國外裝甲車輛電子架構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

劉川，研究員，長期從事坦克裝甲車輛情報(bào)研究工作，主持和參與完成數(shù)十個(gè)情報(bào)專題，涉及主戰(zhàn)坦克、步兵戰(zhàn)車、空降戰(zhàn)車、兩棲戰(zhàn)車、輕型突擊車、戰(zhàn)術(shù)車輛、無人地面車輛、綜合防護(hù)系統(tǒng)、主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、裝甲防護(hù)系統(tǒng)、觀瞄系統(tǒng)、健康管理系統(tǒng)、信號(hào)特征抑制、懸掛系統(tǒng)、混合動(dòng)力系統(tǒng)、遙控武器站和車輛電子架構(gòu)等。

目前，提高裝甲車輛電子架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化&互操作性是一個(gè)普遍目標(biāo)。西方多個(gè)國家均有相應(yīng)的計(jì)劃，其中，以英國國防部的GVA（通用車輛架構(gòu)）計(jì)劃和美國國防部的VICTORY（C4ISR/EW互操作性的車輛集成）計(jì)劃最具代表性。

GVA接口示意圖

LOSA示意圖

美國陸軍TARDEC提出的未來軍用地面車輛最終狀態(tài)的示意圖

GVA計(jì)劃和VICTORY計(jì)劃的目標(biāo)并不是針對(duì)一種具體車型推出一種具體的車輛電子架構(gòu)，而是要開發(fā)出車輛電子架構(gòu)的通用發(fā)展途徑——根據(jù)可實(shí)現(xiàn)開放性、可縮放性、互操作性的強(qiáng)制性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來研發(fā)車輛電子架構(gòu)。這一點(diǎn)已在國際上達(dá)成共識(shí)，是提供未來裝甲車輛電子架構(gòu)的前行方式。按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可根據(jù)需要衍生/開發(fā)出滿足不同平臺(tái)要求的互操作性開放式車輛電子架構(gòu)，徹底擺脫過去車輛電子架構(gòu)開發(fā)單位以封閉形式、面向具體平臺(tái)開發(fā)不具備互操作性的具體物理體系結(jié)構(gòu)的老式方法。

GVA計(jì)劃和VICTORY計(jì)劃的核心成果分別是GVA標(biāo)準(zhǔn)和VICTORY標(biāo)準(zhǔn)。本文中，將符合GVA標(biāo)準(zhǔn)的車輛電子架構(gòu)稱之為GVA順應(yīng)性車輛電子架構(gòu)，將符合VICTORY標(biāo)準(zhǔn)的車輛電子架構(gòu)稱之為VICTORY順應(yīng)性車輛電子架構(gòu)。無論哪種車輛電子架構(gòu)，最大限度采用開放式標(biāo)準(zhǔn)以及充分利用COTS技術(shù)和產(chǎn)品是其一主要特點(diǎn)。

GVA計(jì)劃

英國在實(shí)現(xiàn)開放式車輛電子架構(gòu)方面經(jīng)過了長時(shí)間的努力。其間，有多項(xiàng)涉及開放式車輛電子架構(gòu)的工作，1997年啟動(dòng)VSI（車輛系統(tǒng)集成）計(jì)劃，此后先后有FRES EA（未來快速反應(yīng)系統(tǒng)電子架構(gòu)）技術(shù)演示計(jì)劃和VTID（車輛技術(shù)集成演示樣機(jī)）計(jì)劃，再后是基于FPMS（部隊(duì)防護(hù)任務(wù)系統(tǒng)）工作組的工作成果成立GVA技術(shù)工作組，到2010年8月22日才發(fā)布強(qiáng)制性執(zhí)行的GVA 標(biāo)準(zhǔn)第一版。

GVA計(jì)劃的目標(biāo)是：（1）針對(duì)地面車輛平臺(tái)的設(shè)計(jì)和集成，使英國國防部能夠?qū)崿F(xiàn)開放式架構(gòu)的益處，特別是在車輛平臺(tái)電子&電力架構(gòu)以及相關(guān)HMI（人機(jī)界面）方面的益處;（2）通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)約束條件，提高所有英國國防發(fā)展路線（DLOD）的作戰(zhàn)效能，降低集成風(fēng)險(xiǎn)，減少車輛采購&使用費(fèi)用。

GVA計(jì)劃已取得了相當(dāng)大的成就，其技術(shù)工作組于2012年得到英國政府的正式表彰——從英國國防裝備、保障&技術(shù)機(jī)構(gòu)獲得了“卓越成果獎(jiǎng)”。GVA標(biāo)準(zhǔn)已在英國整車和部件上得以實(shí)施。多個(gè)歐洲國家也在參考GVA標(biāo)準(zhǔn)，例如法國的SCORPION計(jì)劃將基于GVA標(biāo)準(zhǔn)來管理系統(tǒng)復(fù)雜性，使系統(tǒng)更加靈活、可擴(kuò)展。MILVA（軍用車輛電子協(xié)會(huì)）也開始以英國GVA作為起點(diǎn)開發(fā)NGVA（北約通用電子架構(gòu)）。

GVA計(jì)劃在英國陸軍的未來發(fā)展中占有重要的地位，它屬于英國國防部范圍更寬的LOSA（地面開放式體系架構(gòu)）計(jì)劃的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。LOSA是“英國陸軍2020”在推進(jìn)中必需采用的開放式體系架構(gòu)。LOSA定義體系架構(gòu)且強(qiáng)制性采用開放式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不僅針對(duì)車輛（GVA通用車輛架構(gòu)），也針對(duì)士兵（GSV通用士兵架構(gòu)）和基地/指揮部（GBA通用基地架構(gòu)）。此外，LOSA還定義COIL（地面公用開放式接口），借此，平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)互操作以及平臺(tái)與其他環(huán)境（例如海上和空中）之間實(shí)現(xiàn)互操作。

VICTORY計(jì)劃

美國陸軍在實(shí)現(xiàn)開放式車輛電子架構(gòu)方面也經(jīng)過了長時(shí)間的努力，2006年啟動(dòng)了VICTORY計(jì)劃的概念研究，直到2011年7月才頒布了第一版VICTORY標(biāo)準(zhǔn)——VICTORY 1.0（關(guān)于VICTORY計(jì)劃，本刊2015年09期刊登過部分內(nèi)容）。

VICTORY計(jì)劃的目標(biāo)是：（1）開發(fā)在地面平臺(tái)上集成C4ISR/EW及其它電子任務(wù)裝置的架構(gòu)，以將現(xiàn)有的和先進(jìn)的C4ISR/EW裝置集成到美國陸軍的地面平臺(tái)之上;（2）確定從目前架構(gòu)發(fā)展到未來架構(gòu)的路線圖，涉及將現(xiàn)有部隊(duì)的系統(tǒng)涵括在架構(gòu)之內(nèi)以及向以網(wǎng)絡(luò)為中心的C4ISR/EW的方向發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)VICTORY計(jì)劃目標(biāo)所采取的技術(shù)途徑是：（1）給車輛增加數(shù)據(jù)總線（網(wǎng)絡(luò)）;（2）提供共享的硬件和服務(wù);（3）用標(biāo)準(zhǔn)的、開放式的基于網(wǎng)絡(luò)的消息傳送接口來定義部件。

為了營造開放的競爭環(huán)境，VICTORY確定部件和系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)。VICTORY通過接口標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)互操作性的目標(biāo)，接口標(biāo)準(zhǔn)被確定在部件和系統(tǒng)的接口層。在VICTORY范圍之內(nèi)的接口被指定使用Ethernet技術(shù)在C4ISR、EW和平臺(tái)系統(tǒng)之間傳送信息。

目前，VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)的范圍/邊界總體上包括：（1）停止在平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的邊界——面向衛(wèi)星、地形系統(tǒng)、徒步土兵、移動(dòng)傳感器的接口以及面向數(shù)據(jù)/音頻電臺(tái)的接口;（2）停止在平臺(tái)系統(tǒng)的邊界——面向機(jī)動(dòng)性、武器、配電、后勤、防護(hù)的接口;（3）不集成安全關(guān)鍵的系統(tǒng);（4）不定義通用物理部件或軟件應(yīng)用程序。

VICTORY計(jì)劃在美國陸軍的未來發(fā)展中占有重要的位置。按照美國陸軍TARDEC發(fā)布的30年發(fā)展戰(zhàn)略，未來軍用地面車輛將具備模塊化、高適用性、高適應(yīng)性、智能化的特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)其4條發(fā)展線路（LOE1、LOE2、LOE3、LOE4）的目標(biāo)，VICTORY順應(yīng)性電子架構(gòu)是重要的使能因素。

VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)的主要特征包括：（1）數(shù)據(jù)總線中心設(shè)計(jì);（2）可共享的硬件部件，在不增加硬件的情況下來使用軟件;（3）開放的標(biāo)準(zhǔn)的物理接口和邏輯接口，應(yīng)用在系統(tǒng)與C4ISR/EW部件之間;（4）一套共享的數(shù)據(jù)總線服務(wù);（5）共享的硬件和軟件的信息安全部件，使系統(tǒng)集成商能夠構(gòu)建安全的設(shè)計(jì)，保護(hù)和控制信息的訪問。

VICTORY數(shù)據(jù)總線（VDB）作為VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)的核心結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)提供域特定特征的Ethernet網(wǎng)絡(luò)，它提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、共享數(shù)據(jù)服務(wù)、共享硬件、管理服務(wù)、信息安全、免受網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)保護(hù)、基于策略的訪問控制、開放式的基于網(wǎng)絡(luò)的接口。

VICTORY與GVA的比較

目前，VICTORY標(biāo)準(zhǔn)和GVA標(biāo)準(zhǔn)均已達(dá)到可以實(shí)用的狀態(tài)。英國GVA和美國VICTORY均為面向車輛所有子系統(tǒng)（機(jī)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng)）確定了一套通用開放式標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立于具體硬件解決方案或軟件解決方案。執(zhí)行GVA標(biāo)準(zhǔn)和VICTORY標(biāo)準(zhǔn)將使地面戰(zhàn)斗系統(tǒng)和戰(zhàn)術(shù)輪式車輛能夠：降低重量、節(jié)省功率、恢復(fù)可用空間;平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享和給乘員提供綜合圖像;提供一種開放式架構(gòu)，平臺(tái)在無需進(jìn)行重大重新設(shè)計(jì)的情況下即可接納未來技術(shù)。GVA標(biāo)準(zhǔn)和VICTORY標(biāo)準(zhǔn)都在隨著新研究成果的獲得和技術(shù)的發(fā)展，不斷地推出新版本。

雖然英國GVA計(jì)劃和美國VICTORY計(jì)劃的目的都是確定地面車輛電子架構(gòu)的通用發(fā)展途徑，但通過對(duì)比可以看出，兩者既有相同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)。不同之處是：兩者的著眼點(diǎn)不同，但目標(biāo)類似;兩者所提供的設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針不同。

VICTORY的目的是實(shí)現(xiàn)C4ISR/EW系統(tǒng)接口與平臺(tái)系統(tǒng)的集成，以便于將現(xiàn)有的和先進(jìn)的C4ISR/EW裝置集成到美國陸軍的地面平臺(tái)之上;VICTORY標(biāo)準(zhǔn)包括針對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)的接口和停止在平臺(tái)系統(tǒng)的邊界，有明確的設(shè)計(jì)參考示例。而GVA的目的是形成一個(gè)整體車輛體系架構(gòu)，以便約束未來的所有設(shè)計(jì);GVA標(biāo)準(zhǔn)旨在形成一個(gè)整體車輛電子架構(gòu)，包括HMI、28V電力、HUMS和硬件互聯(lián)性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但缺少具體設(shè)計(jì)參考示例。

美國陸軍REDCOM提出的下一代C4ISR/EWCOE路線圖

這里強(qiáng)調(diào)指出，在未來的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)場環(huán)境下，坦克裝甲車輛是在“系統(tǒng)高度機(jī)密”的保密狀態(tài)下運(yùn)行，為此，GVA和VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)均高度重視IA（信息安全）問題。以IA（信息安全）先進(jìn)的美國為例來說，VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)的IA部件包括：INE（線內(nèi)網(wǎng)絡(luò)加密機(jī)）;DAR（休息數(shù)據(jù)）加密機(jī);防火墻;跨域傳輸部件;安全內(nèi)核;IDPS（入侵檢測和保護(hù)系統(tǒng)）。

VDB與C4ISR/EW系統(tǒng)和平臺(tái)系統(tǒng)之間的相關(guān)關(guān)系

VICTORY 順應(yīng)性架構(gòu)的IA能力包括：多包封區(qū)域（Multi-enclave）計(jì)算——數(shù)據(jù)傳輸CDS（跨域解決方案）;訪問控制——基于生物的授權(quán);DAR（休息數(shù)據(jù)）保護(hù)（網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)保護(hù)）;來自網(wǎng)絡(luò)的信息安全系統(tǒng)配置&控制——來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸CDS（跨域解決方案）的配置&控制+來自網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)加密的配置&控制;來自網(wǎng)絡(luò)的信息安全系統(tǒng)健康監(jiān)視——來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸CDS的健康監(jiān)視+來自網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)加密的健康監(jiān)視。

不僅VICTORY順應(yīng)性架構(gòu)引入了CDS（跨越解決方案），GVA順應(yīng)性架構(gòu)也是如此。從目前的CDS技術(shù)發(fā)展來看，基于MILS（多級(jí)獨(dú)立安全）的信息安全解決方案為理想解決方案。

結(jié)束語

GVA計(jì)劃和VICTORY計(jì)劃取得令人矚目的成績，與其非常注重基礎(chǔ)性、應(yīng)用性和試驗(yàn)性研究工作密切相關(guān)，這也是實(shí)現(xiàn)面向未來的開放式車輛電子架構(gòu)目標(biāo)的關(guān)鍵。特別是，GVA計(jì)劃和VICTORY計(jì)劃均將構(gòu)建通用數(shù)據(jù)模型視為實(shí)現(xiàn)互操作性的模塊化開放式電子架構(gòu)的關(guān)鍵之一。通過通用數(shù)據(jù)模型，將可在集成工作量最小的情況下，實(shí)現(xiàn)在不同的平臺(tái)類型之間的系統(tǒng)重新配置、更換、技術(shù)嵌入和系統(tǒng)可移植性。通用數(shù)據(jù)模型也是實(shí)現(xiàn)整個(gè)地面開放式體系架構(gòu)的關(guān)鍵所在。

（編輯/王路）