新一代水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展理念及途徑

董曉明

新一代水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展理念及途徑

董曉明

中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064

新一代水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)在增強(qiáng)單艘艦艇作戰(zhàn)效能的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)根據(jù)使命任務(wù)靈活配置，突出其在體系作戰(zhàn)中的節(jié)點(diǎn)作用。以美海軍全艦計(jì)算環(huán)境（TSCE）、綜合海上網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)服務(wù)（CANES）項(xiàng)目為例，分析國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，提出可借鑒美海軍艦艇研制的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念與實(shí)現(xiàn)方式，以推進(jìn)全艦計(jì)算環(huán)境建設(shè)作為作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展途徑，重點(diǎn)是遵循開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)建面向服務(wù)的公共計(jì)算環(huán)境、采用商用成熟技術(shù)等。作戰(zhàn)系統(tǒng)通過(guò)體系規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)和跨平臺(tái)系統(tǒng)集成，使各類水面艦艇有機(jī)融合，有利于發(fā)揮出海軍體系作戰(zhàn)的整體效能。

水面艦艇；作戰(zhàn)系統(tǒng)；發(fā)展理念；全艦計(jì)算環(huán)境

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1755.TJ.20150128.1205.015.html

期刊網(wǎng)址：www.ship-research.com

引用格式：董曉明.新一代水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展理念及途徑［J］.中國(guó)艦船研究，2015，10（1）：1-6. DONG Xiaoming.Development concepts and approaches of the next generation combat system for surface combatant ships［J］.Chinese Journal of Ship Research，2015，10（1）：1-6.

0　引言

目前，我國(guó)海軍正經(jīng)歷從“近海防御”向“近海防御與遠(yuǎn)海防衛(wèi)并重”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。作戰(zhàn)模式正在從傳統(tǒng)的以平臺(tái)為中心向以網(wǎng)絡(luò)為中心轉(zhuǎn)變，海軍裝備正由以平臺(tái)建設(shè)為主向以體系建設(shè)為主轉(zhuǎn)變。體系建設(shè)的關(guān)鍵是通過(guò)頂層規(guī)劃，確定不同平臺(tái)的使命任務(wù)，最終在艦艇平臺(tái)上落實(shí)，只有體系規(guī)劃與平臺(tái)優(yōu)化有機(jī)結(jié)合，才能以艦艇有限資源追求體系能力提升，發(fā)揮出海軍體系作戰(zhàn)的整體效能。

水面艦艇是海軍作戰(zhàn)體系的主要載體，作戰(zhàn)系統(tǒng)作為艦艇核心裝備，集成了大量先進(jìn)的電子武器裝備。作戰(zhàn)系統(tǒng)的頂層規(guī)劃和集成設(shè)計(jì)是電子武器裝備在艦艇平臺(tái)以及作戰(zhàn)體系中發(fā)揮出“1+1＞2”的效果、提升整體效能的關(guān)鍵。加強(qiáng)艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)在系統(tǒng)整體架構(gòu)、作戰(zhàn)資源統(tǒng)籌、全壽期持續(xù)升級(jí)能力等方面的頂層設(shè)計(jì)和集成測(cè)試，提升作戰(zhàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)能力，是融合電子武器裝備、融入作戰(zhàn)體系、促進(jìn)有限資源發(fā)揮最優(yōu)作戰(zhàn)效能的重要途徑。

隨著海軍使命任務(wù)、海上作戰(zhàn)模式及作戰(zhàn)需求的不斷變化與發(fā)展，水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)已成功研制了兩代作戰(zhàn)系統(tǒng)，目前正在開(kāi)展新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制。每一代作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展都反映了當(dāng)時(shí)的作戰(zhàn)需求和技術(shù)進(jìn)步，作戰(zhàn)效能得到穩(wěn)步提高。

新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)通過(guò)采用全艦計(jì)算環(huán)境（Total Ship Computing Environment，TSCE）、射頻集成等標(biāo)志性技術(shù)，在增強(qiáng)單艘艦艇作戰(zhàn)效能的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)根據(jù)使命任務(wù)靈活配置，突出其在體系作戰(zhàn)中的節(jié)點(diǎn)作用，使每艘水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的有限資源得到充分發(fā)揮，支持多平臺(tái)協(xié)同防空、區(qū)域反潛、遠(yuǎn)程對(duì)陸/對(duì)海打擊等體系作戰(zhàn)能力的快速形成，獲取戰(zhàn)區(qū)優(yōu)勢(shì)。

1　發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.1美海軍全艦計(jì)算環(huán)境（TSCE）

美國(guó)海軍艦載系統(tǒng)集成模式經(jīng)歷了單機(jī)系統(tǒng)、聯(lián)邦體制集成、多子網(wǎng)體制集成和全艦計(jì)算環(huán)境4個(gè)發(fā)展階段。在作為“海上打擊”的DDG-1000、“海上盾牌”的LCS和“海上基地”的CVN-78等新一代艦船的設(shè)計(jì)建造以及“尼米茲”級(jí)航母、“阿利·伯克”級(jí)驅(qū)逐艦等現(xiàn)役艦船的現(xiàn)代化改裝升級(jí)中，將無(wú)一例外地采用TSCE設(shè)計(jì)思想或相關(guān)技術(shù)。

全艦計(jì)算環(huán)境是一個(gè)包括C4ISR、作戰(zhàn)系統(tǒng)、船機(jī)電及岸基保障的全艦系統(tǒng)，如圖1所示。DDG-1000使用全艦計(jì)算環(huán)境作為任務(wù)系統(tǒng)集成的重要基礎(chǔ)［1-2］。在DDG-1000驅(qū)逐艦上，通過(guò)全艦計(jì)算環(huán)境對(duì)指控情報(bào)、平臺(tái)控制、動(dòng)力系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一，采用大量商用計(jì)算機(jī)、服務(wù)器以及分布式中間件等商用成熟技術(shù)（COTS）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成。發(fā)揮系統(tǒng)整體資源優(yōu)勢(shì)，最終形成一個(gè)統(tǒng)一的“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”節(jié)點(diǎn)。

圖1　全艦計(jì)算環(huán)境概念及DD（X）配置Fig.1　Concept of TSCE and configuration of DD（X）

全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施（TSCE-I）形成一個(gè)開(kāi)放的虛擬計(jì)算環(huán)境，所有計(jì)算資源統(tǒng)一調(diào)度管理，為其他領(lǐng)域應(yīng)用提供服務(wù)，所有應(yīng)用軟件分布在這個(gè)虛擬的計(jì)算環(huán)境中。所有傳感器、受動(dòng)器、激勵(lì)器和武器通過(guò)分布式適配處理器（DAP）與全艦計(jì)算環(huán)境連接［3-5］。

全艦計(jì)算環(huán)境通過(guò)軟硬件模塊化、構(gòu)件化及服務(wù)化，解決了各分系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、互操作困難、資源無(wú)法共享等問(wèn)題，最終達(dá)到跨平臺(tái)、跨領(lǐng)域的協(xié)同作戰(zhàn)能力。

美軍認(rèn)為，采用全艦計(jì)算環(huán)境后，系統(tǒng)可獲得免維護(hù)部署能力、更強(qiáng)的生存能力、更高的自動(dòng)化能力、更少的人員配置需求及可升級(jí)、可重構(gòu)等特性。

1.2綜合海上網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)服務(wù)（CANES）

目前，美海軍的300多艘艦船上一共部署了數(shù)千套傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的要求，美海軍提出了“2016海軍網(wǎng)絡(luò)環(huán)境”（NNE 2016）戰(zhàn)略，旨在推動(dòng)傳統(tǒng)的煙囪式結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為公共的服務(wù)、應(yīng)用、計(jì)算環(huán)境、通信與網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的信息共享和互操作性。NNE 2016將采用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)（Open Architecture，OA），不僅可以獲得較好的經(jīng)濟(jì)可承受性，還能使海軍部隊(duì)快速適應(yīng)新的任務(wù)和威脅。

“綜合海上網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)服務(wù)”（Consolidated Afloat Networks and Enterprise Services，CANES）項(xiàng)目作為NNE 2016戰(zhàn)略的一部分，目標(biāo)是通過(guò)創(chuàng)建統(tǒng)一的公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)合并、替代先前多種分散式的C4I網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以減少網(wǎng)絡(luò)種類、安裝空間及人員配置，提高互操作能力。CANES將整合、集成多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（圖2），在保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)完整性的同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)代化改造，提供更加安全和可靠的海上網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

圖2　CANES網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施遷移策略［6］Fig.2　Migration strategy of CANES network infrastructure［6］

CANES是采用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，主要由以下3個(gè)核心部件構(gòu)成［7-8］。

1）公共計(jì)算環(huán)境（Common Computing Envi?ronment，CCE）。利用“虛擬化”技術(shù)將艦載網(wǎng)絡(luò)硬件（交換機(jī)和路由器）、機(jī)架、服務(wù)器和通信媒介等整合到公共網(wǎng)絡(luò)核心中，以取代相似的硬件、獨(dú)立的操作，從而實(shí)現(xiàn)硬件基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化管理。

2）基于面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的海上核心服務(wù)（Afloat Core Services，ACS）。創(chuàng)建一種可升級(jí)的服務(wù)交互分層模型，將現(xiàn)有煙囪式系統(tǒng)的傳統(tǒng)應(yīng)用分解、轉(zhuǎn)換為面向用戶、數(shù)據(jù)的可復(fù)用式公共服務(wù)和應(yīng)用，這些公共服務(wù)和應(yīng)用能夠利用現(xiàn)有的基本信息服務(wù)、架構(gòu)服務(wù)、ACS和特定的服務(wù)。

3）跨域解決方案（Cross-Domain Solutions，CDS）。實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同安全保密級(jí)別（MLS）的系統(tǒng)在同一個(gè)客戶端工作站上運(yùn)行，允許用戶設(shè)置數(shù)據(jù)訪問(wèn)的許可級(jí)別，以便在不同的安全級(jí)別內(nèi)均可訪問(wèn)同樣的數(shù)據(jù)，同時(shí)阻止信息流在不同安全域中的傳輸。

CANES實(shí)質(zhì)性的開(kāi)發(fā)決策在2008年11月獲批，如果該項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行，到2021年，CANES最終將部署于192個(gè)平臺(tái)（包括水面艦船、潛艇和海上作戰(zhàn)中心）。CANES通過(guò)創(chuàng)建統(tǒng)一的公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)合并多種C4I網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以減少獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)種類，提供可適應(yīng)的環(huán)境以滿足快速變化的作戰(zhàn)需求，降低艦船全壽命周期費(fèi)用。

2　發(fā)展理念

由于艦艇平臺(tái)本身受排水量和空間的限制，因而可供任務(wù)系統(tǒng)消耗占用的總體資源有限。如果簡(jiǎn)單片面地追求單艦作戰(zhàn)能力的提高，一方面會(huì)造成艦載裝備因求大求全，而導(dǎo)致平臺(tái)資源矛盾突出，另一方面會(huì)導(dǎo)致艦艇能力不突出，看似全能的裝備組合堆砌不但不能有效滿足體系作戰(zhàn)能力需求，反而導(dǎo)致不同裝備之間相互制約。

因此，應(yīng)建立“規(guī)劃體系，優(yōu)化平臺(tái)，以艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)有限資源追求體系能力提升”的發(fā)展理念。根據(jù)體系作戰(zhàn)需求，合理規(guī)劃編隊(duì)體系，明確艦艇平臺(tái)的使命任務(wù)定位，按照全艦一體化頂層設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝備集成。通過(guò)跨平臺(tái)的協(xié)同作戰(zhàn)能力，發(fā)揮艦艇作戰(zhàn)效能，最終實(shí)現(xiàn)體系能力的提升。海軍水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)應(yīng)分為體系規(guī)劃、平臺(tái)優(yōu)化和設(shè)備研制等三個(gè)層次。

2.1按照體系作戰(zhàn)需求，規(guī)劃水面艦艇的發(fā)展

根據(jù)作戰(zhàn)對(duì)象及作戰(zhàn)能力需求，以形成體系作戰(zhàn)能力為目標(biāo)，合理規(guī)劃各型水面艦艇及裝備的建設(shè)發(fā)展。將體系作戰(zhàn)能力需求分解為對(duì)各艦艇平臺(tái)的使命任務(wù)及能力要求，單個(gè)艦艇平臺(tái)的使命任務(wù)應(yīng)定位明確、能力應(yīng)有所側(cè)重，通過(guò)合理配置編成，實(shí)現(xiàn)體系內(nèi)各艦艇平臺(tái)功能互補(bǔ)、能力互補(bǔ)，支持形成體系效能最優(yōu)。

依照美國(guó)“21世紀(jì)海上力量”的構(gòu)想，將構(gòu)筑4個(gè)能力支柱，即“海上打擊”、“海上盾牌”、“海上基地”和“部隊(duì)網(wǎng)”。美國(guó)目前共有11艘現(xiàn)役航母，以每一艘航母為核心組成一支“航母戰(zhàn)斗群”或“航母打擊群”，其編隊(duì)組成和分工也會(huì)隨著作戰(zhàn)使命的變化而調(diào)整［9-10］。

2.2按照艦艇使命任務(wù)，優(yōu)化作戰(zhàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)單個(gè)艦艇平臺(tái)的使命任務(wù)，在艦總體有限資源的約束下，加強(qiáng)系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)，不追求單艘艦艇作戰(zhàn)功能、性能的“大而全”，從體系編成、協(xié)同作戰(zhàn)的角度，合理配置系統(tǒng)組成，科學(xué)取舍；不斷優(yōu)化作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和裝備形態(tài)，形成基于全艦計(jì)算環(huán)境及領(lǐng)域應(yīng)用軟件的集成模式。

新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)將采用基于開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的全艦計(jì)算環(huán)境，系統(tǒng)主要包括：傳感器前端設(shè)備（如射頻天線、聲吶基陣、接收機(jī)/發(fā)射機(jī)等設(shè)備）；武器后端設(shè)備（如武器發(fā)射裝置及彈藥等）；由處理、存儲(chǔ)、顯示、網(wǎng)絡(luò)等硬件和基礎(chǔ)軟件形成的基礎(chǔ)設(shè)施；運(yùn)行在通用集成環(huán)境上的各類專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用軟件。傳感器前端設(shè)備、武器后端設(shè)備以及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)應(yīng)用功能軟件構(gòu)成功能系統(tǒng)。作戰(zhàn)系統(tǒng)根據(jù)各功能系統(tǒng)的需求、系統(tǒng)集成優(yōu)化要求、艦總體的設(shè)計(jì)要求以及當(dāng)前的作戰(zhàn)任務(wù)，進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，合理配置，為各功能系統(tǒng)提供公共基礎(chǔ)軟、硬件服務(wù)。

新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)所構(gòu)建的全艦計(jì)算環(huán)境為各功能系統(tǒng)提供一個(gè)通用的運(yùn)行集成環(huán)境，使系統(tǒng)具有更好的靈活性和擴(kuò)展性。同時(shí)，隨著我國(guó)海軍水面艦艇進(jìn)入大批量建造階段，新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)支持增量開(kāi)發(fā)、漸進(jìn)發(fā)展、螺旋上升、迭代升級(jí)的研制發(fā)展模式。

2.3按照總體集成要求，牽引系統(tǒng)設(shè)備的研制

根據(jù)作戰(zhàn)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)要求，各類電子武器裝備應(yīng)在公共計(jì)算環(huán)境模式的牽引下，貫徹通用化、模塊化、數(shù)字化、智能化的研制思路，減少各類裝備軟、硬件組成部分的耦合度，具備可擴(kuò)充性、可裁減性、可升級(jí)性和良好的適裝性，滿足不同艦艇平臺(tái)的作戰(zhàn)任務(wù)需求。

1）電子武器裝備的基礎(chǔ)軟、硬件設(shè)備采用成熟商用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。基礎(chǔ)軟、硬件設(shè)備采用成熟商用技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，是實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的前提。采用成熟商用技術(shù)，減少對(duì)信息基礎(chǔ)設(shè)施的低水平重復(fù)開(kāi)發(fā)和投入，將裝備研制重點(diǎn)放在提高電子武備核心能力、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等專業(yè)方面，以提高處理速度和處理精度。同時(shí)，縮短研發(fā)周期，降低科研成本和研制風(fēng)險(xiǎn)，也有利于作戰(zhàn)系統(tǒng)以及電子裝備的升級(jí)換代。

2）不斷提高電子武器裝備前（后）端設(shè)備的共用程度。在射頻設(shè)備天線孔徑陣面化基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高相控陣陣面的集成度，使其同時(shí)具備搜索、跟蹤、制導(dǎo)、干擾、偵察、識(shí)別、通信等多種功能；武器發(fā)射裝置在實(shí)現(xiàn)多型武器共架發(fā)射的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高發(fā)射控制設(shè)備的共用程度，以適應(yīng)不同武器的需要。提高艦載電子武器裝備前（后）端設(shè)備的共享共用程度，釋放艦艇總體資源，為增加有效載荷，提高整體作戰(zhàn)能力奠定基礎(chǔ)。

3）不斷提升電子武器裝備的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)功能的軟件化，方便接入全艦計(jì)算環(huán)境。從前端探測(cè)設(shè)備獲取的信號(hào)通過(guò)信號(hào)預(yù)處理，將所有的模擬信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過(guò)作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，經(jīng)過(guò)指揮控制設(shè)備的決策處理，到武器/火控臺(tái)的火控解算，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化傳輸和處理。通過(guò)數(shù)字化減少裝備各軟、硬件組成部分的耦合度，各設(shè)備間可以快速、靈活地組織，提高系統(tǒng)集成效率。

3　發(fā)展途徑

為完成海軍擔(dān)負(fù)的使命任務(wù)，應(yīng)對(duì)各種威脅，遂行作戰(zhàn)行動(dòng)，作戰(zhàn)系統(tǒng)需通過(guò)體系規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)和跨平臺(tái)系統(tǒng)集成，使各類水面艦艇有機(jī)融合；需要以開(kāi)放的運(yùn)行集成環(huán)境為基礎(chǔ)，根據(jù)不同作戰(zhàn)任務(wù)和領(lǐng)域應(yīng)用的需求，實(shí)現(xiàn)裝備的資源共用、信息共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成體系；應(yīng)當(dāng)采用基線模式和增量策略的艦艇裝備研制建造，促進(jìn)體系作戰(zhàn)效能持續(xù)螺旋式提升；著眼提高作戰(zhàn)系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)水平和集成創(chuàng)新能力，更好地支撐作戰(zhàn)系統(tǒng)的工程研制。

全艦計(jì)算環(huán)境是美海軍正在發(fā)展中的最先進(jìn)的艦載系統(tǒng)集成模式，是海軍艦艇裝備信息化建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。全艦計(jì)算環(huán)境基于開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，將全艦基礎(chǔ)硬件以及基礎(chǔ)軟件構(gòu)成統(tǒng)一的集成環(huán)境，支持功能領(lǐng)域應(yīng)用在該環(huán)境中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全艦任務(wù)系統(tǒng)的綜合集成，從中可以得到一些重要啟示。

3.1遵循開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)（OA）

美軍傳統(tǒng)的艦載系統(tǒng)研制曾經(jīng)大量采用定制硬件、私有接口、專用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言等，各分系統(tǒng)自成一體，相對(duì)封閉，信息交互困難，資源共享程度低，使得艦載系統(tǒng)的維護(hù)、升級(jí)或擴(kuò)充功能變得非常困難。對(duì)于艦載系統(tǒng)這種建設(shè)周期較長(zhǎng)的系統(tǒng)，其先進(jìn)性往往不能與信息技術(shù)的發(fā)展保持同步。美軍過(guò)去采用“打補(bǔ)丁”的方式進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，但最終結(jié)果是“補(bǔ)丁摞補(bǔ)丁”，技術(shù)狀態(tài)混雜，全壽期維護(hù)升級(jí)成本高、難度大，負(fù)擔(dān)越來(lái)越重。

為了解決上述問(wèn)題，同時(shí)適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)已成為美海軍裝備研制的基礎(chǔ)共識(shí)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。全艦計(jì)算環(huán)境以開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，為各功能系統(tǒng)的計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示和檢索等基礎(chǔ)應(yīng)用以及大容量信息處理、高精度解算、航路規(guī)劃、戰(zhàn)損狀態(tài)評(píng)估等專業(yè)應(yīng)用，提供了一個(gè)開(kāi)放的、公共的集成運(yùn)行環(huán)境，能夠更好地解決系統(tǒng)集成時(shí)的“煙囪”問(wèn)題。同時(shí)，全艦計(jì)算環(huán)境提升了裝備的快速交付能力，為艦艇減員增效提供了技術(shù)支撐，能夠更好地支持后續(xù)保障和改裝升級(jí)。DDG-1000采用全艦計(jì)算環(huán)境標(biāo)志著美軍在“開(kāi)放”這條坎坷的道路上邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐。

3.2構(gòu)建面向服務(wù)的公共計(jì)算環(huán)境

美海軍正在全面轉(zhuǎn)向面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（SOA）。面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)并非局限于某一特定技術(shù)，而是為了增強(qiáng)復(fù)雜系統(tǒng)集成的靈活性而采用的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和模式。通過(guò)加強(qiáng)頂層規(guī)劃，構(gòu)建公共計(jì)算環(huán)境，將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、顯示設(shè)備、通信設(shè)備等硬件以及基礎(chǔ)軟件作為開(kāi)放的、公共的“資源”，統(tǒng)一管理和部署，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，并促進(jìn)新應(yīng)用需求的產(chǎn)生。同時(shí)，可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)靈活配置艦艇載荷，快速增加、刪減、修改各功能模塊，以適應(yīng)未來(lái)多樣化的任務(wù)需求。

例如，全艦計(jì)算環(huán)境實(shí)現(xiàn)全艦網(wǎng)絡(luò)的一體化整合，各系統(tǒng)不再單獨(dú)設(shè)置子網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)與平臺(tái)數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音信息的安全共網(wǎng)傳輸；各系統(tǒng)共用計(jì)算存儲(chǔ)設(shè)備，軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)都貯存在服務(wù)器上，顯控臺(tái)采用瘦客戶端方式，授權(quán)用戶可在任意一臺(tái)顯控臺(tái)上完成所需的操作任務(wù)。

3.3采用商用成熟技術(shù)（COTS）

信息基礎(chǔ)設(shè)施采用商用成熟技術(shù)產(chǎn)品是開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的重要原則之一。采用商用成熟技術(shù)和開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，可將科研的重點(diǎn)放在如何提高各電子武備作戰(zhàn)能力等專業(yè)方面，能減少對(duì)信息基礎(chǔ)設(shè)施的低水平重復(fù)開(kāi)發(fā)和投入，縮短研發(fā)周期，降低科研成本和研制風(fēng)險(xiǎn)，有利于系統(tǒng)的快速升級(jí)和換代。同時(shí)，采用商用成熟技術(shù)產(chǎn)品不會(huì)帶來(lái)新的安全性問(wèn)題，在信息基礎(chǔ)設(shè)施朝著公共和開(kāi)放的方向發(fā)展過(guò)程中，安全性問(wèn)題也可以利用相應(yīng)的商用成熟技術(shù)予以解決。美海軍全艦計(jì)算環(huán)境利用商用成熟技術(shù)產(chǎn)品替代了傳統(tǒng)的分屬于各系統(tǒng)專用的計(jì)算、存儲(chǔ)服務(wù)器等設(shè)備，并采用電子模塊化集裝箱（EME）為商用成熟技術(shù)產(chǎn)品上艦應(yīng)用提供艦用環(huán)境，同時(shí)利用成熟的信息安全技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。

全艦計(jì)算環(huán)境提供的計(jì)算資源（包括信息的處理、存儲(chǔ)、傳輸、顯示）必須超前于當(dāng)前功能應(yīng)用的需求，只有提供充足的計(jì)算資源，才能不斷刺激和挖掘各功能系統(tǒng)的任務(wù)處理能力；反之，如果不提供有余量的計(jì)算資源，當(dāng)各功能系統(tǒng)產(chǎn)生新的計(jì)算需求時(shí)，按照傳統(tǒng)的裝備研制模式將無(wú)法提供及時(shí)、充足的保障，最終制約作戰(zhàn)能力的提升。

由于水面艦艇平臺(tái)的空間、電力等資源有限，不可能由各分系統(tǒng)獨(dú)立增加配置、預(yù)留各自專屬的計(jì)算資源，必須像統(tǒng)籌規(guī)劃全艦電力資源一樣，對(duì)全艦計(jì)算資源進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理，從而確保計(jì)算資源滿足并推動(dòng)系統(tǒng)的需求增長(zhǎng)。

4　結(jié)論

我們應(yīng)該從海上作戰(zhàn)力量體系規(guī)劃入手，以滿足新形勢(shì)下海軍的作戰(zhàn)使命任務(wù)為目標(biāo)，按照體系作戰(zhàn)的需求，全面規(guī)劃水面艦艇的發(fā)展，通過(guò)加強(qiáng)艦艇頂層優(yōu)化設(shè)計(jì)，推進(jìn)全艦計(jì)算環(huán)境建設(shè)，促進(jìn)作戰(zhàn)系統(tǒng)增量發(fā)展，增強(qiáng)總體集成能力，推動(dòng)作戰(zhàn)系統(tǒng)快速發(fā)展，將新的發(fā)展理念貫徹到新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)中，促進(jìn)作戰(zhàn)系統(tǒng)的跨越式發(fā)展和作戰(zhàn)效能的顯著提升。

我國(guó)艦艇未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制可借鑒美海軍艦艇研制的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念與實(shí)現(xiàn)方式，整合系統(tǒng)資源，支持新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)形成任務(wù)通道的動(dòng)態(tài)構(gòu)建、作戰(zhàn)臺(tái)位的靈活部署、系統(tǒng)裝備的持續(xù)升級(jí)等能力特征，提升體系作戰(zhàn)能力。在全艦計(jì)算環(huán)境建設(shè)中，要重點(diǎn)把握以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

1）提高系統(tǒng)開(kāi)放性，打造多任務(wù)能力。

采用開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)和商用成熟技術(shù)，減少對(duì)專屬專用軟、硬件的依賴，有助于減少維護(hù)成本，降低全壽期費(fèi)用，方便進(jìn)行快速升級(jí)，支持新裝備、新技術(shù)的快速引入。通過(guò)提高系統(tǒng)開(kāi)放性，全艦計(jì)算環(huán)境有效地將防空、反潛和對(duì)陸打擊等各種作戰(zhàn)功能集成，可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)靈活配置艦艇載荷，快速增加、刪減、修改相關(guān)功能模塊，打造多任務(wù)作戰(zhàn)平臺(tái)，以完成多樣化的軍事任務(wù)。

2）做好基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)揮全艦整體效能。

依據(jù)統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)建設(shè)的全艦計(jì)算環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施是作戰(zhàn)系統(tǒng)集成的平臺(tái)和基礎(chǔ)，可以支撐達(dá)到“顯示與任務(wù)分離”、“軟件與硬件分離”的效果。通過(guò)顯示與任務(wù)分離，實(shí)現(xiàn)顯控操作不依賴特定的顯控臺(tái)和服務(wù)器，便于不同臺(tái)位的功能互換。通過(guò)軟件與硬件分離，實(shí)現(xiàn)軟、硬件靈活部署和快速升級(jí)，支持形成裝備持續(xù)升級(jí)能力。

3）面向服務(wù)綜合集成，面向任務(wù)靈活組織。

全艦計(jì)算環(huán)境采用面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，為艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的集成方式和組織運(yùn)行帶來(lái)了重大的變革。貫徹“集成就是服務(wù)”的理念，通過(guò)接受異質(zhì)和變化增強(qiáng)系統(tǒng)集成的靈活性。系統(tǒng)軟、硬件不再緊耦合，各業(yè)務(wù)領(lǐng)域功能應(yīng)用可以靈活部署，資源可以充分共享，武器通道可以動(dòng)態(tài)組織，各類任務(wù)系統(tǒng)可以快速構(gòu)建。面向任務(wù)組織信息，協(xié)同各系統(tǒng)運(yùn)行，通過(guò)智能優(yōu)化決策和業(yè)務(wù)流程管理，提升任務(wù)執(zhí)行效能。

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［責(zé)任編輯：易基圣］

Development Concepts and Approaches of the Next Generation Combat System for Surface Combatant Ships

DONG Xiaoming
China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

The function of the next generation combat system for surface combatant ships is not restricted to the improvement of the operational effectiveness of individual ships only，but also emphasizes on the ship's flexibly and adapting capabilities to specific missions.This paper analyzes the development trends in related works，such as Total Ship Computing Environment（TSCE）and Consolidated Afloat Network and En?terprise Services（CANES）program of US Navy.The development concepts and approaches for the design?ing of combat systems are then presented，which include the following key points:following the open archi?tecture，buildingtheservice-orientedcommoncomputingenvironment，applyingthecommer?cial-off-the-shelf（COTS）technologies.In brief，the next generation combat system successfully imple?ments system integration through a variety of surface combatant，which could significantly improve the over?all effectiveness of naval system operation.

surface combatant ship；combat system；development concepts；Total Ship Computing Envi?ronment（TSCE）

U674.7+03.3；TP311.523

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2015.01.001

2014-09-18

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-1-28 12:05

國(guó)家部委基金資助項(xiàng)目

董曉明，男，1975年生，博士，高級(jí)工程師。研究方向：艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)，分布式仿真，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。E?mail：phdotd@gmail.com