美國海軍“福特”級航母電子信息系統分析

賀文紅

(海軍裝備部，北京100071)

0 引 言

“福特”級航母上的信息系統由艦艇自防御系統(SSDS)、水面艦艇魚雷防御系統(SSTDS)、航空數據管理與控制系統(ADMACS)、導航數據網絡(NDN)、綜合艦載網絡系統(ISNS)、綜合語音網絡(IVN)系統、外部衛星通信系統及聯合預警與報告網絡(JWARN)等組成。

1 艦艇自防御系統(SSDS)

SSDS 是美國海軍為航空母艦和兩棲艦設計研制的新一代綜合作戰系統，其目的是對付愈加致命的反艦巡航導彈(ASCM)威脅。SSDS 系統與以前航空母艦和兩棲艦上采用的作戰系統的顯著不同之處是采用開放式、全分布式結構，大量采用商用現成軟硬件，通過FDDI 光纖局域網將艦艇上所有硬殺傷(導彈系統和快速反應火控系統)和軟殺傷(誘騙)武器系統、傳感器系統(雷達、光電/紅外)和其他系統(如GCCS－M、CEC 等)集成在一起，加速航空母艦和兩棲艦艇從發現反艦巡航導彈到使用武器交戰這一過程，使得這些艦艇具備了強大的自衛能力。

由于SSDS 綜合了來自多個傳感器的探測數據而形成一個合成航跡，增加了對目標的跟蹤能力。例如，SSDS 將相關來自各部雷達、電子偵察(ESM)系統以及敵我識別(IFF)系統的目標探測進行綜合，形成合成目標航跡，識別目標威脅并給出威脅優先級別，同時加快參加交戰的武器分配過程，將向作戰人員顯示出建議的交戰方案，或者以自動方式立即啟動武器射擊、ECM 發射、假目標布放或它們的某些組合。

在福特級航母上，SSDS MK2與下列設備有接口關系:

雙波段雷達組(含VSR 體搜索雷達和SPY－3多功能雷達);紅外搜索與跟蹤系統(IRST);AN/SLQ－32 電子戰系統;導航傳感器系統接口(NAVSSI);海上全球指揮與控制系統 (GCCS－M);中心化的敵我識別器(CIFF);協同作戰系統(CEC);武器發射系統，包括MK57 改進型海麻雀導彈(ESSM)發射系統、MK31 “拉姆” (RAM)導彈發射系統、MK15 “密集陣”近程武器系統;訓練系統及設備，包括作戰部隊戰術訓練系統(BFTT)、作戰部隊電子戰訓練器(BEWT)、戰術作戰訓練系統(TCTS)。

可以看出，SSDS 作為艦艇上的核心作戰管理系統，把艦艇上幾乎所有的作戰資源都統管起來，為遂行作戰提供了更加快速的反應和靈活的作戰方案選擇。對于一些特殊的、重要的作戰需求，在SSDS 系統中，由專門的作戰管理系統來執行作戰任務，如對于編隊協同防空作戰，將利用CEC來進行。

SSDS 綜合使用硬殺傷武器和電子戰設備以摧毀來襲目標，為艦艇提供分層的自動化防御能力，由于采用計算機自動控制，因此縮短了探測、識別、跟蹤和壓制反艦導彈的時間。

SSDS與系統網絡外部獲取信息的接口主要有3個:NAVSSI、GCCS-M和 CEC。其 中 SSDS 從NAVSSI 接口獲取艦船姿態、位置、航向等信息，供SSDS 中的傳感器和武器發射系統使用。GCCS-M為SSDS的一個非常重要的情報支持系統，可在編隊、戰區和聯合部隊層次上實現互操作的網絡化作戰系統體系結構。CEC 通過編隊多平臺上的雷達傳感器信息共享、信息融合，可實現戰場統一的態勢圖，支撐編隊聯合協同防空作戰。

2 水面艦艇魚雷防御系統(SSTDS)

SSTDS 是為美國航母(或戰列艦)提供對抗魚雷手段的水面艦魚雷防御系統，目前正在進行開發第3 代系統，包括WSQ－11 魚雷防御系統和一次性聲誘餌。WSQ－11 又包括SLQ－25A “水精”拖曳魚雷對抗系統，拖曳式探測、分類和定位(DCL)子系統，硬殺傷反魚雷魚雷 (ATT)。DCL 子系統包括一部拖曳式主/被動聲吶，其中有一個大功率發射源和一個監聽接收機，能以自動或半自動模式發射ATT，也可以進行ATT的手動發射。美國不斷對SSTD 系統進行升級和改進，2006年2 種獨立的DCL 系統已進行海上并肩測試，ATT 正在進行一系列水下測試，將在2015年達到初始作戰能力。

AN/SLQ－25 是一個拖曳電聲裝置，可為水面艦艇提供魚雷及其他聲學目標的被/主動探測、定位和威脅評估，干擾來襲魚雷的聲學傳感器并將其誘騙至遠離本艦之處。

美國海軍在SSTD 計劃中，將AN/SLQ－25 升級為AN/SLQ－25A。AN/SLQ－25A 是一個呈流線型的拖曳式電聲裝置，它通過艦艇尾部的發射孔發射，并由一根拖曳信號傳輸同軸電纜拖在船尾。它能對來襲魚雷的威脅和其他聲學目標進行探測、識別和定位。并針對來襲魚雷的不同，可選擇干擾聲學傳感器模式或聲誘餌模式工作，誘騙魚雷遠離本艦。

3 航空數據管理與控制系統(ADMACS)

航空數據管理與控制系統(ADMACS)是一種用于跟蹤監測飛機和直升機艦上發射/回收的狀態、航母飛行甲板上的操作活動等的信息管理系統。該系統與航母空中交通管制中心(CATCC/DAIR)、塔康戰術無線電導航系統(TACAN)、聯合精確進場與著艦系統(JPALS)、儀表助降系統(ILS)、SPN－46 雷達、改進型菲涅爾光學助降系統(IFLOS)、儀表助降自動雷達跟蹤系統(ILARTS)、手動操作光學降落輔助系統(MOVLAS)、MORIAH 等之間均有接口關系。

ADMACS 系統的核心為電子助降系統，包括JPALS、塔康戰術導航系統、SPN－46 雷達等;當航母處于電磁靜默狀態時，主要采用光學助降系統。ADMACS 系統導航數據網絡(NDN)聯系尤為緊密。由于艦載機在降落過程中要時刻獲取航母甲板的姿態數據，保障艦載機降落的安全，ADMACS 中的多個系統和NDN 都有數據接口，如CATCC、SPN－46、IFLOS 等。

4 導航數據網絡(NDN)

航母導航數據網絡是以艦船慣性導航系統為中心的綜合導航系統。它是通過卡爾曼濾波器最佳地利用外部位置信息、速度信息實現重調、修正和阻尼的綜合導航系統。航母導航數據網絡的作用是保證航母的安全航行、確保飛機的安全起降、對準艦載飛機慣性導航系統，并作為艦載情報信息系統與武器系統的基準信息源。

5 綜合艦載網絡系統(ISNS)

綜合艦載網絡系統(ISNS)為美國海軍艦艇(包括潛艇)提供可靠、高速的保密和非密的艦載局域網。該網絡提供基礎網絡信息分發服務(BNIDS)、國防信息系統網絡(DISN)寬域網(安全與非安全IP 路由網)的接入和體系結構/網絡基礎設施，保障艦艇內部/海上編隊各艦艇、各艦艇指揮官以及艦隊司令官之間能夠進行實時的信息交換。美國海軍認為，該系統是實現2020 聯合構想和現有老式系統向IT－21 過渡的關鍵。

ISNS 分為艦載和岸基兩部分，艦上部分又分為保密和非密網兩部分。它使用高速無線和有線接線器、路由器、服務器、工作站以及操作系統軟件技術，提供保密和非保密應用網絡接入應用，能夠供艦上部隊、艦上設備、艦上指揮官及艦上工作人員使用。ISNS 能夠在艦上配置460 多個不同的系統應用，實現異類網絡之間的互聯互通及緊密同步，主要包括:海軍戰術指揮保障系統(NTCSS)、海上戰區醫療信息計劃(TMIP－M)、作戰部隊電子郵件(BFEM)、戰區作戰管理核心系統(TBMCS)、損管修理站 (DCRS)、海軍標準綜合個人系統(NSIPS)、聯合任務規劃系統(JMPS)、氣象數據接收終端 (MDRR)、海軍模塊化自動通信系統(NAVMACS)、國防報文發送系統(DMS)、自動化數字網絡系統(ADNS)、全球廣播系統(GBS)、視頻信息交換系統(VIXS)、戰術戰斧式武器控制系統(TTWCS)以及信息安全(INFOSEC)系統，有力地保障美國海軍艦載網絡、使命和信息應用、無線電/衛星通信以及岸基數據分發結構的全同步和端對端信息傳輸的能力。

岸基部分的ISNS 系統主要通過海上聯合軍種地區信息交換系統(CENTRIX)實現了海上不同艦上的多種系統/設備的互聯互通。CENTRIX 主要是一種以WEB為基礎的、使用政府現成技術(GOTS)和民用現成技術(COTS)的全球網絡，可使多國進行信息共享。CENTRIXS－M 支持聯盟、同盟和聯合互操作能力和信息交換，提供電子郵件、網絡服務、協作和以下產品，如全球指揮與控制系統綜合成像和情報(GCCS－I3)、通用戰役圖(COP)和通用情報圖(CIP)。此外，它可通過衛星通信實現與同盟/聯盟伙伴進行艦對艦和艦對岸WEB 復制、發送電子郵件和談話的功能。CENTRIXS－M 能夠提供艦對岸衛星通信互聯網協議路徑，作為對現有艦對艦高頻電子郵件能力的補充。通過使用網絡交換器、路由器、密碼設備、服務器、PC 機和商用網絡技術，形成網絡基礎設施。

6 綜合語音網絡(IVN)

綜合語音網絡(IVN)是一種集成了多種艦上通信設備的多任務電話和通信系統。IVN 能夠用于撥號電話、聲力電話、收音機、內通或軍用計算機的信息傳輸。IVN 由電話終端、電話/通信網絡和最少可用3 h的電池組組成。IVN 系統是艦載寬帶通信的主要形式，包括損管期間下的通信。艦上多數艙室內均裝備了一種白天使用的標準撥號電話。其中，緊急電話“211”能中斷已連接的電話并自動連接到裝有1 臺軍用計算機的人工值班室處。在船邊區域還裝有非關鍵線路電話，當船上電力不足時，這些電話就不能使用。

IVN 系統與艦載空中交通管制通信(SATCC)、HYDRA、戰術電臺等系統有接口。

SATCC 是美國海軍艦載可擴展綜合語音通信系統(SIVCS)的最新改進型。該系統包括模塊化子系統，含一個可編程綜合通信終端(PICT)，主要用于航母內部通信、固定翼和旋轉翼飛機的空中交通管制。其基本配置可以通過增加電路卡進行功能擴展以適應與日俱增的通信需求。一個完整的SATCC 包括基本3080 語音轉換器、可選寬帶數據/視頻終端，采用綜合業務數字網(ISDN)，與外部分通信系統有數字接口。

AN/SRC－55 是一種低功率380～400 MHz 赫茲的窄帶無線內部通信系統。它將現有的、煙囪式的獨立設備集成為了一個單一、可靠、高性能的通信系統并作了一定的調整，以適應嚴格的艦載工作環境。

7 外部通信系統

航母上的外部通信系統大多由機載/衛星通信以及艦載發射/接收終端兩部分組成。外部通信系統能確保航母完成各種戰術使命時的指揮通信、協同通信和戰術數據傳輸等需要。航母外部通信系統幾乎采用了所有的無線電頻段和各種工作方式，其頻率劃分和工作方式均以通信對象、距離和網絡的功能不同而定。

“福特”級航母上的外部通信系統主要包括:通用數據鏈系統 (CDLS)、機載前視紅外系統(FLIR)、全球廣播服務系統(GBS)、通用數據鏈管理系統(CDLMS)、自動化數字網絡系統(ADNS)、多波段終端(NMT)、聯合戰術無線電系統(JTRS)、聯合戰術終端(JTT)、艦艇信號辨析設備(SSEE)、AN/WQC－2A 聲吶水下通信系統等。

8 聯合預警與報告網絡(JWARN)

聯合預警與報告網絡(JWARN)被設計為標準的核、生、化 (NBC)預警與報告系統，為聯合部隊提供綜合分析和響應能力，將NBC 攻擊或意外事件/事故的影響降低到最低。預警與報告網絡是該系統的一個關鍵部分。JWARN與真實探測器/傳感器連接并自動獲取或傳輸數據，通過各種NBC 預警技術來對NBC 威脅源數據進行收集、分析、識別、定位并形成報告，通過全球海上指揮與控制系統(GCCS－M)向艦上或戰場的指揮官提供分析數據并向戰場發送預警信息。JWARN 位于艦上的指控中心，供NBC 防御專家和其他指定人員使用。該系統能夠與真實探測器/傳感器連接并自動獲取或傳輸數據，為指揮官提供分析數據并向戰場發送預警信息。JWARN 能夠對獲取的NBC 數據進行處理，發布計劃和報告并接收特定的NBC信息，使有限的NBC 人力資源工作效率得到提高。

9 結 語

“福特”級航母電子信息系統主要由八大分系統構成，其核心是艦艇子防御系統和魚雷子防御系統，更加注重航母的子防御能力，同時擁有完善的內外部通信能力和預警系統，使其具備強大的信息共享能力，

［1］美國海軍.美國海軍規劃指南2013［R］.2013.

［2］United States Government Accountability Office.Lead ship testing and reliability shortfalls will limit initial fleet capabilities［R］.2013.

［3］Department of Defense.DEPSECDEF Memo，Defense Acquisition，Attachment 2， Operation of the Defense Acquisition System［R］.2002.