舰载c3i系统**技术现状与发展趋向分析
冯泉英
关 键 字:** 多媒体
摘 自：无
本文详细阐述了c3i系统**技术的建模方法、**环境、舰载c3i系统**技术的现状、**专家系统、多媒体**及分布式交互**的发展及趋向.
主题词:c3i系统**、多媒体、分布式交互**
一、前言
现代海战,是空中、水面、水下同时作战的立体战争.参战双方的飞机、舰艇数量很多,在加上电子战等电磁环境和气象、海象等物理环境之类的诸多因素,使战场情况错综复杂,瞬息万变.因此,对**指挥自动化系统来说,不仅是要求增加系统的处理批次、提高系统的处理速度,还要能方便、迅速地操作使用,从而有效发挥人的指挥才能.
c3i系统作为一个庞大而复杂的工程,其研制费用昂贵,且不可避免地随战术变化要求升级,因而时间不断往后推,等研制出来后,还要有少数系统不能发挥出立项时所指望的效益.所以,要尽可能花少量经费,较短的研制周期,获得实用的最佳系统,只有通过**技术才能达到安全、可靠、保密、应用灵活和高效费比的目的.
**是一种可以控制的、无破坏性的、允许多次重复的、不受外界条件限制,功能比较齐全的试验手段.**技术是以控制论、相似原理和计算机技术为基础,以计算机和多种物理效应为工具,借助系统模型对真实的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术,是用来研究c3i的先期开发工作及系统试验、检测和评估的一种有效手段.它可以有效地确定武器系统的作战区域,省弹、省钱、省时间;可以弥补外场打靶试验的不足;能为管理决策和技术决策提供依据.通过**实验,可使设计人员加深对系统的理解,对研制过程出现的问题快速研究并加以解决.先进**技术在国防系统和先进武器系统的规划、分析、设计、研制、运行、维护及战场模拟、军事演习、战斗管理和人员训练等方面起着极其重要的作用,受到人们的重视.
二、c3i系统**建模
c3i系统**是用来研究系统在特定条件下攻击特定目标的有效性、响应时间;研究指挥员的决策预案,优化操作程序;研究作战软件,并对多目标情况下多武器协同作战进行决策方案分析.
1、**类型
c3i系统**一般有三种类型:
⑴全实物**.其特点是全部使用实际系统的子系统或部件,并加入人的因素.它的作用主要是为作战积累经验,为改善系统提供依据.
⑵半实物**.c3i半实物**,也叫"系统试验床",它使用部分被**的c3i的硬件,系统的其它部分则采用计算机**形式,系统操作环境(包括威胁)可以是实物模拟,也可以是计算机**.目的是及早发现系统的问题和增加必要的新技术,为完善系统提供条件.
⑶计算机**.其特点是系统用严格的数学模型和一些规则来表示,不使用实际系统的任何硬件,是纯软件系统.
三种模型综合使用,以长补短.
2、c3i系统**环境
**环境是一种逐步工作的环境.它包括确定**目标,建立系统模型,建立适
于**系统实现的**模型、**模型校验、**实验运行,结果分析、系统模型
校验、再反馈修改模型或实验后再运行.
要建立c3i系统**试验床,首先要明确**的任务和边界条件,然后使**的
战场环境和作战想定要有典型性.要突出**各级指挥中心的信息活动和以通信网
络为依托的情报信息和指挥信息处理过程,使指挥员身临其境地处于**环境中,进
行信息处理和决策活动,直接参与人—机交互和**试验.**模型中的目标函数
应该突出战斗力毁伤指数和决策总时延这两项指标,由此反映我方在相同的兵力和
武器装备条件下,由于c3i系统不同的结构或者不同的运用,所导致的不同的合
成指挥能力和快速反应能力.
3、c3i系统**建模的方法
一个**活动的全过程(生命周期)本质上是一种知识处理活动的过程.它包括
以模型为基础的活动;模型行为有关的活动;质量有关的活动.几十年来,**界
一直致力于研究面向用户及面向问题描述系统模型及其实验的各种技术,其主要
成果有面向方程、面向框图、面向**、面向进程、面向活动等建模方法及**
软件.
⑴面向**的**模型
现在大部分用于c3i系统**的语言(或**程序)都是面向**的**调度法
(event sche**ng),由**来驱动**程序的运行,如slam、gpss和ihsl 都是通
用的离散**语言,可以用来**象c3i系统这样的问题.在这些语言中被建模的系
统用**、进程和实体来描述.
⑵面向进程的建模方法
面向进程的进程交互法(process interaction)是最有竞争力的一种方法.进程
可以看成是一个实体,它包含一组逻辑上有关联的**.进程可能有活动、睡眠、
已安排和终结四种状态.进程要占用c3i系统服务设施,或者排队等待,或者按一定
规则进行服务处理.c3i系统中多种进程的生命周期以及进程间的相互依赖关系描述
构成**模型.
⑶软件建模
a、psm方法
这是美国通用电气公司使用的一种**语言和系统,专门用于处理器系统建模.
它由定义语句和**语句组成.
b、数学模型
它包括目标分配模型、火力分配模型、连接对抗的排队论模型等.
c、信息模型
它是适应计算机进入非数值领域、信息处理领域形成的信息管理系统、网络系
统、图象图形处理系统、人—机界面等处理方法的模型.
d、人工智能模型
它是把军事问题转换为专家系统式模型知识的软件模型.软件建模技术是体现
c3i系统功能的关键技术.
三、舰载c3i系统**技术现状
系统**作为一种特殊的试验技术,经历了半个多世纪的发展,今天已成为一种
真正的系统实验科学.**规模已由控制和制导系统研制中的应用向全武器系统及
其全生命周期发展;大规模的作战演练已经可以通过分布交互式**,借助于参试人
员与作战平台和建立在数字计算机技术为支撑的虚拟**、各种计算机生成兵力、
武器运行模型、作战规划流程交互作用而实现.**已开始向产业方向发展,**
技术在不断自身完善和规范化.
近年来,舰船**技术有了很大发展,已经成为舰船方案论证、分析设计、故
障诊断、性能预测直至定型验收全过程中必不可少的工具.
1、舰用**器
舰用**器的作用是保证把舰员联系在一起,通过**情景和训练提高操作人
员的熟练程度.舰用**器有两种:一种用于研究开发;一种用于训练.研究开发用
的**器是用于舰船结构分析、运动分析、音响模拟技术.训练用**器又分为以
操作方法训练为中心的局部任务教练设备和以战术训练为中心的战术教练设备.
⑴舰用战术训练**器结构及功能
这种训练**器由cic(作战情报中心)、计算机室、电源室、指挥室组成.
cic训练室设有与实际舰船功能相同的控制台,计算机房里用模拟材料制成的雷达
影像,可显示与海上真实情况相同的图像,还可根据训练脚本控制模拟模型并显示
每时每刻的变化.训练人员依靠这个显示可在与海上战斗相同的环境条件下进行
训练.
训练用脚本输入在控制计算机中,不间断地执行,指挥官可以边监控训练状况边
根据情况介入训练,或中断训练重新开始.详细记录训练经过和指挥官用控制台上的
显示,在训练中或训练结束后自动分析其结果,供指挥官判断用.控制用计算机的方
式有多种,在训练**器中常用的有四种形式:
集中式.一般用于小规模系统,用一台计算机就完全可以连接所有的机器,即
简便又没有复杂的数据交换协议带来的烦恼,还易于实现实时处理.
并行松耦合式.可用于多个特殊的输入输出,但这种方式在2 台计算机间的数
据交换量大,难于进行高速实时操作,适于较低速或小容量的数据交换.
并行紧耦合式.它使用存储器连接多台超小型机,能处理比较大规模的数据
交换量,可用于大规模系统.
网络分布式.该方式使用5台网络机连接低的ews(电子战系统).使用伊萨网
低级协议实现数据交换,不仅可以加大系统规模,而且可以并行地增设计算机,是
一种扩充性好的方式,费用方面也比其它方式低廉.
⑵训练用**器的模拟方法
在采用**方法之前首先要将**对象模型化.训练用**器的整个**模型
是由目标模型、战场模型、设备性能模型、机器操作模型、博奕板等局部模型组成
其模拟方法是按实战环境从雷达发出电波经过战场反射到目标.其反射波再次
经过战场被天线接收.被接收的电波经过天线、**等仪器后,在转发器中变成
雷达影像.操作员边监视雷达影像边将探测结果传送给决策人员.这个过程是通过
战场模型、目标模型、设备性能模型、机器操作模型来完成的.
战场模型由传播、反射、杂乱回波三个局部模型组成.传播模型采用电波方程
式的数字式模型实现;反射模型是根据数字式模型按照目标的态势实现雷达方位变
化;杂乱回波模型是最难实现的模型.杂乱回波是在平面波通过云彩等杂乱回波时实
现反射、衰减效果的.该模型的实现是采用在集中地堆积很多木材的方法来考虑杂
乱回波的.其做法是让每个单元都具有反射率和穿透率,然后把电波经过路线上单元
的反射率和穿透率综合起来,作为整个杂乱回波的反射率和穿透率.
机器操作模型分为传感器操作、情报处理系统操作、武器操作三种模型.传感
器操作模型是把操作员监视雷达和声纳的影像,探测目标的操作模型化.情报处理
系统操作模型是情况判断及决策的模型化,要实现精密模型需要高水平的知识处理.
武器操作模型是使用规则库将武器操作模型化.
⑶现用的舰载**器
现代**技术的应用已从**动力学及控制系统**扩展到雷达系统,引信战
斗部系统、武器控制系统以及多兵种、多种武器的联合作战系统的**;已从只在
研制阶段进行**发展到包含批生产及部署使用等阶段在内的武器系统全寿命周期
的**.舰载**器的作用是保证把舰员联系在一起,通过**情景和训练,提高操
作人员的熟练程度.
战略防御计划(sdi)**试验台采用了先进的建模及**技术.该试验台可
进行对选择结构的评价,并采用"人在闭环中"技术进行指挥与控制作战模拟.**
与建模研制的重点放在对有能力支援sdi作战管理／指挥、控制、通信的可靠的
软件系统进行评价.**试验台还模拟sdi所需要的动态通信网.
嵌入式**器.a、obt(独立的舰载训练装置),分成12个部分永久地安装在
舰上.主要包括训练控制台、人工信号发生器和处理机、打印机／绘图仪、信号注
入器、系统状态**、rf发射机和天线以及直升机接口.它是为与an／sqs-53b
c 主动和被动声纳、an／sqr-19(v)拖曳声纳、an／sqq-28(v)和lamps mk-ⅲ
系统连接的其它asw作战系统以及mk-116mod5,6或7asw作战系统而设计的.它提供
一个包括与舰艇战术声纳和火控系统相连的模拟器的训练环境.
b、舰载雷达环境**器系统(ress)是用来**防空战情况的.该设备装在所
有"小猎犬"级远程巡洋舰、"鞑 人"级中程巡洋舰和ddg-993级驱逐舰上.它可
用来训练、测试和评估舰载设备的性能,提供动态rf测试输入,可同时或单独评估
和维护aaw作战系统中的信号雷达处理部件.
aai公司1984年开发的20b5作战系统小组训练设备是比20b4 更先进的作战
系统小组训练设备.其特点是反潜战(asw)和全程ew激励,可激励声纳、通信、ew
系统、武器和假目标以及雷达.可产生1024海里×1024 海里对抗区域内的情景,
示出多达128个威胁(包括100个空中,12个水上或水下响应,8个**目标和2个假
目标),其范围从最大雷达距离到最深的潜艇.能**包括5个雷达和2个声纳以及
an／slq-32(v)2电子对抗设备和an／ugr-9海军14号数据链系统的只接收电报装置
等9个舰载系统.该系统为mk-13制导**发射装置、mk-75、76毫米火炮、mk-15、
20毫米"密集阵"近程武器系统、mk-309可旋转**发射管、mk-46asw**、rim-
66 sm-1中程**、rcm-84"鱼叉"反舰**、srboc箔条发射装置、slq-25 nixie
声纳假目标和"大草原"／"假面人"asw系统提供**的操作环境.
dcb海军指挥系统模拟器.是cossor公司生产的,安装在英国海军核动力潜艇
上.该模拟器包括一个提供**目标数据的态势发生器,可以提供逼真的海洋环境信
号,模拟训练所有传感器参数.模块化的、灵活的模拟器可以产生各种目标情景,并
且容易使用和扩展.
23型护卫舰雷达模拟器.是监视和敌我识别雷达模拟器(siras),安装在位于
朴次茅斯的海军研究院的23型护卫舰上,用于测试23 型护卫舰的指挥和控制系统
siras模拟器将产生一定数量的有代表性目标的实时输出,这些输出用于模拟护卫
舰主雷达系统的信号处理系统,这些实时输出信号及其它相关信息的控制装置将直
接与真实雷达设备接口.siras模拟器还将向与其连接的敌我识别系统的编码器／解
码器提供视频输出.该模拟器有一个独立的、离线接口,它是借助micro vax11 计算
机操作的,除提供实时模拟外,计算机还与两个同步雷达视频发生器接口.
模拟无线电系统(srs).是英国海军在dryad 舰上安装的具有逼真特征的舰载
无线通信模拟器,在海上作战学校模拟了海军无线电信号发射的所有特征和困难情
况.srs系统可提供逼真的态势,根据舰艇和频率的可用性之间的理论距离将...