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只剩厨房照样指挥战斗!

现代海军水面舰艇的舰载系统是舰体状态监控、机械、动力、电力、作战、观通导航和C4ISR等系统的统称,简单地说它就是现代军舰的神经中枢,舰艇所有活动都依赖这套系统进行,这套系统的进化可不是一蹴而就,经历了近半个世纪的时间,军舰的神经才终于接合在一起。

最初的舰载系统是一个个独立王国,传感器看到的目标,无法告诉武器系统,传感器的系统组件和武器完全不通用,这当然非常不利于作战。仰赖计算机技术的进步,从“独立王国”的单机系统时代,舰载系统集成技术经历了联邦体制集成、网综(network of networks)体制集成等阶段,目前已经进化到了全舰计算环境这个全新阶段(参见图1)。

全舰计算环境的名字很枯燥,但举个例子,你就可以感受到它的厉害之处,假如一艘军舰采用了全舰计算环境,那就意味着舰艇上所有系统不光互联互通,还可以互操作,即便军舰的舰桥和战情中心都受到破坏,只要厨房有台计算机,舰长照样可以在这指挥未遭破坏的武器进行战斗!

要详细了解全舰计算环境的先进之处,先得从最早的单机系统时代讲起。

单机系统

单机系统也是各类数据分散独立处理阶段,是计算机和自动化技术在舰载系统中使用的初始阶段,各分系统均是由系统供应商专门研制的专用软硬件系统,处于“孤岛”状态,分系统之间无法直接交换数据和互操作,系统总体性能增长潜力受到专用软硬件(系统供应商)的限制,升级和维护成本高,系统受毁伤和故障影响很大,一但某分系统专用的计算机系统出现故障,则整个分系统丧失功能。

联邦体制

联邦体制中的各类数据处于“附加处理”阶段,初步实现了各相关分系统间点到点(point to point)的互连,各分系统采用系统供应商专门研制的专用软硬件系统,部分开始采用现成商品,各分系统之间开始传递数据,分系统间不能实现互操作,系统总体性能增长潜力严重受到专用软硬件(系统供应商)的制约,升级和维护成本高,系统受毁伤和故障影响很大,一但某分系统专用的计算机系统出现故障,则整个分系统丧失功能。典型代表如“提康德罗加”级巡洋舰(CG-47)和“阿利·伯克”级驱逐舰(DDG-51)上的“宙斯盾”基线5P3和6系统,采用的是“代号意大利面”软件体系结构,包括捆绑在行将淘汰的UYK-43sw和UYK-44计算机硬件体系上的海军专用的Cl\tS-2软件,这种系统上的任何局部调整都会令整个系统伤筋动骨。

网综体制(network of networks)

网综体制中的各类数据处于“网络化处理”阶段,开始采用基于开放硬件和操作系统的现成商品或工业标准软硬件,各分系统均构建了局域网以提高分系统运算和处理能力,同时也实现了各分系统局域网之间的互联,各分系统之间通过网络交换数据,具备了较高的互操作能力,因此为软件的分布式应用提供了可能,提高了系统整体的冗余度和可重构能力,系统总体能力有了较大的提升,但仍受到分系统旧有的“烟囱式系统”结构的制约,系统升级和维护成本高,系统受大规模毁伤影响较大。典型的代表是“宙斯盾”基线7系统。

全舰计算环境(TSCE-Total Ship Computing Environment)

TSCE中的各类数据处于“网格化处理”阶段,是目前正在研制中的、也是最先进舰载系统集成模式,通过广泛采用标准化的现成商品计算机和网络硬件、分布式中间件系统将舰载上千个网络节点连接起来,将指挥、传感器、武器、舰艇控制系统等具体应用通过中间件封装成分布式应用中的软构件,因而为这些具体应用提供了即插即用的能力,提高了舰船平台对多种作战环境和任务的适应能力,系统总体能力有了大幅提高,理论上具有无限的可扩展能力。各分系统之间具有极高的互操作性,同时打破了各分系统对专属专用软硬件资源(即“烟囱式系统”结构)的限制,将具体应用软件同底层基础软硬件平台和服务相隔离,网络、内存和CPU等计算资源被当作公共资源可根据不同的任务需求而进行动态地分配共享,应用软件的增减配置与基础设施软硬件的升级和拓展彼此互不影响,因而系统总体升级和维护成本较低。由于采用了先进的体系结构和资源管理技术,可确保系统内无单一故障点,具备多版本(N-Version)冗余度,软件可在多台计算机或节点上复制,因此,系统本质上不受战损影响。

TSCE采用分布式中间件技术,将舰载系统应用程序与计算机及操作系统进行隔离,通过将各类应用软件和网络服务构件化,实现舰艇上各系统之间的集成,将极大地推动舰载系统的模块化、构件化,最终达到舰艇武器跨系统、跨平台甚至跨领域的协同作战能力。因此,TSCE对舰艇信息化的重要影响在于,采用TSCE技术是舰载系统向以网络为中心(net-centric)迈出的重要一步,是舰船武器平台成为网络中心战中有机节点、适应21世纪多种任务环境的关键技术之一。同时,TSCE也是现代水面舰艇装备推行开放式体系结构进行舰艇信息化建设的一个典型应用,是对传统舰载系统体系结构设计理念的颠覆,是实现现代海军水面舰艇舰载系统集成技术由“网综”(network of networks)体制向“网格”(Grid)体制转变的重要标志,是新一代舰载系统集成技术,也是舰艇信息化技术迈向网络中心战的一个重要里程碑。


作者:现代国防与安全研究中心 李勇

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