艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)分析與設(shè)計

沈振惠，張建華

(1.天津天獅學(xué)院，天津 301700；2.中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094)

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艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)分析與設(shè)計

沈振惠1，張建華2

(1.天津天獅學(xué)院，天津 301700；2.中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院，北京 100094)

艦船電子對抗顯控系統(tǒng)是艦船電子對抗系統(tǒng)的指揮與控制中心。分析了艦船組合式電子對抗系統(tǒng)顯示與控制的現(xiàn)狀與缺點，提出了艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)的需求與優(yōu)點，并提出了該系統(tǒng)的主要功能、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、運(yùn)行流程，為從事相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供參考。

電子對抗；顯示控制；分析與設(shè)計

0 引 言

顯控系統(tǒng)是艦船電子對抗系統(tǒng)的顯示、指揮與控制中心，通過將具備雷達(dá)對抗、通信對抗、光電對抗、網(wǎng)絡(luò)對抗等不同功能的電子偵察、干擾設(shè)備綜合成為統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的電子對抗系統(tǒng)[1]，從而完成海戰(zhàn)場電磁環(huán)境監(jiān)視、威脅告警、綜合干擾、情報處理等作戰(zhàn)任務(wù)。因此，其系統(tǒng)架構(gòu)、功能和性能的好壞在很大程度上決定了艦船電子對抗系統(tǒng)的架構(gòu)、性能的好壞。由于受到認(rèn)識水平、技術(shù)能力、人員素質(zhì)等多方面的限制，在部分艦船上存在電子對抗顯示與控制通過多層、分級控制的現(xiàn)象，一定程度上制約了艦船電子對抗系統(tǒng)架構(gòu)、功能的靈活擴(kuò)展，對系統(tǒng)的反應(yīng)時間也有一定程度的影響。

本文通過分析組合式艦船電子對抗系統(tǒng)的缺點，提出了一種改進(jìn)的艦船電子對抗顯控系統(tǒng)體系架構(gòu)，并分析了其主要功能、硬件組成、軟件架構(gòu)、運(yùn)行流程等。

1 一體化對抗顯控的需求分析

傳統(tǒng)的艦船電子對抗系統(tǒng)為組合式電子對抗系統(tǒng)，由綜合顯控分系統(tǒng)、雷達(dá)對抗分系統(tǒng)、通信對抗分系統(tǒng)、光電對抗分系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)對抗分系統(tǒng)(待擴(kuò)展)等組裝、拼接而成[2]，共同完成電子對抗的各項任務(wù)，如圖1所示。其中，各分系統(tǒng)均擁有自己獨立的偵察前端、干擾前端和顯控終端，能夠獨自完成各自具體的偵察、干擾和控制任務(wù)。艦船電子對抗顯控分系統(tǒng)只有通過對各分系統(tǒng)顯控終端進(jìn)行管理與控制，才能進(jìn)一步完成對各分系統(tǒng)偵察、干擾資源的控制。這樣的艦船電子對抗系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)勢必造成各分系統(tǒng)內(nèi)的偵察數(shù)據(jù)信息存在封閉、未能完全共享、指揮控制層級多、系統(tǒng)反應(yīng)時間長、指揮與操作人員占用多、功能冗余大等現(xiàn)象，未能達(dá)到系統(tǒng)集成最優(yōu)，一定程度上影響了系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮。

圖1 組合式電子對抗系統(tǒng)組成示意圖

為了解決以上問題，提出了一種開放式體系架構(gòu)設(shè)計的艦船一體化電子對抗系統(tǒng)。系統(tǒng)由雷達(dá)偵察設(shè)備、通信偵察設(shè)備、光電偵察設(shè)備等組成電子偵察功能分系統(tǒng)，由雷達(dá)干擾設(shè)備、通信干擾設(shè)備、光電干擾設(shè)備等組成電子干擾功能系統(tǒng)，集成各雷達(dá)對抗、通信對抗、光電對抗、傳統(tǒng)的綜合顯控終端等功能組成電子對抗綜合顯控分系統(tǒng)，共同構(gòu)成一體化電子對抗系統(tǒng)(如圖2所示)，從而實現(xiàn)與雷達(dá)偵察數(shù)據(jù)、通信偵察數(shù)據(jù)、激光告警數(shù)據(jù)的高度開放共享。系統(tǒng)資源的統(tǒng)一調(diào)度管理，進(jìn)一步提升了艦船電子對抗系統(tǒng)的顯控融合能力和各設(shè)備的協(xié)同工作能力。該系統(tǒng)具有良好的體系結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的靈活性，并可以接收來自作戰(zhàn)系統(tǒng)其它傳感器提供的情報支援信息，未來可以接入網(wǎng)絡(luò)電子偵察、網(wǎng)絡(luò)電子攻擊、舷外有源誘餌、激光有源干擾等手段，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)視、頻譜對抗能力。

2 一體化對抗顯控系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計

根據(jù)電子對抗系統(tǒng)的電磁環(huán)境監(jiān)視、威脅告警、綜合干擾、情報處理等使命任務(wù)，可以初步歸納出一體化電子對抗顯控系統(tǒng)的主要功能需求[3]為：

(1) 電子對抗系統(tǒng)內(nèi)雷達(dá)偵察、通信偵察、光電偵察與來自作戰(zhàn)系統(tǒng)的其它傳感器數(shù)據(jù)融合，以及輻射源目標(biāo)及平臺目標(biāo)識別等功能；

(2) 管理電子對抗系統(tǒng)的各偵察和干擾設(shè)備，進(jìn)行傳感器的使用優(yōu)化及管理；

(3) 艦船電子對抗系統(tǒng)交戰(zhàn)計劃的制定與調(diào)整，以及作戰(zhàn)過程的監(jiān)視和控制；

(4) 系統(tǒng)內(nèi)、外的電磁兼容的管理控制與協(xié)調(diào)；

(5) 按照較為真實的作戰(zhàn)場景，對電子對抗系統(tǒng)進(jìn)行模擬訓(xùn)練。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)由多功能標(biāo)準(zhǔn)顯控臺(根據(jù)需要，可配置多個)、系統(tǒng)輔助機(jī)柜、信息處理機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備、系統(tǒng)供電設(shè)備和接口適配設(shè)備等組成。具體臺位、機(jī)柜等的數(shù)量可根據(jù)不同的艦艇裁剪，接口適配設(shè)備具有靈活接入新設(shè)備的能力。一體化電子對抗顯控系統(tǒng)硬件組成如圖3所示。

圖3 一體化電子對抗顯控系統(tǒng)硬件設(shè)計

多功能標(biāo)準(zhǔn)顯控臺由顯控臺機(jī)柜、顯示單元、計算機(jī)單元及操控單元等組成，根據(jù)用戶需要，可以選

擇豎屏雙顯控制臺和橫屏雙顯控制臺。操控臺面應(yīng)能根據(jù)用戶需求，可以進(jìn)行修改設(shè)計，達(dá)到美觀實用，操作方便。

系統(tǒng)輔助機(jī)柜和信息處理機(jī)柜，可采用48.26 cm標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，機(jī)柜內(nèi)安裝有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、授時設(shè)備、打印機(jī)、音頻處理設(shè)備等。

網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，可采用加固式千兆或萬兆交換機(jī)，支持艦船電子對抗系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備直接的高速數(shù)據(jù)交換、命令下達(dá)與反饋執(zhí)行、系統(tǒng)工作狀態(tài)、資源情況等。

系統(tǒng)供電設(shè)備可采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，安裝有UPS電源、電源操控單元。UPS數(shù)量可根據(jù)需要選配，電源操控單元可實現(xiàn)對本顯控分系統(tǒng)的加斷電控制，也可實現(xiàn)對艦船電子對抗系統(tǒng)內(nèi)其它偵察和干擾設(shè)備的遠(yuǎn)程加/斷電、復(fù)位等控制。

接口適配設(shè)備可采用加固式機(jī)箱設(shè)計，按照傳輸約定完成射頻、音頻、網(wǎng)絡(luò)等的接口轉(zhuǎn)換，解決某些設(shè)備由于采用并口、串口等引起的接口匹配性等問題。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

艦船電子對抗綜合顯控系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)不同的用途和目的，顯控系統(tǒng)軟件可分為3層：基礎(chǔ)軟件層、支撐軟件層和應(yīng)用軟件層。

圖4 電子對抗綜合顯控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖

(1) 基礎(chǔ)軟件

基礎(chǔ)軟件層為艦船電子對抗綜合顯控系統(tǒng)運(yùn)行提供基礎(chǔ)的軟件運(yùn)行環(huán)境，主要包括設(shè)備驅(qū)動，操作系統(tǒng)(如中標(biāo)麒麟、道系統(tǒng)、VxWorks、用戶指定的操作系統(tǒng))及其適配中間件、數(shù)據(jù)庫(如達(dá)夢、金倉、Oracle數(shù)據(jù)庫或者用戶指定的數(shù)據(jù)庫)以及通信協(xié)議軟件等基礎(chǔ)軟件，為系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)、軟件運(yùn)行基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲與查詢基礎(chǔ)等[4]。

(2) 支撐軟件

支撐軟件層為艦船電子對抗綜合顯控系統(tǒng)提供軟件支撐及保障，主要包括多功能標(biāo)準(zhǔn)顯控臺支撐軟件，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支撐軟件以及其它支撐軟件等[5]。

(3) 應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件層為艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)的核心應(yīng)用如信息處理、綜合顯示、威脅告警、目標(biāo)分配、對抗資源管理、綜合控制、情報處理、數(shù)據(jù)輸出以及訓(xùn)練模擬提供應(yīng)用支持，主要包含電子偵察軟件包、電子干擾軟件包、管理維護(hù)軟件包、電磁態(tài)勢生成軟件、系統(tǒng)資源管理軟件、情報綜合處理軟件、模擬訓(xùn)練軟件、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用軟件、人機(jī)交互軟件以及其它專業(yè)應(yīng)用軟件[6]。

2.4 系統(tǒng)運(yùn)行流程

艦船電子對抗綜合顯控系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖5所示[7]。

圖5 電子對抗綜合顯控系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

(1) 電子對抗顯控系統(tǒng)根據(jù)面臨的作戰(zhàn)任務(wù)和系統(tǒng)自身的對抗能力進(jìn)行戰(zhàn)情判斷，制定電子偵察、干擾計劃等電子對抗預(yù)案；

(2) 電子對抗顯控系統(tǒng)指定系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)入作戰(zhàn)工作方式，配置系統(tǒng)各設(shè)備的偵察設(shè)備、干擾設(shè)備的工作參數(shù)，向雷達(dá)偵察、通信偵察、激光告警等設(shè)備下達(dá)偵察命令；

(3) 電子對抗顯控系統(tǒng)收集各偵察設(shè)備上報的艦船周圍電子偵察數(shù)據(jù)，與來自作戰(zhàn)系統(tǒng)其它傳感器的情報支援信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，生成艦船對抗綜合電磁態(tài)勢；

(4) 電子對抗顯控系統(tǒng)對于輻射源識別數(shù)據(jù)庫匹配的威脅目標(biāo)或操作員指定的目標(biāo)進(jìn)行威脅聲、光告警，并進(jìn)行干擾決策；

(5) 電子對抗顯控系統(tǒng)向系統(tǒng)所屬的干擾設(shè)備分配對抗目標(biāo)，下達(dá)有源干擾或無源干擾命令；

(6) 電子對抗顯控系統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)、資源使用情況、干擾目標(biāo)的軌跡等對抗過程；

(7) 操作員在電子對抗顯控系統(tǒng)按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行作戰(zhàn)效果分析與評估，根據(jù)電子對抗作戰(zhàn)態(tài)勢，視情調(diào)整干擾方案，包括干擾樣式、干擾頻率等。

3 結(jié)束語

本文在分別分析了艦船組合式電子對抗系統(tǒng)和一體化電子對抗系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了艦船一體化電子對抗顯控系統(tǒng)的主要功能、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、運(yùn)行流程等，以通用硬件平臺為基礎(chǔ)，實現(xiàn)軟件化系統(tǒng)集成，實現(xiàn)“硬集成”向“軟集成”的提升，可初步解決部分艦船組合式電子對抗顯控多層分級、擴(kuò)展性不好的問題。深入開展基于一體化的艦船電子對抗顯控系統(tǒng)工程研究與實踐，對于艦船電子對抗系統(tǒng)的總體能力提升有著十分重要的意義，希望文中的一些觀點和論述能為從事相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供借鑒作用。

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Analysis and Design of Integrated Display and Control System of Shipborne Electronic Countermeasure

SHEN Zhen-hui1，ZHANG Jian-hua2

(1.Tianjin Tianshi College,Tianjin 301700,China;2.Systems Engineering Research Institute,Beijing 100094,China)

The display and control system is the command and control center of shipborne electronic countermeasure system.This paper analyzes the current situation and shortcomings of the display and control system of shipborne combined electronic countermeasure system,puts forward the requirements and benefits of integrated display and control system of shipborne electronic countermeasure system,and puts forward the main functions,hardware design,software design,operation process of the system,which can be used to provide reference for researchers engaged in related fields.

electronic countermeasure;display and control;analysis and design

2016-05-10

TN971

A

CN32-1413(2016)04-0015-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2016.04.004