宿　勇，李堅(jiān)波

(1．海軍裝備部，北京100071;2．海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司軍事代表室，上海200011)

美國(guó)航母內(nèi)部通信系統(tǒng)發(fā)展研究

宿勇1，李堅(jiān)波2

(1．海軍裝備部，北京100071;2．海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司軍事代表室，上海200011)

摘要:艦艇內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)艦內(nèi)各部門的話音通信和信號(hào)傳遞，保證各指揮所之間的信息交換。介紹美國(guó)航母內(nèi)部通信系統(tǒng)的分類、構(gòu)成及功能，并指出其發(fā)展特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:美國(guó);航母;內(nèi)部通信系統(tǒng)

The reserch of the development of the US aircraft carrier inside communicate net systerm

SU Yong1，LI Jian-bo2
(1．Equipment Department of Navy，Beijing 100071，China; 2．Military Representative Office of Jiangnan Shipyard，Shanghai 200011，China)

Abstract:The inside communicate net system of the naval ship can realize the voice communicate and the signal transfer with each department of the ship．This title introduced the classify，the structure and the function of the US aircraft carrier inside communicate net systerm，and introduced the development characteristic of it．

Key words:US; aircraft carrier;inside communicate net systerm

0　引言

艦艇內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱內(nèi)通系統(tǒng)，通常由本艦內(nèi)各部門、各戰(zhàn)位的用戶終端、交換裝置和線路控制裝置組成。對(duì)于航母來(lái)說(shuō)，內(nèi)部通信系統(tǒng)必須具備及時(shí)、準(zhǔn)確可靠和不間斷的性能。

航母內(nèi)部通信實(shí)現(xiàn)艦內(nèi)各部門間的對(duì)講、會(huì)議、通播及廣播、告警等話音通信和信號(hào)傳遞;確保對(duì)艦載機(jī)安全起降的指揮控制通信，保證艦長(zhǎng)艦橋指揮所、航母指控系統(tǒng)、主飛行控制室、返航信號(hào)指揮室工作臺(tái)等之間的信息交換與通信;完成視頻信息傳輸及戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)的傳輸;保證航母受損時(shí)仍然能夠進(jìn)行通信，完成損管相關(guān)工作。

1　系統(tǒng)構(gòu)成及功能

航母內(nèi)部通信系統(tǒng)按出現(xiàn)先后分為傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)、綜合通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，此外，內(nèi)部通信系統(tǒng)還包括通信交換系統(tǒng)。

1.1傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)

1.1.1多信道系統(tǒng)

多信道系統(tǒng)(MC)通過(guò)直接將語(yǔ)音信號(hào)放大，在航母上的各戰(zhàn)位之間傳輸命令和各種信息。該系統(tǒng)由艦載廣播通信系統(tǒng)和雙向通信系統(tǒng)構(gòu)成。

艦載廣播通信系統(tǒng)(又被稱為中央擴(kuò)音系統(tǒng))，用于向多個(gè)戰(zhàn)位同時(shí)傳送命令信息。這種系統(tǒng)采用中央擴(kuò)音器，屬于單向通信系統(tǒng)。

雙向通信系統(tǒng)在戰(zhàn)位之間進(jìn)行命令和信息的雙向傳輸。其各型設(shè)備在外形和構(gòu)造材料不盡相同，但都主要由揚(yáng)聲器、控制單元和擴(kuò)音器組成。

多信道系統(tǒng)主要信道包括以下幾種:

通用廣播系統(tǒng)(1MC) :各型艦艇都安裝有通用廣播系統(tǒng)，用于傳送一般命令和管理性信息。信息源可以是各種重要戰(zhàn)位，包括甲板、艦橋和損管中心;也可以是艦內(nèi)的各艙室和各上層建筑區(qū)域。該廣播系統(tǒng)還用于全艦緊急警報(bào)，如一般警報(bào)、化學(xué)襲擊警報(bào)、碰撞警報(bào)和飛行甲板破裂警報(bào)。其余

的廣播信道還有2MC (推進(jìn)裝置)、3MC (機(jī)庫(kù)甲板)、5MC (飛行甲板)等。

作戰(zhàn)信息信道(20MC) :該信道主要用于將作戰(zhàn)信息中心內(nèi)各主要戰(zhàn)位的信息傳輸?shù)礁饔脩?。用戶包括各主要和次要的航母操縱部位、艦長(zhǎng)戰(zhàn)術(shù)指揮室、艦橋、電子戰(zhàn)中心、標(biāo)圖室等。

待命室信道(19MC) :該信道為航母空戰(zhàn)相關(guān)戰(zhàn)位提供雙向通信。這些戰(zhàn)位包括作戰(zhàn)信息中心、待命室、飛行甲板控制室、機(jī)庫(kù)甲板控制室、航空情報(bào)中心和軍官起居室。

艦長(zhǎng)指揮信道(21MC) :該信道為重要戰(zhàn)位之間提供雙向的命令和信息傳輸服務(wù)。這些戰(zhàn)位包括主要和次要的航母操縱部位、艦上主炮控制中心、空戰(zhàn)中心、無(wú)線電中心、損管中心、主動(dòng)力控制室、主飛行控制室和艦長(zhǎng)戰(zhàn)術(shù)指揮室等。

無(wú)線電室信道(22MC) :該信道用于傳輸與無(wú)線電設(shè)施相關(guān)的信息和命令，以及無(wú)線電室和其余某個(gè)無(wú)線電操作崗位之間的數(shù)據(jù)。如在作戰(zhàn)信息中心可以使用該信道喚醒無(wú)線電并請(qǐng)求一個(gè)頻率建立，或檢查某一可能出現(xiàn)頻偏的無(wú)線電接收機(jī)。

此外，還有4MC (損管)、26MC (機(jī)器控制)等信道。

1.1.2聲力電話系統(tǒng)

聲力電話網(wǎng)絡(luò)不需要外接電源，話筒將通話者的聲波自動(dòng)轉(zhuǎn)換成電能，電話聽筒則將該電能再轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的聲波信號(hào)。

1)聲力電話系組成及優(yōu)點(diǎn)

聲力電話系統(tǒng)對(duì)航母的整體性能有至關(guān)重要的作用。相關(guān)信息通過(guò)聲力電話從損管中心、火控系統(tǒng)、作戰(zhàn)信息中心、無(wú)線電中心、監(jiān)視哨和其他部門到達(dá)指揮官，指揮官利用獲取的信息進(jìn)行有效的作戰(zhàn)指揮。

聲力電話系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于:抗震;使用耳罩，抗外部噪音干擾;保密性比多信道(MC)設(shè)備好;不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生噪聲，不影響其他設(shè)備的運(yùn)行;可在電話線的長(zhǎng)度范圍內(nèi)移動(dòng)，使用時(shí)可同時(shí)完成其他工作;在麥克風(fēng)出現(xiàn)故障時(shí)耳機(jī)可用于緊急傳輸，反之亦然;無(wú)需額外供電。

2)聲力電話線路

聲力電話系統(tǒng)有以下5種線路:

主要線路:主要線路傳輸與航母控制、武器控制、艦載機(jī)控制、工程技術(shù)和損管相關(guān)的控制與操作信息。

備用線路:備用線路在線路的一部分或整個(gè)線路發(fā)生損壞時(shí)，為某些關(guān)鍵的主要線路提供備用通信手段。

補(bǔ)充線路:補(bǔ)充線路為各種實(shí)現(xiàn)艦船服務(wù)和運(yùn)行功能的戰(zhàn)位及其下屬戰(zhàn)位提供通信，以加強(qiáng)航母內(nèi)部通信功能。

應(yīng)急線路:緊急線路用于建立臨時(shí)損管通信或應(yīng)急設(shè)備的控制通信，為工程師和損管軍官在緊急時(shí)刻提供信息。

其他線路:線路為工程師和損管軍官提供與其直接相關(guān)的信息。

1.1.3艦艇服務(wù)電話系統(tǒng)

與聲力電話不同，航母艦艇服務(wù)電話系統(tǒng)由航母電力系統(tǒng)供電，通常用于艦上的日常管理事務(wù)。

航母的艦艇服務(wù)電話系統(tǒng)并非作戰(zhàn)通信系統(tǒng)的一部分，但當(dāng)常規(guī)通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，艦艇服務(wù)電話系統(tǒng)會(huì)體現(xiàn)出極高的價(jià)值。

1.1.4艦載機(jī)彈射回收電視監(jiān)視系統(tǒng)

除上述幾種語(yǔ)音通信系統(tǒng)外，航母上還有視頻通信系統(tǒng)。典型的視頻通信系統(tǒng)為艦載機(jī)彈射回收電視監(jiān)視系統(tǒng)。

彈射回收電視監(jiān)視系統(tǒng)是一個(gè)集電子圖像和聲音記錄功能于一體的系統(tǒng)，白天和夜間均可監(jiān)視和記錄飛機(jī)彈射及回收作業(yè)，并在飛行后回放這些記錄來(lái)分析和評(píng)價(jià)飛行質(zhì)量。彈射回收電視監(jiān)視系統(tǒng)在回收作業(yè)期間為著艦信號(hào)官提供飛機(jī)對(duì)中和下滑面參考信息，并作為飛行員任務(wù)報(bào)告的工具。此外，該系統(tǒng)還可記錄飛行甲板上發(fā)生的事件，并在需要時(shí)用于事故分析。

此外，航母上還有閉路電視(CCTV)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻廣播功能，如航母上的數(shù)字測(cè)風(fēng)系統(tǒng)(MORIAH)還能通過(guò)閉路視頻系統(tǒng)向航母所有部門播放國(guó)家C標(biāo)準(zhǔn)的氣象、海洋等電視預(yù)報(bào)信息。

1.2無(wú)線通信系統(tǒng)

無(wú)線電通信設(shè)備為手持式電池供電雙向無(wú)線電話，可在艦艇內(nèi)部甚至艦艇之間提供無(wú)線電通信。這種設(shè)備是維修小組人員間和損管中心之間通信的主要手段之一，特別是在損管站區(qū)域范圍內(nèi)的通信。由于這些設(shè)備的無(wú)線性質(zhì)，比起有線設(shè)備來(lái)，使用靈活，抗損性強(qiáng)。

1.2.1無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展

自20世紀(jì)80年代起，美國(guó)將無(wú)線電通信技

20世紀(jì)80年代，雖然無(wú)線電技術(shù)在美國(guó)艦艇上得到了廣泛應(yīng)用，但不同無(wú)線電系統(tǒng)之間互通性較差。

美國(guó)海軍從20世紀(jì)90年代開始研究一種新型無(wú)線電技術(shù)，以替代之前使用的“損管無(wú)線電通信”技術(shù)，即分層動(dòng)態(tài)重復(fù)可編程體系結(jié)構(gòu)(HYDRA)。美國(guó)航母上目前使用的AN/SRC－55無(wú)線通信系統(tǒng)可滿足所有無(wú)線通信要求，包括飛行甲板通信和飛行甲板下的其他無(wú)線通信要求。

1.2.2 HYDRA無(wú)線通信系統(tǒng)功能及構(gòu)成

HYDRA無(wú)線通信系統(tǒng)提供全艦無(wú)線通信服務(wù)。該系統(tǒng)采用低功耗和便攜式無(wú)線電系統(tǒng)，支持安保、導(dǎo)航、作戰(zhàn)系統(tǒng)、工程、損管和一般操作。

HYDRA系統(tǒng)主要由地面移動(dòng)無(wú)線電(LMR)分系統(tǒng)和輻射傳輸線路分(RTL)系統(tǒng)2部分組成。其中，地面移動(dòng)無(wú)線電分系統(tǒng)包括基礎(chǔ)中繼系統(tǒng)、飛行甲板便攜無(wú)線電系統(tǒng)、基礎(chǔ)便攜無(wú)線電系統(tǒng)、翻領(lǐng)麥克風(fēng)、飛行甲板頭盔式及便攜無(wú)線電接口、便攜無(wú)線電大容量蓄電池和蓄電池充電器。

1.2.3 HYDRA系統(tǒng)終端

HYDRA系統(tǒng)終端主要為飛行甲板頭盔接口。飛行甲板頭盔接口是由1個(gè)100 mV的M－RK無(wú)線電系統(tǒng)與“大衛(wèi)·克拉克”型飛行甲板頭盔連接構(gòu)成的。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了噪聲抑制電路改造，采用具有電磁屏蔽作用的鋁制UDC連接器。飛行甲板頭盔接口還裝有能夠快速斷開的LEMO連接器、電壓不足重復(fù)報(bào)警器和電話側(cè)音電路。該頭盔能夠在甲板的任何位置使用。此外，該系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，風(fēng)速為64～80 km/h，環(huán)境噪聲為14 dB時(shí)均能使用。

2018年是ABB持續(xù)投資中國(guó)、優(yōu)化業(yè)務(wù)布局的一年。例如，ABB在重慶設(shè)立的機(jī)器人應(yīng)用中心正式開業(yè)，以重點(diǎn)滿足西部地區(qū)汽車、3C產(chǎn)品制造、裝備制造和消費(fèi)品制造等領(lǐng)域?qū)I(yè)機(jī)器人快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求；不久前，ABB宣布將投資1.5億美元，在上?？禈蚪ㄔO(shè)其全球最大、最先進(jìn)的機(jī)器人超級(jí)工廠，以擴(kuò)大產(chǎn)能，提升效率，鞏固領(lǐng)先的市場(chǎng)地位，更好地滿足激增的客戶需求；而投資額約3億美元的ABB廈門工業(yè)中心昨天剛剛舉行揭幕儀式，從而將分散于廈門島內(nèi)的多家企業(yè)合而為一，全面提升ABB自身的生產(chǎn)效率和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1　美國(guó)航母上的AN/SRC－55 HYDRA無(wú)線通信系統(tǒng)Fig.1 AN/SRC－55 HYDRA wireless communication system on US aircraft carrier

此外，該系統(tǒng)能夠與固定式指揮無(wú)線電系統(tǒng)進(jìn)行交互，保證射頻信號(hào)的連續(xù)性。系統(tǒng)還配有不間斷電源(UPS)，可防止電源故障造成的通信間斷。

1.3綜合通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.3.1綜合語(yǔ)音通信系統(tǒng)

綜合語(yǔ)音通信系統(tǒng)(IVCS)是一種計(jì)算機(jī)控制的電話系統(tǒng)，用于加強(qiáng)艦艇通信功能?？陕?lián)接到艦艇廣播系統(tǒng)、岸基電話線路、無(wú)線電通信以及部分作戰(zhàn)聲力電話線路。該系統(tǒng)的2個(gè)交換中心分別布置在艦首和艦尾。

1.3.2空中交通管制通信系統(tǒng)(SATCC)

除作戰(zhàn)指揮中心戰(zhàn)術(shù)引導(dǎo)的飛機(jī)外，航母空中交通管制中心負(fù)責(zé)控制航母管制區(qū)內(nèi)全部空中飛機(jī)的狀態(tài)保持、著艦和起飛。該中心對(duì)內(nèi)部通訊設(shè)備的要求與大多數(shù)作戰(zhàn)情報(bào)中心臺(tái)位對(duì)內(nèi)部通信設(shè)備的要求相同，或者甚至要求更高。在出現(xiàn)緊急事件時(shí)，有線和無(wú)線內(nèi)部通信要能夠支持飛機(jī)的回收。

該系統(tǒng)的功能包括:與執(zhí)行飛行任務(wù)的飛機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音通信;作為綜合語(yǔ)音通信網(wǎng)絡(luò)的分系統(tǒng);為艦載機(jī)的安全起降提供通信服務(wù)。

1.3.3航母作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)——光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)

根據(jù)艦隊(duì)信息系統(tǒng)管理委員會(huì)商用局域網(wǎng)的研究結(jié)果，海軍海上系統(tǒng)司令部設(shè)計(jì)和安排了最初實(shí)施的局域網(wǎng)應(yīng)用，配置了部分光纜設(shè)備來(lái)支持反轉(zhuǎn)環(huán)的光纖分布式數(shù)字接口(FDDI)基干，將通過(guò)以太子網(wǎng)互連工作站。1992年6月，將FDDI裝備在“華盛頓”號(hào)航母(CVN 73)上。

圖2　“華盛頓”號(hào)航母上的FDDI網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.2 FDDI Network Architecture on CVN 73

光纖分布式數(shù)字接口由于采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及協(xié)議所提供的故障診斷、故障恢復(fù)能力，具有高可靠性。光纖分布式數(shù)字接口底層還提供一種提高戰(zhàn)位可靠性的特有連接方式——“雙歸宿”連接方式，由硬件實(shí)現(xiàn)，無(wú)需另行開發(fā)軟件。而定時(shí)令牌循環(huán)協(xié)議則保證了光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)的實(shí)時(shí)性。目前，光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)在國(guó)外艦艇上應(yīng)用最為廣泛。

1.3.4航母綜合通信與先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)

綜合通信與先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)(ICAN)在CVN 76及其后續(xù)航母均有部署。它建立在航母內(nèi)部的光纖線路基礎(chǔ)上，可以傳輸大量信息。該系統(tǒng)取代了許多單獨(dú)的、笨重的設(shè)備，如獨(dú)立的語(yǔ)音系統(tǒng)、導(dǎo)航關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)、艦艇控制系統(tǒng)以及機(jī)器控制系統(tǒng)，而代之以單一的、多功能、多用途的單元，構(gòu)成一個(gè)多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)管理網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)還在現(xiàn)有的模擬技術(shù)中集成新功能，節(jié)省更多的艦內(nèi)空間。

1)綜合語(yǔ)音系統(tǒng):集成了電話、無(wú)線電、艦載廣播系統(tǒng)和聲力電話;

2)機(jī)器控制系統(tǒng):集成了水成膜泡沫滅火劑(AFFF)控制和監(jiān)視系統(tǒng)、JP－5航空燃油控制和監(jiān)視系統(tǒng)、各種報(bào)警系統(tǒng)等;

3)艦艇控制指示系統(tǒng):對(duì)艦艇控制和導(dǎo)航功能進(jìn)行統(tǒng)一管理;

4)導(dǎo)航關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò):分發(fā)用戶所需的“時(shí)敏”導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)。

綜合通信與先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)替換了這些現(xiàn)有系統(tǒng)部件的大多數(shù)，用新型人機(jī)接口顯示器替換了現(xiàn)有的用戶設(shè)備和顯示器，用于接收和顯示網(wǎng)絡(luò)中的信息。

1.4通信交換系統(tǒng)

一個(gè)完整的通信系統(tǒng)必須包含交換系統(tǒng)，交換系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的核心部分，航母內(nèi)部通信系統(tǒng)的交換系統(tǒng)是中心信息處理、分配與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是對(duì)航母內(nèi)部/外部通信等各分系統(tǒng)的工作進(jìn)行監(jiān)視、故障診斷和模擬顯示;對(duì)無(wú)線電文電進(jìn)行自動(dòng)報(bào)文處理和分配;對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)傳輸處理設(shè)備進(jìn)行同步控制，以及在用戶和設(shè)備間進(jìn)行矩陣式的轉(zhuǎn)接交換等。

中心分配控制分系統(tǒng)的組成包括:自動(dòng)報(bào)文處理與分配系統(tǒng)，中心處理計(jì)算機(jī)，中心監(jiān)視、顯示及故障診斷設(shè)備，用戶/設(shè)備的矩陣式交換設(shè)備，時(shí)分多路調(diào)制設(shè)備、控制信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送設(shè)備和數(shù)據(jù)總線等。

2　結(jié)語(yǔ)

過(guò)去傳統(tǒng)的艦艇內(nèi)部通信系統(tǒng)往往功能單一、配置分散。為適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)的需要，艦艇內(nèi)部通信系統(tǒng)已向著綜合化的方向發(fā)展。HYDRA無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了飛行甲板無(wú)線通信、損管無(wú)線通信等各種無(wú)線通信的一體化。

以光纖作為傳輸介質(zhì)并采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的艦艇內(nèi)部通信系統(tǒng)，能夠滿足現(xiàn)代艦艇內(nèi)部通信的需求。美國(guó)海軍在20世紀(jì)90年代末，在航母、巡洋艦、驅(qū)逐艦和潛艇中全面采用光纖技術(shù)，建成通信傳輸一體化的艦載高速光纖數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。

FDDI采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的生存能力，不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)遭到破壞而影響其它節(jié)點(diǎn)間的通信。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)或某些節(jié)點(diǎn)遭到破壞時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)利用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)迅速切換路由，恢復(fù)通信。同時(shí)其協(xié)議提供故障診斷、故障恢復(fù)能力，使其具有高可靠性。ICAN則以建立一種單一、全集成和抗損毀的通信核心網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，在各層體系結(jié)構(gòu)中采取抗毀措施，使系統(tǒng)的整體性也得到保證。

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作者簡(jiǎn)介:宿勇(1961－)，男，高級(jí)工程師，從事艦船電子信息系統(tǒng)研究。

收稿日期:2015－05－15;修回日期: 2015－06－01

文章編號(hào):1672－7649(2015) 07－0229－04doi:10.3404/j.issn.1672－7649.2015.07.054

中圖分類號(hào):U627．7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A