艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探討

馬鏡

摘 要：要達(dá)到我國海軍裝備信息化建設(shè)要求和實(shí)現(xiàn)海軍跨越式發(fā)展，軍用艦船上的很多設(shè)備都需要信息共享和數(shù)據(jù)交換，大力促進(jìn)艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸、多傳感器探測、多武器綜合控制、多層指揮態(tài)勢統(tǒng)一以及多源信息融合的安全一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)；艦船；信息

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，海軍作戰(zhàn)已經(jīng)逐漸成為以網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)，傳感器直接到武器綜合、指揮作戰(zhàn)扁平化為未來海軍發(fā)展的趨勢，要達(dá)到我國海軍裝備信息化建設(shè)要求和實(shí)現(xiàn)海軍跨越式發(fā)展，軍用艦船上的很多設(shè)備都需要信息共享和數(shù)據(jù)交換，這些設(shè)備主要可歸類為兩部分，一部分是作戰(zhàn)裝備，例如武器、指控導(dǎo)航以及電子對(duì)抗等設(shè)備，另一部分是平臺(tái)設(shè)備，例如電站、艦船動(dòng)力以及損管等。無論是作戰(zhàn)設(shè)備還是平臺(tái)設(shè)備，自動(dòng)化程度都越來越高，相應(yīng)的控制和狀態(tài)信息也越來越繁雜。艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)就是要確保艦船中的各種信息準(zhǔn)確、快速、及時(shí)和方便地傳輸。

1 艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)

作戰(zhàn)艦船主要由兩部分組成，一部分是作戰(zhàn)系統(tǒng)，另一部分是平臺(tái)系統(tǒng)。平臺(tái)系統(tǒng)支持作戰(zhàn)系統(tǒng)，主要包括船體、電源、動(dòng)力、損管以及油水等。作戰(zhàn)系統(tǒng)由武器和電子信息系統(tǒng)組成，指控系統(tǒng)為作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心，主要包括軟硬武器、探測設(shè)備、導(dǎo)航、通信以及艦載直升機(jī)等。

各設(shè)備和分系統(tǒng)由作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各通信節(jié)點(diǎn)間的互通、互連和互操作，為高速數(shù)據(jù)傳輸、多傳感器探測、多武器綜合控制、多層指揮態(tài)勢統(tǒng)一以及多源信息融合等提供可靠安全的信息平臺(tái)。作戰(zhàn)艦船的作戰(zhàn)系統(tǒng)、綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)以及兩者的部分關(guān)聯(lián)一般都是采用分布式系結(jié)構(gòu)。

2 國外外艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展

美國、法國、英國以及德國等西方傳統(tǒng)海軍強(qiáng)國較早地開發(fā)、研究了艦船網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就目前來看，美國艦船一體數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化水平最高，得到最廣泛的應(yīng)用。艦船作戰(zhàn)系統(tǒng)是強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，且需要在輻射、低溫、高溫、濕熱、沖擊、振動(dòng)以及煙霧等惡劣環(huán)境下工作，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的要求要比其他很多系統(tǒng)更苛刻。在美國海軍的發(fā)展初期，艦船的通訊網(wǎng)絡(luò)一般采用總線型的專用通信控制協(xié)議，這套系統(tǒng)最早來源于飛機(jī)系統(tǒng)的1553B網(wǎng)，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，美國海軍艦船開始在上世紀(jì)八十年代使用共享10M以太網(wǎng)。到了上個(gè)世紀(jì)九十年代，民用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品大量出現(xiàn)，價(jià)格也非常低廉，很多產(chǎn)品通過小量的改造就可以滿足軍用需求，這個(gè)階段ATM、FDDI開始被應(yīng)用到軍用艦船，再后再來ATM技術(shù)在民用領(lǐng)域逐漸被淘汰，取而代之的是交換式以太網(wǎng)，在這個(gè)階段，交換式以太網(wǎng)在美國艦船上開始被大量使用。法、英和德等歐洲海軍強(qiáng)國艦船數(shù)字網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程和美國相似，目前很多平臺(tái)都支持快速以太網(wǎng)、ATM以及FDDI網(wǎng)絡(luò)接口，可以看出，民用商用的成熟高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)逐漸被西方海軍強(qiáng)國所使用。

3 國內(nèi)艦船一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展

我國艦船網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起源于艦載作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的研發(fā)，目前已經(jīng)經(jīng)歷了總共三代技術(shù)發(fā)展，在上個(gè)世紀(jì)八十年代，作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式，為了克服點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的諸多弊端，我國海軍艦船艦船網(wǎng)絡(luò)通訊采用主從通信工作和基帶傳輸?shù)哪Ｊ剑俾士蛇_(dá)到1Mbps。到了上個(gè)世紀(jì)九十年代，10M民用以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，我國艦船的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開始逐漸改造采用10M以太網(wǎng)，這個(gè)時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)一般還是采用介質(zhì)共享，只有少量采用以集線器為中心的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。到了上世紀(jì)九十年代后期，，艦船網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐漸過渡到交換式以太網(wǎng)，速率也從早期的10Mbps提升到100Mbps，此外連著設(shè)備也拓展了很多，例如一些傳感器，武器系統(tǒng)都已經(jīng)連入到交換式以太網(wǎng)。和艦載作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比，艦船平臺(tái)信息網(wǎng)絡(luò)還相對(duì)較落后，技術(shù)還不夠完善，艦船平臺(tái)系統(tǒng)中的電力監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、全艦裝備保障管理系統(tǒng)、損管監(jiān)控系統(tǒng)和架控系統(tǒng)很多都采用的是CAN現(xiàn)場總線或者以太網(wǎng)，但這些系統(tǒng)相對(duì)較為獨(dú)立，還不是個(gè)一體化的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，很多系統(tǒng)間的參數(shù)不能快速、方便地交換，由于信息在各個(gè)系統(tǒng)中不能很好地互通，艦船操作人員無法全面獲取到各系統(tǒng)的信息，影響作出最優(yōu)決策，具有較大的局限性。

4 艦船數(shù)字網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向

4.1 艦船平臺(tái)系統(tǒng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向

一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)是未來艦船平臺(tái)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，就目前而言，要全部實(shí)現(xiàn)一體化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)還需要一個(gè)過程，艦船平臺(tái)系統(tǒng)一體網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需要涉及到眾多的設(shè)備和工業(yè)部門，需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備和通訊協(xié)議多種多樣，就現(xiàn)場總線也有很多種，目前使用較多的有FF、CAN等現(xiàn)場總線，另外還有使用RS232，RS485等通訊協(xié)議，另外各設(shè)備的數(shù)字化程度也有差別。顯然要為了實(shí)現(xiàn)艦船平臺(tái)一體化，在現(xiàn)階段，有必要采用分層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，將不同的通信技術(shù)細(xì)節(jié)屏蔽，提高網(wǎng)絡(luò)的集成度。

4.2 作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向

同平臺(tái)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一樣，現(xiàn)階段甚至在不遠(yuǎn)的將來，作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還可能會(huì)相對(duì)獨(dú)立存在。艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)一直是軍用艦船裝備信息化建設(shè)的排頭兵。而信息化的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)，它是數(shù)據(jù)處理、信息處理的關(guān)鍵角色，是信息化的核心工具。從這個(gè)意義出發(fā)，艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是圍繞各種以計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)技術(shù)為主體的信息系統(tǒng)、智能設(shè)備的連網(wǎng)，必然采用與計(jì)算機(jī)最默契、最匹配的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，或者可稱為分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其典型代表是以太網(wǎng)及其衍生的高級(jí)形式（如 RPR 彈性分組環(huán)）以及 ATM、FDDI、FR（幀中繼） 等。因此，在作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程上，這些技術(shù)都相繼出現(xiàn)過。

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