美国航母内部通信系统发展研究

宿　勇，李坚波

(1．海军装备部，北京100071;2．海军驻江南造船(集团)有限责任公司军事代表室，上海200011)

美国航母内部通信系统发展研究

宿勇1，李坚波2

(1．海军装备部，北京100071;2．海军驻江南造船(集团)有限责任公司军事代表室，上海200011)

摘要:舰艇内部通信网络系统能够实现舰内各部门的话音通信和信号传递，保证各指挥所之间的信息交换。介绍美国航母内部通信系统的分类、构成及功能，并指出其发展特点。

关键词:美国;航母;内部通信系统

The reserch of the development of the US aircraft carrier inside communicate net systerm

SU Yong1，LI Jian-bo2
(1．Equipment Department of Navy，Beijing 100071，China; 2．Military Representative Office of Jiangnan Shipyard，Shanghai 200011，China)

Abstract:The inside communicate net system of the naval ship can realize the voice communicate and the signal transfer with each department of the ship．This title introduced the classify，the structure and the function of the US aircraft carrier inside communicate net systerm，and introduced the development characteristic of it．

Key words:US; aircraft carrier;inside communicate net systerm

0　引言

舰艇内部通信网络系统，简称内通系统，通常由本舰内各部门、各战位的用户终端、交换装置和线路控制装置组成。对于航母来说，内部通信系统必须具备及时、准确可靠和不间断的性能。

航母内部通信实现舰内各部门间的对讲、会议、通播及广播、告警等话音通信和信号传递;确保对舰载机安全起降的指挥控制通信，保证舰长舰桥指挥所、航母指控系统、主飞行控制室、返航信号指挥室工作台等之间的信息交换与通信;完成视频信息传输及战术数据的传输;保证航母受损时仍然能够进行通信，完成损管相关工作。

1　系统构成及功能

航母内部通信系统按出现先后分为传统有线通信系统、无线通信系统、综合通信网络系统，此外，内部通信系统还包括通信交换系统。

1.1传统有线通信系统

1.1.1多信道系统

多信道系统(MC)通过直接将语音信号放大，在航母上的各战位之间传输命令和各种信息。该系统由舰载广播通信系统和双向通信系统构成。

舰载广播通信系统(又被称为中央扩音系统)，用于向多个战位同时传送命令信息。这种系统采用中央扩音器，属于单向通信系统。

双向通信系统在战位之间进行命令和信息的双向传输。其各型设备在外形和构造材料不尽相同，但都主要由扬声器、控制单元和扩音器组成。

多信道系统主要信道包括以下几种:

通用广播系统(1MC) :各型舰艇都安装有通用广播系统，用于传送一般命令和管理性信息。信息源可以是各种重要战位，包括甲板、舰桥和损管中心;也可以是舰内的各舱室和各上层建筑区域。该广播系统还用于全舰紧急警报，如一般警报、化学袭击警报、碰撞警报和飞行甲板破裂警报。其余

的广播信道还有2MC (推进装置)、3MC (机库甲板)、5MC (飞行甲板)等。

作战信息信道(20MC) :该信道主要用于将作战信息中心内各主要战位的信息传输到各用户。用户包括各主要和次要的航母操纵部位、舰长战术指挥室、舰桥、电子战中心、标图室等。

待命室信道(19MC) :该信道为航母空战相关战位提供双向通信。这些战位包括作战信息中心、待命室、飞行甲板控制室、机库甲板控制室、航空情报中心和军官起居室。

舰长指挥信道(21MC) :该信道为重要战位之间提供双向的命令和信息传输服务。这些战位包括主要和次要的航母操纵部位、舰上主炮控制中心、空战中心、无线电中心、损管中心、主动力控制室、主飞行控制室和舰长战术指挥室等。

无线电室信道(22MC) :该信道用于传输与无线电设施相关的信息和命令，以及无线电室和其余某个无线电操作岗位之间的数据。如在作战信息中心可以使用该信道唤醒无线电并请求一个频率建立，或检查某一可能出现频偏的无线电接收机。

此外，还有4MC (损管)、26MC (机器控制)等信道。

1.1.2声力电话系统

声力电话网络不需要外接电源，话筒将通话者的声波自动转换成电能，电话听筒则将该电能再转换为相应的声波信号。

1)声力电话系组成及优点

声力电话系统对航母的整体性能有至关重要的作用。相关信息通过声力电话从损管中心、火控系统、作战信息中心、无线电中心、监视哨和其他部门到达指挥官，指挥官利用获取的信息进行有效的作战指挥。

声力电话系统的优势在于:抗震;使用耳罩，抗外部噪音干扰;保密性比多信道(MC)设备好;不对环境产生噪声，不影响其他设备的运行;可在电话线的长度范围内移动，使用时可同时完成其他工作;在麦克风出现故障时耳机可用于紧急传输，反之亦然;无需额外供电。

2)声力电话线路

声力电话系统有以下5种线路:

主要线路:主要线路传输与航母控制、武器控制、舰载机控制、工程技术和损管相关的控制与操作信息。

备用线路:备用线路在线路的一部分或整个线路发生损坏时，为某些关键的主要线路提供备用通信手段。

补充线路:补充线路为各种实现舰船服务和运行功能的战位及其下属战位提供通信，以加强航母内部通信功能。

应急线路:紧急线路用于建立临时损管通信或应急设备的控制通信，为工程师和损管军官在紧急时刻提供信息。

其他线路:线路为工程师和损管军官提供与其直接相关的信息。

1.1.3舰艇服务电话系统

与声力电话不同，航母舰艇服务电话系统由航母电力系统供电，通常用于舰上的日常管理事务。

航母的舰艇服务电话系统并非作战通信系统的一部分，但当常规通信系统出现故障时，舰艇服务电话系统会体现出极高的价值。

1.1.4舰载机弹射回收电视监视系统

除上述几种语音通信系统外，航母上还有视频通信系统。典型的视频通信系统为舰载机弹射回收电视监视系统。

弹射回收电视监视系统是一个集电子图像和声音记录功能于一体的系统，白天和夜间均可监视和记录飞机弹射及回收作业，并在飞行后回放这些记录来分析和评价飞行质量。弹射回收电视监视系统在回收作业期间为着舰信号官提供飞机对中和下滑面参考信息，并作为飞行员任务报告的工具。此外，该系统还可记录飞行甲板上发生的事件，并在需要时用于事故分析。

此外，航母上还有闭路电视(CCTV)系统，利用该系统能够实现视频广播功能，如航母上的数字测风系统(MORIAH)还能通过闭路视频系统向航母所有部门播放国家C标准的气象、海洋等电视预报信息。

1.2无线通信系统

无线电通信设备为手持式电池供电双向无线电话，可在舰艇内部甚至舰艇之间提供无线电通信。这种设备是维修小组人员间和损管中心之间通信的主要手段之一，特别是在损管站区域范围内的通信。由于这些设备的无线性质，比起有线设备来，使用灵活，抗损性强。

1.2.1无线通信系统的发展

自20世纪80年代起，美国将无线电通信技

20世纪80年代，虽然无线电技术在美国舰艇上得到了广泛应用，但不同无线电系统之间互通性较差。

美国海军从20世纪90年代开始研究一种新型无线电技术，以替代之前使用的“损管无线电通信”技术，即分层动态重复可编程体系结构(HYDRA)。美国航母上目前使用的AN/SRC－55无线通信系统可满足所有无线通信要求，包括飞行甲板通信和飞行甲板下的其他无线通信要求。

1.2.2 HYDRA无线通信系统功能及构成

HYDRA无线通信系统提供全舰无线通信服务。该系统采用低功耗和便携式无线电系统，支持安保、导航、作战系统、工程、损管和一般操作。

HYDRA系统主要由地面移动无线电(LMR)分系统和辐射传输线路分(RTL)系统2部分组成。其中，地面移动无线电分系统包括基础中继系统、飞行甲板便携无线电系统、基础便携无线电系统、翻领麦克风、飞行甲板头盔式及便携无线电接口、便携无线电大容量蓄电池和蓄电池充电器。

1.2.3 HYDRA系统终端

HYDRA系统终端主要为飞行甲板头盔接口。飞行甲板头盔接口是由1个100 mV的M－RK无线电系统与“大卫·克拉克”型飞行甲板头盔连接构成的。该系统经过了噪声抑制电路改造，采用具有电磁屏蔽作用的铝制UDC连接器。飞行甲板头盔接口还装有能够快速断开的LEMO连接器、电压不足重复报警器和电话侧音电路。该头盔能够在甲板的任何位置使用。此外，该系统的环境适应性强，风速为64～80 km/h，环境噪声为14 dB时均能使用。

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图1　美国航母上的AN/SRC－55 HYDRA无线通信系统Fig.1 AN/SRC－55 HYDRA wireless communication system on US aircraft carrier

此外，该系统能够与固定式指挥无线电系统进行交互，保证射频信号的连续性。系统还配有不间断电源(UPS)，可防止电源故障造成的通信间断。

1.3综合通信网络系统

1.3.1综合语音通信系统

综合语音通信系统(IVCS)是一种计算机控制的电话系统，用于加强舰艇通信功能。可联接到舰艇广播系统、岸基电话线路、无线电通信以及部分作战声力电话线路。该系统的2个交换中心分别布置在舰首和舰尾。

1.3.2空中交通管制通信系统(SATCC)

除作战指挥中心战术引导的飞机外，航母空中交通管制中心负责控制航母管制区内全部空中飞机的状态保持、着舰和起飞。该中心对内部通讯设备的要求与大多数作战情报中心台位对内部通信设备的要求相同，或者甚至要求更高。在出现紧急事件时，有线和无线内部通信要能够支持飞机的回收。

该系统的功能包括:与执行飞行任务的飞机进行语音通信;作为综合语音通信网络的分系统;为舰载机的安全起降提供通信服务。

1.3.3航母作战系统网络——光纤分布式数字接口网

根据舰队信息系统管理委员会商用局域网的研究结果，海军海上系统司令部设计和安排了最初实施的局域网应用，配置了部分光缆设备来支持反转环的光纤分布式数字接口(FDDI)基干，将通过以太子网互连工作站。1992年6月，将FDDI装备在“华盛顿”号航母(CVN 73)上。

图2　“华盛顿”号航母上的FDDI网络结构Fig.2 FDDI Network Architecture on CVN 73

光纤分布式数字接口由于采用双环拓扑结构及协议所提供的故障诊断、故障恢复能力，具有高可靠性。光纤分布式数字接口底层还提供一种提高战位可靠性的特有连接方式——“双归宿”连接方式，由硬件实现，无需另行开发软件。而定时令牌循环协议则保证了光纤分布式数字接口网的实时性。目前，光纤分布式数字接口网在国外舰艇上应用最为广泛。

1.3.4航母综合通信与先进网络

综合通信与先进网络(ICAN)在CVN 76及其后续航母均有部署。它建立在航母内部的光纤线路基础上，可以传输大量信息。该系统取代了许多单独的、笨重的设备，如独立的语音系统、导航关键网络、舰艇控制系统以及机器控制系统，而代之以单一的、多功能、多用途的单元，构成一个多业务传输平台管理网络。系统还在现有的模拟技术中集成新功能，节省更多的舰内空间。

1)综合语音系统:集成了电话、无线电、舰载广播系统和声力电话;

2)机器控制系统:集成了水成膜泡沫灭火剂(AFFF)控制和监视系统、JP－5航空燃油控制和监视系统、各种报警系统等;

3)舰艇控制指示系统:对舰艇控制和导航功能进行统一管理;

4)导航关键网络:分发用户所需的“时敏”导航信息数据。

综合通信与先进网络替换了这些现有系统部件的大多数，用新型人机接口显示器替换了现有的用户设备和显示器，用于接收和显示网络中的信息。

1.4通信交换系统

一个完整的通信系统必须包含交换系统，交换系统是通信系统的核心部分，航母内部通信系统的交换系统是中心信息处理、分配与控制系统。该系统的主要功能是对航母内部/外部通信等各分系统的工作进行监视、故障诊断和模拟显示;对无线电文电进行自动报文处理和分配;对数字数据信号传输处理设备进行同步控制，以及在用户和设备间进行矩阵式的转接交换等。

中心分配控制分系统的组成包括:自动报文处理与分配系统，中心处理计算机，中心监视、显示及故障诊断设备，用户/设备的矩阵式交换设备，时分多路调制设备、控制信号产生发送设备和数据总线等。

2　结语

过去传统的舰艇内部通信系统往往功能单一、配置分散。为适应现代化战场的需要，舰艇内部通信系统已向着综合化的方向发展。HYDRA无线通信系统实现了飞行甲板无线通信、损管无线通信等各种无线通信的一体化。

以光纤作为传输介质并采用环形拓扑结构的舰艇内部通信系统，能够满足现代舰艇内部通信的需求。美国海军在20世纪90年代末，在航母、巡洋舰、驱逐舰和潜艇中全面采用光纤技术，建成通信传输一体化的舰载高速光纤数字通信网络。

FDDI采用双环拓扑结构，这种结构具有很强的生存能力，不会因为单个节点遭到破坏而影响其它节点间的通信。当网络中的某个或某些节点遭到破坏时，系统也会利用环形网络结构的特点迅速切换路由，恢复通信。同时其协议提供故障诊断、故障恢复能力，使其具有高可靠性。ICAN则以建立一种单一、全集成和抗损毁的通信核心网络为目标，在各层体系结构中采取抗毁措施，使系统的整体性也得到保证。

参考文献:

［1］Jane's Military Communications 2005－2006［M］．UK．Jane's Information Group Limited，2005．

［2］C4ISR Battle Group/Amphibious Ready Group (BG/ARG) Functional Design［R］．SPAWAR．USA．

［3］美国海军声力电话使用手册，NAVEDTRA 14232［R］．美国海军教育与训练专业发展中心，1994．

［4］HYDRA System For Shipboard Wireless Communications ［EB/OL］，www．harris．com/systems．

［5］Randy Freeman，Interior Communication Voice Navy IC Symposium［R］．

［6］贺超．受保护的美国军事卫星通信系统［J］．数字通信世界，2008(2) :84－87．

［7］Congressional research service，navy ford (CVN－78) class aircraft carrier program: background and issues for congress［R］．2014．

［8］Undated Navy information paper on CVN－78 program provided to CRS and CBO on March 19，2012［R］．

作者简介:宿勇(1961－)，男，高级工程师，从事舰船电子信息系统研究。

收稿日期:2015－05－15;修回日期: 2015－06－01

文章编号:1672－7649(2015) 07－0229－04doi:10.3404/j.issn.1672－7649.2015.07.054

中图分类号:U627．7

文献标识码:A