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【作者简介】文章作者为王诗韵、朱德宝、初磊，工作单位为海军舰艇学院，本篇文章节选自《低频远程水声通信技术对潜艇作战的影响》，发表于《电声技术》，2019年43卷第6期。 |
【摘要】基于信息化联合作战中潜艇兵力面临的现实通信问题，在深入分析低频远程水声通信技术特性的基础上，从解决通信实时性与隐蔽性的矛盾，保持潜艇在一定航速与深度下达成通信的要求入手，探讨低频远程水声通信技术对潜艇指挥控制、信息保障、协同作战等方面带来的影响与变化。 【关键词】低频远程水声通信;潜艇通信;潜艇指挥 |
信息化条件下的海上作战有两大时代特征:一是信息主导，二是联合作战，这就对潜艇兵力提出了更高要求，潜艇作战既要保持传统的隐蔽性优势，又要具备与其他兵力联合作战的能力。随着现代作战理念的不断更新、反潜技术手段的不断发展，潜艇兵力必须转变独立作战、单打独斗的传统观念，融入到联合作战体系之中。然而，潜艇通信问题一直是制约潜艇作战效能发挥的关键因素，由于潜艇特殊的水下隐蔽行动与高速大容量通信手段不可兼得的现实问题[1]，国内外在探索潜艇通信方式的道路上从未停歇，各种对潜通信技术和手段不断涌现，但受制于潜艇通信的特殊性要求和复杂性特点，这一问题尚未从根本上得到解决。比较而言，日益成熟的低频远程水声通信技术，能够较好的解决长期以来困扰潜艇通信的难题，实现潜艇在一定深度与航速下的隐蔽通信问题，将对潜艇指挥控制、信息保障、协同作战等带来深远影响，进而有效发挥潜艇兵力最大效能。指挥通信能力的强弱，是影响潜艇作战效能的重要因素，军事通信的一般要求是迅速、准确、保密、不间断，对于潜艇指挥通信而言，还特别强调其通信的隐蔽性。然而，受海洋物理特性的影响和现行通信技术手段的制约，潜艇水下通信难以实现上述要求。现行常规的潜艇通信大都是通过超短波、短波、长波、甚长波达成，基于目前应用最广泛的无线电通信技术，潜艇通信实际应用的波段及尚在探索的波段，如图1所示。
由于海水对高频无线电信号剧烈的衰减作用，能够穿透海水的频段频率较低，所需穿透深度越大，频率越低，如表1所示。 总体来看，潜艇使用传统的短波、超短波、卫星通信时，需要潜艇上浮至潜望深度，升起天线进行信号接收;甚长波穿透海水10～20m，潜艇释放拖曳天线至靠近海面的深度，可处于水下一定深度接收信号;超长波可穿透100m以下的深海，穿透冰层的能力也很强，潜艇可在一定深度释放拖曳天线进行接收。
上述通信方式和手段在技术和战术上都有其固有弱点和不足[2]，如利用高速、大容量的通信频段时，诸如短波、超短波、卫星通信等，潜艇必须上浮至潜望状态，艇体及升降装置的水面外露，大幅增加了潜艇暴露概率，大大降低了其隐蔽性。潜艇通过超长波、甚长波在安全深度达成通信的同时，牺牲了相当的通信速率和通信容量以及潜艇自身的机动性。此外，考虑到目前国外对近海面目标的侦察对抗能力，使用拖曳天线等造成较长时间的近海面尾迹也将暴露潜艇位置，甚长波的水下通信距离已经不足以保证潜艇的隐蔽安全。现行潜艇指挥通信保障实际上是在牺牲了“迅速”这一要求，同时舍去部分“不间断”要求的基础上进行通信组织的。但是，在当今信息主导的瞬息万变的海战场上，潜艇作战对信息的及时性、连续性、实时性要求愈加迫切，传统预案指挥、间断联通、预约通信，使潜艇兵力与联合作战格格不入，难以融入联合作战体系迅速[3]。武器射程的快速发展，潜艇可打击目标距离已经远远超过其自身声纳的探测距离，潜艇与海上作战平台相比并没有及时、持续的信息来源；同时，在讲求协同与合力的多兵种海上作战中，潜艇也因通信与隐蔽的矛盾而难以得到其他兵力的协助，面对日益强大的反潜体系单打独斗的潜艇必然丧失其威胁性。潜艇通信面临的上述问题，促使各国不断探索适用于潜艇通信的新技术、新手段。在低误码率、远距、强隐蔽性的要求下，低频远程水声通信技术日趋完善。该系统发信、收信部分主要由水下换能器与潜艇声纳设备组成，依托水面舰船，将换能器置于水下一定深度，可同时向通信距离以内多艘潜艇发送报文，潜艇通过声纳设备即可接收信息。该系统优于现有的水声通信系统，不仅在于通信距离更适宜潜艇作战需要，更在于选用近噪声的低频段不易被发现通信痕迹，从而暴露潜艇存在。其低频工作模式虽然也有通信速率低的弊端，但从整个系统运作时间来看，优于传统的超、甚长波通信。在通信对抗方面，其使用的水声中的低频段，从频谱上来看与海洋噪声相近，敌方声纳设备即便探测到水声换能器发出的信号，也会因淹没在噪声中而无法发觉发信的情况。其次报文采用的混沌编码方式，使得有限时间内的破译变得几乎不可能，鉴此，低频远程水声通信的保密性和隐蔽性均有所保障。传统对潜指挥控制手段在技术特性上的不足，只能通过潜艇通信组织来弥补。如在岸指对潜通信中，主要采取预案指挥与临机指挥相结合，在潜艇出航之前需要尽可能的完善各种预案，包括对整个航路进行预先规划，对各种情况进行预先想定。此外，潜艇采取约定通信节点，采用定时定点、定时不定点和定点不定时方式定期上浮收信，接收岸指对其的指挥控制。尽管采取上述措施，对潜指挥控制的诸多弊端是显而易见的。低频水声通信系统较为有效的解决了上述问题。一方面，给予岸指一个近实时对潜发信，潜艇近全时收信的手段。岸指依托陆上可靠的信息网络，可以掌握最为完备的外界信息，应用低频远程水声通信系统可以全时向潜艇传输全面的战场信息及变化的高层决策信息。另一方面，低频远程水声通信系统突破了水声通信距离近、隐蔽性差的弊端，改善了短波、超短波、卫星通信需上浮至近海面带来的暴露问题，给海上指挥所对潜指挥通信组织上带来了很大的革新。系统的发信端依托于水面舰船，这是潜艇可以单向融入海上作战信息网络的手段。应用该系统，潜艇可以第一时间掌握海上战场的态势，相较于以往甚至可早于岸指的转信，这在日渐严峻的潜艇战与反潜战下，便于更好的发挥潜艇指挥员的主观能动性，大幅提升对潜指挥控制的实时性、快捷性和可靠性。潜艇本身的信息获取手段有限，依赖外界得到的重要敌情主要是:声纳探测范围以外的水下威胁，敌方反潜武器攻击范围及侦察探测范围内的水面、空中威胁等。基于潜艇执行的任务不同，在全航程的各阶段潜艇所需的信息也各有差异。前期侦察不足的区域态势，敌方兵力调动频繁、巡逻反潜强度较大区域态势，高价值目标持续性动态信息，气象水文剧烈变化的信息，其他突发性并且需要潜艇高度关注的信息等。但基于目前的通信手段限制，这些信息或是实时性差，或是信息量小，难以对潜艇的作战效能及生存概率产生关键影响。举例来说，因为潜艇没有装备对空武器，所以空中威胁对于潜艇一直是棘手的难题。以往潜艇只有在反潜直升机投放鱼雷时才能通过自身传感器感知相关信息，而这时鱼雷距离潜艇已经很近，不论潜艇采取何种战术规避措施均难以奏效。如果敌方反潜直升机在前期搜潜、使用声纳浮标或吊放声纳时，我方在低频远程水声通信系统的支持下由海上、空中兵力将相关敌情信息及时迅速地传递给潜艇，潜艇就能够尽早采取有效的战术措施。在具体实施中，运用低频远程水声通信系统，先期需要对中继舰船有一定的部署计划。是从整个任务开始前就于潜艇实时收信的区域进行部署，或是结合潜艇航行计划，在某一阶段再进行部署。选择伴随保障或是区域保障的方式，则要考虑到潜艇实时收信的必要性及中继舰船本身受敌威胁的情况而定。信息化条件下的潜艇战与反潜战，要求由单平台作战向体系作战转变，这就迫使潜艇必须转变独立作战的传统观念，融入到联合作战之中，通过潜艇与潜艇之间、潜艇与其他兵力之间的信息协同、兵力协同、火力协同，发挥潜艇整体最大效能。为此，人们从理论层面进行了潜艇协同作战的持续探索，形成了诸如潜艇群、潜艇幕、潜艇导弹群等作战理论，以及潜艇兵力在联合作战中运用的作战思想，但是在应用理论层面几乎还是空白，其根本原因是现行通信技术手段的局限性，受困于潜艇编队对相互态势的掌握不明，在实际运用中互相识别与安全隔离始终是战术难题。 低频远程水声通信系统，从技术层面和战术层面较好解决了这一难题。该系统采用与卫星通信、短波通信、超短波通信结合运用的方式，使潜艇拥有一种隐蔽、双向、近实时的协同通信手段，实现潜艇在一定航速和深度下保持连续通信的能力，满足潜艇作战数据量需求。这样，潜艇就能成为海上战斗群协同部署中的重要成员，有效解决长期以来连通性与隐蔽性之间的矛盾。如由海上编队运用远程水声通信系统给潜艇发报，互联互通战场信息，协调各兵力统一行动，就能使其更隐蔽、安全的融合到战场态势之中，从而实现与其他兵力的信息共享、行动协调、火力协同，确保潜艇兵力在航渡展开、阵地待机和攻防对抗阶段的隐蔽性、安全性和有效性，最大限度地发挥潜艇作战效能，从而发挥整体作战效能。 【参考文献】 [1] 孙东平,荣海洋,李建林.外军潜艇通信装备发展趋势研究[J].通信技术,2009(10):1-3. [2] RICHARD R．BURGESS．Short－Notice Shooter: New communications systems will give submarine increased tactical agility[J]．Sea power，2010(3)． [3]吴学智，靳煜，何如龙．水声网络及其军事应用研究[J]．电声技术，2012，36(8):50-53． |
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