岸对潜通信

时间:2017-05-26 17:54:03

分类:海军知识

shore-to-submarine communications

an dui qian tongxin

岸对潜通信

岸上指挥所对海上潜艇的通信。使用无线电通信手段,主要包括对潜甚长波发信、对潜超长波发信、对潜卫星通信和对潜收信。

特点 由于潜艇活动隐蔽的需要,岸对潜通信与岸舰通信相比,具有以下特点:①因潜艇主要在水下活动,岸对潜通信实质上是岸对水下通信;海水对电磁波的传播,波长越长衰减越小,所以岸对潜通信主要使用无线电甚长波和超长波波段。②为适应海上潜艇活动的隐蔽性要求,通常采用定时单向发信(广播)方法。③因通信手段的限制和保密要求,岸对潜主要的通信方式为简短的密码电报和约定信号。④为保障对海上远距离、多方向、多艇群的水下通信,岸上需建立庞大的专用对潜通信体系(对潜发信网和对潜收信网)。

对潜甚长波发信 甚长波是波长为100~10千米(频率为3~30千赫)的电磁波,在海水中衰减较小,其入水深度在20米左右。甚长波发信台规模庞大,功率为十数千瓦至数兆瓦,其山谷天线或铁塔天线高度在200米以上,天线场地占地数平方千米,地网导线总长1000千米以上;若用气球举升天线,其高度超过1500米。岸上指挥所通过甚长波发信台进行对潜通信时,通常采用定时单向发信(广播)方法;为适应潜艇续航力大、活动面广的特点,世界主要海军国家都在陆地上建立多座甚长波发信台,按多点、纵深、疏散并能相互代替的原则配置而成的对潜发信网,使甚长波对潜信号覆盖潜艇主要作战海域甚至全球。美国建有9座大、中型甚长波发信台,其中2座在亚洲,1座在澳洲,1座在中美洲,1座在欧洲,4座在本土和夏威夷,构成全球对潜发信网。前苏联也建有9座大、中型甚长波发信台,其中4座在西伯利亚,5座在欧洲地区。中国从20世纪50年代起,已陆续建立多座大、中型甚长波发信台,形成布局合理、使用灵活、通信覆盖面广的对潜发信网。

甚长波发信台信号传输衰减小,稳定可靠,受自然和核爆炸引起的电离层骚扰影响小,但其信道频带较窄,只能传输低速电报,不能通话;尤其是地面大型发信台,设备技术复杂,造价昂贵,天线规模庞大,隐蔽伪装困难,战时是敌方打击的重点目标,且一旦遭破坏则难以恢复。为保障战时对潜指挥稳定,除地面固定发信台外,有的国家建造了机动(机载或车载)对潜甚长波发信台,其天线部分利用飞机拖曳或气球升举。如美国20世纪60年代研制成功的“塔卡木”(TACAMO-take charge and move out)机载甚长波发信系统,是将甚长波发信机、拖曳天线及控制监测系统安装在特制的大型飞机上,分别担负太平洋和大西洋的对潜发信。工作时,每架飞机沿小半径圆圈连续飞行10余小时,数架飞机轮番升空,保证任何时候都有1架飞机在大洋上空执行任务。机载甚长波发信系统,具有灵活机动、较高抗干扰能力、不易被发现和不易受攻击等优点,适应性强,可单独使用,也可与地面固定台同时使用。主要任务:平时,可承担部分对潜发信业务;战时,当地面固定台被摧毁或遭受严重破坏时,担负起全部对潜发信任务。“塔卡木”系统经数十年不断改进,已成为美国全球战略性应急通信手段之一。

对潜超长波发信 20世纪60年代,战略导弹核潜艇研制成功,为保证核潜艇的安全和核袭击的突然性,核潜艇必须经常处于深潜状态。由于甚长波入水深度有限,无法满足岸对深潜潜艇的指挥要求,从50年代末,即着手研究超长波对潜发信系统。

超长波是波长为10~1兆米(频率为30~300赫)的电磁波,它在海水中衰减小,约是甚长波入水衰减率的1/10,潜艇接收深度可比甚长波大10~20倍,且基本不受自然和核爆炸引起的电离层骚扰的影响,稳定可靠,可覆盖全球;主要缺点是传输速率极低,发3个字母组成的信号约需15分钟,通常用于岸上指挥所向大洋深潜潜艇发送重要的加密指挥信号(如核武器使用等),或以约定信号通知深潜潜艇上浮至能接收甚长波、短波或微波信号的深度,再用高速电报将详细内容发给潜艇。

超长波发信台规模庞大,通常装备数部至数十部功率为兆瓦级的发信机,天线总长达数百到数千千米;但超长波发信机及其天线均可设在地下,且天线遭部分破坏后仍可工作,生命力比甚长波发信台强。至80年代末,全球建成并投入使用的超长波发信台有2~3座。

对潜卫星中继通信 岸上指挥所与海上潜艇间,通过通信卫星中继转发而达成的通信。岸上指挥所发给潜艇的电报,可随时储存在卫星岸站设备里,潜艇给岸上指挥所的电报可随时发出,并以“主动取报”方式自动接收岸上信息。传输速率高,通信容量大,可靠性好,能在短时间内交换大量信息;但卫星通信主要工作在微波波段,而微波是不能穿透海水的,潜艇只有将天线露出海面才能进行通信,对潜艇隐蔽性带来不利影响。卫星通信传输速率高,数秒之内即可完成岸潜间信息交换任务,一般情况下也不易被敌方侦测。

对潜辅助发信方式 岸对潜信息传递,除甚长波、超长波发信及卫星通信外,还有一些辅助发信方式,供在特殊情况下使用。

对潜通信浮标发信 岸上指挥所可通过飞机或水面舰艇在潜艇活动海区投放通信浮标,通过浮标对水下潜艇进行发信。发信时将报文或约定信号输入浮标,然后投放。浮标入水时,在水面附近进行第一次发送,然后下降到预定深度进行第二次发送,在同一深度停留5分钟再发送一次即沉入海底,整个过程约持续17分钟。

对潜短波发信 对潜短波发信台,功率数千瓦,通常与甚长波发信台建在一起,由甚长波发信台统一键控,发送岸对潜电报,作为甚长波的辅助方式,供处于水面状态的潜艇(或水下潜艇天线伸出水面时)接收岸上指令。

正在研制、探索中的对潜发信手段 岸对潜发信手段,虽然根据潜艇作战性能不断提高而日益发展,但仍不够理想,如甚长波入水太浅,难以满足对深潜潜艇的发信需要,且抗毁性差;超长波虽入水深度大为提高,但传输速率太慢,只能起“门铃”作用;卫星通信虽然传输速率很高,但电波不能入水,需潜艇浮出或接近水面才能通信。所以主要海军国家一直在研制和探索新的对潜发信手段。

对潜蓝绿激光发信 是以激光作为信息载体对水下潜艇进行的单向发信。波长为470~530毫微米的蓝绿波段激光,穿透海水的能力远比甚长波强而与超长波相近,且传输速率远高于超长波,在气象与海况良好的条件下,可使高速航行于水下数百米深处的潜艇接收到信息。其对潜发信有3种方式(见图):①星载方式。激光发射机安装在卫星上,地面站通过射频信道将信息发给卫星,由卫星通过激光信道转发给潜艇。②陆基方式。设在地面的激光发射机,将激光束射向空载反射器,空载反射器再将激光束反射给潜艇。③机载方式。激光发射机安装在飞机上,地面站通过射频信道将信息发给飞机,再通过机载激光发射机将信息发给潜艇。

20世纪80年代初,蓝绿激光对潜发信试验成功,但易受大气中的云、雾,海面波浪和海水的透明度的影响使激光产生衰减;阳光中的蓝绿光也会混入,降低信噪比等,需要潜艇采用灵敏度高、视场宽和频带窄的滤波接收器。尽管对潜蓝绿激光发信在技术上还有难题,但就其信息量、抗干扰性、生命力和效能而言,都优于甚长波和超长波发信,是新型的、具有发展前途的对潜发信手段。

对潜中微子发信 是以中微子为信息载体的对水下潜艇进行的单向发信。中微子是一种不带电的、质量比中子小得多的基本粒子,其运动速度接近光速,穿透力极强,直线传播,无反射、折射、散射现象,抗干扰性和保密性好。中微子发射机不需要甚长波、超长波那样大的天线,可以建在地下指挥所内,其传播不受太阳活动或核辐射影响。由中微子加速器和传感器构成的中微子系统,是岸对深潜潜艇连续、可靠、保密的理想发信手段,有着广阔的发展潜力,它的应用将是对潜发信的一个重大变革。此系统尚处于探索阶段。

对潜收信 岸上指挥所通过多种手段向海上潜艇进行单向发信(发出指示、命令及情况通报等),只有收到潜艇发出的信息(对指示、命令执行情况及海上情况报告等)后,才完成双向信息交流,形成一个完整的“通信”过程。

海上潜艇对岸上发信除卫星中继方式外,主要使用短波进行单向发信。由于潜艇活动距离远,发信功率有限,发信时间短促(通常在1秒钟以内),岸上指挥所为可靠地接收海上潜艇发出的短促、微弱的短波无线电信号,必须设置专门的对潜收信点。收信点内有多部高灵敏度接收机和有关终端机,架有覆盖相应扇面的多副高增益天线,采用频率分集或空间分集方式对潜艇发信进行全时接收。

当多艘(群)潜艇在不同海区活动时,单个对潜收信点无法可靠地接收潜艇信息,一般都以数个收信点组成对潜收信网,以提高对潜收信的收全率和准确率。网内的收信点采用分散、梯次配置,以保证最大限度地接收潜艇在不同距离、不同方向、不同时间发出的信息。各收信点都与对潜指挥所有线路连接,收到潜艇信息后,迅速传递给指挥所,指挥所将各收信点传来的信息进行人工或自动判决,整理出完整的报文。

简史与发展趋势 岸对潜通信是随着科技进步和潜艇活动方式的变化而发展的。20世纪以前的潜艇发展史上,潜艇仅靠简易的视觉通信手段对外进行近距离通信,尚无远距离通信手段,实际上不存在岸对潜通信问题。20世纪初,无线电在海军的应用,潜艇装备了无线电通信设备,建立了岸潜间远距离通信系统,由于当时潜艇以水上活动为主,岸对潜通信与对水面舰艇通信一样,以短波双向通信为主。第二次世界大战期间,由于海军飞机和雷达观察设备用于反潜搜索,迫使潜艇转入以水下活动为主,岸对潜遂改用甚长波单向定时发信方式,短波通信降为辅助手段。50年代初,出现战略导弹潜艇,随着海洋监视卫星和遥感技术的发展,战略导弹潜艇的活动深度愈益增大,甚长波已满足不了大深度通信要求,为解决深海通信问题,50年代末开始研究超长波,并于70年代投入使用,70年代后继续研制、探索其他对潜通信新途径。现代对潜通信将是一个多元化的完整体系,融甚长波、超长波、卫星、蓝绿激光和中微子等通信系统于一体的综合体系。以各系统之间有机结合和最佳配置来完成未来战争所需对潜通信任务。

对潜蓝绿激光发信示意图

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