和現(xiàn)有老式系統(tǒng)向IT－21 過渡的關(guān)鍵。

ISNS 分為艦載和岸基兩部分，艦上部分又分為保密和非密網(wǎng)兩部分。它使用高速無線和有線接線器、路由器、服務(wù)器、工作站以及操作系統(tǒng)軟件技術(shù)，提供保密和非保密應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接入應(yīng)用，能夠供艦上部隊(duì)、艦上設(shè)備、艦上指揮官及艦上工作人員使用。ISNS 能夠在艦上配置460 多個(gè)不同的系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)異類網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通及緊密同步，主要包括:海軍戰(zhàn)術(shù)指揮保障系統(tǒng)(NTCSS)、海上戰(zhàn)區(qū)醫(yī)療信息計(jì)劃(TMIP－M)、作戰(zhàn)部隊(duì)電子郵件(BFEM)、戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)管理核心系統(tǒng)(TBMCS)、損管修理站 (DCRS)、海軍標(biāo)準(zhǔn)綜合個(gè)人系統(tǒng)(NSIPS)、聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)(JMPS)、氣象數(shù)據(jù)接收終端 (MDRR)、海軍模塊化自動(dòng)通信系統(tǒng)(NAVMACS)、國防報(bào)文發(fā)送系統(tǒng)(DMS)、自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ADNS)、全球廣播系統(tǒng)(GBS)、視頻信息交換系統(tǒng)(VIXS)、戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斧式武器控制系統(tǒng)(TTWCS)以及信息安全(INFOSEC)系統(tǒng)，有力地保障美國海軍艦載網(wǎng)絡(luò)、使命和信息應(yīng)用、無線電/衛(wèi)星通信以及岸基數(shù)據(jù)分發(fā)結(jié)構(gòu)的全同步和端對(duì)端信息傳輸?shù)哪芰Α?/p>

岸基部分的ISNS 系統(tǒng)主要通過海上聯(lián)合軍種地區(qū)信息交換系統(tǒng)(CENTRIX)實(shí)現(xiàn)了海上不同艦上的多種系統(tǒng)/設(shè)備的互聯(lián)互通。CENTRIX 主要是一種以WEB為基礎(chǔ)的、使用政府現(xiàn)成技術(shù)(GOTS)和民用現(xiàn)成技術(shù)(COTS)的全球網(wǎng)絡(luò)，可使多國進(jìn)行信息共享。CENTRIXS－M 支持聯(lián)盟、同盟和聯(lián)合互操作能力和信息交換，提供電子郵件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、協(xié)作和以下產(chǎn)品，如全球指揮與控制系統(tǒng)綜合成像和情報(bào)(GCCS－I3)、通用戰(zhàn)役圖(COP)和通用情報(bào)圖(CIP)。此外，它可通過衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)與同盟/聯(lián)盟伙伴進(jìn)行艦對(duì)艦和艦對(duì)岸WEB 復(fù)制、發(fā)送電子郵件和談話的功能。CENTRIXS－M 能夠提供艦對(duì)岸衛(wèi)星通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議路徑，作為對(duì)現(xiàn)有艦對(duì)艦高頻電子郵件能力的補(bǔ)充。通過使用網(wǎng)絡(luò)交換器、路由器、密碼設(shè)備、服務(wù)器、PC 機(jī)和商用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

6 綜合語音網(wǎng)絡(luò)(IVN)

綜合語音網(wǎng)絡(luò)(IVN)是一種集成了多種艦上通信設(shè)備的多任務(wù)電話和通信系統(tǒng)。IVN 能夠用于撥號(hào)電話、聲力電話、收音機(jī)、內(nèi)通或軍用計(jì)算機(jī)的信息傳輸。IVN 由電話終端、電話/通信網(wǎng)絡(luò)和最少可用3 h的電池組組成。IVN 系統(tǒng)是艦載寬帶通信的主要形式，包括損管期間下的通信。艦上多數(shù)艙室內(nèi)均裝備了一種白天使用的標(biāo)準(zhǔn)撥號(hào)電話。其中，緊急電話“211”能中斷已連接的電話并自動(dòng)連接到裝有1 臺(tái)軍用計(jì)算機(jī)的人工值班室處。在船邊區(qū)域還裝有非關(guān)鍵線路電話，當(dāng)船上電力不足時(shí)，這些電話就不能使用。

IVN 系統(tǒng)與艦載空中交通管制通信(SATCC)、HYDRA、戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)等系統(tǒng)有接口。

SATCC 是美國海軍艦載可擴(kuò)展綜合語音通信系統(tǒng)(SIVCS)的最新改進(jìn)型。該系統(tǒng)包括模塊化子系統(tǒng)，含一個(gè)可編程綜合通信終端(PICT)，主要用于航母內(nèi)部通信、固定翼和旋轉(zhuǎn)翼飛機(jī)的空中交通管制。其基本配置可以通過增加電路卡進(jìn)行功能擴(kuò)展以適應(yīng)與日俱增的通信需求。一個(gè)完整的SATCC 包括基本3080 語音轉(zhuǎn)換器、可選寬帶數(shù)據(jù)/視頻終端，采用綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)，與外部分通信系統(tǒng)有數(shù)字接口。

AN/SRC－55 是一種低功率380～400 MHz 赫茲的窄帶無線內(nèi)部通信系統(tǒng)。它將現(xiàn)有的、煙囪式的獨(dú)立設(shè)備集成為了一個(gè)單一、可靠、高性能的通信系統(tǒng)并作了一定的調(diào)整，以適應(yīng)嚴(yán)格的艦載工作環(huán)境。

7 外部通信系統(tǒng)

航母上的外部通信系統(tǒng)大多由機(jī)載/衛(wèi)星通信以及艦載發(fā)射/接收終端兩部分組成。外部通信系統(tǒng)能確保航母完成各種戰(zhàn)術(shù)使命時(shí)的指揮通信、協(xié)同通信和戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃枰：侥竿獠客ㄐ畔到y(tǒng)幾乎采用了所有的無線電頻段和各種工作方式，其頻率劃分和工作方式均以通信對(duì)象、距離和網(wǎng)絡(luò)的功能不同而定。

“福特”級(jí)航母上的外部通信系統(tǒng)主要包括:通用數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng) (CDLS)、機(jī)載前視紅外系統(tǒng)(FLIR)、全球廣播服務(wù)系統(tǒng)(GBS)、通用數(shù)據(jù)鏈管理系統(tǒng)(CDLMS)、自動(dòng)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(ADNS)、多波段終端(NMT)、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)(JTRS)、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)終端(JTT)、艦艇信號(hào)辨析設(shè)備(SSEE)、AN/WQC－2A 聲吶水下通信系統(tǒng)等。

8 聯(lián)合預(yù)警與報(bào)告網(wǎng)絡(luò)(JWARN)

聯(lián)合預(yù)警與報(bào)告網(wǎng)絡(luò)(JWARN)被設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)的核、生、化 (NBC)預(yù)警與報(bào)告系統(tǒng)，為聯(lián)合部隊(duì)提供綜合分析和響應(yīng)能力，將NBC 攻擊或意外事件/事故的影響降低到最低。預(yù)警與報(bào)告網(wǎng)絡(luò)是該系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分。JWARN與真實(shí)探測(cè)器/傳感器連接并自動(dòng)獲取或傳輸數(shù)據(jù)，通過各種NBC 預(yù)警技術(shù)來對(duì)NBC 威脅源數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析、識(shí)別、定位并形成報(bào)告，通過全球海上指揮與控制系統(tǒng)(GCCS－M)向艦上或戰(zhàn)場(chǎng)的指揮官提供分析數(shù)據(jù)并向戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)送預(yù)警信息。JWARN 位于艦上的指控中心，供NBC 防御專家和其他指定人員使用。該系統(tǒng)能夠與真實(shí)探測(cè)器/傳感器連接并自動(dòng)獲取或傳輸數(shù)據(jù)，為指揮官提供分析數(shù)據(jù)并向戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)送預(yù)警信息。JWARN 能夠?qū)Λ@取的NBC 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)布計(jì)劃和報(bào)告并接收特定的NBC信息，使有限的NBC 人力資源工作效率得到提高。

9 結(jié) 語

“福特”級(jí)航母電子信息系統(tǒng)主要由八大分系統(tǒng)構(gòu)成，其核心是艦艇子防御系統(tǒng)和魚雷子防御系統(tǒng)，更加注重航母的子防御能力，同時(shí)擁有完善的內(nèi)外部通信能力和預(yù)警系統(tǒng)，使其具備強(qiáng)大的信息共享能力，

［1］美國海軍.美國海軍規(guī)劃指南2013［R］.2013.

［2］United States Government Accountability Office.Lead ship testing and reliability shortfalls will limit initial fleet capabilities［R］.2013.

［3］Department of Defense.DEPSECDEF Memo，Defense Acquisition，Attachment 2， Operation of the Defense Acquisition System［R］.2002.