張仁茹，左艷軍，高天孚，姜典杰，鄧堯文

(1.中國艦船研究院，北京 100192;2.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100192)

國外潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展綜述

張仁茹1，左艷軍2，高天孚1，姜典杰1，鄧堯文1

(1.中國艦船研究院，北京 100192;2.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100192)

重點闡述國外典型潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的體系結構、系統(tǒng)組成等，分析了潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的技術特點，歸納總結了國外潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

潛艇;作戰(zhàn)系統(tǒng);發(fā)展趨勢

0 引言

潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)是指潛艇平臺上用于執(zhí)行警戒、跟蹤、目標識別、數(shù)據(jù)處理、威脅估計及控制武器完成對敵獨立或協(xié)同作戰(zhàn)的各要素及人員的綜合體。潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)主要由聲吶、導航、通信、作戰(zhàn)指揮及武器控制、雷達、電子偵察、光電等分系統(tǒng)和設備組成。隨著信息技術的發(fā)展與推動，自20世紀90年代以來，各海軍強國紛紛開發(fā)技術更先進、功能更強大的新一代潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)。通過對這些典型系統(tǒng)進行跟蹤研究有利于把握世界潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的未來發(fā)展方向與趨勢，為國內(nèi)開展?jié)撏ё鲬?zhàn)系統(tǒng)研究提供借鑒和參考。

1 潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀90年代以來，世界各海軍強國紛紛開發(fā)了新一代潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)，技術水平領先，其典型技術體制和性能特點代表了潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。表1列出了美歐幾個海軍強國最新的典型潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)型號及裝備情況。

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1.1 美國NSSN C3I系統(tǒng)

NSSN C3I于1996年5月由LMFS、雷西昂系統(tǒng)公司和諾斯羅普·格魯曼公司研制，首套系統(tǒng)于2001年在“弗吉尼亞”級潛艇上完成了安裝和集成。該系統(tǒng)代表了美國潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的最新發(fā)展方向［1］。

NSSN C3I系統(tǒng)采用ATM/SONET光纖局域網(wǎng)構建了分布式體系結構(見圖1)，該系統(tǒng)由聲吶系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、結構子系統(tǒng)、PBS-15雷達、電子戰(zhàn)支援子系統(tǒng)、艦艇控制子系統(tǒng)、全艦監(jiān)視子系統(tǒng)、戰(zhàn)術支援設備子系統(tǒng)、潛艇區(qū)域戰(zhàn)子系統(tǒng)、外部通信子系統(tǒng)、導航傳感器系統(tǒng)、圖像子系統(tǒng)、內(nèi)部通信子系統(tǒng)、海軍戰(zhàn)術處理子系統(tǒng)和特殊用途子系統(tǒng)共15個子系統(tǒng)組成。

該系統(tǒng)裝備了性能優(yōu)異的傳感器，包括4.575 m球形艦首陣、輕型寬孔徑陣、高頻探測陣、高頻導航陣、TB-16拖曳陣、TB23/TB29拖曳線列陣和輔助聲吶。

系統(tǒng)裝備了威力強大的武器，包括“戰(zhàn)斧”對陸攻擊導彈、“魚叉”反艦導彈、MK48 ADCAP魚雷和先進的MK60 CAPTOR水雷以及無人潛航器等。

系統(tǒng)配有AN/UYQ-70多功能通用顯控臺，具有X-windows圖形環(huán)境，能為用戶提供圖形、視頻、雷達掃描轉(zhuǎn)換和商用接口模塊，所有作戰(zhàn)部門可共用。

系統(tǒng)采用POSIX操作系統(tǒng)，且支持軟件移植和實時應用(包括互操作性)。在系統(tǒng)軟件中還采用了很多最新軟件技術，如圖像軟件、通信軟件、通用“戰(zhàn)斧”巡航導彈軟件等，其中76%為COTS產(chǎn)品。

NSSN C3I系統(tǒng)具有以下特點:

1)全開放的分布式體系結構

系統(tǒng)采用ATM/SONET光纖局域網(wǎng)構建全開放的分布式體系結構，主干網(wǎng)速達到了2.5 Gb/s，系統(tǒng)構建時采用了大量COTS產(chǎn)品，其中COTS硬件和軟件應用比例分別達到了78%和76%。系統(tǒng)硬件和軟件中間件實現(xiàn)了標準化，軟硬件可以根據(jù)作戰(zhàn)系統(tǒng)需求在功能上進行靈活重組，重用度很高。

2)態(tài)勢感知能力強

NSSN C3I系統(tǒng)裝備了一體化聲吶系統(tǒng)，聲傳感器功能強大，一體化聲吶信號處理能力強，能同時綜合水下、水面和機載傳感器信息，具有很強的態(tài)勢感知能力，完全滿足“弗吉尼亞”級潛艇在復雜淺海環(huán)境下的作戰(zhàn)需求。

3)支撐協(xié)同作戰(zhàn)

NSSN C3I系統(tǒng)擁有水聲、綜合浮標、衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈等多種連通手段，實現(xiàn)了與水面艦艇、飛機以及其他作戰(zhàn)平臺的協(xié)同信息交互和實時共享，重視與國家級C4ISR系統(tǒng)的鏈接，完全兼容美國聯(lián)合海上指揮情報系統(tǒng)(JMCIS)，有效地支撐潛艇與各作戰(zhàn)平臺和軍種的協(xié)同作戰(zhàn)。這完全符合美國網(wǎng)絡中心戰(zhàn)［2］中對海軍潛艇作戰(zhàn)平臺的作戰(zhàn)能力要求［2－3］。

4)能對多武器裝備進行綜合控制

NSSN C3I中指控分系統(tǒng)集成了“戰(zhàn)斧”巡航導彈、各型魚雷的火控功能，4臺多功能顯控臺可完成12管垂直發(fā)射巡航導彈和4管水平發(fā)射魚雷以及無人潛航器的發(fā)控操作。

5)作戰(zhàn)網(wǎng)與平臺網(wǎng)融為一體

NSSN C3I系統(tǒng)主干網(wǎng)絡集成了傳感器、武器、指控、全艇監(jiān)視、內(nèi)通、外通、導航、潛艇控制及平臺控制等系統(tǒng)和設備，實現(xiàn)了作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡和平臺系統(tǒng)網(wǎng)絡的有效融合，全艇信息化能力得到大幅提升。

1.2 俄羅斯“阿穆爾”級潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)

俄羅斯“阿穆爾”級常規(guī)潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)采用分布式體系結構，裝備了高度自動化的作戰(zhàn)指揮與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于俄羅斯的控制系統(tǒng)理論，將作戰(zhàn)情報處理、作戰(zhàn)決策、武器控制、本艇操艇機動控制以及動力系統(tǒng)的控制等功能進行了綜合。

該作戰(zhàn)指揮與控制系統(tǒng)由包含8個多功能控制臺、監(jiān)控設備、技術裝置控制備份設備、魚雷管監(jiān)控設備、武器與自防御誘餌輔助控制備份設備等62個儀器組成，如圖3所示。

系統(tǒng)具有如下主要功能:

1)控制艇上通用系統(tǒng)和主動力裝置，監(jiān)視平臺裝置與居住參數(shù)，為作戰(zhàn)輔助決策和模擬訓練提供信息支持;

2)綜合信息顯示，作戰(zhàn)及戰(zhàn)術態(tài)勢預測，不同作戰(zhàn)態(tài)勢下使用專家系統(tǒng)進行決策信息支持，潛望鏡控制，通過潛望鏡觀察電視圖形;

3)集中收集、處理與顯示環(huán)境數(shù)據(jù)，分析作戰(zhàn)態(tài)勢，顯示戰(zhàn)場態(tài)勢、確定射擊陣位、自動解算多批目標運動要素，為武器與自防御誘餌使用提供目標指示，控制武器發(fā)射。

俄羅斯“阿穆爾”級潛艇作戰(zhàn)指揮與控制系統(tǒng)具有以下典型特點:

1)分布式體系結構。系統(tǒng)采用了新型計算機、數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)庫等技術構建了分布式作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結構。

2)一體化程度高。該系統(tǒng)一體化程度高，在主控室內(nèi)安裝有全自動的管理系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)可確保艇員對潛艇進行集中而有效的操控，艇員只需通過主控室內(nèi)的多個彩色多功能控制臺便可操作艇上的所有系統(tǒng)。

3)綜合武器控制能力強。系統(tǒng)1次可跟蹤20個目標，并同時對其中最有威脅的6個目標發(fā)動攻擊。裝有6具具有單射和齊射等組合功能的533 mm魚雷發(fā)射管，可綜合控制所有魚雷和巡航導彈的發(fā)射，同時，還具有外掛布雷能力和多種聲對抗防御器材，可靈活地執(zhí)行各種戰(zhàn)斗任務。

1.3 德國ISUS90潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)

ISUS90作戰(zhàn)系統(tǒng)是由德國STN-ATLAS公司研制的最新型作戰(zhàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在繼承ISUS83作戰(zhàn)系統(tǒng)模塊化技術基礎上，更多地采用COTS技術，強調(diào)性能更優(yōu)、可靠性更高、體積更小。該系統(tǒng)已在“海豚”級、“薩烏魯”級、209型、212A以及214型等多型潛艇上應用。圖4為ISUS90作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結構。

ISUS90系統(tǒng)具有以下特點:

圖4 德國ISUS 90潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結構Fig.4 ISUS 90 submarine combat system architecture

1)ISUS90系統(tǒng)采用了雙冗余以太網(wǎng)構建分布式體系結構，系統(tǒng)具有典型的網(wǎng)絡化、層次化特征，實現(xiàn)了所有作戰(zhàn)系統(tǒng)要素全部上網(wǎng)，信息關系扁平化特征明顯;

2)艇載的各類傳感器、指控系統(tǒng)、武器系統(tǒng)、導航及各種支持功能由標準的硬件和軟件部件集成;

3)全系統(tǒng)范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的人機接口，使用高清晰度多功能通用顯控臺，每個多功能通用顯控臺的任務整體可互換;

4)采用了數(shù)字基陣技術，能由聲吶電子機柜中的信號處理機完成多聲陣信號統(tǒng)一的自動探測、跟蹤、分析等處理;

5)綜合了攻擊潛望鏡、雷達、ESM等非聲傳感器的控制和運行，并通過優(yōu)化魚雷和導彈的控制及導引，實現(xiàn)先進的指揮控制功能;

6)對所有的關鍵任務進行了冗余設計，系統(tǒng)生命力強。武器裝備配置了相應的本地發(fā)射面板，保證備用工作方式下的系統(tǒng)基本作戰(zhàn)功能;

7)具備統(tǒng)一的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以對各類目標特征數(shù)據(jù)庫、本艇特征數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫進行存儲、加載、下載等管理。

1.4 法國SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)

法國SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)由DCNS和湯姆遜－辛特拉CSF公司組成的UDS國際聯(lián)合公司研制和生產(chǎn)。該系統(tǒng)被廣泛應用在“阿戈斯塔”90B、“鲉魚”等型潛艇上。

SUBTICS的核心是1個開放式模塊化體系結構。這些模塊包括探測、跟蹤、分析與定位處理模塊，目標運動分析、分類、識別和航跡管理處理模塊，綜合導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊，態(tài)勢評估模塊、決策指揮模塊和交戰(zhàn)與發(fā)射模塊。目前，在SUBTICS的基礎上法國又研制并生產(chǎn)了更新的SUBTICS潛艇戰(zhàn)術綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)提供多種類的數(shù)據(jù)綜合，艇員能連續(xù)掌控目標監(jiān)視、威脅評估和武器發(fā)射的態(tài)勢信息。圖5和圖6為SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)。

SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)主要特點如下:

1)采用開放的分布式體系結構和模塊化設計，能根據(jù)作戰(zhàn)需求對各模塊進行靈活配置。同時各模塊還能在生命周期內(nèi)根據(jù)新任務進行不斷升級，保持潛艇水下作戰(zhàn)優(yōu)勢;

2)采用聲吶一體化設計技術，聲吶系統(tǒng)具備先進的探測性能;

3)集成了多種數(shù)據(jù)鏈，能與其他作戰(zhàn)平臺進行有效的協(xié)同，完成各種類型的聯(lián)合作戰(zhàn)任務;

圖5 法國SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)示意圖Fig.5 SUBTICS submarine combat system

4)作戰(zhàn)網(wǎng)絡獨立于平臺網(wǎng)，作戰(zhàn)系統(tǒng)主干網(wǎng)采用快速冗余以太網(wǎng)，聲傳感器、非聲傳感器、導航傳感器、武器及誘餌分別自成子網(wǎng);

5)采用了多功能顯控臺，艇上所有操縱功能均可通過多功能通用顯控臺來完成;

6)硬件具有通用性，軟件功能可重組，設備間有很強的通用性，因此，潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)站位的復用程度高，艇員戰(zhàn)位配置減少。

2 潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

通過對國外先進國家潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的分析，未來潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢可以歸納為以下幾點:

1)采用開放式的分布式體系結構

開放式的分布式系統(tǒng)結構為潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)提供了一種寬松耦合的連接環(huán)境，各分系統(tǒng)之間采用標準化接口定義，分系統(tǒng)之間訪問直接通過中間件接口實現(xiàn)，具有良好的互操作性和更明顯的網(wǎng)絡化和層次化特征。這利于更多地引入COTS技術，節(jié)約成本;確保每個分系統(tǒng)都能進行技術升級而對整個系統(tǒng)影響不大，保證系統(tǒng)在交付時能反映當時的最新技術水平;有利于系統(tǒng)硬件與軟件、數(shù)據(jù)與應用分離，促進軟硬件通用化、標準化程度不斷提高［4－5］;有利于增強設備間的通用性，進而提高潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)站位的復用程度，減少艇員配置，提高潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)效能。

2)一體化程度更高

潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)能完成聲吶系統(tǒng)的一體化設計和信息的綜合處理，完成指火控一體化設計，魚雷、導彈武器控制高度集成，充分體現(xiàn)潛艇“集中指揮、綜合控制”的作戰(zhàn)思想。同時，潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡將進一步綜合潛艇上的所有電子裝備，系統(tǒng)集成化程度高，戰(zhàn)位配置簡潔。作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡、通信系統(tǒng)網(wǎng)絡、平臺管理系統(tǒng)網(wǎng)絡等將會通過統(tǒng)一技術體制、統(tǒng)一標準規(guī)范得到進一步整合，作戰(zhàn)系統(tǒng)上網(wǎng)設備間，作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡與通信系統(tǒng)網(wǎng)絡、平臺管理系統(tǒng)網(wǎng)絡間的信息能互聯(lián)互通，在網(wǎng)絡上各系統(tǒng)相互之間能有效傳遞所需信息，艇內(nèi)信息實現(xiàn)了充分共享，潛艇信息化水平整體能力將會不斷得到提升。

圖6 法國SUBTICS潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)體系結構Fig.6 SUBTICS submarine combat system architecture

3)支持多平臺協(xié)同作戰(zhàn)

在網(wǎng)絡中心戰(zhàn)概念的引導下，隨著信息技術的不斷進步，潛艇通信向大深度發(fā)展，隱蔽性進一步提高;潛艇水下通信向雙向高速率發(fā)展，水下協(xié)同信息傳輸能力不斷增強;潛艇具備衛(wèi)通、浮標等多種通信手段，對潛指揮通信的頑存能力不斷提高。未來潛艇作戰(zhàn)平臺會更有效地實現(xiàn)與其他作戰(zhàn)平臺間的信息共享，能不斷擴大獲取的信息量和信息范圍，在有效實現(xiàn)單艇隱蔽作戰(zhàn)的同時，還能更好地發(fā)揮潛艇在網(wǎng)絡中心戰(zhàn)中海軍作戰(zhàn)網(wǎng)絡中的節(jié)點作用，與其他作戰(zhàn)平臺更好地協(xié)同。

4)智能化程度不斷提高

隨著新型傳感器技術的應用，潛艇對外部平臺信息的隱蔽接收能力的增加，信息融合和綜合處理能力的逐步提高，潛艇作戰(zhàn)數(shù)據(jù)庫的不斷累積，潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)能對未來戰(zhàn)場態(tài)勢做出更為清晰的分析判斷，經(jīng)過作戰(zhàn)系統(tǒng)綜合處理后的目標數(shù)據(jù)將具有更高的可信度，從而使輔助決策指揮算法更好地發(fā)揮作用，為潛艇艇長的決策指揮提供更加可靠的輔助決策支持。

3 結語

潛艇是執(zhí)行特定海域封鎖任務以及對抗航母編隊并可對其遠程打擊的重要手段，先進的潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)能有效地提升潛艇水下單獨作戰(zhàn)能力和與其他作戰(zhàn)平臺的協(xié)同作戰(zhàn)能力。本文分析介紹了國外潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為國內(nèi)開展相關研究提供借鑒參考。

［1］趙蓮芳，新型攻擊型潛艇C3I系統(tǒng)體系結構分析［J］.情報指揮控制系統(tǒng)與仿真技術，2001，(1):10－22.

［2］ALBERT D S，CARSTKA J J，et al.Network centric warfare［M］.2nd Edition，US Library of Congress，1999.

［3］趙祖銘，潛艇指控系統(tǒng)技術和發(fā)展分析［J］.指揮控制與仿真，2007，(2):1 －9.

［4］黃坤，徐俊，閔紹榮，潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)站位復用技術初探［J］.中國艦船研究，2009，(5):63 －66.

［5］黃坤，閔紹榮，基于構件的潛艇作戰(zhàn)系統(tǒng)軟件體系結構［J］.中國艦船研究，2009，(2):65 －70.

Development of oversea submarine combat system

ZHANG Ren-ru1，ZUO Yan-jun2，GAO Tian-fu1，JIANG Dian-jie1，DENG Yao-wen1
(1.China Ship Research and Development Academy，Beijing 100192，China;2.The 714 Research Institute of CSIC，Beijing 100192，China)

An architecture of and some compositions of some typical overseas submarine combat systems are addressed.The technology characteristics of them are analyzed.The development trends of them are summed up.

submarine;combat system;development trend

U674.76

A

1672－7649(2011)06－0011－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2011.06.003

2011－05－06

張仁茹(1963－)，男，研究員，從事指揮自動化和控制研究。