平流層通信在軍事通信中的應(yīng)用探析

摘 要：平流層通信平臺與現(xiàn)有衛(wèi)星和地面通信平臺相比，具有部署快、抗干擾能力強、費用低、通信質(zhì)量好、終端設(shè)備少、戰(zhàn)場靈活性好等諸多優(yōu)點，在軍事通信中有廣泛的應(yīng)用前景，已引起國內(nèi)外的高度重視。

關(guān)鍵詞：平流層 通信平臺 軍事應(yīng)用

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0035-01

當(dāng)人們關(guān)注陸戰(zhàn)場、海戰(zhàn)場、空戰(zhàn)場的同時，在距離地面18～50 km的平流層空間，悄然成為世界爭奪的新領(lǐng)域。被媒體譽為“中國互聯(lián)網(wǎng)之父”的中國工程院院士劉韻潔直言：“2萬 m的平流層就像國際上的公海，已經(jīng)有國家打算開發(fā)，我們也要有所作為?！焙茱@然平流層將成為發(fā)達國家爭奪空間資源的新熱點。

1 平流層通信概述

1.1 平流層通信

平流層通信是指用位于平流層的高空平臺電臺HAPS（High Altitude Platform stations）代替衛(wèi)星作為基站的通信。與地面蜂窩系統(tǒng)相比，平流層通信的覆蓋區(qū)域大、作用距離遠、信道衰落小，不但降低了地面建設(shè)的費用，而且也降低了周圍的環(huán)境污染；與衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比，它往返延尺短、自由空間衰耗小、費用低、建設(shè)快，有利于實現(xiàn)通信終端的寬帶化、小型化和對稱雙工的無線接入。

1.2 平流層通信平臺

平流層平臺的搭建是實現(xiàn)平流層通信的關(guān)鍵技術(shù)。平臺高度通常建議在距地面17～22 km?？梢杂脷馇?、飛艇、飛機、飛船等作為安置轉(zhuǎn)發(fā)站的平臺。選擇此高度的原因，一是位于航空航線之上；二是此處的平均風(fēng)速小。在此空間搭建通信平臺既可以克服航空平臺滯留時間短、受地球大氣影響的限制，又可以發(fā)揮航空平臺高分辨率、靈活機動的特點；既可以克服航天衛(wèi)星軌道無法隨意變更、飛行周期長的限制，又可以發(fā)揮航天平臺飛行平穩(wěn)的優(yōu)勢。若平臺高度在20 km，則可以實現(xiàn)地面覆蓋半徑約500 km的通信區(qū)，我國只需要十幾臺平流層通訊飛艇就可以讓通訊信號覆蓋大陸地區(qū)。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

平流層通信的戰(zhàn)略價值已經(jīng)引起各國的重視，并成為各國近期研究的熱點。并成為各國近期研究的熱點。美國、歐盟、俄羅斯、韓國、日本、英國、以色列等國家和地區(qū)都在投入大量的經(jīng)費，積極開展平流層通信的技術(shù)研究，其中美國走在最前列。美國最先提出平流層飛艇平臺，美國SSI公司首先提出輕于空氣的飛艇計劃。歐洲空間組織（ESA）于1986年6月開始進行高空長耗時高空平臺的概念設(shè)計。日本的“新千年計劃”，即從2000年起，開發(fā)平流層試驗艇和低空試驗艇。2005年，美國“高空哨兵”飛艇進入平流層試驗成功，攜帶了大約27 kg的設(shè)備，飛行高度達到22 km，并留空5h。2009年，美國計劃耗資4億美元開發(fā)一種能飄浮在6.5萬英尺（相當(dāng)于20000 m）高空的巨型飛艇。這種飛艇能在空中飄浮10年，對下方的車輛、飛機甚至行人進行不間斷的監(jiān)控。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國已逐步認識到平流層空間開發(fā)的重要性。國內(nèi)有關(guān)專家呼吁要把握好時機，大力發(fā)展包括平流層飛艇、高空氣球等在內(nèi)的浮空器，搶占目前還是“真空”地帶的平流層廣大區(qū)域。我國的目標是將氣球（艇）體積提高到100萬 m3，有效載重進一步增加，開展更長時間氣球（艇）飛行技術(shù)研究，包括飛行控制、材料、球體設(shè)計等方面，研究并發(fā)展氣球（艇）飛行的精細控制技術(shù)，建設(shè)新的半永久氣球（艇）站。在太陽能飛行器方面，由北京大學(xué)牽頭、相關(guān)機構(gòu)支持形成的太陽能空天飛行器研究開發(fā)專業(yè)機構(gòu)，主要對太陽能飛行器系統(tǒng)集成技術(shù)的研究、開發(fā)和運用，迄今已經(jīng)完成開發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權(quán)和自主掌握核心技術(shù)的“太陽能平流層懸浮平臺系統(tǒng)”。

3 平流層通信技術(shù)在軍事通信中應(yīng)用

從最近幾場由美國發(fā)起的高技術(shù)局部戰(zhàn)爭來看，癱瘓通信設(shè)施是戰(zhàn)爭奪取制電磁權(quán)的首選目標。未來戰(zhàn)場通信建設(shè)發(fā)展方向是高速、寬帶、綜合化。平流層通信用于軍事通信的優(yōu)勢是明顯的，因為它具有快速部署和很高的生存能力。

3.1 平流層通信網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有軍事通信網(wǎng)絡(luò)融合

在已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)中，平流層平臺可以作為一個節(jié)點，或者作為一個替代衛(wèi)星。在空間和時間上填補了衛(wèi)星和預(yù)警機的空白。在現(xiàn)有條件下平流層通信與已有各類網(wǎng)絡(luò)融合后，平流層通信系統(tǒng)可分為5個部分：（1）用于戰(zhàn)場通信。平流層平臺與預(yù)警機系統(tǒng)和軍隊指揮網(wǎng)構(gòu)成作戰(zhàn)指揮網(wǎng)，可將戰(zhàn)場空中、海面及陸地收集到的信息及時傳輸給預(yù)警系統(tǒng)，由預(yù)警系統(tǒng)再對目標分析、處理，分發(fā)給陸、海、空部隊指揮網(wǎng)絡(luò)。（2）與移動網(wǎng)絡(luò)通信。平流層通信平臺的一個很大的優(yōu)點就是它能夠移動，可以覆蓋有臨時業(yè)務(wù)需求的地區(qū)。（3）與民用網(wǎng)通信?？梢酝ㄟ^地面網(wǎng)關(guān)與Internet和數(shù)據(jù)庫進行融合，方便地實現(xiàn)網(wǎng)間通信，也可以直接與用戶終端進行通信。（4）平流層平臺之間的通信。多個平流層通信平臺可以構(gòu)成平流層通信網(wǎng)絡(luò)，平流層通信網(wǎng)絡(luò)相比單個的平臺可以覆蓋更大的區(qū)域，具有很多的鏈路和更大的空間。（5）與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信。信息既可以直接通過平臺進行轉(zhuǎn)發(fā)，也可以由平流層平臺將信息轉(zhuǎn)發(fā)給衛(wèi)星，再通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2 平流層通信適用于戰(zhàn)區(qū)通信

平流層通信系統(tǒng)很適合用于有限局域、邊緣地帶以及戰(zhàn)役和應(yīng)急情況下的臨時服務(wù)。由于消耗功率小、所需設(shè)備少、地面天線短、戰(zhàn)場靈活性強，通信平臺可以得到快速部署。一旦平臺到位，就可以迅速地建立起戰(zhàn)區(qū)的通信和偵察體系。由于平流層通信平臺位于17～22 km的高度，為定點懸空式裝備，除裝載一些必需的設(shè)備外，其他的多數(shù)都可以放在地面，可很容易地組成空地結(jié)合式的探測設(shè)備。建立平流層集成、互補式的獨立探測系統(tǒng)，特別適用于在敏感局部地區(qū)應(yīng)用，可以完成區(qū)域內(nèi)導(dǎo)彈預(yù)警探測、情報偵察、控制、指揮、引導(dǎo)、通信、戰(zhàn)損評估、目標識別、探測隱身飛機等任務(wù)。

3.3 平流層通信應(yīng)用于軍隊完成多樣化任務(wù)

2008年南方雪災(zāi)、汶川地震等重大災(zāi)難的發(fā)生暴露出我國在通信方面能力不足，基于地面的移動通信網(wǎng)絡(luò)幾乎全部癱瘓，信息不通致使軍隊救災(zāi)困難加大。由于平流層平臺具有快速部署的特點，因此特別適合于災(zāi)難事件和緊急事件，例如遇到火災(zāi)、水災(zāi)、電災(zāi)、地震等自然災(zāi)害，可以臨時升空或緊急調(diào)度一個或多個平流層通信平臺到事發(fā)地上空，作為臨時通信中轉(zhuǎn)站，并對自然災(zāi)害進行監(jiān)視和控制，為分散在救災(zāi)現(xiàn)場的部隊提供迅速可靠的通信聯(lián)絡(luò)保障。

參考文獻

[1]王忠思，黃輝.認知無線電技術(shù)及其在軍事通信上的應(yīng)用[J].四川兵工學(xué)報，2009（7）：125-126.

[2]黃鑫，劉國良，周熙.平流層通信綜述[J].網(wǎng)絡(luò)通信與安全，2007（6）：646-647.