大部分舰载战斗系统通常都需要执行追踪与显示包括空中、海面与水下的目标、对目标进行识别与威胁判断、依据目标性质进行火力分配、提供武器射击的射控解算等多种数据处理与运算任务。而要完成这些数据处理与运算的实际做法通常可分为2种:集中式处理或分布式处理。 集中式结构
传统的战斗系统结构都是属于集中式处理,将所有的数据都馈送到1或2部功能较强的中央计算机来负责全部或大部分的运算工作,作业人员则透过多部终端机来监看与操作战斗系统。这种「集中式结构」因为所有的数据都集中在中央计算机内,处理与整合都比较简单,但集中式结构也有几个主要缺点:中央计算机的运算负担很重,且一旦出了问题,如故障或受到战损,整个系统就会陷入瘫痪,而扩充也不容易,必须将新装的硬件直接链接到中央计算机 上,并大幅修改计算机软件。又由于中央计算机负担重,因此往往无法负担新增硬件所需的额外运算能力,此时又需要对系统大动手术更换计算能力更强的中央计算机,造成恶性循环。(人体就是一种典型集中式结构),绝大部分的运算功能都由大脑负责,因此大脑一但受损整个系统─人体就瘫痪了,但大脑的运算功能是不能分摊给身体其他部分的. 半分布式结构
为解决上面这些问题可以有几种做法,首先我们可以用多部较小型的计算机以总线链接中央计算机,分担中央计算机部分的运算工作,这就形成了中央计算机与小型计算机构成的「半分布式结构」,半分布式结构除了可降低中央计算机的负担外,也比较容易扩充与改良,须要时只须将新的硬件接上总线或直接以缆线链接中央计算机即可。但半分布式结构最主要的运算功能还是由中央计算机负责,还是不能避免中央计算机故障,就使全系统瘫痪的缺点。但能容忍子系统或小型计算机的失效,这只会造成部分的影响。 全分布式结构 对此我们可以更进一步的采用「全分布式结构」,将所有的运算功能分散到多部位于不同位置,由公用总线/网络链接的计算机进行处理,这样一来在这个网络上任何一部计算机的故障只会影响到该计算机所负责控制的系统,而不会影响到其他系统功能,并仍有扩充容易的优点。又由于运算功能被分摊了,每部计算机所需的运算能量也较为平均,因此就系统不需要使用昂贵复杂的大型计算机,改用多部中小型的模块化计算机分别负责不同功能的作业即可满足需求。若计算机拥有额外的运算能力,更可以藉由进一步的加大链接网络与作业软件的弹性,在网络中的某一部计算机故障时由其他计算机接手分担其运算功能,使作战系统的功能不受某部计算机故障的影响,也就是各计算机间可互相作为备援使用,并共享资源,较能因应故障或战损的威胁。因此分散运算与相互备援也就是分布式作战系统的最大特色。但现有的分布式战斗系统大多只有分散运算与部分的备援能力,不是任何子系统的运算功能都可任意的由其他计算机替代。另外,分布式结构还可分成功能上的分散与实体上的分散,若仅有功能上的分散,而实体上仍集中于一处,则舰艇某部受损时仍有可能使整个系统瘫痪,抗战损能力较功能与实体均分散至舰体各处的系统要差。 现在美国海军所有的计算机化舰载战斗系统都可以追溯到自1960年代开始服役的NTDS,NTDS也是世界上最早的计算机化舰载战斗系统,美军现有的舰载战斗系统也都多少都带有NTDS的烙印,而NTDS正是一种典型的集中式战斗系统。虽然集中式结构对1960年代的技术来说无可厚非,但这到了现在反而成了一种难以摆脱的包袱。
佩里级的JTDS/WSS战斗系统就是一种典型的集中式战斗系统结构,所有的计算功能都是由2部UYK-7负责,一部负责武器管制,另一部则负责传感器控制处理与其他战术计算(也就是Mk13 WDS武器指引系统的部分,且2部计算机在其一发生问题时不能互相接替作业,因此有集中式系统典型的缺点。 |