海上蛟龙浴火重生
新知

现在镜头中经常出现在索马里海域进行护航任务的各国大型水面舰艇,也许很多人看了会觉得奇怪:这些舰船,没有高耸如云的瞭望塔,舰桥窗户数量很少,尺寸也小,甚至没有窗户,甲板上也看不到人。人都哪里去了?
这就是计算机武装起来的现代舰船。火力上,舰炮已经不需要炮手了,由炮瞄雷达和光电传感器捕捉目标信息传送到计算机,实时计算出射击诸元,传达到炮位自动射击即可,而导弹更是完全由计算机控制。
没有舷窗的海军
操舵、轮机、通信、指挥,在现在的舰船上,已经通过计算机和内部数据总线、外部数据链等数据、网络技术,整合成C3I系统下的“作战指挥中心”。而这个作战指挥中心,一般放在最安全的有装甲防护的内部舱室,不再需要通过肉眼获得战场信息。
在作战指挥中心,指挥员可以通过数据网络接收到来自卫星、空中侦察、友邻舰只、雷达搜索、舰上各单位的情况汇总,并且都是根据计算机判断的威胁或者重要程度进行分类供指挥员进行命令的下达。而舰上各主要操作战位也都被整合到了作战指挥中心。
有了这个作战指挥中心,就再没有必要冒着危险去进行舷窗瞭望,也没有必要在甲板上忙碌,因此,在大洋上出现了越来越多的“全封闭”的无舷窗舰艇。

强大战力来自开放系统
饱和攻击思想在冷战中被大力提倡,出现了使用大量飞机和反舰导弹对敌人主力舰艇进行集中攻击的饱和攻击战术。舰载防空导弹带弹量少,再装填时间长,响应时间慢,而且占地面积很大无法提高火力密度,无法应对多目标。
后来有人想到了和运载火箭一样,把导弹竖着垂直装在发射筒中形成阵列的垂直发射方式,这种方式解决了防空导弹对付多目标的火力持续性和反应速度问题。但是新的问题来了:传统机械扫描雷达的数据更新慢,不利于及时发现和跟踪大量的空中目标。另外,通常一艘军舰只能安装 2~4 座跟踪火控雷达,更多就没有合适的安装位置了,而雷达对导弹发射装置又几乎是“一一对应”,事情陷入了僵局。
在很长时间,这个问题都无解,因为当时的电子元件体积庞大,机制多是基于模拟运算技术,数据处理能力更是基本靠人进行辅助判断,无从谈起实现多目标快速扫描和火控。
直到计算机信息处理技术和大规模集成电路技术的发展,运算能力和元件体积问题的解决,才有了转机:美国人率先想出了使用单元阵列雷达的思路,即相控阵雷达系统,也就是集中多个雷达模块,一个模块只负责一个区域的扫描,汇总数据通过计算机系统的协调工作和判断,达到机械式旋转扫描雷达难以匹敌的连续扫描、搜索、控制能力,也因此能腾出不同的单元在火控计算机的控制下指挥不同导弹攻击来袭目标。
同时,再通过我们之前介绍过的C3I系统的交联,由计算机统一处理威胁信息,攻击更有效率。这就是今天大名鼎鼎的“宙斯盾”系统,实际上是一个综合信息处理系统。
后期宙斯盾系统采用了开放系统的概念,在计算机硬件、软件架构上采用商用标准,大量采用商标通用件,减少对军标专用件的依赖,使系统升级速度大大加快,制造和维修成本降低,并且能充分利用民用计算机技术飞速发展的成果和规模经济的成本优势。
由于开放系统和软件升级能力,宙斯盾级军舰没有系统过时的问题,只要时间和资金上排得过来,所有军舰都具有同等的能力。这也是民用IT技术对军事科技的有力促进的例证。
而目前拥有这种采用相控阵雷达与信息处理技术的“宙斯盾”系统研发能力的国家,世界上也仅有美国、俄罗斯、中国等。

追踪水底游龙
潜艇,一直是各国海军水面舰艇谈虎色变的武器。由于海洋的深度、海底环境的复杂,水对无线电波的强大吸收作用,多年以来,侦测潜艇主要依靠声纳。
但是传统声纳系统,很长一段时间依靠的是有经验的声纳兵的“金耳朵”和分析能力,由人脑分析判别获取的海底回声和其他噪声干扰,找到敌人潜艇。
在冷战中后期,随着计算机计算能力的飞跃发展,美国率先在用计算机解算声传播方程方面的研究成果获得了重大突破,解决了声纳系统设计的水声建模难题。包括主动辐射器和被动水听器在内的水下电声换能器技术取得长足的进步,大大促进了声纳装备的发展。20世纪60年代末到20世纪70年代初,终于诞生了基于计算机系统的全数字声纳处理系统,大大提高了对水下目标的发现能力。
如今,随着计算机的应用使声纳向智能化方向发展。用计算机进行声纳波束形成、信号处理、目标跟踪与识别、系统控制、性能监测、故障检测等。可大大提高声纳的性能。随着第五代计算机(即人工智能计算机)的研发,声纳也正在向智能化方向发展。
目前神经网络的研究取得了令人瞩目的进展,它与计算机技术和信号处理技术相结合,使声纳智能化成为可能。

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