【裝備理論與裝備技術(shù)】

國(guó)外裝甲車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的最新發(fā)展

趙媛媛，劉川，陳姝，陽(yáng)亮

(中國(guó)北方車(chē)輛研究所，北京10072)

摘要：論述了開(kāi)發(fā)新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的必要性，指出了新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)將最大限度地采用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，介紹了在新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域幾種具有代表性的研究成果和產(chǎn)品實(shí)例，就我國(guó)裝甲車(chē)輛未來(lái)新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：車(chē)輛電子系統(tǒng)；坦克；裝甲車(chē)輛

收稿日期：2014-10-19

作者簡(jiǎn)介：趙媛媛(1979—)，女，副研究員，主要從事車(chē)輛信息研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.05.001

中圖分類號(hào)：F416.48

文章編號(hào)：1006-0707(2015)05-0001-06

本文引用格式：趙媛媛，劉川，陳姝，等.國(guó)外裝甲車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的最新發(fā)展[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2015(5):1-6.

Citation format:ZHAO Yuan-yuan, LIU Chuan, CHEN Shu, et al.Development of Foreign Armored Vehicle’s Electronic Architecture[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(5):1-6.

Development of Foreign Armored Vehicle’s Electronic Architecture

ZHAO Yuan-yuan, LIU Chuan, CHEN Shu, YANG Liang

(China North Vehicle Research Institute, Beijing 100072, China)

Abstract:The essentiality of developing the new generation of vehicle electronic architecture had been addressed, which indicates that the open standards are farthest used for the new generation of foreign vehicle electronic architecture. Several typical researches and products at this area were introduced as well, and proposals for the development of the future new generation electronic architecture of our armored vehicles were presented.

Key words: vehicle electronic system; tank; armored vehicle

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，西方主要軍事強(qiáng)國(guó)的車(chē)輛綜合電子系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，繼在其第三代主戰(zhàn)坦克或改進(jìn)型上引入車(chē)輛綜合電子系統(tǒng)技術(shù)之后，又逐步將其應(yīng)用范圍推廣到步兵戰(zhàn)車(chē)、裝甲人員輸送車(chē)及輪式戰(zhàn)術(shù)車(chē)輛等多種車(chē)型上。車(chē)輛綜合電子系統(tǒng)不僅成為裝甲車(chē)輛領(lǐng)域的一項(xiàng)重要關(guān)鍵技術(shù)，也成為現(xiàn)代先進(jìn)裝甲車(chē)輛的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)特征。由于車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)對(duì)車(chē)輛綜合電子系統(tǒng)的性能具有極其重要的影響，車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的演示驗(yàn)證和研究開(kāi)發(fā)得到高度重視。

1現(xiàn)役裝甲車(chē)輛的電子體系結(jié)構(gòu)

就現(xiàn)役裝甲車(chē)輛而言，大部分車(chē)輛的綜合電子系統(tǒng)采用的是基于MIL-STD-1553B總線或MilCAN總線或CAN總線的車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)，將車(chē)內(nèi)安裝的電子、電氣、指揮、控制、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視、偵察等部件或子系統(tǒng)綜合起來(lái)，但隨著戰(zhàn)場(chǎng)要求的變化，上述裝甲車(chē)輛的車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出兩個(gè)主要問(wèn)題：一是現(xiàn)役裝甲車(chē)輛以MIL-STD-1553B總線或MilCAN總線或CAN總線為核心的電子體系結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)或網(wǎng)絡(luò)使能戰(zhàn)的視頻信號(hào)傳輸要求；二是為了滿足戰(zhàn)場(chǎng)需要，現(xiàn)役裝甲車(chē)輛加裝越來(lái)越多的C4ISR/EW(指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視&偵察/電子戰(zhàn))子系統(tǒng)，這些缺乏相關(guān)性的子系統(tǒng)通過(guò)栓接方式加裝到現(xiàn)役裝甲車(chē)輛的電子體系結(jié)構(gòu)上，每種子系統(tǒng)都有其自己的控制裝置和電力需求，可能還有其自己的顯示器，結(jié)果引發(fā)嚴(yán)重的SWaP-C(尺寸、重量&功率-冷卻/費(fèi)用)問(wèn)題，不僅使車(chē)輛損失空間和有效載荷能力，還引發(fā)過(guò)度電力需求和電子不相容性[20-24]。

2開(kāi)發(fā)新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的必要性

就地面作戰(zhàn)平臺(tái)而言，一方面，迫切需要地面作戰(zhàn)平臺(tái)的綜合電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)存在和C4ISR/EW能力，但同時(shí)另一方面，又存在嚴(yán)格的SWaP-C約束[21]。為了滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)或網(wǎng)絡(luò)使能戰(zhàn)的數(shù)據(jù)、音頻、視頻信息傳輸要求以及實(shí)現(xiàn)更為集成的解決方案和低的SWaP-C目標(biāo)[25]，有必要開(kāi)發(fā)新一代開(kāi)放式車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)。西方軍事強(qiáng)國(guó)已開(kāi)始研究以Ethernet為主干的新一代開(kāi)放式車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)，面向新型裝甲車(chē)輛研制計(jì)劃和現(xiàn)役裝甲車(chē)輛改進(jìn)計(jì)劃，最具代表性的實(shí)例包括英國(guó)的SV(專用車(chē)輛)計(jì)劃以及美國(guó)的GCV(地面戰(zhàn)車(chē))計(jì)劃和HBCT(重型旅戰(zhàn)斗組)現(xiàn)代化改進(jìn)計(jì)劃。

在西方軍事強(qiáng)國(guó)研究開(kāi)發(fā)新一代開(kāi)放式車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的工作中，有兩點(diǎn)值得重點(diǎn)關(guān)注：增多COTS的應(yīng)用，這可快速應(yīng)用最新商用技術(shù)，使硬件具備更多的功能；啟動(dòng)互操作性的研究，這可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有裝置的更有效使用，避免平臺(tái)內(nèi)裝置的重復(fù)使用[22]。

3開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)

除了模塊化、開(kāi)放性、可縮放性的特點(diǎn)之外，新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的最主要特征實(shí)質(zhì)上體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)化方面。就面向新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)而言，具有代表性的包括英國(guó)的GVA(通用車(chē)輛體系結(jié)構(gòu))標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)的VICTORY(C4ISR/EW互操作性的車(chē)輛集成)標(biāo)準(zhǔn)。兩者的最大共同特點(diǎn)是最大限度地利用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)、采用Ethernet為主干、注重互操作性、面向車(chē)輛所有子系統(tǒng)(機(jī)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng))。此外，英國(guó)的GVA標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)的VICTORY標(biāo)準(zhǔn)具有順應(yīng)性。

3.1英國(guó)GVA標(biāo)準(zhǔn)

英國(guó)國(guó)防部在2010年8月頒布了第一版的GVA標(biāo)準(zhǔn)。它為英國(guó)車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了指南，旨在以標(biāo)準(zhǔn)化的形式在未來(lái)將各種系統(tǒng)集成到車(chē)輛平臺(tái)之內(nèi)[15]。GVA標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有提供具體方案，確定了通用接口、功率標(biāo)準(zhǔn)、傳輸數(shù)據(jù)的方法以及數(shù)據(jù)的格式[13]。圖1為GVA標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)接口和邊界的示意圖。

GVA標(biāo)準(zhǔn)適用于所有未來(lái)地面平臺(tái)的采購(gòu)計(jì)劃和現(xiàn)有平臺(tái)的改進(jìn)計(jì)劃，適用于簡(jiǎn)單(復(fù)雜的所有類型地面平臺(tái)。按照GVA標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)能夠接納未來(lái)技術(shù)、降低集成風(fēng)險(xiǎn)性、提高通用性和減少車(chē)隊(duì)費(fèi)用[12,14]。

3.2美國(guó)VICTORY標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)陸軍在2011年7月29日頒布了第一版VICTORY標(biāo)準(zhǔn)——VICTORY 1.0。VICTORY標(biāo)準(zhǔn)是VICTORY初步研究計(jì)劃的產(chǎn)物。這項(xiàng)研究計(jì)劃旨在開(kāi)發(fā)在地面平臺(tái)上集成C4ISR/EW和其他電子任務(wù)裝置的體系結(jié)構(gòu)，以便于將現(xiàn)有的和先進(jìn)的C4ISR/EW裝置集成到美國(guó)陸軍的地面平臺(tái)之上。為了營(yíng)造一個(gè)開(kāi)放的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，VICTORY確定部件和系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)并使之成熟。VICTORY通過(guò)接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)互操作性的目標(biāo)，接口標(biāo)準(zhǔn)被確定在部件和系統(tǒng)的接口層。在VICTORY范圍之內(nèi)的接口被指定使用Ethernet技術(shù)在C4ISR、EW和平臺(tái)系統(tǒng)之間傳送信息[23]。

圖1　GVA標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)接口和邊界的示意圖

VICTORY計(jì)劃的產(chǎn)品包括計(jì)劃的介紹材料；標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)&成熟計(jì)劃；體系結(jié)構(gòu)文件；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的附錄；參考設(shè)計(jì)文件；初步驗(yàn)證人工制品；參考軟件庫(kù)；VTK驗(yàn)證工具組件；順應(yīng)性要求文件。

VICTORY計(jì)劃將提供分階段推出的一套標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范，涉及集成C4ISR/EW任務(wù)裝置和平臺(tái)應(yīng)用程序所需的各種能力。VICTORY的總體技術(shù)途徑包括數(shù)據(jù)總線中心設(shè)計(jì)；可共享的硬件部件，在不增加硬件的情況下來(lái)使用軟件；開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)的物理接口和邏輯接口，應(yīng)用在系統(tǒng)與C4ISR/EW部件之間；一套共享的數(shù)據(jù)總線服務(wù)；共享的硬件和軟件的信息安全部件，使系統(tǒng)集成商能夠構(gòu)建安全的設(shè)計(jì)，保護(hù)和控制信息的訪問(wèn)。

3.2.1VICTORY數(shù)據(jù)總線

車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)通過(guò)VDB(VICTORY數(shù)據(jù)總線)來(lái)體現(xiàn)。VDB是遵循VICTORY標(biāo)準(zhǔn)的、被作為地面車(chē)輛一個(gè)組成部分的一個(gè)概念結(jié)構(gòu)，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)提供域特定特征的Ethernet網(wǎng)絡(luò)。圖2是VDB示例，它提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)功能——在各個(gè)數(shù)據(jù)源之間傳送、路由和傳遞數(shù)據(jù)，而且嵌入了不同特質(zhì)的服務(wù)層。除了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之外，VDB還提供共享的服務(wù)(定時(shí)、位置、方位和行軍方向)和共享的硬件裝置(處理資源、顯示器、用戶接口裝置)。此外，VDB還提供數(shù)據(jù)保護(hù)功能，保護(hù)數(shù)據(jù)在傳送中和在休止中的機(jī)密性。存取控制服務(wù)功能包括實(shí)體身份驗(yàn)證和授權(quán)控制，以保護(hù)資源。最后，管理服務(wù)也被嵌入VDB，管理服務(wù)為全面配置、控制和監(jiān)視VDB的狀態(tài)以及VDB所連接的部件和系統(tǒng)的狀態(tài)提供接口。

C4ISR系統(tǒng)和EW系統(tǒng)在圖2的左側(cè)。含義是這些系統(tǒng)通過(guò)VDB來(lái)集成，這意味著其部件彼此之間的相互通信是通過(guò)在VDB網(wǎng)絡(luò)上傳送信息。就這些系統(tǒng)而言，VICTORY確定和指定部件級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)接口。平臺(tái)系統(tǒng)組合在圖2的右側(cè)，表示這些系統(tǒng)或是車(chē)輛平臺(tái)的一個(gè)組成部分或是與平臺(tái)系統(tǒng)緊密集成。例如，武器系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)總線。就這些系統(tǒng)而言，VICTORY僅確定和指定系統(tǒng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)接口。例如，推進(jìn)系統(tǒng)可以利用1個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)來(lái)將發(fā)動(dòng)和變速器的控制器與傳感器連接起來(lái)，而且一種實(shí)時(shí)控制算法可以與CAN網(wǎng)絡(luò)上的裝置緊密集成。VDB并不是旨在取代CAN網(wǎng)絡(luò)。代之以，VICTORY確定VDB與CAN網(wǎng)絡(luò)之間能夠作為橋接器的接口，借此，數(shù)據(jù)提供給位于動(dòng)力傳動(dòng)系緊密控制環(huán)路之外的VDB。這個(gè)概念使機(jī)動(dòng)性能數(shù)據(jù)能夠發(fā)布在VDB上供其他用途(例如維護(hù)和其他后勤功能)使用，而不會(huì)干擾CAN網(wǎng)絡(luò)的定時(shí)。就平臺(tái)系統(tǒng)而言，這是信息使用的概念。

圖2　VICTORY數(shù)據(jù)總線(VDB)的關(guān)系示意圖

3.2.2系統(tǒng)類型和部件類型

VICTORY定義的基于網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)除了確定一套概念模塊以及對(duì)應(yīng)的接口技術(shù)規(guī)范之外，還確定系統(tǒng)類型和部件類型。按照2012年1月16日頒布的“VICTORY體系結(jié)構(gòu)—A1版”，VICTORY體系結(jié)構(gòu)是組成以一個(gè)能夠被例示&集成來(lái)形成設(shè)計(jì)的類型集合。這個(gè)集合包括系統(tǒng)類型、部件類型及其接口。VICTORY體系結(jié)構(gòu)還確定功能+接口的VDB結(jié)構(gòu)。

美國(guó)陸軍TRADEC(坦克機(jī)動(dòng)車(chē)輛研究、開(kāi)發(fā)&工程中心)2011年4月啟動(dòng)VICTORY系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，根據(jù)2011年7月29日公布的VICTORY 1.0標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建成了一個(gè)用來(lái)演示、發(fā)展&驗(yàn)證VICTORY 1.0標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)未來(lái)執(zhí)行的環(huán)境。按照計(jì)劃，這個(gè)集成實(shí)驗(yàn)室在2012年6月實(shí)現(xiàn)初步使用能力(IOC)，2012年9月實(shí)現(xiàn)全面任務(wù)能力(FMC)，做好支持“艾布拉姆斯”和“布雷德利”系列車(chē)輛的工程修改建議(ECP)的準(zhǔn)備[3]。

英國(guó)的GVA標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)的VICTORY標(biāo)準(zhǔn)均面向車(chē)輛所有子系統(tǒng)(機(jī)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)系統(tǒng))確定一套通用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立于具體硬件解決方案或軟件解決方案。執(zhí)行GVA標(biāo)準(zhǔn)和VICTORY標(biāo)準(zhǔn)將使地面戰(zhàn)斗系統(tǒng)和戰(zhàn)術(shù)輪式車(chē)輛能夠：降低重量、節(jié)省功率、恢復(fù)可用空間；平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息共享和給乘員提供綜合圖像；提供一種開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，平臺(tái)在無(wú)需進(jìn)行重大重新設(shè)計(jì)情況下即可接納未來(lái)技術(shù)。GVA標(biāo)準(zhǔn)和VICTORY標(biāo)準(zhǔn)都將隨著新研究成果的獲得和技術(shù)的發(fā)展，不斷推出新版本。

4研究成果和產(chǎn)品實(shí)例

到目前為止，西方軍事強(qiáng)國(guó)已推出數(shù)種以Ethernet為主干的新一代開(kāi)放式車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)和取得諸多研究成果。下面，簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)具有代表性的研究成果和產(chǎn)品實(shí)例。

4.1CIDS核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分布系統(tǒng)

通用動(dòng)力(英國(guó))公司開(kāi)發(fā)了滿足GVA標(biāo)準(zhǔn)的CIDS(核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分布系統(tǒng))[4]。CIDS提供貫穿車(chē)輛的1個(gè)數(shù)據(jù)環(huán)路以及電力線路和離散信號(hào)線路，其布線的體積和重量大大低于傳統(tǒng)布線[7]。

CIDS的密封殼體內(nèi)含有1個(gè)電力單元和1個(gè)數(shù)據(jù)單元。它“進(jìn)入”一系列的連接長(zhǎng)度，以易于故障發(fā)現(xiàn)和故障修理。數(shù)據(jù)單元提供1個(gè)20 Gbit/s以太網(wǎng)。在一定的間隔上，即有1個(gè)CIDS節(jié)點(diǎn)，為各種所連接裝置提供電力連接器和數(shù)據(jù)連接器。

例如:在Scout-SV(偵察型專用車(chē)輛)上，有1個(gè)車(chē)體的CIDS環(huán)路和1個(gè)炮塔的CIDS環(huán)路。兩者通過(guò)Moog公司的旋轉(zhuǎn)連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，可在炮塔與車(chē)體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)確保炮塔與車(chē)體之間的不斷連接。連接到這些環(huán)路上的有：車(chē)長(zhǎng)、炮長(zhǎng)、駕駛員的乘員站；火控系統(tǒng)；防御機(jī)構(gòu)，例如激光告警系統(tǒng)和煙幕彈發(fā)射器；主要武器和輔助武器的瞄準(zhǔn)具以及LSAS(本地態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng))；駕駛和導(dǎo)航輔助裝置，例如后視攝像機(jī)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)； Bowman通信系統(tǒng)和戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)；車(chē)輛狀態(tài)&使用監(jiān)視系統(tǒng)(HUMS)。在隨后的SV車(chē)型中，例如在C2(指揮&控制)車(chē)型中，CIDS將能夠在指揮站的人員之間實(shí)現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)共享。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)的工作方式如同發(fā)布&訂閱系統(tǒng)。任何一個(gè)用戶都能夠訂閱數(shù)據(jù)流，但所有數(shù)據(jù)都是被存儲(chǔ)在連接到CIDS的1個(gè)視頻服務(wù)器和1個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器之中。這些服務(wù)器不僅能夠借助硬件加密來(lái)處理不同密級(jí)的數(shù)據(jù)，而且能夠同時(shí)被電子清除。

CIDS還可以通過(guò)電力需求優(yōu)先排序和智能電力截?cái)?，?shí)現(xiàn)響應(yīng)性較高的電力管理。這能夠減少不需要運(yùn)行的具體功能的電力消耗。此外，還可以實(shí)現(xiàn)管理啟動(dòng)&關(guān)閉以及在電路出現(xiàn)故障時(shí)適度的降級(jí)使用。

4.2Battlenet Inside開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)

雷諾卡車(chē)防務(wù)公司推出了它與塔爾斯公司合作，以Volvo 公司開(kāi)發(fā)的電子體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)所研制的Battlenet Inside 開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)。Battlenet Inside以Ethernet網(wǎng)絡(luò)和所有現(xiàn)有協(xié)議為基礎(chǔ)，面向傳送圖像、視頻和音頻信息。在其上面能夠集成各種模塊。將機(jī)動(dòng)性平臺(tái)與這些裝備項(xiàng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)新的協(xié)作功能，同時(shí)還可提高任務(wù)系統(tǒng)在行動(dòng)、訓(xùn)練和維護(hù)中的總體效能。

以應(yīng)用Battlenet Inside的VAB Mk3裝甲車(chē)為例來(lái)說(shuō)，VAB Mk3裝甲車(chē)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)新的能力：每個(gè)乘員站均可完全按照任務(wù)類型來(lái)進(jìn)行配置，顯示來(lái)自炮塔安裝攝像機(jī)的實(shí)時(shí)圖像，給3名主要操作人員提供一個(gè)共享的戰(zhàn)術(shù)環(huán)境；炮塔隨動(dòng)于敵軍射擊探測(cè)系統(tǒng)，使乘員能夠更快速、更高效地對(duì)威脅做出響應(yīng)；無(wú)線電系統(tǒng)，連同車(chē)輛核心電子設(shè)備，能夠確保與數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)的其他空間(特別是其他裝甲車(chē)輛)保持音頻和數(shù)據(jù)鏈接；內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大了徒步作戰(zhàn)的距離，使步兵能夠在最遠(yuǎn)距離車(chē)輛 1 000 m 保持無(wú)線電聯(lián)系；引入有路線輪廓和地形信息的導(dǎo)航輔助系統(tǒng)，再加上混合型GPS/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅能夠確保車(chē)輛高水平的地理定位精度，而且還能夠連接到目標(biāo)指示系統(tǒng)，而且進(jìn)一步的能力包括借助晝夜視頻反饋的輔助駕駛能力；車(chē)輛后勤數(shù)據(jù)(燃料和彈藥等)能夠中繼到高級(jí)指揮部，使乘員能夠自主管理其能量使用，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作戰(zhàn)任務(wù)能力的最大化。

所有這些服務(wù)都集成在雷諾卡車(chē)防務(wù)公司和塔爾斯公司開(kāi)發(fā)的互補(bǔ)性的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)之中[8]。Battlenet Inside系統(tǒng)連接車(chē)輛的所有系統(tǒng)，使系統(tǒng)能夠協(xié)同工作。

4.3SiVAN和ST6800 SuperneT [10]

諾斯羅普(格魯曼公司推出了一個(gè)類似CIDS的發(fā)展成果——SiVAN(智能型綜合車(chē)輛局域網(wǎng))，它為車(chē)內(nèi)的數(shù)據(jù)分配提供1個(gè)公用的以太網(wǎng)總線。ST Electronics公司推出了ST6800 SuperneT車(chē)輛綜合通信系統(tǒng),其核心是1個(gè)基于IP的、連接所有通信系統(tǒng)和顯示器的吉位以太網(wǎng)雙環(huán)超級(jí)總線[9,11]。

4.4HBCT通用VICTORY開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu) [2]

Curtiss-Wright公司在過(guò)去幾年一直在專門(mén)針對(duì)HBCT(重型旅戰(zhàn)斗組)車(chē)輛電子系統(tǒng)來(lái)研究網(wǎng)絡(luò)中心方法，以滿足HBCT的需求，例如VICTORY使能網(wǎng)絡(luò)交換。Curtiss-Wright公司研究的網(wǎng)絡(luò)中心方法已成熟到：可具體表明如何利用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)COTS產(chǎn)品(即使是跨越多個(gè)保密級(jí)別)合成滿足要求的車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。下面是Curtiss-Wright公司開(kāi)發(fā)的一種基于開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，它適用于采用一套車(chē)輛通用不可知論部件、充分利用VICTORY標(biāo)準(zhǔn)的多種HBCT平臺(tái)。

圖3示出了Curtiss-Wright公司開(kāi)發(fā)的一種車(chē)內(nèi)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，它采用VICTORY數(shù)據(jù)總線(VDB)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心是以太網(wǎng)交換機(jī)，不僅便于子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，而且還是一個(gè)將VICTORY信息橋接到傳統(tǒng)協(xié)議的便利地方，從而使系統(tǒng)能夠是VICTORY友好的。

VICTORY賦能交換機(jī)，或是一個(gè)獨(dú)立單元[例如Curtiss-Wright公司的“數(shù)字橋頭堡“(Beachhead)]，或是一個(gè)裝在系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)的交換機(jī)模塊(一個(gè)交換機(jī)LRM，例如VPX3-683/-5)。這是一個(gè)COTS解決方案，基于硬件和軟件領(lǐng)域的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。

這個(gè)網(wǎng)絡(luò)概念在設(shè)計(jì)上是通用的。根據(jù)平臺(tái)的需求，能夠相應(yīng)地采用模塊(子系統(tǒng))。成為這種網(wǎng)絡(luò)的理想居民的唯一準(zhǔn)則：能夠在以太網(wǎng)上通過(guò)平臺(tái)VDB進(jìn)行通信；能夠與VICTORY信息和協(xié)議通信。

圖3　Curtiss-Wright公司的一種概念性的

VICTORY已經(jīng)確保期望支持任何一種子系統(tǒng)的服務(wù)和協(xié)議都是100% COTS的。例如，VDB本身即是通用的以太網(wǎng)。期望子系統(tǒng)提供的任何服務(wù)也是具有代表性的。子系統(tǒng)可以是處理裝置、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、直接或網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)器、防火墻、路由器、用于靜態(tài)數(shù)據(jù)和聯(lián)機(jī)加密的裝置等。這些裝置的管理，以及健康&狀態(tài)信息的交換，均是利用COTS服務(wù)和基于開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

具體的車(chē)輛相關(guān)服務(wù)和子系統(tǒng)，通過(guò)將C4ISR/EW領(lǐng)域的各種車(chē)輛具體唯一性橋接到VICTORY環(huán)境的網(wǎng)關(guān)，保持在VDB網(wǎng)絡(luò)的外圍。

就Curtiss-Wright公司開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)總體構(gòu)成而言，為了開(kāi)發(fā)一種完全通用的HBCT體系結(jié)構(gòu)，車(chē)輛的計(jì)算&網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須被模塊化成為一套通用模塊+一套車(chē)輛具體模塊。

通用體系結(jié)構(gòu)將被分為下述主要項(xiàng)：通用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊，用以構(gòu)成VICTORY數(shù)據(jù)總線；通用VICTORY共享處理單元，標(biāo)準(zhǔn)化到VITA48 LRM波形因數(shù)和仔細(xì)選擇的OpenVPX(9VITA65)Module Profile；通用LRU子集，帶有供通用LRM和關(guān)鍵車(chē)輛具體連接(例如TPU Ⅲ)使用的卡槽。

在Curtiss-Wright公司開(kāi)發(fā)的HBCT通用開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式中，沒(méi)有任何東西抵觸VICTORY規(guī)范，也沒(méi)有任何東西需要專用標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)論

要確保裝甲車(chē)輛在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)或網(wǎng)絡(luò)使能戰(zhàn)中的作戰(zhàn)效能，同時(shí)降低裝甲車(chē)輛的全壽命周期費(fèi)用，需要能夠確保車(chē)載裝備項(xiàng)互操作性的開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)。同時(shí)，因?yàn)檠b備是不斷變化的，還需要選擇可長(zhǎng)期存在的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，確保能夠在不改進(jìn)其基本體系結(jié)構(gòu)的情況下改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)，連同車(chē)輛核心電子設(shè)備，是確保裝甲車(chē)輛在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的作戰(zhàn)效能和發(fā)展?jié)摿Φ年P(guān)鍵之一。下面，就未來(lái)一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出以下幾點(diǎn)建議：

1) 重視新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的研究與開(kāi)發(fā)工作。為了滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)或網(wǎng)絡(luò)使能戰(zhàn)的數(shù)據(jù)、音頻、視頻信息傳輸要求以及實(shí)現(xiàn)更為集成的解決方案和低的SWaP-C目標(biāo)[5]，應(yīng)重視以Ethernet為主干的新一代開(kāi)放式車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究與開(kāi)發(fā)工作，其中包括標(biāo)準(zhǔn)的制訂。在這方面，英國(guó)在制訂GVA標(biāo)準(zhǔn)，特別是美國(guó)在制訂VICTORY標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中所進(jìn)行的研究開(kāi)發(fā)工作，具有極其重要的參考意義。

2) 新一代車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)最大限度地利用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足SWaP-C約束要求，以及為了實(shí)現(xiàn)商用技術(shù)能夠快速應(yīng)用于軍用系統(tǒng)，在開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)采用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)[19]。最大限度地利用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，目前已成為西方軍事強(qiáng)國(guó)針對(duì)所有重大軍事采購(gòu)項(xiàng)目的一個(gè)要求。開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)互操作性，從而能夠減少集成工作和風(fēng)險(xiǎn)，而且能夠在計(jì)劃的全壽命周期內(nèi)在COTS供應(yīng)商之間保持競(jìng)爭(zhēng)[6]。涉及開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)級(jí)別是：硬件互操作性；子系統(tǒng)互操作性；軟件互操作性。

3) 充分利用商用技術(shù)和COTS產(chǎn)品。隨著商用技術(shù)呈指數(shù)律地發(fā)展，再加上推向市場(chǎng)的時(shí)間縮短，軍方用戶日益希望獲得其私生活所習(xí)慣的類似性能。充分利用COTS技術(shù)是一個(gè)經(jīng)過(guò)證實(shí)的途徑，能夠快速、高效地將商用技術(shù)注入軍事工業(yè)。這里的COTS意味著在最基礎(chǔ)層面上充分利用商用技術(shù)[16-18]。

4) 注重電子體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。在最初版本的標(biāo)準(zhǔn)制訂完成之后，甚至是早在標(biāo)準(zhǔn)提案出臺(tái)之后，應(yīng)盡快進(jìn)行系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室不僅是推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化的新一代開(kāi)放式地面車(chē)輛體系結(jié)構(gòu)所需要的一種關(guān)鍵能力，也是獲得降低SWaP-C和促進(jìn)互操作性方面的知識(shí)以及支持研發(fā)工作的一種重要工具。系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室的作用包括：演示、發(fā)展&驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范未來(lái)實(shí)現(xiàn)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的獨(dú)立驗(yàn)證試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的成熟化；評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所確定的技術(shù)解決方案的適用性；獨(dú)立驗(yàn)證試驗(yàn)供應(yīng)商所提供的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的部件和產(chǎn)品(硬件和軟件)；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的獨(dú)立實(shí)現(xiàn)之間的互操作性試驗(yàn)；建立自用環(huán)境和知識(shí)庫(kù)，支持有關(guān)車(chē)輛電子和體系結(jié)構(gòu)的未來(lái)研究與開(kāi)發(fā)能力；開(kāi)發(fā)測(cè)試工具，支持標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的測(cè)試。需要強(qiáng)調(diào)指出，車(chē)輛電子體系結(jié)構(gòu)集成實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的開(kāi)放式電子體系結(jié)構(gòu)方面具有重要的作用，受到西方軍事強(qiáng)國(guó)的普遍重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]Michael S.Moore,Jeremy C.Price,Kay Griffith-Boyle.DEPLOYING VICTORY ARCHITECTURE AND SPECIFICATIONS[R].MICHIGAN:2012 NDIA GROUND VEHICLE SYSTEMS ENGINEERING AND TECHNOLOGY SYMPOSIUM,2012.

[2]Dr.Shubhagat Gangopadhyay,Mr.David Jedynak.OPEN SYSTEMS COMMON HBCT ELECTRONICS VICTORY ARCHITECTURE APPROACH[R].MICHIGAN:2012 NDIA GROUND VEHICLE SYSTEMS ENGINEERING AND TECHNOLOGY SYMPOSIUM,2012.

[3]Nikia Williams,Venu Siddapureddy,Leonard Elliott,et al.TARDEC’S VICTORY SYSTEMS INTEGRATION LABORATORY (SIL) IS A KEY TOOL FOR ADVANCING STANDARDIZED GROUND VEHICLE ELECTRONIC ARCHITECTURE[R].MICHIGAN:2012 NDIA GROUND VEHICLE SYSTEMS ENGINEERING AND TECHNOLOGY SYMPOSIUM,2012.

[4]General Dynamics:building dynamic vehicle architectures[EB/OL].http://www.contracts.mod.uk/general-dynamics-building-dynamic-vehicle-architectures/.

[5]DAVID JEDYNAK.VICTORY Standard Eliminates Costly Vehicle Redundancies[EB/OL].[2013-06].http://www.cotsjournalonline.com/articles/view/103432.

[6]Steve Edwards.The VICTORY architecture drives COTS-based interoperability on combat vehicles[EB/OL].[2012-04-18].http://mil-embedded.com/articles/the-cots-based-interoperability-combat-vehicles/.

[7]General Dynamics UK’s Core Infrastructure Distribution System for Electronic Architectures delivers measurable performance improvement for combat vehicles[EB/OL].http://www.generaldynamics.uk.com/news/general_dynamics_uks_core_infrastructure_distribution_system_for_electronic_architectures_delivers_measurable_performance_improvement_for_combat_vehicles.

[8]RENAULT TRUCKS DEFENSE PRESENTS ITS INNOVATIVE BATTLENET INSIDE VETRONIC SOLUTION AT EUROSATORY[EB/OL].[2014-06].www.renault-trucks-defense-group.com.

[9]SUPERNET?ONEHUB INTEGRATED COMMUNICATION SYSTEM ST6800[EB/OL].http://www.stengg.com/cn/products-solutions/products/supernet-onehub-integrated-communication-system-st6800.

[10]Superne TTMIntegrated Communication System (ICS) ST6800[EB/OL].http://www.stee.stengg.com/group/infocomm/solutions/emergency/SuperneT1.html.

[11]ST Electronics’ SuperneT VICS provides vehicular integration of C4ISR components[EB/OL].[2012-02-15].http://c4i-technology-news.blogspot.com/2012/02/st-electronics-supernet-vics-provides.html.

[12]About Generic Vehicle Architecture[EB/OL].http://www.theevent.co.uk/exhibitor/generic-vehicle-architecture.

[13]Gordon Hunt.Open for business:generic vehicle Architecture[EB/OL].[2011-08-19].http://www.army-technology.com/features/feature127511/.

[14]Christopher F Foss.UK moves to standardise vehicle architecture.Design[J/OL].[2010-02].Jane’s Defence Weekly.2010-2.

[15]Andrew White.UK’s Dstl details GVA capability advances[J/OL].[2010-02-03].International Defence Review.

[16]COTS Enabled Rapid Development Deployment[EB/OL].[2013-05-26].http://mil-embedded.com/white-papers/white-rapid-development-deployment/.

[17]Steve Edwards.Defense trends lead to a COTS renaissance[EB/OL].[2011-10-12].http://mil-embedded.com/articles/defense-lead-a-cots-renaissance/.

[18]John McHale.Military unmanned systems,C4ISR,avionics,and vetronics markets are COTS markets[EB/OL].[2012-09-04].http://mil-embedded.com/articles/military-avionics-vetronics-markets-cots-markets/.

[19]VanDomelen J.Need for SWaP Solutions[EB/OL].[2010-08-30].http://www.mentor.com/…ectrical-design-software/blog/post/need-for-swap-solutions-adc96aa5-bba5-4973-b6c7-f340eb8a4c0c.

[20]John McHale.Commonality and reduced SWaP drive vetronics Designs[EB/OL].[2013-05-03].http://mil-embedded.com/articles/commonality-reduced-drive-vetronics-designs/.

[21]Sally Cole.Vetronics designers focus on reduced SWaP-C and enhanced C4ISR[EB/OL].[2014-08-04].http://mil-embedded.com/articles/vetronics-focus-reduced-swap-c-enhanced-c4isr/.

[22]Jenny Bieksha.Modernizing Military Vehicles:Vetronics[EB/OL].[2012-10].http://www.connectorsupplier.com/100212-cs-bieksha-bolt-on-vetronics/.

[23]William Wong.VICTORY Initiative Standardizes Combat System Architecture[EB/OL].[2012-09-27].http://defenseelectronicsmag.com/systems-amp-subsystems/victory-initiative-standardizes-combat-system-architecture.

[24]Skyler Frink.The Victory Standard and its Influence on Future Vetronics Architectures webcast coming up on April 4[EB/OL].[2012-03-23.].http://www.militaryaerospace.

com/articles/2012/03/the-victory-standard-and-its-influence-on-future-vetronics-architectures-webcast-coming-up-soon.html.

[25]Curtiss-Wright Controls Defense Solutions to Demonstrate New “Poised for VICTORY” Modular Vetronics Architecture[EB/OL].[2012-02-22.].http://www.cwcdefense.

com.

(責(zé)任編輯周江川)