简介
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简介
美陆军正将地面作战系统通用基础设施架构（GCIA）用于下一代战车的设计，GCIA基于开放架构/分布式网络设计，采用标准化核心基础设施替代传统的烟囱式和专用电子设备，大大减少在地面作战车辆中部署和更新新技术的时间，从而满足美陆军对敏捷性、杀伤力和生存能力的需求。 技术变革正在推动新一代地面战车的出现，美陆军正通过可选有人驾驶战车 (OMFV)竞赛之类的活动寻求一种新型步兵战车，既要灵活、致命又具有生存能力，既可集成当前最先进的技术也可支持未来的新兴能力。 符合模块化开放式系统方法（MOSA）的解决方案对于快速更新地面车辆上的技术和快速部署新功能以应对战场上新出现的威胁至关重要。MOSA是一种经济且适应性强的系统技术和商业策略，遵循“建立有利环境、采用模块化设计、指定关键接口、使用开放标准、证明一致性”五项原则。美国国防部正积极推进MOSA在国防采办项目中使用。 柯蒂斯-赖特（Curtiss-Wright）公司和BAE系统公司开展合作，开发符合MOSA标准的地面作战系统通用基础设施架构 (GCIA) 和 CMOSS车辆外形规格（CMFF）等标准开放架构，应用于美陆军下一代战车。依照这些标准开放架构设计的车辆能够满足陆军对敏捷性、杀伤力和生存能力的需求，并且可以轻松升级和调整以在战斗中保持优势。 柯蒂斯-赖特公司还直接参与了GCIA 中引用的许多基础标准的开发，例如OpenVPX、SOSA、VICTORY（C4ISR/EW互操作性的车辆集成）、MORA（模块化开放射频架构）和CMOSS（C5ISR 模块化开放套件标准）。在GCIA 的帮助下，下一代战车中将以战车所需所有功能的标准化核心基础设施替代传统的“烟囱式”和专用电子设备。 1、GCIA 标准
GCIA 标准对网络计算基础设施的需求进行了定义，该基础设施可以托管所有车辆所需的功能，并随着时间的推移将不同的传感器和效应器轻松集成并插入到该核心基础设施中。GCIA 基础设施的使用简化了特定平台上的集成，并优化了平台之间的集成和数据迁移。GCIA 提供了技术的可移植性和新技术的快速整合等许多优点。 它建立在现有标准的基础上，例如传感器开放系统架构 (SOSA) 技术标准和 OpenVPX 硬件标准，后者定义了 SOSA 中调用的加固模块。通过将满足 SOSA 配置文件要求的加固处理、联网、I/O 和图形模块规格化，并使用从SOSA 中调用的 OpenVPX 模块构建，地面车辆越来越多地转向基于 MOSA 的 GCIA 兼容架构。 GCIA 架构中包含的 MOSA 系统元素包括线路可更换模块 (LRM)、线路可更换单元 (LRU)、机箱、完全集成系统和连接方案。此外，美国陆军的标准化A套件/车辆封装（(SAVE)——一种新的物理尺寸、重量和功率 (SWaP) 和连接器标准，用于部署新的 C5ISR能力——可以通过调整安装这些类型系统的尺寸、形状和物理接口（射频、数据、电源等）来加速和简化 CMFF 系统在陆军车辆中的安装。SAVE 加入了如 VICTORY、MORA 和 OpenVPX等CMOSS 标准，这些标准已经被 GCIA 框架调用，但它仅涵盖纯物理元素，不会定义数据如何在集成在车辆上的系统之间传输。 2、GCIA的优点和应用
GCIA提供了关键的MOSA优势，包括快速应对不断变化的威胁、轻松升级系统并减少供应商锁定，以降低成本和提升互操作性。此外，该标准还解决了故障恢复等问题，因为 GCIA 系统基础设施使用了无惧单点故障的分布式网络。 与当今几乎没有内置冗余的车辆架构相比，使用分布式网络资源将应用程序和功能移动到车辆任何位置的能力将提供前所未有的故障恢复能力。分布式网络架构使多个不同的功能能够托管在同一个底盘中或位于车辆的不同位置，因为它们都通过 GCIA 内部车辆网络 (IVN) 连接，并使用 VICTORY 等明确定义的标准传输数据。 图1 八插槽、可支持用户集成的电源机箱，可以减少 CMOSS/SOSA 技术标准 1.0 系统开发的工作。 GCIA 定义了网络如何传输和共享数据以支持在地面战车上运行不同功能所需的所有资源。例如，GCIA 定义了一个支持时间敏感网络标准版的以太网，用于标准核心网络上的安全关键数据传输。GCIA 网络可以在提供确定性的同时适应非常低的网络延迟。火控、定位、360°态势感知和车辆保护系统等多种功能都可以由 GCIA 定义的基础设施托管，从而最大限度地减少或消除对专用硬件的需求。 当前，新的地面车辆功能通常托管在各自的独立机箱中，拥有各自的内部计算机，需要在原本就拥挤的车辆上申请空间。每个机箱系统通常都有自己的软件，还需要能够与车辆网络上的下一层软件进行通信。所有这些都必须要符合标准，需要很长时间才能完成并增加程序风险。而GCIA 有助于降低风险。虽然它在系统配置文件定义和 VITA 硬件标准方面需要满足 SOSA 技术标准，但 GCIA 将这些标准的批准使用限制在少数 SOSA 配置文件和一小部分硬件标准中。 这些限制迫使设计人员从一开始就从一组更小的构建块开始构建，这将大大减少在地面作战车辆中部署新技术和技术更新所需的时间。GCIA侧重于启用核心计算网络基础设施的要求，该基础设施将使系统设计人员能够简单地“插入”所有需要的功能。例如，它指导特定处理和软件的使用，并定义显示类型（简易型与智能型）和安全性（多级安全盒与单级安全盒）。 系统设计人员可以使用指定的构建块在所有其他供应商兼容GCIA标准的硬件平台上开发他们的软件。这意味着为基于 GCIA 的应用程序开发的解决方案将可以应用于不同的硬件元素，不仅在车辆内部，而且还可以从平台到平台，从计算实例到计算实例。 GCIA 代表了如何通过定义整体集成解决方案来建立下一代车辆架构的范式转变。该标准将MOSA 的众多优点引入 OMFV 等下一代地面车辆。这种基于开放架构/分布式网络设计的战车有望满足并超过陆军当前和未来一段时期的需求。 |
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