艦船一體化數字網絡技術探討

馬鏡

摘 要：要達到我國海軍裝備信息化建設要求和實現海軍跨越式發展，軍用艦船上的很多設備都需要信息共享和數據交換，大力促進艦船一體化數字網絡技術的發展，實現高速數據傳輸、多傳感器探測、多武器綜合控制、多層指揮態勢統一以及多源信息融合的安全一體化數字網絡。

關鍵詞：網絡；艦船；信息

隨著現代網絡技術的發展，海軍作戰已經逐漸成為以網絡為中心的作戰，傳感器直接到武器綜合、指揮作戰扁平化為未來海軍發展的趨勢，要達到我國海軍裝備信息化建設要求和實現海軍跨越式發展，軍用艦船上的很多設備都需要信息共享和數據交換，這些設備主要可歸類為兩部分，一部分是作戰裝備，例如武器、指控導航以及電子對抗等設備，另一部分是平臺設備，例如電站、艦船動力以及損管等。無論是作戰設備還是平臺設備，自動化程度都越來越高，相應的控制和狀態信息也越來越繁雜。艦船一體化數字網絡就是要確保艦船中的各種信息準確、快速、及時和方便地傳輸。

1 艦船一體化數字網絡

作戰艦船主要由兩部分組成，一部分是作戰系統，另一部分是平臺系統。平臺系統支持作戰系統，主要包括船體、電源、動力、損管以及油水等。作戰系統由武器和電子信息系統組成，指控系統為作戰系統的核心，主要包括軟硬武器、探測設備、導航、通信以及艦載直升機等。

各設備和分系統由作戰系統網絡集成在一起，進而實現各通信節點間的互通、互連和互操作，為高速數據傳輸、多傳感器探測、多武器綜合控制、多層指揮態勢統一以及多源信息融合等提供可靠安全的信息平臺。作戰艦船的作戰系統、綜合平臺管理系統以及兩者的部分關聯一般都是采用分布式系結構。

2 國外外艦船一體化數字網絡技術發展

美國、法國、英國以及德國等西方傳統海軍強國較早地開發、研究了艦船網絡系統，就目前來看，美國艦船一體數字網絡化水平最高，得到最廣泛的應用。艦船作戰系統是強實時系統，且需要在輻射、低溫、高溫、濕熱、沖擊、振動以及煙霧等惡劣環境下工作，因此對網絡技術的要求要比其他很多系統更苛刻。在美國海軍的發展初期，艦船的通訊網絡一般采用總線型的專用通信控制協議，這套系統最早來源于飛機系統的1553B網，隨著以太網技術的發展，美國海軍艦船開始在上世紀八十年代使用共享10M以太網。到了上個世紀九十年代，民用網絡產品大量出現，價格也非常低廉，很多產品通過小量的改造就可以滿足軍用需求，這個階段ATM、FDDI開始被應用到軍用艦船，再后再來ATM技術在民用領域逐漸被淘汰，取而代之的是交換式以太網，在這個階段，交換式以太網在美國艦船上開始被大量使用。法、英和德等歐洲海軍強國艦船數字網絡發展歷程和美國相似，目前很多平臺都支持快速以太網、ATM以及FDDI網絡接口，可以看出，民用商用的成熟高速網絡技術已經逐漸被西方海軍強國所使用。

3 國內艦船一體化數字網絡技術發展

我國艦船網絡技術起源于艦載作戰指揮系統的研發，目前已經經歷了總共三代技術發展，在上個世紀八十年代，作戰指揮系統采用的是點對點的通訊方式，為了克服點對點通信的諸多弊端，我國海軍艦船艦船網絡通訊采用主從通信工作和基帶傳輸的模式，速率可達到1Mbps。到了上個世紀九十年代，10M民用以太網技術已經非常成熟，我國艦船的網絡系統開始逐漸改造采用10M以太網，這個時期的網絡一般還是采用介質共享，只有少量采用以集線器為中心的星型網絡結構。到了上世紀九十年代后期，，艦船網絡系統逐漸過渡到交換式以太網，速率也從早期的10Mbps提升到100Mbps，此外連著設備也拓展了很多，例如一些傳感器，武器系統都已經連入到交換式以太網。和艦載作戰網絡系統相比，艦船平臺信息網絡還相對較落后，技術還不夠完善，艦船平臺系統中的電力監控系統、動力監控系統、全艦裝備保障管理系統、損管監控系統和架控系統很多都采用的是CAN現場總線或者以太網，但這些系統相對較為獨立，還不是個一體化的數字網絡，很多系統間的參數不能快速、方便地交換，由于信息在各個系統中不能很好地互通，艦船操作人員無法全面獲取到各系統的信息，影響作出最優決策，具有較大的局限性。

4 艦船數字網絡發展方向

4.1 艦船平臺系統數字網絡發展方向

一體化數字網絡是未來艦船平臺系統網絡發展的方向，就目前而言，要全部實現一體化數字網絡還需要一個過程，艦船平臺系統一體網絡化建設是一個非常復雜的過程，需要涉及到眾多的設備和工業部門，需要聯網的設備和通訊協議多種多樣，就現場總線也有很多種，目前使用較多的有FF、CAN等現場總線，另外還有使用RS232，RS485等通訊協議，另外各設備的數字化程度也有差別。顯然要為了實現艦船平臺一體化，在現階段，有必要采用分層結構的網絡，將不同的通信技術細節屏蔽，提高網絡的集成度。

4.2 作戰系統網絡技術發展方向

同平臺系統網絡一樣，現階段甚至在不遠的將來，作戰系統網絡還可能會相對獨立存在。艦載作戰系統一直是軍用艦船裝備信息化建設的排頭兵。而信息化的基礎是計算機，它是數據處理、信息處理的關鍵角色，是信息化的核心工具。從這個意義出發，艦載作戰系統網絡實際上是圍繞各種以計算機或計算機技術為主體的信息系統、智能設備的連網，必然采用與計算機最默契、最匹配的計算機數據網絡技術。而計算機網絡技術，或者可稱為分組數據網絡技術，其典型代表是以太網及其衍生的高級形式（如 RPR 彈性分組環）以及 ATM、FDDI、FR（幀中繼） 等。因此，在作戰系統網絡的發展歷程上，這些技術都相繼出現過。

參考文獻：

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