美海军宙斯盾作战系统的未来发展方向：虚拟宙斯盾系统

2023年12月15日，美海军向防务新闻消息透露，美海军首艘配备完全虚拟宙斯盾作战系统的阿利·伯克级驱逐舰温斯顿·丘吉尔号已完成相关测试改造工作，2023年稍早服役的伯克级驱逐舰莱娜·希格比号正在进行虚拟宙斯盾作战系统的升级工作，此外还有另外五艘伯克级驱逐舰和四个陆地宙斯盾系统测试站会在2024年进行虚拟宙斯盾系统升级工作。

一、虚拟宙斯盾系统发展基础

美国海军从2012年开始建立通用资源库(Common Source Library，CSL)，整合美国海军各种作战与武器系统的软件，包括宙斯盾系统以及两栖舰船与航空母舰使用的舰船自卫系统(SSDS)的各种作战功能，都整合到CLS库中。其突出作用表现在21世纪美海军新研发的濒海战斗舰COMBATSS-21战斗系统，通过引用CLS库就能使用先前为宙斯盾系统开发的软件程序;之后新建的海军各型舰船，即便平台大小与任务不同，不同的舰载战斗系统都能使用共通的CLS库，极大缩短了美海军作战系统软件的升级时间以及减少了美海军作战系统软件的升级花费。由此美海军意识到通用资源库(CSL)的巨大作用，将其作为虚拟宙斯盾系统的发展基础。

二、虚拟宙斯盾系统介绍

根据美海军宙斯盾整合作战系统项目的官方介绍，虚拟宙斯盾系统是一种软件层面的虚拟系统，其搭建的虚拟运算环境包含了现有宙斯盾系统的所有软件，最终目标是将宙斯盾作战系统的软件与底层计算机硬件完全分离，通过软件虚拟机作为中介，使得在宙斯盾系统软件可以运行在通用硬件服务器上，而不需要特定的硬件服务器。这样做可以极大节省硬件服务器体积、重量、功率以及冷却需求，降低相关成本提高舰船综合能力。除此之外，不能配备宙斯盾系统的小型舰艇甚至是陆地车辆也可以通过配备虚拟宙斯盾系统获得相关作战能力。

由于使用与商业标准相同的计算机硬件，虚拟宙斯盾服务器十分小巧，可以塞在一个餐桌下方的空间内。例如宙斯盾系统在21世纪初期陆续引进AN/UYQ-70先进显示控制硬件(宙斯盾Baseline7)，系列中的CY-8874关键任务装备(MCE)，其服务器机柜重907公斤，尺寸是28×75×36英寸，需要装备水冷系统;AN/UYQ-70 MCE虽然已经引进商业标准现成技术产品，但主要仍着重于抗震动、热源管理等技术规范，并兼容于标准规范的电源，主要用来安装在宙斯盾舰需要的关键计算机组件。而依照2011年的文件，当时洛·马公司开发的虚拟宙斯盾系统的机柜使用当时主流商用计算机硬件，重量缩减到227公斤，只有AN/UYQ-70 MCE的1/4，尺寸缩减到24×48×36英寸，宽度减少更多，而且只需要气冷就可以满足冷却需求，使得舰船平台安装门槛大幅降低。

三、虚拟宙斯盾系统作战运用

2018年2月，美国海军在一艘宙斯盾舰上安装了虚拟宙斯盾系统(执行宙斯盾Baseline 9的软件)，舰船在海上实际作战的情境下，舰上各项传感器、次系统的实际参数会实时输入到虚拟宙斯盾系统中，因此虚拟宙斯盾系统会同步收到与舰上实际系统完全相同的情报图像资料;而当舰上宙斯盾系统执行战术任务时，虚拟宙斯盾系统上的宙斯盾系统软件也会在自己的虚拟环境下执行战术任务，依照情况执行各项宙斯盾程序功能、算法，模拟各种战术功能。等于是在舰船上安装了一个能获得舰上实时输入数据的测试环境，与舰船系统平行运作，完全不会介入与影响宙斯盾舰上系统的功能。而测试用的宙斯盾舰也可以选择使用虚拟宙斯盾来控制舰上的侦测、火控与武器系统，进行模拟作战，极大提升了测试效果。

在虚拟宙斯盾系统的测试工作中，美海军伯克级拉尔夫·约翰逊号驱逐舰执行了虚拟宙斯盾系统第一阶段复合训练单位演习(COMPTUEX)的作战系统验证以及第二阶段包含标准-2防空导弹的对空实弹射击的战斗系统/舰船认证测试(CSSQT)任务。进行COMPTUEX测试时，已经出海大约24小时的拉尔夫·约翰逊号通过美海军网络，从陆地的宙斯盾系统研发设施下载新的软件升级包，完成了舰上虚拟宙斯盾系统的软件升级工作。在进行导弹测试时，拉尔夫·约翰逊号的本舰宙斯盾系统执行接战程序，而虚拟宙斯盾系统则同步读取AN/SPY-1雷达数据，然后独立进行运算及模拟接战任务。完成接战后，陆地宙斯盾系统研发设施通过数据链接收了拉尔夫·约翰逊号的虚拟宙斯盾系统回传记录，接着再为拉尔夫·约翰逊号上传了新的软件升级。

2019年3月25日，美海军伯克级托马斯·哈德纳号驱逐舰在海军作战演习中，通过虚拟宙斯盾系统直接控制舰上的侦测与武器系统，并发射标准防空导弹命中靶机。

四、总结分析

①虚拟宙斯盾系统极大推进了宙斯盾系统软件的研发工作进程。以往宙斯盾系统项目开发新的软件功能时，只能在陆上实验室的虚拟环境进行先期测试，必须等软件成熟度达到一定程度，排期进入专属的发展测试/作战测试(DT/OT)，才能实际部署在舰船上并在实际作战环境下检验;等军舰返航后，研发团队获得测试的数据，回头进行修改、认证以及下一轮测试，整个流程要花18至24个月。有了虚拟宙斯盾系统这个舰上实测环境之后，宙斯盾系统新软件成熟度较低的版本就能在进入专属的DT/OT程序之前，跟随着舰队中例行的实弹演习机会而顺便在实际情境下测试，免费从舰船实际传感器、子系统获得各项数据来测试新软件功能，整个过程完全不会影响舰船本身的战斗任务，也不会增加额外的花费。

②虚拟宙斯盾系统对海军人才培养工作形成巨大助力。目前海军相关人才培养主要依托陆地学校或基地的教学训练设施，在实际舰船上教学训练相应能力有所欠缺。而一个完整且与舰船实际系统独立的虚拟宙斯盾系统将会极大弥补这一缺陷，可以让学校或基地的教学训练设施与实际舰船的宙斯盾系统完全一致，甚至是同一设施可以构建多个版本的宙斯盾系统，让不同宙斯盾版本的训练学员进入使用。

③虚拟宙斯盾系统极大拓展了海军舰船应用范围。由于虚拟宙斯盾系统的尺寸、重量以及舰船要求都要远小于传统宙斯盾系统，而且作战功能不受影响，可以直接指挥控制舰载系统作战，完全可以在美海军无人舰艇上安装运用，提高无人舰艇作战能力，对于美海军未来打造的分布式海上作战模式提供巨大支撑。

④虚拟宙斯盾系统能够始终让各宙斯盾舰的宙斯盾系统处于最新版本。以美国海军现行宙斯盾发展版本迭代周期为例，每两年发布一版先进能力架构(ACB)，各宙斯盾舰系统升级工作更是要排期进行，平均每艘潜艇要等6年、巡洋舰与驱逐舰要等9年，到下一次翻修时才能跟上当时最新的ACB。而虚拟宙斯盾系统的出现，将会完全打破现有局面困境，以近乎实时的软件更新速度提高宙斯盾系统作战能力。

综上所述，虚拟宙斯盾系统除了上述带来的巨大作用外，我们还要深入挖掘宙斯盾系统的可能发展方向，如是否能与舰船自卫系统(SSDS)相融合形成一个综合单一的防御作战系统，是否能够将虚拟宙斯盾系统融入到海军舰载机中更好地进行联合全域作战以及未来美航母编队全部配备虚拟宙斯盾系统后我方该如何应对等，这些都是我们未来要思考与借鉴的相关发展问题。(北京蓝德信息科技有限公司)