舰船范文10篇

舰船范文篇1

关键词：嵌入式系统；舰船；电路设计；DSP

随着集成电路控制技术的发展，在嵌入式系统环境下进行舰船集成电路设计，实现舰船环境信息采集、舰船目标信号处理和舰船集成控制与远程通信等，舰船的电路系统是一个综合性的集成电路系统，通过对舰船电路系统的低能耗设计，采用集成数字信号处理芯片进行舰船电路的控制系统设计，提高舰船电路系统的综合开发能力，从而保障舰船的稳定可靠运行[1]。研究嵌入式系统的低能耗舰船电路设计方法，在提高舰船的本机振荡性和功率增益方面具有重要意义，通过舰船综合电路系统设计，实现舰船电路的集成控制优化，从而降低舰船的功耗开销，相关的电路设计方法研究受到人们的极大重视。本文设计的嵌入式系统下的低能耗舰船电路系统主要包括AD模块、控制单元、信号处理模块和远程通信模块，结合嵌入式设计方案，实现舰船电路的嵌入式集成设计，并进行电路测试仿真，得出有效性结论。

1电路设计总体构架及指标分析

本文设计的低能耗嵌入式舰船电路系统主要实现对舰船声呐信号采集和多功能通信系统中，采用低能耗的嵌入式设计方案，采用DSP作为集成数字信息处理中枢，以ADSP21160处理器为核心控制芯片，采用三星公司的K9F1208UOB作为NANDFLASH进行信号滤波检测和数据缓存处理，采用多传感器信号处理和跟踪融合方法进行数据采集和包络检波处理，并与上位机通信，通过A/D转换器对采样的舰船信号和采样数据进行数字滤波和动态增益控制。在程序加载模块进行动态增益码加载控制，并通过DSP接收PCI总线的增益控制码，通过AD电路实现模拟信号预处理和信号频谱分析，采用8086及80286单片机作为计算机控制的CPU，进行舰船电路系统的总线控制[2]，本文设计的舰船电路系统主要可以实现对舰船回波信号的高频放大、混频处理、本机振荡、中频放大、低频功放、鉴频以及正交解调处理，得到本文设计的低能耗嵌入式舰船电路系统的功能模块组成如图1所示。C1=C2=CR1=R2=R根据图1所示的舰船电路系统的功能模块组成，进行系统的总体设计，本文设计的舰船电路主要包括AD模块设计、控制单元设计、信号处理模块设计和通信模块设计。通信模块实现对舰船的远程通信传输控制功能；舰船电路的信号接收机采用三级接收放大设计，根据系统设计需求，选择第一级放大电路的隔直流电容：,电阻，使用256Mbyte的DDR内存作为缓存器，嵌入式舰船电路系统的滤波模块设计中，搭建一个二阶有源低通滤波器进行隔直流放大和噪声滤波，根据上述总体设计构架分析，得到本文设计的嵌入式系统的低能耗舰船电路的总体结构构成如图2所示。

2电路模块化设计与实现

在上述进行舰船电路的总体设计构造分析的基础上，进行电路的模块化设计，本文提出一种基于DSP技术的低能耗舰船嵌入式系统电路设计方法，根据设计指标，本文设计的舰船电路系统能实现振荡信号滤波和舰船系统的嵌入式控制，采用32位RISC型指令集进行舰船电路的集成控制，使用16位定点DSP内核进行外部时钟控制，采用2个双通道全双工超外差接收机实现舰船信号采集和远程数据接收[3]，设计的舰船电路主要实现信号的采集和集成处理过程：1）舰船信号采集过程：通过12通道DMA进行舰船信号的集成信息采集和远程输入控制，根据舰船信号的采样结果进行AD转换，提高舰船数据的输出响应，采用包络检波和振幅控制方法降低输出误差，使得信号输入范围尽量大。2）舰船信号的自适应处理过程：选择ADI公司的高速A/D芯片进行舰船信号滤波和包络放大处理，提高输出增益，设计功率放大器进行自相关增益放大，降低舰船电路的能耗[4]。根据上述设计原理，对嵌入式系统下的低能耗舰船电路进行模块化设计，描述如下：1）AD模块电路设计。AD电路设计采用AD9225作为电路，使用双路16位电流振荡控制器进行舰船信号的AD控制和时钟采样，在数据接收端设置中断子程序进行时钟控制，提高系统的逻辑控制能力。将采集的舰船噪声数据和相关的信号到C51单片机和DSP数字信号处理芯片中实行包络检波和频谱分解，提取信号特征，并通过多通道的数据传输链路层实现信息收发和数据存储，利用D/A转换器进行采集的舰船数据的AD转换。−2V⩽Vc⩽02）控制单元电路设计。控制模块单元是将AD电路采集的数据经过AD转换后输入的集成DSP芯片中进行舰船集成控制，实现控制指令的收发和处理，将原始的物理数据转换为计算机和DSP芯片能识别的数字信息，假设舰船输出增益控制的动态输入端范围是，系统的运放供电为+12V和–12V，在ITU-656PPI模式进行舰船数据采集后的帧循环控制，在设置完DMA参数后建立双缓冲循环控制电路进行信号检波[5]，通过相位鉴频器消除rc与tc的直接耦合，得到控制单元电路设计如图3所示。3）信号处理模块电路设计。信号处理模块电路采用超外差接收反馈振荡器进行信号增益放大，将A/D采样的两信号进行包络检波处理，采用ADSP21160处理器为核心控制芯片，设定模拟预处理机动态范围：–40dB～+40dB，配置寄存器（SYSCR）的BMODE位，数字电源采用数字3.3V供电，SENCE管脚通过VINB与VREF相连，设计信号检波的最大时钟频率为38kHz，采用双运放LM358设计相位检波器，实现低能耗嵌入式舰船电路系统的电平转换电路，在选频滤波处理处理收，在信号的输出终端组成一个16阶的带通滤波器进行噪声滤波，根据线性滤波的误差自动调整滤波器参数，提高信号输出的放大倍数，信号处理器的中断复位采用程序掉电控制复位方法，根据上述设计原理，得到本文设计的舰船信号处理电路如图4所示。4）通信模块电路设计。通信模块实现舰船的远程通信和指令传输控制功能，通信模块的初级放大电路选用VCA810作为控制器，进行信号的增益放大，DSP控制SEL1电平实现包络检波和程序控制，设计采样频率为1200kHz，将采集的数据通过包络检波模块进行程序控制处理，并通过模拟预处理机进行上位机通信和信号滤波，提高数据采集的增益放大能力，最后在通信模块的输出端设计电源模块，电源模块是实现船舶系统的供电功能，时钟模块实现中断控制，采用通用PPI模式和ITU-656PPI模式进行远程通信。

3电路测试分析

在对上述电路进行模块化设计的基础上，在嵌入式ARM中进行舰船电路集成设计，并测试电路的稳定性，电路测试的仿真器是ADI的HPPCI仿真器，分别测试舰船电路的输出时钟以及功率增益放大性能，得到测试结果如图5所示，分析图5得知，采用本文方法进行嵌入式系统舰船电路设计，电路的稳定性较好，输出增益较大，功耗较低，具有很好的应用价值。

4结语

舰船范文篇2

通过对意大利、荷兰、挪威、英国和美国等国家生命力评估系统开发现状［4-5］的分析，发现其生命力评估系统的开发具有以下基本特点：1）重点侧重于易损性的评估，兼顾易感性和修复性的评估；2）评估系统的开发并非一蹴而就，而是经过多年不断完善才逐步完成；3）针对不同的设计阶段使用统一的评估模型，保证各个阶段评估结果的一致性；4）都是交互式计算平台，用户可以自定义舰船和威胁武器的相关属性；5）大多数国家对修复性（人员主动损管能力）的评估研究较少，而英国和美国的生命力评估系统已开始对人员的主动损管能力进行仿真。另外，英国海军和美国海军在进行计算机仿真评估的同时还非常重视试验验证。试验主要包括两类：一类是大尺度（全船）的试验验证，主要是对结构和功能损伤的仿真进行验证；另一类是小尺度的试验验证，主要是对关键的机理损伤仿真算法和二次损伤仿真算法进行验证。图1是英国海军以“海鹰”导弹对“德文郡”（Devonshire）号驱逐舰的实船攻击试验验证。

评估系统的主要功能

通过对国外生命力评估系统的综合分析，发现其具备的主要功能包括：1）易感性评估。主要体现在：根据武器制导特性和舰艇信号特征，在三维空间方向上对炸点的可能分布进行较为精确的描述。2）可视化评估，包括船体和设备的可视化、灾害环境的可视化以及评估结果的可视化等。3）损伤机理和损伤模式仿真，包括弹体侵彻效应、破片损伤效应、冲击损伤效应、爆破超压损伤效应、气泡毁伤效应、火灾毁伤效应以及进水毁伤效应等。4）系列生命力指标评估，包括不沉性指标、船体强度指标、机动性指标、作战任务剖面的完成能力以及人员生命力（人员疏散能力）等。5）对舰员的修复性、主动损管能力进行评估。6）对评估所需的初始条件进行自定义/再开发，包括攻击武器属性的自定义、船体和设备基本布置、配置和性能参数的自定义、损伤阈值的自定义、系统功能逻辑的自定义以及损伤仿真模型的再开发等。

评估系统的模块化设计

意大利海军的舰艇生命力评估系统也是目前国际上开发较为成功的一个交互式易损性评估软件，主要包含4大模块：船体模块（对船体外形、舱室布置进行定义）、系统模块（对系统的功能逻辑进行定义）、损伤模块（模拟武器损伤和灾害蔓延机理）和分析模块（分析功能损伤概率）。例如，国外某护卫舰上易损性评估建模属性包括船体板2188个、舱室724个、系统151个以及重要设备515个。评估的易损性指标包括机动能力完全丧失概率、沉没概率、对空作战任务（AAW）在各损伤等级下的概率、对海作战任务（ASuW）在各损伤等级下的概率以及反潜作战任务（ASW）在各损伤等级下的概率等。

改进方向

英国海军的舰艇生命力评估系统目前主要针对的是舰艇方案设计阶段，如何从有限的数据中自动生成舰艇及其系统的模型是其评估系统需要改进的一个重点。另外，如何简化攻击环境的设置，以快速地对威胁相关参数进行定义，以及对不同设计阶段的评估结果进行一致性分析也是其需要重点解决的问题。据报道，意大利海军舰艇生命力评估系统的改进方向包括：1）在损伤模块中增加火灾蔓延模型，以模拟火灾的毁伤效应；2）对人员的生命力、弹药库爆炸时的大型舰艇生命力进行评估；3）对武器毁伤机理的相关模型进一步修正。总而言之，生命力评估系统的开发不仅需要各类精确的数理模型、计算机图形显示技术，还需要软件综合集成技术的支撑［6］。因此，仿真平台的开发将是一项复杂的系统工程。这就要求在功能设计上要统筹安排，在流程设计时要合理规划，在软件开发时综合集成，在模型建立时做到理论与试验相结合。

智能损管辅助决策及损管监控技术

智能损管辅助决策系统的研发是损管技术的一个重要方向。但是，由于损管决策的复杂性，目前仍没有有效的手段和技术开发高智能化水平的辅助决策系统。

损管决策的复杂性分析舰艇的损管决策任务不仅受时间的限制，还受灾害的复杂性以及认知的局限性的影响，下面将从上述3个方面对损管决策的复杂性进行分析［7-10］。1）时间的限制。舰艇在受到武器攻击后，灾害蔓延速度非常快。以火灾为例，在几分钟之内就有可能蔓延至相邻舱室。因此，智能决策系统必须在较短的时间内给出较准确的决策方案。2）灾害的复杂性。舰艇在受到武器攻击后，灾害模式较多，包括进水、火灾、热烟气、管路破裂、强度丧失、技术装备损伤以及人员伤亡等。因此，损管决策需要考虑灾害和损伤的每一个方面，这也是智能损管决策技术开发的难点。对于损管决策来说，及时、准确地获得完整信息至关重要。一般来说，处于灾害发生最近处的战位会将灾害信息及时报告给决策者，但由于战场情况复杂多变，并受战位人员个人因素等的影响，决策者及时、准确地获得完整的灾害信息的可能大大降低。3）认知的局限性。由于灾害和损伤的复杂性，使得舰员难以对舰艇当前的安全状态和损管方案做出准确评估。以船体为例，需要借助于不沉性和剩余强度计算软件对其是否会沉没做出准确评估，舰员仅依靠经验难以做到。

智能损管决策的基本流程损管决策是危机决策的一种形式，现实中的损管决策受时间、任务、环境和资源等多种复杂因素的影响。通过分析上述决策基本流程，并结合损管的实际情况，可给出损管决策的基本步骤。第1步：进行灾害探测。对于损管决策来说，及时、准确地获得完整信息至关重要。探测的灾害包括破损进水的位置、火灾烟气的位置以及管路的破损情况等。第2步：进行损伤评估。在灾害发生后，分析处理获得的信息，对灾害和舰艇状态，以及灾害和舰艇状态的发展趋势做出正确评估，为决策提供明确的依据。第3步：损管决策。灾害和战场形势是瞬息万变的，损管决策是整个过程中最主要的部分，要求决策者能够果断、准确做出决策，利用现有的资源控制或消除灾害。舰艇损管辅助决策系统是辅助指挥员完成损害分析、制定损管预案的辅助决策工具。损管辅助决策系统开始于上世纪80年代，最先应用的是抗沉辅助决策系统。它作为损管监控系统的软件部分，与监控硬件保留有数据接口。特别是随着计算机技术的进步，以计算机为基础、具有信息处理量大、反应时间快、辅助决策能力强等优点的现代化损管监控系统正日益受到各国海军的重视，已成为损管监控系统的发展趋势［11］。第4步：命令的执行。决策做出，并不意味着决策正确和灾害能够被限制或消除，决策者还必须对决策的执行进行监督跟进，不断从灾害现场获得实时信息反馈，以完善和修改决策。

发展趋势未来的损管是全方位的损管，必将在严密的指导下，以较少的、训练有素的指挥官和损管舰员，在智能化损管系统的引导下，以最有效的方式完成信息收集、损害评估和辅助决策等过程，建立起快速的损管反应能力，将损害所带来的损失降到最低程度。舰艇损管决策及监控技术的发展趋势为：1）加强损管系统的融合和兼顾设计。损管系统的设计应与现行损管体系中的各个机构、损管策略很好地协同，与舰上实际的损管能力兼容。需要在顶层设计中引入系统论、运筹学等方法，设计出更实用的损管系统。2）开发信息化、智能化程度高的损管监控系统。以计算机为基础，研制模块化、标准化、通用化的硬件设备。研制冗余度高、可靠性好的损管信息网络，最大限度地利用硬件资源，使损管信息贯通流畅。以人工智能为核心编制模块化损管软件，为损管指挥决策提供充分的信息资源。3）增加嵌入式模拟训练设计。在系统或设备上装入或增加能够使全体人员更加熟练掌握各项技能的硬件和软件环节，通过这种环节提供与实际装备相同操作的训练。在舰艇实际损管系统中嵌入辅助训练系统是提高损管效能的有效方式。4）加强系统智能重构技术的研究。自动修复技术是提高舰艇生命力和安全性的更高层次的需求，为此，需将监控系统和人工智能相结合，加快智能重构技术在舰艇消防管路、重要装置布置等方面的理论研究和实际运用。5）加强损管辅助决策能力。未来损管系统不仅是一套汇集信息的机械控制系统，而且还是一套损管报告系统和辅助命令决策系统。当某种损伤发生时，系统能自动唤起相关备件资料或相应人员情况的数据库，供损管指挥员快速决策。

管网智能重构技术

对于现代舰船来说，消防水管网破损后的有效重构是一个极为复杂的问题。当管路网络拓扑复杂到一定程度时，舰员无法人工判断重构路径与效能。具备战损动态重构能力的分布式智能控制技术是智能化损管的关键技术之一。美国海军研究实验室于2003年制订了针对智能型火灾抑制系统的测试计划，该计划中的一个重要部分就是要对受损消防供水管路的智能修复能力进行测试。有关智能修复能力测试的具体目标是对基于阀门调整顺序表的受损点隔离方法的可靠性与反应时间进行考核。这里的阀门调整顺序表是依据特定的触发条件建立的隔离阀操作程序表，而特定的触发条件包括消防管路的压力、流量以及压阻的变化信号。2006年，提出了针对消防供水管路智能修复能力的改进计划，该计划指出原有基于阀门调整顺序表的隔离方法存在一定的不足，即阀门调整顺序表的结构并不具有唯一性，这种状况会造成受损区隔离与修复措施的不可靠和低效性［12-14］。与消防水管网的智能重构类似，美海军在新型驱逐舰的设计中对冷却水系统采用了分布式智能控制组件。在进行的实弹试验中，分布式智能控制系统表现出了极高的生命力，该产品逐渐应用于美国海军的新研舰艇。当前，智能重构技术的发展趋势是把监控系统与人工智能相结合，加快智能重构技术在舰艇消防管路、电力网络系统、供油管路及供气管路重构中的应用。

结语

舰船范文篇3

水面舰船作为海上兵力投送单元，其建筑造型不仅关系着武器、传感器、舰面舾装设施等舰载设备性能的发挥，而且对静力性能、隐身性、兼容性、安全性等舰船综合性能产生直接影响。水面舰船建筑造型设计需综合考虑舰船的作战功能需求、综合性能、几何造型等方面的约束，这些约束主要包括：1）舰载武器、传感器及舾装设施配置及布置要求；2）舰载航空设施的安全作业要求；3）隐身性、兼容性、物理场及电磁环境安全性要求；4）舰船重量重心的承受能力要求；5）舰船结构设计及建造工艺可行性要求；6）外观整体的协调性及美观性要求。在开展水面舰船建筑造型设计时，应根据舰船的使命任务、作战环境、技术水平等因素统筹考虑上述设计约束，使舰船造型鲜明、威武，具有时代感及美观性［4］。

2二战后水面舰船建筑造型主要发展阶段

二战后，随着舰载导弹武器系统的问世和雷达技术的发展，水面舰船造型设计的出发点由战前围绕各种口径的舰炮设计逐渐过渡到围绕导弹武器系统和各类传感器设计。按照技术发展阶段，以上世纪60~70年代、上世纪90年代以来和面向2025年作战需求的水面舰船造型设计最为典型。

2.1上世纪60~70年代此阶段正处于前苏联与美国冷战时期，该时期水面舰艇以美国的“斯普鲁恩斯”级（DD963级）驱逐舰、俄罗斯的“勇敢”级驱逐舰、日本的“白根”级驱逐舰等为代表。“斯普鲁恩斯”级驱逐舰研制起始于上世纪60年代，首舰于1975年服役，主要使命任务为执行远洋编队区域反潜为主的护航任务。主要使命任务决定了DD963级驱逐舰必须具有很强的反潜作战能力，因此该级驱逐舰装备了大量的反潜武器系统，包括“海鹰”舰载直升机、“阿斯洛克”反潜导弹及管装鱼雷；为兼顾反舰和近程防空作战，装备了“鱼叉”反舰导弹和“海麻雀”防空导弹；为执行对岸火力支援任务，装备了2座127mm舰炮［5］。由于当时美国的导弹垂直发射装置尚处于研发阶段，这个时期的导弹发射装置为斜架式发射装置。主要雷达天线为扇状或球状。为安装警戒和火控雷达天线，DD963级驱逐舰设置了前、后桁架结构桅杆，桅杆结构主体部分的高度差保证了各自搭载雷达天线的视界需要；设计师将舰桥、前桅杆及首部烟囱融为一体，将尾部烟囱与直升机库进行集成设计，充分利用了上层建筑宝贵空间；将首部舰炮、反潜、反舰、防空导弹发射装置及尾部舰炮沿中线面依次或呈梯度布置，充分保证了各武器发射装置的射界。研究表明，舰载直升机的安全使用受舰船运动、上层建筑引起的气流场变化、烟流、风速风向及舰面效应等影响［6-7］。由于DD963级驱逐舰起降平台的布置受武器系统布置限制，该级舰对上述影响因素进行了综合考虑，将直升机起降平台布置于舰船运动及舰面效应影响相对较小但更易受烟流影响的尾部02甲板，同时为减小烟流的影响，将烟囱升高。DD963级驱逐舰上层建筑外壁为垂直结构，有利于增加上层建筑舱容，对当时集成度不高的雷达和武器系统来说是有益的。通过对雷达天线、武器系统、主机进排气、航空设施、通信导航设施等使用需求综合权衡，形成了DD963级驱逐舰的最终造型。同样，前苏联及日本等国此阶段水面舰船的造型也受其作战需求与技术基础的制约和影响。对上述国家典型水面舰的分析表明，本阶段水面舰船主要特征为：1）舰首上扬，一般设前、后桅杆及前、后烟囱，舰型威武。2）前、后导弹发射装置以及前、后主炮发射装置沿中线面依次或呈梯次布置。3）各种雷达天线根据使用需求集中布置在前、后桅杆和上层建筑露天部位。4）前、后桅杆采用桁架结构形式，上层建筑外壁为垂直结构。对于上世纪60～70年代服役的驱逐舰而言，其建筑造型能够较好地满足当时的作战使用需求；另一方面，各国海军在上世纪60～70年代对反舰导弹的威胁还未予以充分重视，以及受当时导弹、电子工业发展水平限制，舰船造型一般不具有雷达波隐身能力。

2.2上世纪90年代以来在上世纪80年代中后期，随着反舰导弹的发展及“饱和攻击”作战概念的提出［8］，在驱逐舰作战使用中提出了“抗饱和攻击”的能力需求。该需求既要求舰艇具有一定的多目标探测和打击能力，也要求舰艇最大限度地降低自身的目标特性。另一方面，随着科技的发展，如相控阵雷达技术、导弹垂直发射技术逐渐成熟，以及设计理念的变化，如提高舰载设备的多功能性、降低装舰设备数量等，为舰艇开展隐身性设计提供了必要的条件。本阶段以美国的“阿利伯克”级（DDG51级）驱逐舰、日本的“金刚”级和“爱宕”级驱逐舰、韩国的KDX-III级驱逐舰、英国45型驱逐舰以及意法联合研制的FREMM舰为代表。DDG51级驱逐舰研制起始于上世纪70年代，美国政府在1985年批准了DDG51级驱逐舰的研制，首舰于1991年服役。作为一型多用途驱逐舰，其主要使命任务为执行远洋编队区域防空任务。DDG51级驱逐舰在设计中经历了多次修改，共产生了3个批型，分别为I/II批型和IIA批型［9］。DDG51级驱逐舰围绕区域防空作战的主要装备SPY-1相控阵雷达和MK41导弹垂直发射系统（VLS）开展设计，保证了主要使命任务的实现。随着电子技术的发展及可靠性的提高，为控制费效比，相对于CG47级巡洋舰，DDG51级驱逐舰的传感器系统更为简洁。如将相控阵雷达的发射机由2部减为1部，减少了冗余但没有降低设备性能；将“标准-2”导弹的目标照射雷达（SPG-62）由4部减为3部；取消了远程3坐标预警雷达［10］。如此一来，DDG51级驱逐舰仅设置1座桅杆即可满足有架高要求的天线布置；该级舰将相控阵雷达天线集中布置在舰首上层建筑45°切角方向，且为保证相控阵雷达尾向阵面的视界，舰尾部上层建筑造型低矮；3部SPG-62雷达天线呈梯次布置在首上层建筑、后烟囱平台中线面位置。全舰主要传感器的视界良好，且布置更为紧凑。上世纪80年代导弹垂直发射系统技术开始实用，美国MK41垂直发射系统更能兼容发射防空、反舰及对陆攻击等多型导弹［11］。由于导弹垂直发射装置可布置于主甲板以下且具有更好的射界，DDG51级驱逐舰的设计变得更为灵活。经对该舰“抗饱和攻击”能力及兼顾反潜、对海及对陆作战需要进行统筹［12］，全舰共配置96单元的导弹发射井；出于对该舰水密分舱及生命力的考虑，全舰共设置两个导弹库，分别布置在舰首、尾部01甲板以下中线面位置。DDG51级驱逐舰配置了2座“密集阵”近程武器系统（CIWS），分别布置在舰首、尾部上层建筑中线面较高位置，首、尾部发射装置均具有良好的射界，且能够实现火力共同覆盖功能，有效增强了该级舰的近程防御能力。隐身性方面，国外研究表明，为降低船体雷达波散射截面积（RCS），舰船和上层建筑的造型应避免形成90°夹角，尤其要避免形成角反射体的三面体形状；上层建筑的外壁要适当内倾并避免夹角边缘的形成；船体外表面应光滑［13］。从DDG51级驱逐舰外形可以看出，该舰水线以上部位、上层建筑外壁采用大平面设计，外形整洁；上层建筑外壁板均具有一定的倾斜角度，并避免形成不利于隐身性的夹角，有利于降低露天部位的RCS。经过对攻防能力、隐身性、生命力、经济性等综合平衡，DDG51级驱逐舰全舰以桅杆顶部为制高点，外形包络清晰，视觉中心突出；该级舰除桅杆和烟囱外，上层建筑整体造型低矮，有利于全舰重量重心的控制。DDG51级驱逐舰外形简洁又不失威武，已成为驱逐舰整体造型的经典，并被日本、韩国、澳大利亚等国舰船模仿。与美、日、韩大型水面舰船满载排水量动辄达10000t不同，欧洲各国由于其海军战术定位要求相对较低，舰船主战装备以欧洲自主研发的相控阵雷达、导弹垂直发射装置为主，舰满载排水量约6000~7000t，舰尺度相对较小；在舰船造型设计上与美、日、韩等国大型水面舰船造型区别明显，往往更强调舰船主战装备的适装性及为应对反舰导弹的威胁而重视舰船的雷达波隐身能力。例如，英国海军45型驱逐舰（图3）的主要使命任务是舰队的区域防空作战，因此，该舰的设计紧紧围绕着PAAMS（主防空导弹系统）开展，“PAAMS的角色决定了45型舰的规模和造型，该舰设计时考虑了良好的稳性和耐波性，舰体设计满足Sampson雷达和PAAMS导弹发射装置的需求”，“外形设计充分考虑了雷达波隐身的需要，……”［14］。作为上世纪90年代及本世纪初服役的水面舰船，一方面为提高应对反舰导弹威胁能力而对舰船雷达波隐身性提出了较高的要求，另一方面，装备导弹垂直发射系统和多功能相控阵雷达、装备的集成化设计、采用大平面的隐身外形设计等措施的综合应用为提高舰的雷达波隐身水平创造了良好条件。

2.3面向2025年代进入21世纪以来，世界海军强国正在积极探索面向2025年作战需求的水面舰船。以正在建造的美国DDG1000驱逐舰以及处于概念方案阶段的Advansea舰［15］和FDZ2020舰［10］93-94为代表。DDG1000级驱逐舰是美国海军下一代多用途驱逐舰。DDG1000级驱逐舰外形见图4。据美国官方报道［16］，DDG1000级驱逐舰是作为一型多用途水面战舰来设计的，拥有14000t满载排水量，搭载了2座155mm舰炮和80单元的发射装置，用以发射“战斧”和其他导弹。该级舰能够提供近岸火力支援；在对抗诸如柴电潜艇、水雷、巡航导弹等濒海威胁时，该级舰比现有的巡洋舰和驱逐舰具有更强的能力。根据DDG1000级驱逐舰使命任务，该舰的主要作战地点为濒海海域，正处于敌方的岸基雷达及巡航导弹的火力覆盖范围内，因此，最大限度减小自身的目标特性是该级舰在设计上要考虑的重点之一。另一方面，随着联合孔径天线技术、频选材料（FFS）技术的开发及相控阵雷达技术的进一步发展，为大幅提高舰艇雷达波隐身能力创造了良好条件。在DDG1000级驱逐舰的设计中，考虑到常规单体船型在雷达波隐身性能方面的局限，采用了穿浪内倾单体船型，进一步减小船体的RCS。在总体布局方面，由于DDG1000级驱逐舰在舰首部搭载了2座具有隐身外形的155mm舰炮，为控制舰总长及上层建筑长度，对垂直发射系统采用了舷侧布置的方案，在提高主船体内部空间利用率的同时为全舰RCS的降低提供了潜在的便利。DDG1000级驱逐舰整体造型采用了集成上层建筑形式［17］，将传感器系统、主机进排气设施、舾装设施、机库等集成在统一的上层建筑内部，同时采用内倾式复合材料外壁，最大限度降低露天部位RCS。作为面向2025年作战需求的水面舰船，无论是美国的DDG1000驱逐舰，还是德国的FDZ2020护卫舰，设计思想是通过集成上层建筑、封闭式集成孔径桅杆及安静型推进器等措施的联合应用，全面降低舰船雷达波、声、红外、磁等特征信号，实现全隐身设计。

3水面舰船建筑造型发展趋势及主要影响因素

水面舰船造型设计涉及船舶工程学、电磁学、人机工程学、社会学、心理学及美学等学科领域［18］，本质上是一项集成设计工作，集成的对象包括雷达天线、武器发射装置、主机进排气设施、舾装设施及航空设施等；集成的内涵包括功能、性能集成和空间集成等。此外，对一型舰船造型设计的分析和解读，应基于特定历史时期作战需求、技术发展水平及设计理念进行，不能以偏概全。从宏观上分析，水面舰船建筑造型发展的特点和趋势及影响因素是非常明显的。

3.1水面舰船建筑造型发展的特点和趋势总结世界各国二战后不同时期水面舰船造型特征变化情况，水面舰船建筑造型总体发展特点和趋势为：1）保证装备功能和性能，发挥作战能力。进行造型设计时，应首先保证舰载设施功能的发挥；其次是舰船综合性能应能得到有效保证，建造工艺可实施；最后是舰船造型应符合时代的审美理念，增加使用者对装备的认同感。2）舰船造型威武和阳刚，舰船特点突出。大型水面战斗舰艇造型设计首先考虑威武阳刚，体现一个大国海军的强势地位，给敌对方心理上的威慑和压迫感；同时，舰船外壁板采用大平面设计，给人一种大气的感觉。3）舰船造型包络线清晰，视觉中心明显。造型设计中，通过设置全舰制高点并与舰首、尾构成全舰外形包络线，赋予舰船动感和韵律；通过造型设计，形成明显的视觉中心。4）造型设计重视隐身性，风格趋于简洁。采取船舶装置隐身性设计、上层建筑外壁板大平面内倾式设计、设施舷墙遮蔽、集成化射频桅杆等措施，使水面舰船造型风格趋于简洁。5）舰船造型整体性增强，造型重点鲜明。从DDG1000驱逐舰以及法国海军面向2025年的Advansea概念舰，舰船造型的总体趋势是整体性更强，也使舰船造型的重点更加突出和鲜明。

3.2舰船建筑造型主要影响因素舰船造型设计受舰载设施配置和布置要求、舰综合性能要求及审美观念等诸多约束的限制，但在特定的历史时期，舰船建筑造型主要受作战使用需求、技术发展水平、设计理念变化等因素影响。1）需求牵引，技术推动。纵观欧美各国水面舰船造型发展历程，不难发现，水面舰船造型的设计，既是作战使用需求牵引的结果，也是技术进步推动的必然，二者相辅相成。2）更新理念，集成创新。欧美各国舰船造型的发展特点及趋势表明，更新使用和设计理念是舰船建筑造型整体性增强的重要保证。设计理念更新包括：用多功能设备替代功能单一的设备，以降低造型设计的难度；对空间进行集成和整合，提高空间的利用率，增加造型的整体感；采用新的技术手段替代传统的技术手段，减少舰面舾装设施等等。3）强化验证，化解风险。随着大型水面舰船建筑造型的发展和改变，必然会对传统的设计规范和使用模式产生影响。因此，国外在对水面舰船造型进行优化的同时，开展了大量的演示验证工作，包括造型的水动力验证、结构强度试验、电磁兼容性试验、雷达波测试等等，以通过演示验证技术化解造型设计的风险。

4结语

舰船范文篇4

关键词：机器学习；信息系统；入侵检测；数据挖掘；信息相似度；修正系数

作为人工智能科学的分支发展方向，机器学习算法的主要研究目标依然是人工智能对象，但在经验学习的过程中，该算法则更注重对计算机元件应用性能的提升[1]。就过往经验来看，机器学习通过改进原有计算机算法的方式，对数据信息应用能力进行分析，对于信息通信等管理研究领域而言，机器学习算法已经成为优化计算机程序性能的关键执行手段之一。由于舰船信息系统存在一定的局限性与资源脆弱性，使得网络内的存储数据、通信资源等文件易因恶意入侵行为的影响而遭到严重破坏，并最终呈现出泄露或失效的表现状态，从而造成巨大的经济损失。在这样的形势之下，保护舰船信息系统免受各类入侵行为攻击显得极为必要。近年来，随着船体行进路线的不断复杂化，舰船信息系统中的数据传输量也在逐渐增大，特别是在多丢弃模式共同存在的情况下，数据信息之间建立会话关系所需的延迟时间，更是会直接影响信息入侵行为的表现强度。面对上述问题，针对基于机器学习的舰船信息系统入侵检测技术展开研究。

1基于机器学习的舰船信息系统组成分析

舰船信息系统的搭建沿用传统的Spark框架结构，采用Scala语言构建通信数据之间的传输关系，由于信息参量所执行的操作指令不同，所以整个系统内部同时存在多种不同的数据集负载方式[2]。图1反映了完整的舰船信息系统组成结构。Spark框架体系是舰船信息系统中唯一具备数据结构化处理能力的工具，可根据信息准入量水平，安排后续的文件传输方向，并可在确保数据会话关系稳定的情况下，判断数据库主机当前所处的信息丢弃模式。ksxssxkk设和表示2个不同的舰船信息准入系数，表示条件下的文件传输量，表示条件下的文件传输量，联立上述物理量，可将舰船信息系统中的数据会话关系定义条件表示为：(1)其中，q表示当前情况下的舰船信息共享系数，∆P表示舰船信息的单位传输量。在机器学习算法作用下，数据会话关系定义条件能够直接影响舰船信息系统所具备的抵御信息入侵行为的能力。

2舰船信息系统的入侵检测算法

2.1入侵数据挖掘

lmaxlminmM机器学习是指从机器化角度入手，对舰船信息系统中存储的数据参量进行处理，一般来说，随着网络覆盖范围的扩大，数据库主机所面临的信息存储压力也就越大，假定在一个完整的系统执行周期内，不存在发生关联性信息入侵行为的可能，则可以根据入侵数据挖掘深度的计算数值，判断系统主机是否能够承担当前情况下的信息入侵攻击[3]。规定代表舰船信息在单位时间内的最大存储数值，代表最小存储数值，和表示不同丢弃模式下的舰船信息转存系数，联立公式（1），可将入侵数据挖掘表达式定义为：(2)式中，λ表示舰船信息入侵行为的表现强度。在机器学习算法影响下，舰船信息系统可根据入侵数据挖掘深度数值，判断数据库主机中信息参量的实际存储水平。

2.2信息相似度

c1cnnn信息相似度是舰船信息系统分辨入侵数据与常规数据的主要标准，在实际执行过程中，数据库主机始终保持较快的运转速率，部分入侵数据会与常规数据一起形成传输数据包，并最终存储于核心位置之处。在此情况下，为保证机器学习算法的顺利执行，舰船主机必须对已打包数据进行拆包处理，并按照信息相似度标准，从中挑选出具备入侵能力的信息参量，以便于对其进行更加精准地检测与处理。设表示基于机器学习算法的第一个舰船信息编码系数，表示第个舰船信息编码系数，表示数据库主机内的舰船信息存储个数，联立公式（2），可将舰船信息系统中的信息相似度检测条件表示为：(3)˙tβ¯yε式中，表示舰船信息检测时长，表示舰船信息在系统主机内的传输速率，表示单位时间内的舰船信息传输均值，表示信息检测特征。为使舰船信息系统在机器学习算法作用下具有绝对稳定性，信息相似度计算结果常为“大于0、小于1”的物理自然数。

2.3检测修正系数

ˆEµ检测修正系数描述了舰船信息系统对于数据入侵行为的防御能力，若考虑机器学习算法的作用价值，则可认为船体主机之间的通信频率越密集，信息系统所承担的数据入侵风险等级越高。在容量上限为的数据库存储空间内，攻击性信息的最大入侵强度只能达到，且由于机器学习算法影响能力的存在，整个舰船信息系统内不会出现多类型入侵行为并存的情况。在上述物理量的支持下，联立公式（3），可将检测修正系数计算结果表示为：(4)ξvgv其中，表示舰船信息系统中的检测指令迭代次数，表示一个既定的数据信息入侵时刻，表示该时刻舰船信息系统所承担的入侵风险向量。

3实例分析

在舰船信息系统中，数据会话连接延迟是指由于数据传输差异性而引起的会话连接等待时长不相等情况，在多丢弃模式共存的情况下，数据会话连接延迟时间越长，舰船信息系统所需承担的数据入侵风险也就越高，反之则越低。在图2所示舰船信息系统中，利用通信卫星检测关联船只之间的通信进展情况，打开航空飞机中的信号收发器结构，使其与中心通信船舶之间保持稳定的数据互通关系。分别连接中心通信船舶与8个下级子船舶，调节信号处理结构，使1号、2号、3号、4号船舶的数据丢弃水平等于5.0Mb/mm，5号、6号、7号、8号船舶的数据丢弃水平等于20.0Mb/mm。利用基于机器学习算法的入侵检测技术对图2中的双号子船舶主机进行控制，而对于单号子船舶则不进行控制。图3反映了不同数据丢弃模式下，中心船舶与下级子船舶间数据会话连接延迟时间的具体变化情况。分析可知，随着数据丢弃能力的增强，中心通信船舶与下级子船舶之间的数据会话连接延迟时间也在不断延长。然而在机器学习算法作用下，中心通信船舶与下级子船舶之间的数据会话连接延迟时间的上升幅度相对较小。从极限值角度来看，当船舶数据丢弃水平达到20.0Mb/mm时，8号子船舶与中心通信船舶之间的数据会话连接延迟时间最大值也仅能达到400mm，远低于与7号子船舶相关的延迟时间最大值700mm。综上可知，在舰船信息系统多丢弃模式共存的情况下，由于机器学习算法的影响，中心通信船舶与下级子船舶之间的数据会话连接延迟时间能够得到较好控制，这对于抑制大规模信息入侵行为的出现，起到一定的促进性作用。

4结语

舰船范文篇5

关键词：维修性设计；维修性验证；舰船电子设备

维修性作为装备的通用质量特性，能够对装备是否方便、快速、经济地完成维修工作进行清晰地表征，通常与可靠性、测试性、保障性一起进行分析，因此可以从维修性方向对设备进行约束，避免维修性成为限制设备性能提升的因素。近年来，随着科学技术的发展，武器装备的性能得到提升，技术复杂性也越来越高，对故障诊断、故障排查、维修工作都提出了更高、更新、更严的要求。因此，如何提高大型武器装备的维修性水平，是所有武器装备研制方、使用方共同关注的问题[1]。电子设备在多种大型复杂系统中都发挥着关键作用，尤其在船舶中占据了较大比例，船舶上的大型武器装备如雷达、控制台等都是由舰船电子设备构成的。因此，在复杂战场环境下，使舰船电子设备具备良好的维修性，对整个作战预警系统都极为重要。同时还能够较好地利用维修保障资源，降低整个寿命周期的维修保障成本，从而提高设备整体的综合保障能力。因此，如何对舰船电子设备的维修性工作进行评估，从而提高整个舰船电子设备的维修性水平，已成为舰船电子设备研制方和使用方共同面临的问题。针对上述情况，本文从使用者的角度出发，提出了一种综合验证舰船电子设备维修性的方法[2]。

1维修性设计

在舰船电子设备的早期论证阶段和工程研制阶段，对维修性的评估工作主要基于维修性设计和维修性预计。通过维修性设计和预计工作，可对雷达装备的维修性能力进行一个初步的评估。1.1维修性设计舰船电子设备在系统的总体设计、硬件设计、软件设计中需同步进行维修性设计工作，确保系统易检测、易诊断、易修理，缩短维修时间，提高系统的维修性和可用度。维修性设计的主要内容有：1）应对舰船电子设备的各个模块进行合理结构布局，部分部件故障率较高，部分部件需要较大的维修空间才能够进行维修，对这类部件，在安排结构布局时，应将它们布置在人工容易达到的位置，并保留足够的维修操作空间，留存适当的可视空间，使维修人员能够方便操作。以不影响或者少影响其余未发生故障的可更换单元为目标，确保每个部件的检查和测试点都布置在合适的位置。对于不具备自检的可更换单元，还需将人工检测口布置在该可更换单元的附近。2）应对舰船电子设备采取模块化、互换性和标准化设计。舰船电子设备采用模块化设计，做到外场维修以更换航线可更换单元（LineReplaceableUnit，LRU）方式进行，内场维修以更换车间可更换单元（ShopReplaceableUnit，SRU）进行维修，厂级维修更换SRU和元器件；设计的模块可以不受其余模块的影响，进行调试和生产，更换时直接固定，无需调整；提高标准化、互换性程度；为了提高产品的维修效率，通过简化工作流程，连接件、紧固件、元器件等尽量使用相同类型的元器件，最大程度地减少了零件、部件和组件的种类，从而提高维修效率；要求舰船电子设备中数量较大又容易损坏的模块、组件必须具有良好的互换性和通用性，并准备好备件进行更换；优选标准化产品；产品需做某些更改或改进时，要尽量做到新老产品之间能够互换使用[3]。3）防插错措施也应应用于舰船电子设备的维修性设计中。人工操作时，无法保证百分之百的投入与准确性，因此可以在设计中采取一些措施降低人为犯错的概率，降低其严重性，并能立即发觉和纠正；产品的内部印制板与插槽上应印有隶属号以防插错，对外连接的插座应分别有大、小、针、孔等防插错措施；对设备进行标记时，需选择合适的位置，并选用合适清晰的字体和标识；对产品进行铭牌设计时，标出型号、制造单位、批号、编号和出厂时间等；本产品中所有的标志都按规范制作，大小、位置适当，鲜明醒目。所使用的铭牌和标志需具备良好的可靠性，保证在设备寿命周期内长期有效。铭牌示例如图1所示。此外，还应建立设备的维修时间模型。舰船电子设备常常采用串联作业模型，拆装流程图如图2所示。在以上维修性设计的基础上，还应注意维修的安全性。维修安全性是指避免维修人员伤亡或产品损坏的一种设计特性。应注意：防机械损伤，防电击，防高温，防火、防爆、防化学毒害、侵蚀等，防核事故[4]。1.2维修性预计为了验证维修性设计是否有效，雷达装备需要规定一些定量指标。在舰船电子设备的设计阶段，一般会对舰船电子设备的电气故障平均修复时间进行规定。在具体的设计过程中，可以对电气故障平均修复时间进行预计，该平均修复时间可以综合体现整个设备的维修性设计水平。因此，可通过对电气故障平均修复时间进行评估，来了解该舰船电子设备的维修性设计情况。根据舰船电子设备的研制总要求，会对舰船电子设备整机系统的电气故障平均修复时间的规定值进行要求，在整机指标的基础上，在舰船电子设备的研制阶段，将对各个分系统进行维修性分配和预计，常常采用等分配法对各个分系统的电气故障平均修复时间进行分配，这样可以保证各个分系统的维修性水平较平均，不存在短板[5]。各分系统将根据各自分系统的特点进行维修性预计。将舰船电子设备的分系统进行进一步的划分，获得各分系统的外场可更换单元，对各个LRU进行维修性预计。进而获得各分系统的维修性指标预计值，对舰船电子设备的维修性能力获得一个基本评估，继而开展后续通过试验进行的维修性评估工作。

2维修性验证程序

对于船舶电子设备的维修性验证工作应结合设备的不同阶段进行具体的设计。维修性验证应是研制方与使用方共同协作的一个过程，需结合船舶电子设备在实际研制过程中的情况确认具体的维修性验证方法。验证程序如下：1）将方案阶段维修性设计与分析报告，提供给使用方进行审核，使用方对设备的维修性设计实际情况进行初步了解；2）将研制阶段研制方设计的各种技术图纸资料提供给使用方进行审核，使用方通过技术图纸，可了解到维修可达性的情况，维修通道设置是否合理，是否采用了合适的防差错措施等，通过图纸审查的方式对维修性设计情况进行初步评定；3）将研制阶段对电气故障平均修复时间的计算方法提供给使用方进行审核，使用方对设备的平均修复时间（MeanTimetoRepair，MTTR）值进行审核；4）将舰船电子设备外场试验阶段和在役阶段通过数据统计获得的维修数据提交使用方审核，对MTTR值进行复核；5）研制方向使用方提供维修性工作总结报告，提交使用方进行审核；6）通过试验与总结，研制方了解到舰船电子设备各分系统在维修性中的薄弱点，针对薄弱部分，提出维修性改进要求，提交使用方进行审核；7）使用方对该装备的维修性情况作出评价，完成维修性验证程序。

3结论

舰船范文篇6

1交通网络体系结构及舰船交通数据采集

为了实现基于现代统计学理论的舰船交通数据特征分析，需要首先构造船舶交通水网阻抗模型，采用Small-World拓扑结构构建交通水网分布式网格结构模型如图1所示。N1,•••,NnL1,•••,LnPmin1,•••,Pminn在图1所示的船舶交通网络拓扑结构模型中，不同的区域之间的水域的船舶交通通行负载按照Small-World结构拓扑，假定当前交通水网区域及相邻路口的船舶的数目为n，船舶通行过程中采集的流量序列为，它们的拥挤系数与负载性能分别为和，在区域阻抗模型下交通流调度问题是线性规划问题一种。分析测量节点Ai运往目标Bj的区域行程时间，得到舰船交通数据统计分析的可靠度连接函数问题数学表达如下：min(f)=m∑i=1n∑j=1CijXij，(1)m∑j=1Xij=ai,i=1,2•••m，m∑i=1Xij=bi,j=1,2•••n，Xij⩾0,i=1,2•••m,j=1,2•••n。(2)m∑i=1ai>n∑j=1bj可见，通过上述函数构造，将舰船交通数据的特征分析问题转换为一个求区域阻抗的平衡问题，当区域自由走行时间，考虑区域行程时间相关性，进行舰船交通数据特征提取和交通流调度，提高区域的负载能力。

2舰船交通数据的统计特征分析

2.1特征提取在根据区域和入海交叉口构造交通网络体系结构的基础上，采集的舰船交通数据有交通流量数据、行程时间、行驶船舶频次，以此作为控制约束参量[3]，进行舰船交通数据特征提取，本文提出一种基于现代统计学理论的舰船交通数据特征分析方法，采用如图2所示的一种简化的交通网络模型进行舰船交通数据的统计自回归分析。Xij(i=1,2•••,m;j=1,2,•••,n)根据图2所示的简化的交通网络模型，得到交通流量数据和行程时间的任一组变量的值，将区域的通行负载和交叉口看成一个基本单元，使其满足约束条件：n∑j=1xij⩽ai，(i=1,2,•••m)，n∑i=1xij=bj，(j=1,2,•••n)，xij⩾0，(i=1,2,•••m;j=1,2,•••n)。(3)λn∑j=1m∑i=1CijXij在区域船舶自由走行时间满足倍的概率条件下可靠，根据置信度条件，采用Sigma检验准则进行交通通行畅通度的可靠性评价，根据概率计算理论[4]，当舰船交通数据的关联分布特征使目标函数S=值最小，即区域的畅通度达到最优，交通流达到平衡。2.2舰船交通数据现代统计特征分析x(k)x(k)假设输入舰船交通数据统计特征分析模型中的流量比特序列为一组自适应调频序列，运用两阶段法构建Copula模型，y（k）为舰船交通数据信号经过二阶格型滤波和抽样判决均衡处理后的输出，对舰船交通数据在不低于奈奎斯特速率取样，采用最小均方（LMS）算法得到舰船交通数据点落在中检测准确概率，由随机梯度概率密度模型进行舰船交通数据的干扰抵消，采用极大似然估计法进行统计特征提取。以交通通行的行程时间、行驶船舶频次为约束自变量，采用自回归分析模型进行舰船交通数据的统计特征分析，构造水网分布式可靠度的连接函数，根据路径的行程时间可靠性评价，得到在相邻的2个统计时间段t0和tj内，区域和入海交叉口的负载量为Lt，则路径自由行程下，下式成立：t0=L0−LtPmin0=Lj+LtPmint=tj，(4)在实际交通网络拓扑，采用现代统计的置信度回归分析模型，对Lt求解最优解集，可得：Lt=L0Pminj−LjPmin0Pmin0+Pminj。(5)αRk=p(t0k<Tk<λt0k)Rkt0kλ在交通网络的最小割集中，自由行程时间倍的概率为，为舰船交通数据测量节点k中通行的船舶频次，为路径k的交通网络最小路集，为一常数，以行程时间可靠度为约束条件，进行统计分析，由此实现舰船交通数据的特征分析。

3仿真实验与结果分析

为了测试本文方法在实现舰船交通数据特征分析中的应用性能，进行仿真实验，采用Netlogo建立仿真场景，得到交通场景模型如图3所示。在图3所示的交通场景中，在180交叉口和200交叉口条件下进行舰船交通数据特征分析，对交通行程时间数据进行统计分析，得到结果如图4所示。ˆχ2ˆχ2<χ20.05(k−r−1)分析图4结果得知，船舶交通行程时间分布的值满足，各区域船舶交通流量随着λ的增加而显著增加，采用本文方法进行舰船交通数据特征分析能准确预测交通流量信息，数据拟合性能较好，能实现对船舶交通流量和区域拥堵的准确预测评估，从而指导船舶交通调度和决策。

4结语

舰船范文篇7

关键词：数字媒体技术；舰船视频；视频处理；系统设计；DSP；HEVC

舰船航行时搭载的各项设备会实时采集不同的视频图像，用以对舰船航行环境、搭载设备运行监控、远程信息交流等。由此，对舰船视频处理系统的设计性能也提出了更高的要求。当前的视频处理系统从视频编码角度处理视频，虽然保证了视频高清分辨率，但是无法满足系统实时处理的要求[1]。在FPGA基础上加入APU处理器能够提升浮点操作造成的视频失真，但是该系统对大量视频同时处理时，效率低，存在较为明显的缺陷[2]。根据上述分析内容，借助数字媒体技术的优势，设计了基于数字媒体技术的舰船视频处理系统，以提高舰船视频处理的效率、降低处理视频时对视频质量的损坏程度，确保舰船视频的正确传输与存储。

1硬件部分设计

以DSP和FPGA为核心进行硬件设计，图1为系统的整体框架。DSP处理器选用TMS320C6416芯片，该芯片的编解码率为1080fps和多个接口，能够以较低比特率处理视频图像。FPGA选用功耗低、I/O接口数量大的XC7K325T芯片[3]。DSP1的VP接口用以导入舰船视频，由FPGA对视频进行编解码处理。编解码后的视频数据通过VP接口传输至DSP2中进行压缩处理。DSP2将压缩的视频通过SATA接口传输至存储模块进行存储。各模块之间通过RS232接口通信，DSP处理器通过VPX总线与存储器进行通信。

2软件部分设计

2.1舰船视频图像预处理

舰船视频采集器采集的视频图像在存储前，需要进行预处理。按照RGB通道转换格式，由AD转换器将视频图像统一转换为RGB格式。采用Sobel算子对视频进行边缘检测，以确定视频处理的边界。Sobel算子在x，y方向的卷积模板，如下式：使用上述模板对舰船视频每一帧图像的x和y方向进行卷积运算：IxIyA式中，和分别为视频图像x和y两个方向边缘检测的灰度值；为图像亮度通道矩阵，最终的边缘检测矩阵的每个灰度值计算公式如下：由上式确定舰船视频处理的边缘后，以检测边缘为界，利用数字媒体技术压缩舰船视频。

2.2数字媒体技术压缩舰船视频

以数字媒体技术中的HEVC视频编码标准为依据，对舰船视频进行压缩处理。cs为降低视频压缩时，HEVC帧内预测的复杂度，本文将以拉格朗日率失真值为HEVC帧内预测模式的选择标准。若压缩时，预测进行重构的视频块为，其对应的原始视频宏块为，则该视频块的拉格朗日率失真值的计算公式如下。式中：M×N为原始视频宏块的大小。(i,j)为对应视频图像的像素点坐标。利用上述帧间预测结果去除视频中的冗余信息后，生成原始视频图像像素值与预测压缩重构后视频图像像素值之间的残差。按照下式计算视频图像中真实视点像素值对应压缩后的合成虚拟视点。C(x,y)kdcl(x1,y1)cr(x2,y2)式中：为压缩后的合成虚拟视点；为左右真实视点与虚拟视点之间的距离比值；为视点的深度；和分别为左右视点的坐标。以视点像素为参考，对舰船视频进行分层处理。按照HEVC熵编码过程对帧内预测的残差进行变换，输出压缩后的舰船视频码流，即得到压缩后的舰船视频。将视频按照通信协议传输至存储位置，实现一次舰船视频处理全过程。按照以上分析内容，在系统软件部分实现了利用数字媒体技术处理舰船视频，以上文设计的系统硬件为架构支撑，完成了对数字媒体技术的舰船视频处理系统的设计研究。

3系统测试

3.1测试内容

首先在开发环境下对系统软件部分进行调试，确认在当前开发环境下系统各模块功能正常后，对系统进行软硬件联合调试。将系统软硬件联合调试作为系统测试的第一环节。通过该环节的测试，来认证系统整体运行情况。系统测试的第二环节为对系统进行功能性对比测试，以对比的形式验证系统是否在功能上实现优化。选用基于APU+FPGA的视频处理系统为对比，通过比较2个系统处理相同视频时，系统处理视频图像的耗时、系统处理视频图像的压缩比、以及传输处理视频时的丢包率3个指标，综合验证系统的视频处理系统的性能。

3.2测试结果及分析

图2为系统在软硬件联合调试过程中，系统压力测试结果。分析可知，随着系统中处理视频的线程数量增加，系统的平均响应时间增加。但是整体上系统的平均响应时间与系统处理线程的增长幅度之间的关系波动较为稳定。同时系统处理的视频无明显失真情况出现，表明本文设计的系统具有较好的稳定性。选用具有不同分辨率的视频数据集作为系统功能对比性测试的测试集，分别使用本文系统和传统系统对测试集中的视频进行处理。图3为2个系统处理视频图像时的耗时对比，图中曲线分别代表系统处理视频耗时、传输显示视频耗时情况。分析可知，本文系统的处理和传输显示视频的耗时要少于对比系统。并且随着视频尺寸的增加，对比系统的处理耗时增加幅度逐渐变大，而本文系统的处理耗时则以一种相对平稳的状态小幅度缓慢增加。从处理视频的耗时来讲，本文系统需要的时间更少，在对相同量视频处理时，本文系统的效率更高。同时从传输视频耗时来讲，本文系统仍少于对比系统，其主要原因在于本文系统对视频处理时有效压缩了视频尺寸，减少了传输耗时，提高了系统的实时性。表1为2个系统对测试集中视频进行处理时，系统的丢包率以及视频的压缩比数据。分析可知，对相同数量不同分辨率视频进行处理时，本文系统的丢包率远低于对比系统；视频分辨率相同、数量不同条件下，对比系统的丢包率随着视频数据的增加而增加，而本文系统的丢包率则整体保持在低于2.4%的情况。系统对于不同分辨率的视频进行处理时，本文系统处理的所有视频压缩比均大于100∶1，而对比系统则相反。本文系统对视频处理的压缩比高于100∶1，表明系统节省了视频存储的空间，同时也降低了系统处理视频实时传输时对通信通道的压力。

4结语

舰船范文篇8

【关键词】公务舰船；通信技术：发展现状

1引言

随着现代通信技术的快速发展，特别是近年来现代移动通信技术、卫星导航定位技术在海洋船舶的推广和应用，使我国公务船舶通信设备整体水平得到迅速提高。无线移动通信网的发展已经超越了有线固定通信网，不仅能同时传送语音及数据信息，实现和国际互联网（Internet）的互联，其技术标准已经发展到第五代移动通信技术（5G），能够提供高速数据业务，传输更稳定。进一步研究通信技术、通信设备问题，制订具有一定先进性的通信设备配备，规范配备要求，提升通信水平，使公务船舶通信能力真正适应日益繁重的海上管理工作需要，适应海难救助、抢险指挥的紧急通信要求，适应现代海洋事业发展的需求。全面提高公务舰船通信设备的现状，分析研究通信技术存在的问题，以适应海洋管理的新形势、通信设备的新技术需要，使公务舰船通信具有语音、网络、数据传输、视频监控及多媒体传输等多种功能的通信系统，进一步加强和完善公务船舶通信系统建设与管理，有效提升我国海洋管理机构的应急指挥处理能力和综合管理水平[1]。

2公务舰船通信技术

通过对我国公务舰船通信设备的现状分析，了解公务舰船通信设备的情况，分析通信技术规范的必要性、可行性，本标准确定我国公务舰船通信技术要求。这些无线通信设备能提供中长距离语音无线电通信、全覆盖的卫星电话通信、短距离的公共移动通信，以及高速数据通信、自动识别、应急遇险通信等功能，完全能满足我国公务舰船的通信需求，并具有一定先进性。

2.1GPS系统在公务船舶中的应用

GPS(GlobalPositioningSystem)卫星全球定位系统是通过接收GPS卫星信号以达到定位和导航等功能，GPS系统主要由3部分组成：底座、地面监控系统、信号接收设备。

2.2GPS定位导航功能

随着无线通信技术和GPS发展，GPS移动定位技术在公务舰船也得到了很大发展。GPS船舶定位导航系统包含通信技术、GPS技术、计算机管理技术和GIS技术，能够达到多方面监管及应用，GPS定位建立非常简单，不需要建立基站，通信方式也和手机一样，只需船舶上安装GPS模块收集数据信号，中央处理单位对定位信号进行处理，然后传递到监控服务器上。

2.3GPS导航功能

GPS导航原理依赖全球定位系统，精准定位当前位置，并且能显示船舶的具体方位、前进速度、航行方向等动态的信息，辅助规划设计船舶航线等，能够帮助用户准确定位当前位置，并且根据当前位置计算航程距离。2.4北斗卫星船载系统北斗卫星船载系统是基于北斗卫星导航系统，集北斗定位、短报文通信、兼容GPS卫星定位及海洋业务处理等功能为一体的卫星通信设备。该设备具有船位监测、船舶航行资料管理、渔区管理、紧急救援、短报文互通、进出港报告、遇险求助、航海通告、增值信息（如天气、海浪、渔场、鱼讯、鱼市等）服务及定位导航服务等功能。特别是向海上生产作业者及其关联者提供多种通信网络间的船岸、船间短报文互通服务的功能，深受海洋管理部门和海洋船舶用户的欢迎。对于进一步提高海洋作业生产的安全性，保障海上作业人员的人身及财产安全，加速海洋事业产业化和信息化进程，具有重要的意义。

2.5AIS船载终端

AIS船载终端是AIS系统中船上部分的最小单元，船舶安装AIS船载终端是实现自动识别和避碰的基本要素。AIS船载终端可以通过显示屏显示船舶周围通信范围内所有其他装备AIS电台的船只的国籍、船名、呼号、船位、航线、航速、航向、转向速度等航行数据和航行动态等信息，避免船舶碰撞，有效保障船舶航行的安全。目前，我国各海洋部门正逐步有序地为条件成熟的海洋船舶安装B类AIS船载终端，将AIS系统和全国海洋船舶安全通信网结合起来，提供海洋船舶的实时海上信息，实现对海洋船舶的动态和静态信息的收集、监控和管理，保障海洋作业生产安全。其有效实现了公务舰船自身的自动识别、避碰，保证公务船舶的航行安全。

3卫星通信设备

卫星通信设备包括海事卫星船载终端C/MiniC、M/MINIM和F/BGAN站、北斗卫星船载终端、气象传真接收机等。

3.1海事卫星船载终端（C/MiniC站）

海事卫星船载终端（C/MiniC站）是用于全球存储转发式低速数据传输的小型终端。船载C型终端采用全向天线，能在行进中通信。信息信道传输速率为600bps，支持数据、传真业务，但不支持电话业务。其广泛用于船舶管理、遥测、遥控和数据采集，例如位置报告、船位监控以及遇险报警等，以字符计费，通信费用很低，体积小、重量轻，便于安装。

3.2海事卫星船载终端（M/MINIM站）

海事卫星船载终端（M/MINIM站）的主要功能有：语音通信、传真通信、综合业务数字网（ISDN）通信、移动分组数据业务（MPDS）通信、电子邮件/Internet、加密通信、船员呼叫等。其可支持数字电话（4.8kbps）、传真（2.4kbps）和数据（24kbps）业务，十分适合渔业执法船舶在陆地移动通信信号覆盖盲区使用，并可作为其他通信设备的备份。

3.3海事卫星船载终端（F/BGAN站）

海事卫星船载终端（F/BGAN站）属于海事卫星船用宽带终端，是能够在全球范围内同时提供语音和宽带数据服务的移动通信系统。移动宽带服务的速率可高达0.5M，电子邮件、互联网及企业内部网通过VPN连接共享传输速率高达492kbps，流媒体IP按需求确保数据传输速率高达384kbps，还可以灵活地根据自己的应用和实际情况选择数据传输速率。

3.4气象传真接收机

气象传真接收机具有接收通过卫星播发的天气传真图的功能，用于在公务舰船上进行天气预报，其是气象分析的一种重要手段。水文气象资料是船舶安全航行的根本，是船舶调度和航线选择的重要参考依据，也是公务舰船必不可少的航海资料。

4其他现代通信技术在公务舰船中的应用

4.1视频监控/采集系统

视频监控/采集系统主要部件有镜头和控制云台，通过安装镜头24h进行船体重要部位监视、图像录制，并根据工作需要，对录像的文件可以进行查询、回放等，可随时掌握海上现场监控的状况。对于吨位较大、航行海区较远以及参加200海里专属经济区巡航执勤任务的公务舰船，面对复杂的工作情况，特别是处理涉外纷争时，对事件进行现场取证就显得尤其重要，需要考虑配备必要的视频监控、采集、传输系统等功能。

4.2基于卫星通信船舶移动网络通信技术

面对海上风云多变，很多情况无法预料等情况，为了船舶的运行安全，采取更加有效措施，便于与陆地及时联系沟通，利用海事卫星的特点，通过接收和发射等设备，建立KU或C波段船舶移动网络通信系统，船员可以通过系统上网查询相关信息，并与陆地进行联系沟通，陆地可以通过网络监控设备或视频设备及时了解船舶情况，更好地保障船舶联系指挥，开展维权执法科研任务。

4.3电子海图导航仪

电子海图导航仪是一种电子海图及综合信息系统。其基本工作方式是将来自GPS等位置信息、AIS、电罗经、ARPA雷达、船舶摇摆仪及气象信息等，经信号转换后，由以工业控制计算机为主的数据采集器实时采集，根据系统处理和使用要求分两路推送，一路供给“船舶电子海图导航系统”（驾驶台与操作室分屏同步），实现本船自导航及目标追踪；一路经北斗、海事卫星、CDMA通信终端等通信设备，发送给陆地指挥台或船舶动态监控系统。同时，“船舶电子海图导航系统”可为驾驶人员提供通信平台，通过北斗、海事卫星通信系统、CDMA或GSM及陆地转发等多种通信手段，实现从船舶到陆地，船舶到船舶的通信。

4.4RFID管理系统

公务舰船RFID系统设备的主要功能是利用RFID技术和后台管理数据库，远距离读取电子标签，对管理船舶进行非登船方式的身份识别和查询船舶的基本信息，如进出港情况、年审情况、年检情况、违规情况、违规情节、处罚情况等。在公务舰船上配备RFID系统设备，可以使公务船舶对执法水域内的船舶电子标签进行扫描读取，根据RFID系统设备读取的船舶具体情况，对违规船舶做出现场处罚决定，或通过移动执法终端存储在IC卡和移动终端数据库中（该信息通过移动终端在线或定期与管理中心数据库进行更新），当船舶到船舶管理部门接受处罚或者进行年审、年检出示IC卡时，系统自动与后台中心数据库同步比对，修改数据库的存储数据[2]。

5现代通信技术在公务舰船的发展前景及未来

通过分析我国海洋公务舰船现代通信技术的现状，了解公务船舶通信设备的需求，分析通信设备配备的必要性、可行性，以确定我国海洋公务舰船应该配备的通信设备。未来，随着计算机技术越来越先进，人工智能不断完善，卫星技术和空间技术飞跃发展，未来海洋通信技术更加自动化，更加人性化，无线通信技术将更加先进，公务舰船通信技术将有飞跃发展[3]。

6结语

传统的短波单边带通信和新型超短波对讲机、移动通信终端、卫星通信终端等在海洋通信中得到逐步推广和应用。随着通信技术发展迅速，全面掌握公务船舶通信设备的现状，研究通信技术，以适应海洋管理的新形势、通信设备的新技术需要，从根本上解决目前公务船舶通信技术不能规范配备，技术标准不清的问题，使渔业执法船舶通信具有语音、网络、数据传输、视频监控及多媒体传输等多种功能的通信系统，进一步加强和完善公务船舶通信系统建设与管理，有效提升我国渔政管理机构的应急指挥处理能力和综合管理水平，进一步加强和完善公务船舶通信设备配备与管理，满足当前迫切的海洋管理安全生产需求，构建和谐社会的平安海洋，让技术带动海洋通信技术变革，以使未来公务船舶航行更加安全。

【参考文献】

[1]夏秋芬.船舶通信导航设备的综合配套设计分析[J].黑龙江科技信息，2014(20):50.

[2]张建华.试论船舶通信导航系统的种类与发展[J].科研，2015(5):11.

舰船范文篇9

由于信息技术具有的各种优势，信息技术在各行各业不断渗透和展开应用，在各个行业扮演着越来越重要的角色。然而，在信息技术为各行业带来各种便利的同时，也逐渐暴露出一些问题。就拿2013年美国爆出的“棱镜门”丑闻，惊动了全世界。“棱镜门”事件让人以另一种眼光审视信息技术。在“棱镜门”事件中，美国依靠其在信息技术领域的强大优势，绕过各国的信息安全防护系统，对各国进行电子监听和网络监控。“棱镜门”事件展示了信息技术所带来的安全隐患，同时也体现了强大的信息安全产业对一个国家安全的重要意义。因此，面对信息技术这把双刃剑，要在利用好它优势的基础上，做好安全防范措施。面对各类未知的信息安全隐患，只有建立良好的信息安全评估与风险处理体系，才能在一定程度上保障信息安全。信息评估和风险处理的实施，对于信息安全体系的建设和运行非常关键。在信息安全体系建设运行过程中，一般需要完成下列流程:

1)诊断和评估阶段，要对系统进行初步的诊断，确定需要进行信息安全评估的方面和信息安全风险评估的方法;

2)识别阶段，识别系统存在的信息安全风险和隐患;

3)分析和评价阶段，对系统潜在的信息安全风险和隐患，进行具体分析和评价;

4)生成处理方案阶段，在分析和评价的基础上，确定风险处理的多种可选的控制策略和处理措施;

5)策略选择阶段，为处理风险选择最佳的控制策略和处理措施;

6)实施阶段，实施风险处理，以达到对已识别的风险的处理和控制;

7)评审阶段，按照计划对实施风险处理之后的系统进行风险评估的评审，确定是否已经将风险和隐患消除。

2舰船电力系统信息安全

2.1船舶电力系统信息化

随着新一代信息技术大力发展与普及，以及电力系统智能化发展与多样化需求，使电力系统行业对信息技术的依赖性和需求大大增加。对于舰船电力系统也是如此，现在几乎所有大中型舰船的电力系统安装配备了相应的信息处理系统，几乎都实现了船舶电力系统信息化。舰船电力系统信息化是指计算机技术、通信技术、软件技术等多种现代科学技术在舰船电力系统应用全过程的统称。在船舶电力系统信息化建设和智慧船舶建设的双重推动下，我国船舶行业的电力系统管理水平得到了大幅度提高。舰船电力系统信息化建设主要完成舰船电力系统信息管理系统和舰船办公管理的管理信息系统的建设。船舶电力系统信息化实现的应用主要包括一些基础的和另外一些拓展的应用。其中基础应用主要是舰船电力系统信息管理系统集成的应用，包括船舶电网调度自动化系统、电力负荷管理系统、船舶ERP、管理信息系统(MIS)等;另外一些拓展的应用，主要是舰船办公管理信息系统集成的应用，包括办公自动化系统、财务管理信息系统等应用。船舶电力系统无论从规模还是从复杂程度上，虽然都不能和国家电网相提并论。但一个船舶就是一个小的社会，一个船舶的电力系统就相当于一个微型的国家电网，船舶电力系统仍然是一个比较复杂的网络系统。虽然新一代信息技术给舰船电力系统带来了很大的方便与快捷，但是同时也带来了信息安全方面的新挑战和新危险，舰船电力系统信息安全问题已经成为大家必须要进行高度重视的问题。舰船电力系统的安全系统可靠运行不仅可以保障船舶电力系统的正常运行，更加可以保障船舶的安全行驶，避免安全隐患所造成的重大的经济损失，更关系到船舶上人员的生命安全。随着我国信息技术和电力系统建设的不断深化，国家以及各部门对于电力系统信息安全问题都给予了高度重视，都纷纷出台各种文件和政策保障电力系统信息安全。2003年开始，国家电网便将信息安全管理开始纳入电力安全生产体系，实施了信息网络安全运行报表制度和监督管理制度。2004年，国家电监会专门出台了《电力安全生产监管办法》，其中明确对电力安全生产的信息报送做了规定。之后，科技部也将电力系统信息安全列入国家信息安全的范畴，大力推进电力系统领域信息安全示范工程和工程技术研究中心的建设。在政策和技术双重驱动下，很多船舶相关的企业已经开始意识到船舶电力系统信息安全的重要性和必要性。开始采取各种措施，加强对船舶信息系统的安全评估，通过采取一系列措施来加强船舶电力系统信息安全。主要通过采用船舶电力系统信息网络身份认证机制，建设网络安全系统和网络安全管理制度，构建防病毒和防攻击的安全屏障系统。通过这些举措，可以有效防止有害信息和恶意攻击对船舶电力系统的干扰和攻击而引发的事故，保证调度自动化系统的安全运行，保证船舶电力系统的安全、稳定运行，同时确保信息系统安全运行。

2.2船舶电力系统信息安全问题

船舶电力系统信息安全是一项综合性的系统工程，设计的环节很多，其技术和管理十分复杂，船舶电力系统信息安全涉及到船舶从发电、输电、配电到用电的各个环节。整个系统包括:首先是对电力系统信息安全体系总体架构的构建，然后要对系统信息安全的评估机制和评估方法进行研究，然后要对信息安全补救措施进行研究以及系统信息安全管理策略的研究等多种技术与管理。因此如此庞大复杂的系统，会有很多的环节存在一定的漏洞，为电力系统的安全运行带来一定的安全隐患，主要的一些信息安全问题如下:

1)信息采集环节的安全性。随着智慧船舶的发展，越来越多的智能化装备被广泛用在船舶上，这些各类智能化设备在保障这个船舶的安全可靠运行过程中扮演着重要的角色。它们都是电力系统的一个个终端，都需要进行实时的信息采集与监控管理，这样就涉及到大量的数据采集。在船舶电网中，各类数据采集仪器被用于对整个电力系统以及各个用电设备状态的实时监测。出于对整个系统成本的考虑，系统所采用的多数信息采集仪器都是一些基本的传感器和测量仪，一般不会加入高端复杂的加密技术，这样会导致这些信息采集仪器很容易被入侵方破解和控制。一旦这些设备被侵入，入侵者就可以随意的控制和修改各个数据信息，影响整个船舶电力系统的正常工作。极端情况下，还可以控制这些采集仪器与整个电力系统断开，使电网控制系统无法实时监控各个设备的运行情况，无法估计系统目前的运行状况，从而造成更大事故。

2)信息传输环节的安全性。信息经过信息采集仪器之后，需要通过网络对数据进行传输，传输给控制系统进行下一步的处理和分析。船舶电力系统虽说是一个相对比较封闭的系统，采用的是内部的专网实现对数据的传输，但是在航行过程中，船舶需要与岸上的控制台进行实时的连接，而这种连接一般都是通过各种公用网络来进行，大量的数据需要通过高速的公用通信网络进行传输。公用网路是不干净的网络，有很多的危险性，为各类病毒木马和恶意攻击提供了很多的入口，这将为船舶的电力系统内网带来很大的安全隐患。

3)智能控制的安全性。船舶电力系统会有统一的智能控制系统，通过智能控制系统可以实现电力的智能、负荷的智能分配等很多的智能控制功能。智能控制系统是通过利用实时采集到的各类信息，对船舶整个电力系统的状态进行诊断和分析，然后得出诊断结果，并及时采取对应的处理措施，对船舶电力系统的运行状态进行智能的控制和调节，使之运行在安全、可靠和经济的状态。所以，需要保障电力系统智能控制的安全性，需要取得电力系统的绝对智能控制权，实现各个电气设备之间良好的信息交互机制，否则如果缺乏相应的保障措施，很有可能被入侵者攻击利用，获取控制权，不仅各种设备不能正常工作，极有可能造成整个电力系统的瘫痪。

3船舶电力系统信息安全评估

3.1船舶电力系统信息安全评估

正如第2节所提到的，船舶电力系统存在诸多的信息安全问题。所需对船舶电力系统信息安全进行评估，发现安全隐患，然后针对安全隐患进行处理，形成一个基于时间的动态安全防护体系。船舶电力系统需要重点进行信息安全评估主要在以下几个方面:

1)网络风险评估船舶电力系统一般采用的是内部专网，但由于要实时和陆上的不干净的公用网络进行连接和通信，所以存在一定的网络风险，需要对网络风险进行评估。首先需要定期对电力系统包括服务器、网络设备在内的一些硬件的性能以及防火墙等软件的设置进行评估，对网络系统存在的安全漏洞进行检测和分析，进行综合的评估，形成网络风险评估报告，利于网络系统管理人员及时更新完善安全措施，动态地调整舰船电力系统网络的安全水平。

2)管理系统安全评估信息管理系统包括多个方面，其中管理系统是顶层，其安全至关重要。许多船舶电力系统的管理系统只是安装了外层的防病毒软件和防火墙，而未对整个系统的安全设计进行统筹规划，所以需要对整个管理系统进行系统级的安全评估。因此，需要对系统定期的进行安全漏洞扫描，发现不符合规定的安全配置，检查系统内部是否有木马或病毒，形成系统安全评估报告。安全管理人员可参考生成的报告中，对系统中不符合规定的安全配置及时进行修改，完成系统安全加固与升级，保护系统中数据不被破坏。

3)数据库安全评估船舶电力系统是一个庞大的系统，会涉及到大量的数据信息，目前一般都采用数据库来对这些重要的数据进行存储。数据库中存放着几乎船舶所有重要的数据，因此数据库的安全十分重要，需要进行系统的数据库进行安全评估。需要定期地扫描各个数据库，检查各类数据库的安全漏洞，评估各个数据库的安全风险，对数据库的安全漏洞进行评级和控制，从而实现持续改善电力系统各个数据库的安全状况，保障数据安全。

4)系统实时监控性能评估船舶在海面上正常航行，需要时刻保障电力系统及各个设备的正常工作。因此需要对电力系统和各个设备的运行状态进行实时监控，实时监控系统和各个设备的活动请求和访问请求，分析可疑的访问请求，识别系统中的可疑危险事件。

5)网络入侵抵抗力评估船舶在与外界进行通信时，经常会发生网路入侵行为。所以舰船电力系统信息系统需要有强大的网络入侵抵抗力，所以需要对网络入侵的抵抗性进行系统的评估。可以通过升级防火墙，在网络的接口和入口处安装网络入侵传感器，实时监控网络进出的数据流、分析可疑数据、切断可疑连接，动态地保障网络信息的安全，提高网络入侵抵抗力。

3.2船舶电力系统信息安全对策

1)加强信息安全技术研究。船舶电力系统的信息安全涉及信息的采集、传输、处理和交互等各个环节，所以需要对各个环节加强保障。开展数据加密、数据安全存储、数据安全传输等方面的技术研究;开展对网络安全传输协议以防火墙技术和安全认证技术的相关研究;完善信息安全管理系统，形成有效的安全技术防护体系。

2)制定信息安全标准体系。目前，关于信息安全的标准还没有正式的，尤其是舰船电力系统领域的信息安全标准。需要在对国外相关安全标准的借鉴学习的同时，结合舰船特殊的应用领域，制定舰船电力系统信息安全标准体系。同时，还要研究如何有效的推进信息安全标准在船舶电力行业内的合理部署和实施。

3)完善相关的政策法规。船舶电力系统信息化的建设牵涉到造船厂、电力公司、信息科技公司和设备制造商等众多的参与方。政府部门或相关行业协会需要根据各方所扮演的不同角色，对其进行定位，制定合理的信息安全政策。通过出台相关政策，规定各方的权利、责任和义务，规范各方的具体行为，切实做好舰船电力系统的信息安全。

4)建立信息安全培训体系。对于大多数在舰船上工作人员以及乘客而言，信息安全是一个十分复杂而遥远的概念，而他们为船舶电力系统信息安全系统中的一个重要角色，其安全意识的薄弱，会直接影响到舰船电力系统信息安全的整体水平。因此，需要完善的信息安全培训体系，对舰船上工作人员以及乘客进行信息安全培训和知识普及，保障舰船电力系统信息安全。

4结语

舰船范文篇10

关键词：XML；舰船通信网络；监控数据；优化集成；数据集成；决策树

舰船通信网络监控数据来源广泛，并且数据结构各异，为提高监控数据的利用率，数据集成能够避免数据冗余、简化数据共享难度。当前常见基于虚拟视图的数据集成方法，对于多数据库集成效果较好，但是应用于舰船通信网络监控系统这种异构环境下时存在耦合度大、成本高和实施复杂等问题[1]。XML能够在描述数据内容的同时，展示数据之间的关系，具有良好的可扩展性、传输简便性，是一种数据集成处理的良好技术。因此，为实现舰船通信网络中监控数据的有效率利用，本文设计一种基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法。

1基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成设计

1.1建立监控数据集成虚拟库

为了提高数据集成的效率，需要建立虚拟数据库，从而实现调取监控数据时可以以某种统一的方式完成。在建立舰船通信网络监控数据虚拟库前，对通信网络监控数据进行标准化处理[2]。考虑数据之间的相关性和数据属性，按照相同的空间数据转换标准对不同来源的数据标准化，并定位监控数据来源。数据量纲标准化处理公式如下：(1)XXmaxXminX′式中：为某一数据来源的原始数据；和分别为该原始数据中数据的最大值和最小值；为量纲标准化后的数据。标准化处理后，根据XML技术的要求，建立舰船通信网络监控数据虚拟库。使用元数据描述关系数据库中各字符表对应的字段信息，并使用XMLSchema文件映射元数据信息，存储在虚拟库本地。数据库转换构架如图1所示[3]。图1数据库映射转换框数据库映射转换规则为：根据原始数据库的存储表中字段的关系，转换为虚拟库中XML元素之间的嵌套关系，从而得到XML虚拟库。对虚拟库中的XML元素语义冲突进行处理，并利用决策树算法对消除冲突后的数据集成。

1.2实现监控数据优化集成

对于存在元素语义冲突的XML，根据虚拟库中元素类型采用不同的冲突消除策略。对于XML元素映射实体相同时，将元素组合成全局模式，提交查询时，对查询分解获得子查询结果并获得连接，从而消除等价元素语义冲突。映射实体存在交叉关系时，判断是否存在语义等价关系，若存在，则通过全局模式消除冲突；若不存在，利用公共子元素查询操作消除冲突。虚拟数据库中每映射生成一个新的数据时，将其插入元数据决策数据中，并通过数据属性的聚类对比判断插入数据的分枝。为提高数据集成效率，利用信息增益对元数据决策树进行剪枝[4]。得到元数据决策树信息增益的公式如下：(2)H(M,keyi)MkeyikeyiMpi式中：为在上的信息熵；为决策树的分枝根节点；为决策树集合；为对应聚类簇子节点占总数的比例。CRi若当前节点聚类后最大聚类分类的节点数为，则该分类比例计算式如下：(3)leafcountiRi式中，为决策树节点对应元数据个数。设定分枝阈值，若阈值小于，则进行分割，即当前分类结果优于之前分类划分。降序标记节点错误率，进行决策树剪枝。使用剪枝后的决策数据，对虚拟库中的元数据再次聚类，实现数据集成。按照以上研究过程，完成了对基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法的设计。

2数据集成测试

通过仿真测试的方式对数据集成方法进行测试。

2.1测试准备

选用数据集成后数据的耦合度和集成时间作为仿真测试指标，将研究设计的数据集成方法与当前常见的基于虚拟视图的数据集成方法进行对比。其中，集成后数据耦合度通过数据的利用率来表征，数据利用率越高，数据耦合度越低，数据集成效果越佳。集成时间越短，数据集成效率越高。仿真测试在由多个网络节点搭建的舰船模拟通信网络中展开，模拟通信网络中的数据传输，获得不同体量的通信网络监数据。分别使用2种数据集成方法对获取的通信监控数据进行处理，处理仿真测试数据后，对测试数据进行分析并得出结论，实现仿真测试目的。

2.2测试结果

2种数据集成方法对模拟舰船通信网络的监控数据进行集成处理，不同数据规模下，数据集成时间如表1所示。分析表1中的数据可知，随着待集成数据量的增加，对比方法集成数据的时间快速增加，而本文方法集成数据的时间仅出现小幅度上涨的趋势。计算在本次测试中，本文方法平均集成时间为0.49min，对比方法评价集成时间为0.83min，2种方法集成时间平均值差值0.34min，表明本文方法集成时间受数据量影响小，集成效率更高。分别使用2种数据集成方法对模拟通信网络的监控数据进行集成处理，集成处理后的数据耦合度即数据利用率情况如图2所示。图中横坐标表示待集成数据的体量，纵坐标表示数据利用率。对比观察图2可知，未经过集成方法处理后的监控数据利用率均低于0.65%，并且随着测试数据量的增加，数据利用率出现下降趋势；经过对比方法处理后的监控数据利用率明显提高，数据利用率最高可达到87%左右；经过本文方法处理后的数据利用率相比对比方法有明显提升，数据最低利用率为88.6%。2种数据集成方法均能够提高数据利用率，降低数据耦合度。

3结语