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综合电子信息系统数字化协同设计技术.pdf

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综合电子信息系统数字化协同设计技术.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..周彤【摘要】分析综合电子信息系统研制需求和外国海军综合电子信息系统的发展趋势,给出综合电子信息系统数字化协同设计需要重点开展的工作、主要建设内容和关键技术,为我国综合电子信息系统协同研制提供借鉴。%ThisarticleanalysestheresearchrequirementanddevelopmenttrendofintegratedelectronicInformationsystem(IEIS),describeshowtobuildacollaborationdesignsystemofIEISandthekeytechnologies,whichprovidereferencesforthebuildingofcollaborationdesignsystemofIEISofourcountry.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P102-106,111)【关键词】综合电子信息系统;数字化;协同设计【作者】周彤【作者单位】中国舰船研究院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TN9110引言综合电子信息系统是指在信息时代军事斗争环境下,为满足诸军兵种联合作战任务,:..综合电子信息系统主要由覆盖岸、海、空、天、潜平台的信息获取、通信传输、指挥控制与信息处理、电子对抗、信息保障5个功能领域装备构成。通过综合电子信息系统将各种武装力量进行综合、对各种电子信息系统手段进行集成,全面提高军队的信息作战能力、信息业务支持能力、武器装备体系集成能力,建立整体最优的大系统,显著提升整体作战效能。军事需求、技术发展、系统演进规律是影响综合电子信息系统发展的主要因素,这3个要素的变化不断对系统发展提出新的挑战,提供了源源不竭的动力。其中,信息技术环境变革和信息装备体系发展趋势,促使综合电子信息系统研制建设方向发生了新的变化,特别是在体系结构、技术体制、研制方法、关注重点等方面均发生了质的飞跃[1]。在体系结构方面,系统发展已经由传统的关注单一领域装备的研制向关注信息化条件下综合作战效能生成、体系化建设转变。通过构建信息系统整体体系结构,对综合电子信息系统在作战能力需求、作战应用、系统结构、技术路线和装备发展等不同视角描述的统筹与整合,为基于信息系统的作战体系能力生成奠定基础。在技术体制方面,由单一领域的同构技术体制集成模式向支持异构系统集成的面向服务的技术体制转变,通过构建开放式的信息基础设施平台、制定统一的标准规范,提供信息栅格化、构件化服务支持,实现信息系统基础设施的现代化和服务化。在研制方法方面,由装备分散研制后集成向加强大系统顶层设计、体系结构产品研制、共性基础设施研制、不同领域装备匹配研制转变。注重COTS、SOA技术应用,提高系统互联互通互操作、资源按需共享、系统动态重组、网络综合应用等方面能力。面对综合电子信息系统的发展,在信息技术日新月异的时代,采用数字化研制技术,推进数字化设计技术与综合电子信息系统研制模式的深度融合,缩短信息系统研制:..系统研制不可或缺的重要手段。1国外海军综合电子信息系统发展趋势海军集合了岸基、海上、空中和陆上作战平台与作战部队,分析国外海军综合电子信息系统的发展,尤其是在此方面领先世界的美军综合电子信息系统的发展对于研究综合电子信息系统数字化协同的需求具有现实指导意义。美海军结合多年实际作战的经验与教训,信息化建设顶层设计与“网络中心战”作战概念体系逐步成熟,电子信息装备发展方向与重点都越来越清晰,美国海军首创的“网络中心战”概念及在电子信息系统建设方面的创新与实践对世界各国军事力量的建设产生了很大的影响,其主要的发展特点主要体现在以下几个方面:1)重视综合电子信息系统的顶层设计与概念发展,体系结构与发展框架日益完善。20世纪90年代以来,美军相继颁布了信息管理技术体系结构框架TAFIM(1993年)、联合技术体系结构JTA(,)。1996年6月7日,,1997年12月18日,[2],并规定将其作为美国国防部体系结构框架的战略指南。2003年8月30日,[3],2007年4月23日,()[4],()[5-6]。美军C4ISR体系结构框架演化过程如图1所示。)系统向网络一体化发展的重点是联合指挥控制能力和联合精确打击能力。在发展:..;确定海军通用战役战术图(COTP)一体化发展路线图(见图2),形成共享态势感知;发展和落实了“传感器-射手”的概念,加快打击网的发展;装备大量协同作战能力系统(CEC)[7],大大提高了对空作战能力;建设了海军火力网,使其成为进行“时间敏感目标”打击的骨干系统;继续加紧开发“传感器-射手”链相关技术,实现更高程度网络化灵活打击能力。3)信息基础设施建设。走向栅格化。目前,美军信息基础设施完成整体建设,正按照新的体系结构走向栅格化。全球信息栅格(GIG)[8]进入建设实施阶段,正由IPv4向IPv6过渡;海、岸系统同步发展,共同构成强大的海军信息基础设施,如图3所示。)编队通信系统走向宽带无缝网络化,实现横向集成和综合管理。舰载网络向千兆级速度发展,关注网络的抗毁性、灵活性和可扩展性;加快建设卫星通信系统,提高海上远程主干网通信能力;重视战术数据链的建设,重点加强数据链的集成、管理与融合能力,开发通用高速数据链路和武器数据链;软件无线电技术备受关注,发展迅速,将逐步替代各种无线电台。)重视情报能力建设,情报侦察监视系统(ISR)走向全战区网络一体化(见图4)。美国海军将把ISR系统从单元和平台级的设施向不依赖平台、广为分布、垂直/水平一体化和高度网络化的ISR能力转变。其未来的ISR系统将以分布式通用地面/水面系统(DCGS)为主的情报处理系统为核心,组成不依赖平台、分布式的一体化传:..;收集器、传感器、处理、数据的实时垂直/水平一体化;与海上、战区、国家ISR结构无缝、按需互操作;一体化的ISR设施和资源的动态自适用战斗管理。6)重视电子战能力与情报及作战能力的融合,海军电子战系统向综合一体化发展。全战区电子战系统走向综合化,平台上电子战系统走向综合一体化,舰载电子战系统与作战指挥控制系统综合一体化,重视发展硬杀伤电子战武器和发展能改变未来海上电子战的地位与面貌的相控阵干扰技术。7)强调信息安全一体化,从联合军种顶层入手解决自身的信息安全问题。8)软建设日益受到重视,服务与数据走向网络中心化。制定网络中心企业服务计划,构建共用核心服务与军种专业服务分开的分层结构;制定新的数据管理策略,将以前的“任务、处理、利用、分发”模式,转变为“先传输后处理”,使数据管理的焦点从标准化扩展到数据的可视化和可访问性上,使授权用户访问数据时,不必在处理、利用和分发数据上浪费时间,并且所有被传输的数据将和元数据相关联,实现高效的数据共享,提高网络中心服务与网络中心数据能力。综上,美国海军在综合电子信息系统的研制建设中重视系统顶层技术体系结构设计与共性基础设施建设,注重服务与数据的网络化综合运用,与综合电子信息系统的发展趋势相吻合。2数字化协同设计需解决的问题综合电子信息系统研制涉及功能领域多、装备种类多,各研制单位具有不同的特点,基础各异。数字化协同设计为研制单位带来研制理念、研制模式的转变,充分利用信息化技术和手段的支持,通过管理协同、计划协同、设计协同、保障协同等方面的建设,构建跨平台、跨系统、全业务流程、全生命周期的协同研制系统,实现体系标准化、研制协同化、生产精益化、管理敏捷化、服务网络化。从而推动和实现研制单位的技术创新、管理创新,增强核心竞争力,缩小与国外信息系统研制能力:..在数字化协同设计方面,需重点开展以下几方面的工作:1)加强统筹、转变观念、做好顶层设计。综合电子信息系统数字化协同研制涉及面广,牵扯到变革、组织、机制、人事的调整与优化。要推进数字化协同设计,必须统筹综合电子信息系统各功能领域研制单位的协同能力建设,着力抓好顶层规划设计,做到自上而下,循序有序的推进协同设计系统的建设。深入研究数字化协同领域的核心技术,敢于创新、转变传统单一装备研制理念,着力加强技术的集成化、数字化和工程化应用研究。2)推进综合电子信息系统设计并行化,解决复杂产品的快速设计、协同设计问题,实现专业协同、过程协同;推荐产品型谱化,提高设计效率、预见性和复用性,解决数据积累、知识复用和产品研制效率及可靠性等问题;推进试验验证远程化、虚拟化,解决实物验证难度大、周期长、成本高的问题;推进管理信息集成化,消除研制过程的信息孤岛,实现产品全生命周期集成化管理,提高决策化水平;推进运行模式标准化,解决运行标准不统一、步调不一致等问题,保证数字化协同研制系统运行的秩序。3数字化协同设计系统组成根据综合电子信息系统的发展趋势,围绕其研制建设的重点和难点,数字化协同设计系统的主要建设内容包括设计协同和管理协同2个方面:1)设计协同主要包括体系结构协同、标准规范协同、试验协同3个主要内容。①体系结构协同综合电子信息系统体系结构设计将在能力需求、作战应用、系统结构、技术路线和装备发展等5个方面开展。能力需求是指从综合电子信息系统的主要作战保障能力需求角度,描述能力的战略:..设计。作战应用是指从综合电子信息系统作战使用过程中的各种要素配置及其信息关系的角度,描述作战概念、作战活动、作战节点及连接关系、信息交换关系、组织关系等内容,将采用作战视图进行设计。系统结构是指从海战场综合电子信息系统各组成要素及其关系的角度,描述系统组成、连接关系、通信关系、系统功能、功能与作战活动对应关系、系统与能力对应关系、数据交换关系、关键技术发展设想等内容,将采用系统视图进行设计。技术路线是指从综合电子信息系统的技术体制和标准规范的角度,描述技术标准体系和技术标准发展设想,将采用技术参考模型和技术视图(TV)进行设计。装备发展是指从综合电子信息系统装备组成、装备对作战任务能力的支撑关系及发展路线的角度,描述装备结构、装备与能力的对应关系、装备发展路线等内容,将采用装备视图进行设计。综合电子信息系统总体主要开展全视图设计工作,描述综合电子信息系统体系结构的范围、背景和术语等方面的内容,并通过协同门户发布相关信息,是体系结构开发的基础和依据。各功能域研制单位根据总体发布的信息,获取综合电子信息系统体系结构框架和各功能域需求,分别进行信息获取、信息传输、指挥控制、信息对抗、信息保障功能域的体系结构设计,通过各自门户进行发布提交相关信息,总体研制单位对所有体系结构设计进行整合和一致性验证后,发布最终设计结果供各功能域研制单位使用。②标准规范协同综合电子信息系统的研制建设需构建统一的标准体系框架,通过标准规范支持系统功能实现和约束装备研制建设,系统体系结构中的系统、系统功能、系统数据、硬件与软件、通信协议等方面内容应遵循相应标准规范的要求。标准规范的协同设计:..准体系包括通用基础标准、信息传输标准、信息保障标准;功能应用标准包括信息获取标准、信息处理与指挥控制标准、信息对抗标准等。总体制定标准体系框架,从采用、需修订和需新制定3个角度提出了综合电子信息系统的需要执行、需要修订的以及需要新制定的标准要求,向综合电子信息系统各协同单位进行发布、更新、维护,管理标准的应用,并组织各单位对各标准进行制修订工作。③试验协同综合电子信息系统由分布在岸海空潜平台的信息获取、通信传输、指挥控制与信息处理、电子对抗、信息保障装备构成,其试验呈现装备要素多、平台类型多、技术状态多的特点,组织开展大系统、全要素的联调试验耗时长、代价大、协调困难。随着网络技术、仿真技术的发展,通过异地远程试验协同,实现多系统、多装备的试验驱动、数据分发、数据采集、数据分析,得出试验结论,成为数字化条件下提高综合电子信息装备研制效率的有效途径。试验协同的主要包括以下内容:异地试验音视频控制系统。展示分布于异地的各功能域系统/设备试验现场的与设备的实时画面,用于试验记录与试验过程的统筹指挥调度。剧情生成与控制系统。根据试验想定,生成战场目标原始信息,并控制目标信息的发送对象、发送时机,驱动传感器对目标的探测与发现。同时,控制各装备的开机、接收与发送,控制试验系统的仿真运行速度。数据采集与测试评估系统。采集目标的真值数据和各处理环节输入/输出的格式化数据、文字等信息,并与真值进行比较,分析各装备信息处理的正确性和误差。2)管理协同管理协同是数字化协同设计的重要方面,主要包括计划管理、技术状态管理、质量管理等方面。:..总体依据综合电子信息系统某一项目的计划要求,按研制建设程序制定主要节点计划,并将计划下达各协同单位,各单位对计划进行接收、反馈。总体对确定的计划进展情况进行监督检查和适时调整,各协同单位之间也可通过计划协同看板了解相关系统和设备的研制建设进展情况。②技术状态管理技术状态协同管理主要是依据技术状态基线实施的管理,控制对功能基线、分配基线和产品基线的变更,使得所有对基线的更改具有可控性和可追溯性,实现对综合电子信息系统各分系统装备在研制、生产、装备各个环节的技术状态控制。③质量管理对综合电子信息系统的研制建设质量进行管理,主要包括里程碑节点与成果形式、转阶段考核内容、风险预测与分解,并按照总体设计要求将可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性等指标向各功能领域装备进行分解,对各装备指标达到情况进行收集分析,对工程中的重大质量问题进行跟踪归零。4数字化协同设计关键技术1)面向服务的软件集成部署技术[9]综合电子信息系统设计往往与作战需求形成一一对应的映射关系。但是现阶段,综合电子信息系统要面对作战态势瞬息万变的信息化战场,必须及时对实时变化的作战态势做出反应以满足不同作战需求。综合电子信息系统具备装备种类复杂、软硬件环境多样、异构的特点,面向服务的软件集成部署技术将有效的屏蔽信息系统中软硬件环境多样性、异构性,为上层的功能及应用系统提供运行支撑环境;同时为系统的按需组合、数据共享以及服务重用提供技术支持,有效的提升系统要素之间以不同的组织形式灵活地重构集成,满足不同作战需求。2)协同标准规范设计技术:../平台研制单位众多,为保证各功能领域的系统/平台设计数据在各个研制单位之间有效传递和衔接,需要建立健全综合电子信息系统协同研制标准体系。综合电子信息系统协同设计标准体系主要包括协同设计数据交换标准和协同研制流程规范两部分内容。协同研制数据交换标准主要包括各功能领域系统/平台体系结构设计数据交换标准、战场作战要素模型设计数据发布交换标准、共性技术体制设计数据发布交换标准、服务构件数据发布交换标准和协同试验数据发布交换标准等内容;协同研制流程规范主要包括协同设计流程规范、协同制造流程规范和设计与制造协同流程规范等内容。5结语借助数字化协同设计技术带来的研制理念和研制模式的转变,充分利用信息化技术和手段,进行综合电子信息系统研制业务流程的优化和整合。围绕综合电子信息系统型号项目多、技术难度大、多学科综合性强、质量要求高,研制周期短的特点,抓住体系结构设计、标准规范设计和协同试验等重点内容,结合数字化协同设计技术,优化综合电子信息系统的研制过程,转变以往单一的研制模式,为未来建立全型号的数字化协同研制平台打好基础,支撑综合电子信息系统研制模式转型。参考文献:[1]童志鹏,刘兴,(第2版)[M].北京:国防工业出版社,2010:2--peng,LIUXing,(2ndedition)[M].Beijing:NationalDefenseIndustryPress,2010:2-6.[2][R].USDepartmentofDefense,1997.[3]DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup,[R].USDepartmentofDefense,2003.:..4]DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup,[R],2007.[5]DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup,Ⅰ[R],2009.[6]DoDArchitectureFrameworkWorkingGroup,[R],2009.[7](CEC)分析[J].电子工程信息,2006(6):21--[J].ElectricalEngineeringInformation,2006(6):21-23.[8]张东戈,(GIG)简介[J].军事通信技术,2003(2):63--ge,ZHANGXiao-(GIG)[J].municationTechnology,2003(2):63-65.[9]姚伟波,[J].舰船电子工程,2009(12):7--bo,LUOAi--orienteddesignofmilitaryintegratedinformationsystem[J].ShipElectronicEngineering,2009(12):7-15.