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Collins Aerospace 的 MOSARC 航空电子解决方案打破了供应商锁定（图片由 Collins Aerospace 提供）。 没有任何一种软件应用程序、波形或一组功能可以赢得与同类产品竞争的胜利。然而，开放系统是使陆军系统在所有冲突阶段保持相关性的一件事。 以下涵盖了一系列主题，包括对开放系统的愿景、打破供应商锁定的 MOSARC 航空电子解决方案、传统机队如何从开放系统中受益并为陆军的未来垂直升降 (FVL) 计划降低风险，以及如何执行任务空射效果等系统将受益于开放性。 拥有真正的“开放系统”意味着什么，尤其是与 FVL 以及传统机队的现代化相关时？ 开放系统是灵活且可扩展的，因此客户可以快速升级他们执行任务所需的功能，并以打破供应商锁定的经济实惠的方式完成任务。在其核心，开放系统架构赋予运营商灵活性，以他们需要的方式满足不断发展的任务的需求。他们可以根据任务的要求升级、添加、删除或修改软件。 在客户要求之前开发开放标准的系统，例如美国的通用航空电子架构系统 (CAAS) 航空电子管理系统陆军黑鹰和奇努克，以及用于全球 KC-135 和 C-130 机队现代化的 Flight2 综合航电系统。 对近邻的关注正在推动对开放系统的重新关注——对于未来垂直升降机和持久的机队。没有一个软件应用程序，没有一个波形，没有一套能力能够始终如一地为作战人员提供他们从冲突的第一天起就需要的东西。 需要开放系统来通过新功能快速应对威胁，并以负担得起的方式并在某种程度上自主地这样做。愿景是一致的，关键在于您如何以前瞻性的方式为 FVL 实施该愿景，同时为经久不衰的机队带来能力，以保留它们的一些互操作性并让这些飞机再飞行 20 到 30 年。 随着时间的推移，最适合开放、模块化和可升级的 FVL 相关系统和产品将是什么？ 三个方面。对于 FVL 或任何新的现代化平台，首先确保构建的平台是适当开放的，这意味着必须拥有正确的数字骨干网。这就是我们使用我们称为 MOSARC 的开放系统航空电子产品所做的事情，它确保架构可以立即进行升级和扩展。 其次，当查看威胁的步伐、我们将看到变化的地方以及我们需要注入新能力的地方时，开放式任务系统将允许集成诸如空中发射效果 (ALE) 之类的东西。例如，未来攻击侦察机将在有争议的区域前沿运行，通过与 ALE 配对，它将能够将其渗透和能力扩展到战场空间。因此，使用正确的连接工具、跨域解决方案和安全处理构建开放系统将能够托管所需的功能。 为了满足开放式任务系统的需求，开发了 RapidEdge 任务系统，将其用作 ALE 任务系统解决方案的基准。RapidEdge 使 ALE 能够快速集成新功能，以确保在现代战场上的主导地位，该功能已在该计划的增量 1A 中成功展示。RapidEdge 充当系统的大脑，包括一个完整的小型任务系统，带有用于通信的无线电、用于处理多级分类数据的解决方案、PNT、任务计算和 ALE 的自主行为。 通过对来自飞行器、有效载荷和联网传感器的时间关键型目标数据进行高级融合，ALE 任务系统能够实现分散式自主，从而允许 ALE 作为一个团队决定实现其指挥任务目标的最佳方式。ALE 团队能够利用所有这些能力来减少载人平台上的操作员工作量，并提高在任何反介入/区域拒止环境中作战的机组人员的范围、杀伤力和生存能力。 最后一个领域可能不太直观，但这将开放系统概念推向了子系统级别。当考虑未来的战场空间、有争议的射频环境、联合全域指挥和控制以及陆军的集成战术网络时，在连接级别拥有开放系统的能力能够在快速关闭传感器到- 射击网络，通过有保证的 PNT (APNT) 功能在有争议的 GPS 拒绝环境中进行作战，并通过网络 AI 保护通信。 称为 FlexLink 的开放系统、自适应连接产品在通信业务中开展工作的关键。这是一种通信、导航和监视 (CNS) 解决方案，可提供连接战场所需的弹性网络和 APNT，并快速适应以超越威胁。FlexLink 的流线型 CNS 系统集成了广泛的功能列表，这些功能通常需要下一代飞机上的 30 多个线路可更换单元和天线，所有这些都采用符合陆军 CMOSS CMFF 架构的外形尺寸。 如何将陆军的模块化开放系统方法 (MOSA) 整合到系统开发中，特别是那些适用于 FVL 的系统？MOSARC 是如何适应的？ 陆军的 MOSA 转型办公室在确定优先事项和愿景方面做得非常出色。他们一直在听取意见并听取行业意见，以真正了解可能的战术。 尝试考虑如何最好地满足开放系统的意图。最终，开放系统架构赋予运营商灵活性，以满足他们的任务要求以及他们希望如何满足这些要求。他们可以根据任务的要求升级、添加、删除和修改软件。他们拥有这种灵活性，而不必求助于只制作自己的软件的供应商。这使他们能够在新技术出现时引入新技术，由于与其他平台的商业通用性而降低了成本。 考虑到这一点，开发了 MOSARC，这是一种革命性的飞机集成方法。从满足政府开放系统标准的数字骨干开始，同时确保飞行器和任务系统设备的分离以及管理两者之间信息交换的能力。这提高了性能、安全性和网络安全性，同时使当前和未来的作战人员能够快速地将第三方集成到该领域。 它专注于适应更高数据速率和吞吐量所需的新解决方案。不会要求陆军告诉这些数据和吞吐率需要是什么，只要告诉他们想要完成什么，就会尽可能高效地构建它。这是最好的方法，因为算法对处理需求的影响呈指数级增长，每 4-6 个月就会翻一番。 正在研究商业标准，例如对时间敏感的网络，以更新这些网络，以便它们在处理对新数据的需求时能够更快地发展和更智能。经过认证的核心处理在所有核心上运行安全关键型应用程序是跟上这一演变的唯一途径。 通常，安全关键应用程序没有得到足够的关注，直到为时已晚。这些应用程序是飞行时的保险单。使它们获得认证需要更多的努力，但是当需要它们工作时，需要能够 100% 确信它们将发挥作用以保持飞机飞行。看看商业行业，发现它是建立在安全认证之上的。随着政府采用更多的安全认证和标准，将能够遵守所有这些。 MOSARC 不仅适用于 FVL，还适用于使经久不衰的舰队现代化？ 遵守开放标准。 MOSARC 也适用于整架飞机。因此，无论是在考虑机械系统还是任务系统，还是电源和控制系统，MOSARC 都可以将所有这些无缝地结合在一起，因为所有这些都是数据驱动的。对于后勤和保障，我们可以收集所有数据，并在执行任务时实时将其提供给地面维护人员。这提高了效率，因此您可以更频繁地完成更多任务。 最后，最大的一部分是能够快速整合第三方。陆军不应该依赖一个供应商来实现这一切，并且完全依赖该供应商在不同任务软件方面的专业知识。 已经在亨茨维尔新落成的开放系统卓越中心展示了如何引入其他公司、系统和应用程序。 例如，Collins 与 General Atomics、Parry Labs、Tektonux 和 Palantir Technologies 合作，担任集成负责人，将政府/第三方软件和多个第三方任务计算机的个人功能整合到模拟旋翼飞行甲板中，使用Collins 的数字骨干、硬件、软件和集成专业知识。 共有 19 个不同的 FACE 便携单元集成到模拟驾驶舱中，证明这些组件能够从一架飞机移动到另一架飞机或由兼容的组件替换。 使用开放系统对持久舰队进行现代化改造。具体在哪些领域？ 由于 FVL 计划在 2030 年代全速生产和每年生产 30-40 架飞机，更换 2,000 架黑鹰将需要很长时间。这意味着经久不衰的机队可以再飞行 20 到 30 年，并且需要准备好面对在此期间出现的任何冲突。 对经久不衰的舰队进行现代化改造为陆军测试 FVL 新技术和降低风险提供了一种途径。同时，它还有助于确保整个陆军舰队的通用性。 有几项活动正在与陆军合作，以使他们的一些通信和开放系统能力现代化。在一个项目中，柯林斯正在与阿拉巴马州红石兵工厂航空项目执行办公室的 PM 空中通信和任务指挥部合作，通过将 ARC-201D 替换为开放式和现代、多通道软件定义的 Manpack 无线电。 在考虑多域环境中的该计划时，致力于围绕感知射频频谱和提供从空中到地面的弹性、多路径连接以及超出视线范围以帮助实现多域操作。 Collins 还通过 AN/ARC-220 HF 机载通信系统的升级和现代化将 3G/4G 通信引入经久不衰的机队，该系统部署在所有陆军黑鹰、支奴干和阿帕奇直升机上，并提供嵌入式自动链路建立，串行音频数据调制解调器、文本消息和 GPS 位置报告功能。 这两个计划不仅将使今天的持久舰队现代化，而且将带来额外的能力，如带有 WREN Security 的 MUOS 和 TSM，以实现未来的增长以及与地面平台和士兵的互操作性。 阅读延伸： FACE 方法：MOSA 的一个光辉例子 一个是美国可以凭借无与伦比的技术投射全球力量压倒所有对手的日子。今天，我们近乎同等的对手可以采购和建立有竞争力的（如果不是主导的）系统和能力，挑战我们最好的武器和防御系统。 从历史上看，美国制造的有人驾驶飞机既具有单一任务目的，又具有主承包商和固定供应商。对这些系统的修改需要很长的交付周期以及高昂的变更成本。这在飞机类型数量有限的世界中运作良好，与今天的飞机成本相比，飞机的成本适中。但在无人系统和机身成本相对较高的新时代，这已不再可行，尤其是在多个近乎对等的对手出现且发展速度快于美军创新能力的世界中。随着军事预算的收紧和设备转向无人驾驶、机器人和自主平台，这加剧了这一挑战，这些平台推动了软件和系统的复杂性。 需要什么？美国前国防部长 James N. Mattis 在 2018 年简洁地表达了对模块化开放系统方法的需求：“成功不属于首先开发新技术的国家，而是属于能够更好、更迅速地集成新技术的国家。适应它的战斗方式。” MOSA 救援 我们如何在这个新环境中竞争？如何以创新的速度将技术进步融入军事系统？我们可以通过许多向量来实现这一变化，但一个已被证明是成功的方法是建立一种新的采购和技术方法。具体来说，一种方法可以创建系统能力敏捷性并整合不需要通过平台主承包商的简化采购流程。 美国军方现已完全采用模块化开放系统方法 (MOSA)，该方法能够从支持传统国防和新创新公司的供应链中快速插入同类最佳技术。 美国国防部 (DoD) 已将 MOSA 的使用编入多项指令，例如 2019 年 1 月 7 日的美国国防部三军种备忘录，题为“我们的武器系统的 MOSA 是作战当务之急”和海军部长发布的国防采购系统和联合能力集成和开发系统实施（SECNAV 指令 5000.2F）于 2019 年 3 月 26 日等。 MOSA 的好处现已得到充分证明，并在美国国防部副部长研究和工程模块化开放系统方法文件中进行了总结（见边栏）。实施 MOSA 没有单一的“灵丹妙药”。用户必须预先确定期望的结果才能充分实现其好处。 FACE 方法 2010 年，在这些指令出台前将近十年，政府、工业界和学术界组成了一个强大的航空电子专家联盟，为军用航空电子行业创建一个开放的、基于标准的环境，目标是提高未来航空电子设备的敏捷性和作战能力系统。这导致了未来机载能力环境 (FACE) 联盟的创建，该联盟由独立的标准管理组织 The Open Group 管理。 MOSA 的五个主要好处 1. 增强竞争：MOSA 实现开放式架构，可分割模块，允许组件公开竞争。 2. 促进技术更新：MOSA 支持在不改变整个系统中所有组件的情况下交付新功能或替换技术。 3. 结合创新：MOSA 提供了配置和重新配置可用资产的操作灵活性，以满足快速变化的操作要求。 4. 实现成本节约/成本避免：MOSA 支持在整个采购生命周期内重复使用来自任何供应商的技术、模块和/或组件。 5. 提高互操作性：MOSA 允许独立更改可分割的软件和硬件模块。这在国防采办指南 3–2.4.1，模块化开放系统方法中得到了很好的描述。 FACE 联盟成员创建了一个技术标准和一个商业方法，现在正在进行第三次重大修订——这是一个成熟且高度相关的标准，可用于所有军用航空电子系统。 FACE 技术标准基于分层架构，旨在根据需要快速替换任何软件组件。这些层或 FACE 段由软件组件或特定领域的数据模型组成，旨在满足 FACE 技术标准中定义的 FACE 架构段的适用要求。这些软件模块被称为 FACE Unit of Conformance (UoC)。 FACE 联盟还创建了 UoC 一致性和认证计划。这是一个针对严格的 FACE 一致性测试套件对 UoC 进行独立测试的过程。当独立验证给定的 UoC 在其开发的任何阶段支持所有要求并在完成 FACE 一致性流程后成为 FACE 认证的 UoC。 FACE 技术标准中内置了八种非常强大的结构。首先，这不是一项单一的服务或一套公司标准——它是 90 个成员组织在标准本身上的政府/行业合作，其支持生态系统由独立机构管理。FACE 软件组件之间没有相互竞争的抽象层。这为构建可以轻松集成和部署的多个产品线创建了一个框架。 另一个关键是 FACE 联盟只发布应用程序编程接口 (API)，而不是业务逻辑。因为这些 API 中的大多数都基于现有的开放标准，所以这消除了在发布此标准时无意中导出军事应用程序业务逻辑的机会。 FACE 部署范围广泛且灵活。FACE 系统适用于实时、近实时和非实时系统，允许 FACE 投资得到更大客户和项目群的支持。在传输层下方设计了灵活性，可以使用广泛的网络协议和背板。这使 FACE 应用程序能够跨不同的通信和连接环境保持互操作性。 FACE 技术标准在设计上以数据为中心。在数据架构级别有明确的治理，通过强制执行组件到组件接口的通用词典来优化重用和互操作性的机会。这种以数据为中心的做法也直接符合并支持 2020 年 9 月发布的《利用数据推进国防战略》的国防部数据战略。国防部数据战略声明，所有国防部领导人都有责任“将数据视为武器系统并管理、保护和使用数据以达到作战效果。” 这进一步支持了国防部成为以数据为中心的组织的愿景，即“以速度和规模使用数据以获得运营优势和提高效率”。 所有已发布的 FACE 文件均已获准公开发布：分发无限制。这有助于联盟和供应链合作伙伴轻松访问和包容。 FACE 参考架构定义了一组连接五个FACE 架构段的标准化接口。 1.操作系统部分（OSS）。FACE OSS 是基础系统服务和供应商提供的软件所在的位置。OSS 一致性单元 (UoC) 提供并控制对计算平台的访问。 2. 输入/输出服务段（IOSS）。IOSS 是对供应商提供的接口硬件设备驱动程序进行规范化的地方。IOSS UoC 提供了来自 PSSS UoC 的接口硬件和驱动程序的抽象。 3. 平台特定服务段（PSSS）。PSSS 由给定机载平台中可用的子部分组成，包括特定于平台的设备服务、特定于平台的通用和图形服务。 4. 运输服务部分（TSS）。TSS 由通信服务组成。TSS 从软件组件抽象传输机制和数据访问，便于集成到使用不同传输的不同架构和平台中。 5. 便携式组件部分（PCS）。PCS 是应用层，它由提供功能和/或业务逻辑的软件组件组成。PCS 组件旨在保持与硬件和传感器无关，并且不依赖于任何数据传输或操作系统实现，从而使这些组件能够满足可移植性和互操作性的目标。 FACE 技术标准也是标准的标准。FACE 技术参考手册并没有在现有的、经过验证的商业和军事标准已经确立的情况下发明新的 API。相反，利用 60 个行业标准为这些标准创造了更大的市场，并立即增加了经过验证的可靠性和质量。 |
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