艦船一體化電子對抗顯控系統分析與設計

沈振惠，張建華

(1.天津天獅學院，天津 301700；2.中國船舶工業系統工程研究院，北京 100094)

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艦船一體化電子對抗顯控系統分析與設計

沈振惠1，張建華2

(1.天津天獅學院，天津 301700；2.中國船舶工業系統工程研究院，北京 100094)

艦船電子對抗顯控系統是艦船電子對抗系統的指揮與控制中心。分析了艦船組合式電子對抗系統顯示與控制的現狀與缺點，提出了艦船一體化電子對抗顯控系統的需求與優點，并提出了該系統的主要功能、硬件設計、軟件設計、運行流程，為從事相關領域的研究人員提供參考。

電子對抗；顯示控制；分析與設計

0 引 言

顯控系統是艦船電子對抗系統的顯示、指揮與控制中心，通過將具備雷達對抗、通信對抗、光電對抗、網絡對抗等不同功能的電子偵察、干擾設備綜合成為統一、協調的電子對抗系統[1]，從而完成海戰場電磁環境監視、威脅告警、綜合干擾、情報處理等作戰任務。因此，其系統架構、功能和性能的好壞在很大程度上決定了艦船電子對抗系統的架構、性能的好壞。由于受到認識水平、技術能力、人員素質等多方面的限制，在部分艦船上存在電子對抗顯示與控制通過多層、分級控制的現象，一定程度上制約了艦船電子對抗系統架構、功能的靈活擴展，對系統的反應時間也有一定程度的影響。

本文通過分析組合式艦船電子對抗系統的缺點，提出了一種改進的艦船電子對抗顯控系統體系架構，并分析了其主要功能、硬件組成、軟件架構、運行流程等。

1 一體化對抗顯控的需求分析

傳統的艦船電子對抗系統為組合式電子對抗系統，由綜合顯控分系統、雷達對抗分系統、通信對抗分系統、光電對抗分系統、網絡對抗分系統(待擴展)等組裝、拼接而成[2]，共同完成電子對抗的各項任務，如圖1所示。其中，各分系統均擁有自己獨立的偵察前端、干擾前端和顯控終端，能夠獨自完成各自具體的偵察、干擾和控制任務。艦船電子對抗顯控分系統只有通過對各分系統顯控終端進行管理與控制，才能進一步完成對各分系統偵察、干擾資源的控制。這樣的艦船電子對抗系統體系結構勢必造成各分系統內的偵察數據信息存在封閉、未能完全共享、指揮控制層級多、系統反應時間長、指揮與操作人員占用多、功能冗余大等現象，未能達到系統集成最優，一定程度上影響了系統功能的充分發揮。

圖1 組合式電子對抗系統組成示意圖

為了解決以上問題，提出了一種開放式體系架構設計的艦船一體化電子對抗系統。系統由雷達偵察設備、通信偵察設備、光電偵察設備等組成電子偵察功能分系統，由雷達干擾設備、通信干擾設備、光電干擾設備等組成電子干擾功能系統，集成各雷達對抗、通信對抗、光電對抗、傳統的綜合顯控終端等功能組成電子對抗綜合顯控分系統，共同構成一體化電子對抗系統(如圖2所示)，從而實現與雷達偵察數據、通信偵察數據、激光告警數據的高度開放共享。系統資源的統一調度管理，進一步提升了艦船電子對抗系統的顯控融合能力和各設備的協同工作能力。該系統具有良好的體系結構和較強的靈活性，并可以接收來自作戰系統其它傳感器提供的情報支援信息，未來可以接入網絡電子偵察、網絡電子攻擊、舷外有源誘餌、激光有源干擾等手段，進一步增強了系統的環境監視、頻譜對抗能力。

2 一體化對抗顯控系統的總體設計

2.1 系統功能設計

根據電子對抗系統的電磁環境監視、威脅告警、綜合干擾、情報處理等使命任務，可以初步歸納出一體化電子對抗顯控系統的主要功能需求[3]為：

(1) 電子對抗系統內雷達偵察、通信偵察、光電偵察與來自作戰系統的其它傳感器數據融合，以及輻射源目標及平臺目標識別等功能；

(2) 管理電子對抗系統的各偵察和干擾設備，進行傳感器的使用優化及管理；

(3) 艦船電子對抗系統交戰計劃的制定與調整，以及作戰過程的監視和控制；

(4) 系統內、外的電磁兼容的管理控制與協調；

(5) 按照較為真實的作戰場景，對電子對抗系統進行模擬訓練。

2.2 系統硬件設計

艦船一體化電子對抗顯控系統由多功能標準顯控臺(根據需要，可配置多個)、系統輔助機柜、信息處理機柜、網絡交換設備、系統供電設備和接口適配設備等組成。具體臺位、機柜等的數量可根據不同的艦艇裁剪，接口適配設備具有靈活接入新設備的能力。一體化電子對抗顯控系統硬件組成如圖3所示。

圖3 一體化電子對抗顯控系統硬件設計

多功能標準顯控臺由顯控臺機柜、顯示單元、計算機單元及操控單元等組成，根據用戶需要，可以選

擇豎屏雙顯控制臺和橫屏雙顯控制臺。操控臺面應能根據用戶需求，可以進行修改設計，達到美觀實用，操作方便。

系統輔助機柜和信息處理機柜，可采用48.26 cm標準機柜，機柜內安裝有數據庫服務器、授時設備、打印機、音頻處理設備等。

網絡交換設備，可采用加固式千兆或萬兆交換機，支持艦船電子對抗系統內各設備直接的高速數據交換、命令下達與反饋執行、系統工作狀態、資源情況等。

系統供電設備可采用19英寸標準機柜，安裝有UPS電源、電源操控單元。UPS數量可根據需要選配，電源操控單元可實現對本顯控分系統的加斷電控制，也可實現對艦船電子對抗系統內其它偵察和干擾設備的遠程加/斷電、復位等控制。

接口適配設備可采用加固式機箱設計，按照傳輸約定完成射頻、音頻、網絡等的接口轉換，解決某些設備由于采用并口、串口等引起的接口匹配性等問題。

2.3 系統軟件設計

艦船電子對抗綜合顯控系統的軟件體系結構如圖4所示。根據不同的用途和目的，顯控系統軟件可分為3層：基礎軟件層、支撐軟件層和應用軟件層。

圖4 電子對抗綜合顯控系統軟件體系結構圖

(1) 基礎軟件

基礎軟件層為艦船電子對抗綜合顯控系統運行提供基礎的軟件運行環境，主要包括設備驅動，操作系統(如中標麒麟、道系統、VxWorks、用戶指定的操作系統)及其適配中間件、數據庫(如達夢、金倉、Oracle數據庫或者用戶指定的數據庫)以及通信協議軟件等基礎軟件，為系統提供網絡通信基礎、軟件運行基礎、數據存儲與查詢基礎等[4]。

(2) 支撐軟件

支撐軟件層為艦船電子對抗綜合顯控系統提供軟件支撐及保障，主要包括多功能標準顯控臺支撐軟件，數據庫服務器支撐軟件以及其它支撐軟件等[5]。

(3) 應用軟件

應用軟件層為艦船一體化電子對抗顯控系統的核心應用如信息處理、綜合顯示、威脅告警、目標分配、對抗資源管理、綜合控制、情報處理、數據輸出以及訓練模擬提供應用支持，主要包含電子偵察軟件包、電子干擾軟件包、管理維護軟件包、電磁態勢生成軟件、系統資源管理軟件、情報綜合處理軟件、模擬訓練軟件、戰術應用軟件、人機交互軟件以及其它專業應用軟件[6]。

2.4 系統運行流程

艦船電子對抗綜合顯控系統的運行流程如圖5所示[7]。

圖5 電子對抗綜合顯控系統運行流程圖

(1) 電子對抗顯控系統根據面臨的作戰任務和系統自身的對抗能力進行戰情判斷，制定電子偵察、干擾計劃等電子對抗預案；

(2) 電子對抗顯控系統指定系統各設備進入作戰工作方式，配置系統各設備的偵察設備、干擾設備的工作參數，向雷達偵察、通信偵察、激光告警等設備下達偵察命令；

(3) 電子對抗顯控系統收集各偵察設備上報的艦船周圍電子偵察數據，與來自作戰系統其它傳感器的情報支援信息進行數據融合，生成艦船對抗綜合電磁態勢；

(4) 電子對抗顯控系統對于輻射源識別數據庫匹配的威脅目標或操作員指定的目標進行威脅聲、光告警，并進行干擾決策；

(5) 電子對抗顯控系統向系統所屬的干擾設備分配對抗目標，下達有源干擾或無源干擾命令；

(6) 電子對抗顯控系統監視系統工作狀態、資源使用情況、干擾目標的軌跡等對抗過程；

(7) 操作員在電子對抗顯控系統按照一定的準則進行作戰效果分析與評估，根據電子對抗作戰態勢，視情調整干擾方案，包括干擾樣式、干擾頻率等。

3 結束語

本文在分別分析了艦船組合式電子對抗系統和一體化電子對抗系統的體系結構、優缺點的基礎上，提出了艦船一體化電子對抗顯控系統的主要功能、硬件設計、軟件設計、運行流程等，以通用硬件平臺為基礎，實現軟件化系統集成，實現“硬集成”向“軟集成”的提升，可初步解決部分艦船組合式電子對抗顯控多層分級、擴展性不好的問題。深入開展基于一體化的艦船電子對抗顯控系統工程研究與實踐，對于艦船電子對抗系統的總體能力提升有著十分重要的意義，希望文中的一些觀點和論述能為從事相關領域的研究人員提供借鑒作用。

[1] FILIPPO N.電子防御系統概論[M].2版.張曉輝，饒炯輝譯.北京：電子工業出版社,2014.

[2] 戴自立.現代艦艇作戰系統[M].北京：國防工業出版社,2000.

[3] 張建華，楊致怡,沈振惠.基于模型的艦船電子對抗系統工程研究與應用[J].指揮控制與仿真，2015,37(3):101-104.

[4] 吳小強.艦船電子對抗系統顯控軟件的跨平臺開發[J].艦船電子對抗,2011,34(6):110-112.

[5] 馮軍，王賢彪.通信對抗系統顯控軟件設計[J].通信對抗,2004(1):29-37.

[6] 沈振惠，張建華,張琳.基于DDS中間件的艦船電子對抗集成技術研究[J].現代雷達，2016,38(1):14-16.

[7] 王紅軍，戴耀，陳奇,等.艦艇電子對抗原理[M].北京：國防工業出版社,2016.

Analysis and Design of Integrated Display and Control System of Shipborne Electronic Countermeasure

SHEN Zhen-hui1，ZHANG Jian-hua2

(1.Tianjin Tianshi College,Tianjin 301700,China;2.Systems Engineering Research Institute,Beijing 100094,China)

The display and control system is the command and control center of shipborne electronic countermeasure system.This paper analyzes the current situation and shortcomings of the display and control system of shipborne combined electronic countermeasure system,puts forward the requirements and benefits of integrated display and control system of shipborne electronic countermeasure system,and puts forward the main functions,hardware design,software design,operation process of the system,which can be used to provide reference for researchers engaged in related fields.

electronic countermeasure;display and control;analysis and design

2016-05-10

TN971

A

CN32-1413(2016)04-0015-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2016.04.004