新一代預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)的主要特征*

曹 晨，張 鵬

(中國(guó)電子科學(xué)研究院，北京 100041)

1 引言

自1945年3 月世界上第一種預(yù)警機(jī)——TBM－3W 服役以來，預(yù)警機(jī)已經(jīng)走過70年的發(fā)展歷程［1］，可以認(rèn)為形成了三代產(chǎn)品。20 世紀(jì)40年代中期到70年代初期是第一代，以美軍AD－3/4/5W系列、EC－121 和E－1B 等預(yù)警機(jī)為代表，其最重要的總體特點(diǎn)可以概括為“雷達(dá)升空”，通信系統(tǒng)尚為雛形，雷達(dá)情報(bào)通過莫爾斯電碼和話音報(bào)告至地面指揮所。20 世紀(jì)70年代中后期到21 世紀(jì)前10年的中期是第二代，以美國(guó)E－2C、E－3A 和俄羅斯A－50 等預(yù)警機(jī)為代表，其最重要的總體特點(diǎn)是“通信升空”，預(yù)警機(jī)由此既是空中情報(bào)站，更是一個(gè)不依賴地面指揮設(shè)施、獨(dú)立的、要素齊全的空中機(jī)動(dòng)指揮所。通信系統(tǒng)從話音向數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)換，主力預(yù)警機(jī)均裝備了短波、超短波和L 頻段數(shù)據(jù)鏈，從而為預(yù)警機(jī)具備指揮控制功能提供了技術(shù)條件。

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，作戰(zhàn)環(huán)境發(fā)生了深刻變化。由于空中作戰(zhàn)單元的增多，實(shí)現(xiàn)從單平臺(tái)作戰(zhàn)向建立基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力的轉(zhuǎn)變，橫向需要完成各單元的協(xié)同探測(cè)、識(shí)別或打擊等專項(xiàng)戰(zhàn)斗任務(wù)，縱向則需要利用各類單元形成“偵、控、打、評(píng)”的打擊鏈，都需要利用通信系統(tǒng)來建立支撐體系的鏈路與網(wǎng)絡(luò)。特別是在需要國(guó)家軍事力量具備前出作戰(zhàn)能力的條件下，此時(shí)沒有地面系統(tǒng)可以依賴，預(yù)警機(jī)應(yīng)具備空中作戰(zhàn)單元的全面管理能力［2］(即成為戰(zhàn)場(chǎng)管理中心)，為體系內(nèi)各成員提供接入和交換手段，并提高健壯性，保障協(xié)同能力。

未來的空中威脅出現(xiàn)三個(gè)方面的復(fù)雜化，是作戰(zhàn)環(huán)境發(fā)生深刻變化的具體體現(xiàn)。一是復(fù)雜的目標(biāo)，包括隱(四代戰(zhàn)機(jī))、低(低空突防目標(biāo))、慢(慢速目標(biāo))、小(導(dǎo)彈等小目標(biāo))、高(臨近空間目標(biāo))、快(高超聲速目標(biāo));二是復(fù)雜的地理環(huán)境，包括遠(yuǎn)海、濱海、城市、山區(qū)等;三是復(fù)雜的電磁環(huán)境，包括越來越強(qiáng)烈的有意無意或民用軍用干擾。第二代預(yù)警機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)未來作戰(zhàn)環(huán)境，新一代預(yù)警機(jī)除了具備在復(fù)雜電磁環(huán)境下高的探測(cè)能力之外，還需要具備高的識(shí)別能力與高的時(shí)間響應(yīng)能力?！叭摺钡哪芰σ缶枰ㄐ畔到y(tǒng)的支撐，通信系統(tǒng)在預(yù)警機(jī)中的作用將空前重要。為應(yīng)對(duì)這一需求，美軍最新型號(hào)的預(yù)警機(jī)——E－2D 配備了多元化的通信系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在:配置基于聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)(Joint Tactical Radio System，JTRS)的多條通信鏈路，覆蓋HF、VHF/UHF、L、C 等多個(gè)頻段，滿足不同復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)健連接需要;配置協(xié)同交戰(zhàn)能力(Cooperative Engagement Capability，CEC)系統(tǒng)、Link 16等涉及情報(bào)、指控和武協(xié)等不同層次的數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)打擊鏈“探測(cè)、識(shí)別、決策、打擊、評(píng)估”等各個(gè)環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)覆蓋;配置衛(wèi)星通信系統(tǒng)、綜合廣播服務(wù)接收系統(tǒng)、寬帶IP 網(wǎng)絡(luò)等手段，以實(shí)現(xiàn)空基網(wǎng)絡(luò)與全球信息柵格(Global Information Grid，GIG)的可靠連接。

2 新一代預(yù)警機(jī)的能力特征

新一代預(yù)警機(jī)所具備的高探測(cè)能力以“反隱身”為核心任務(wù)。第二代預(yù)警機(jī)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)能力相比常規(guī)目標(biāo)縮減50%以上，而第三代預(yù)警機(jī)對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)能力應(yīng)達(dá)到第二代預(yù)警機(jī)對(duì)常規(guī)目標(biāo)的探測(cè)水平。預(yù)警機(jī)的反隱身能力需要在系統(tǒng)層面上實(shí)現(xiàn)，而不僅僅是雷達(dá)。在不斷提高雷達(dá)自身功率孔徑積、采用多頻段工作和雷達(dá)組網(wǎng)等技術(shù)的同時(shí)，做好本機(jī)多元化傳感器以及基于通信與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的跨平臺(tái)協(xié)同探測(cè)，也是提升復(fù)雜電磁環(huán)境下反隱身能力的主要途徑。另外，由于反隱身手段的多樣化，對(duì)于預(yù)警機(jī)而言，眾多的傳感器將進(jìn)一步擠占本已設(shè)備量較大的通信和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，要求提高其綜合化程度，降低裝機(jī)代價(jià)。

高識(shí)別能力是實(shí)現(xiàn)“從傳感器到射手”的必要條件。第二代預(yù)警機(jī)以基于敵我識(shí)別器(Identification of Friend or Foe，IFF)的詢問和應(yīng)答為主要識(shí)別手段，保密性差，易被干擾，識(shí)別率較低。第三代預(yù)警機(jī)不再單純依靠詢問和應(yīng)答的交互直接對(duì)目標(biāo)屬性作出判定，而是以作戰(zhàn)體系內(nèi)基于通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡(luò)的多源情報(bào)綜合為基礎(chǔ)，構(gòu)建自主、高可靠、多手段協(xié)同和機(jī)器到機(jī)器的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)，具備“非合作目標(biāo)識(shí)別”和“網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證”功能，即使是在更為復(fù)雜的電磁環(huán)境下，由敵我識(shí)別造成的誤傷率也可以降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

高的時(shí)間響應(yīng)能力是構(gòu)建打擊鏈的必然要求。如果說高的發(fā)現(xiàn)能力與識(shí)別能力重點(diǎn)解決第三代預(yù)警機(jī)的態(tài)勢(shì)形成質(zhì)量問題，高的時(shí)間響應(yīng)能力則重點(diǎn)解決態(tài)勢(shì)形成的速度問題。目前的通信和數(shù)據(jù)鏈路在三個(gè)方面的不足使之成為提高時(shí)間響應(yīng)能力的重要瓶頸。一是目前主用通信系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性明顯不足，抗干擾能力較差。由于體制限制，超短波和Link 16 鏈路的抗干擾容限均不超過20 dB，而以下一代先進(jìn)干擾機(jī)所能達(dá)到的干擾電平，已能使現(xiàn)有預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)在250 km以外基本不具備正常通信能力，導(dǎo)致系統(tǒng)幾乎無法響應(yīng)。為使通信系統(tǒng)在強(qiáng)干擾條件下仍然具備通信能力，抗干擾容限應(yīng)提升30 dB。同時(shí)，現(xiàn)有數(shù)據(jù)鏈一般需要長(zhǎng)時(shí)間的事先規(guī)劃，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力不足，無法適應(yīng)未來復(fù)雜電磁環(huán)境條件下可能多達(dá)1000 個(gè)戰(zhàn)斗單元的快速進(jìn)入/退出網(wǎng)絡(luò)。二是目前主用通信和數(shù)據(jù)鏈路自身的絕對(duì)帶寬嚴(yán)重不足，數(shù)據(jù)交換速率不到1 Mb/s量級(jí)，只能傳輸語音和數(shù)據(jù)，不能支撐未來作戰(zhàn)環(huán)境下跨平臺(tái)協(xié)同探測(cè)、識(shí)別和打擊對(duì)傳輸容量的需求。按照國(guó)外水平，情報(bào)網(wǎng)所需的傳輸速率可達(dá)10 Mb/s，精確指揮控制所需的傳輸速率可達(dá)(k～M)b/s，快速戰(zhàn)斗協(xié)同所需的傳輸速率則在2 Mb/s左右。三是目前主用通信系統(tǒng)硬件種類太多，且彼此兼容性較差，短波、超短波和L 頻段以及更高頻段的新型數(shù)據(jù)鏈間難以互通互操作，給使用造成嚴(yán)重不便，也限制了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的提高。

3 新一代預(yù)警機(jī)機(jī)載通信系統(tǒng)的主要特征

3.1 主要功能特征

下一代預(yù)警機(jī)的“三高”要求，對(duì)通信系統(tǒng)提出了四個(gè)方面的能力要求，或者說，通信系統(tǒng)應(yīng)具備如下四個(gè)功能特征。

3.1.1 強(qiáng)抗干擾

通信系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜電磁和地理環(huán)境，在強(qiáng)干擾條件下仍然能夠完成任務(wù)。目前的軍用通信系統(tǒng)在未來強(qiáng)電子干擾條件下，要想維持現(xiàn)有300 km左右的空空通信水平，需要將干擾能力再提升約30 dB。為此，一是通信系統(tǒng)自身層面，在現(xiàn)役裝備普遍采用擴(kuò)頻通信技術(shù)和編碼調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過采用自適應(yīng)天線和多入多出(Multiple－ Input Multiple－Output，MIMO)技術(shù)，有望顯著改善通信系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力;二是利用預(yù)警機(jī)的多系統(tǒng)集成環(huán)境，加強(qiáng)綜合化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)單系統(tǒng)所難以具備的能力，其主要措施就是充分利用雷達(dá)的能量、孔徑和時(shí)間資源，做好與雷達(dá)的一體化設(shè)計(jì)，將雷達(dá)約30 dB的天線增益提供給通信系統(tǒng)。此外，在預(yù)警機(jī)的集成環(huán)境下，電子偵察(Electronics Support Measures，ESM)或通信偵察(Communication Support Measures，CSM)有可能感知電磁頻譜，從而引導(dǎo)通信系統(tǒng)以無干擾或弱干擾的頻點(diǎn)或模式工作。

3.1.2 靈活自組

通信系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)形成體系對(duì)抗的主要支撐。雖然戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)起始于早期的無網(wǎng)狀態(tài)，發(fā)展至后來的有網(wǎng)狀態(tài)，未來也可能回歸至因強(qiáng)對(duì)抗條件而造成的無網(wǎng)狀態(tài)和單兵作戰(zhàn)，但構(gòu)建強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的必經(jīng)階段，因此，通信系統(tǒng)的抗毀性強(qiáng)應(yīng)該是構(gòu)建體系對(duì)抗、形成體系作戰(zhàn)環(huán)境的基本要求。

體系作戰(zhàn)條件下的強(qiáng)網(wǎng)要求，除了通信系統(tǒng)自身應(yīng)具備較強(qiáng)的抗干擾能力外，主要是要求在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)在喪失工作條件或退出某種工作模式的情況下能夠迅速重新進(jìn)入或恢復(fù)，同時(shí)盡量減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的依賴。為提升通信系統(tǒng)的靈活自組能力，移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端具有路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以通過無線連接構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)相比，自組織網(wǎng)絡(luò)具有無中心、自組織、多跳路由和動(dòng)態(tài)拓?fù)涞忍攸c(diǎn)，具備適應(yīng)空基軍事通信系統(tǒng)需要的潛力。事實(shí)上，美陸軍的戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為迄今為止規(guī)模最大的移動(dòng)無線多跳分組網(wǎng)絡(luò)，美軍方也已經(jīng)研制出大量的無線自組網(wǎng)設(shè)備，在對(duì)伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，美軍通過多種途徑投入大量經(jīng)費(fèi)研究未來環(huán)境下通信網(wǎng)絡(luò)的靈活自組性問題。在美軍的E－2D 預(yù)警機(jī)中，配備了基于自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的機(jī)艦聯(lián)合任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)(Joint Mission Planning System，JMPS)和多任務(wù)先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)端機(jī)(Multi－mission Advanced Tactical Terminal，MATT)，以期提供更為靈活的未來網(wǎng)絡(luò)。在靈活自組織的未來網(wǎng)絡(luò)中，以分組交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)為核心的IP 技術(shù)是重要的支撐技術(shù)，此外，還涉及自適應(yīng)編碼、自適應(yīng)調(diào)制和自適應(yīng)功率控制等鏈路自適應(yīng)或認(rèn)知技術(shù)。

3.1.3 寬帶接入

為了較好地解決預(yù)警機(jī)對(duì)新型目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別問題，通過作戰(zhàn)體系的單元組網(wǎng)來拓展探測(cè)距離、提高探測(cè)精度和改善識(shí)別能力，特別是對(duì)非合作目標(biāo)的識(shí)別能力，是一個(gè)重要途徑，由此帶來探測(cè)源和識(shí)別源種類的增加和數(shù)量的增多，數(shù)據(jù)量空前增大，通信系統(tǒng)應(yīng)該具備更快速的傳輸探測(cè)和識(shí)別信息的能力。為了解決大容量傳輸問題，在作戰(zhàn)應(yīng)用上更好地支持基于多源數(shù)據(jù)的協(xié)同探測(cè)和識(shí)別，通信系統(tǒng)有可能采用MIMO 技術(shù)、IP 技術(shù)甚至基于4G 的民用技術(shù)。特別是通過將基于開放標(biāo)準(zhǔn)的民用寬帶無線移動(dòng)通信技術(shù)(如基于4G 的移動(dòng)通信和基于IEEE 802.16)轉(zhuǎn)化為軍事應(yīng)用，可以極大節(jié)約軍事項(xiàng)目的開發(fā)成本和時(shí)間，同時(shí)提供較高的系統(tǒng)互操作能力，是軍用通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。然而，從現(xiàn)有民用技術(shù)直接應(yīng)用到預(yù)警機(jī)及其他機(jī)載平臺(tái)，雖然有望獲得更高的傳輸速率和更靈活的組網(wǎng)能力，但同時(shí)應(yīng)努力解決系統(tǒng)的抗干擾、遠(yuǎn)距離和高移動(dòng)問題。下一代預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)可以在傳統(tǒng)抗干擾手段(跳頻、擴(kuò)頻、跳時(shí)等)基礎(chǔ)上采用認(rèn)知無線電技術(shù)，結(jié)合ESM/CSM 等傳感器形成統(tǒng)一電磁頻譜態(tài)勢(shì)，并采用頻率搬移和載波聚合等技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶動(dòng)態(tài)頻譜抗干擾能力。采用超寬帶天線、超寬帶功放以及軟件無線電技術(shù)，構(gòu)建自適應(yīng)編碼和調(diào)制的多波形庫(kù)，擴(kuò)展不同情況下的直通距離，同時(shí)引入自動(dòng)多跳路由機(jī)制來解決遠(yuǎn)距離通信問題。此外，應(yīng)重新設(shè)計(jì)幀結(jié)構(gòu)以及頻移估計(jì)算法來解決平臺(tái)高移動(dòng)帶來多普勒頻移問題。

3.1.4 高互操作

由于歷史原因，數(shù)據(jù)鏈種類較多、多鏈并存，雖然每一種鏈都有著存在的合理性或使用優(yōu)勢(shì)，但也帶來了集成不便和使用受限的問題，這些問題在預(yù)警機(jī)上尤為突出。在未來作戰(zhàn)條件下，預(yù)警機(jī)可能執(zhí)行遠(yuǎn)程遠(yuǎn)海作戰(zhàn)任務(wù)，此時(shí)不能依賴地面指揮機(jī)構(gòu)，預(yù)警機(jī)必須作為空中樞紐，具備連接各類作戰(zhàn)單元的能力，因此在預(yù)警機(jī)上集成的數(shù)據(jù)鏈種類將非常繁多，必須解決不同鏈間的透明接入問題，顯著提升預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)連接多種單元、適應(yīng)多類任務(wù)和抗各種環(huán)境的性能，并減輕操作員的負(fù)擔(dān)。

為提供預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)的高互操作能力，有兩類技術(shù)途徑:一是開發(fā)機(jī)載通信系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)，為機(jī)載平臺(tái)(如預(yù)警機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和無人機(jī))提供多鏈接入、通信中繼和橋接功能，例如美軍于1998年就已提出的機(jī)載通信節(jié)點(diǎn)(Airborne Communications Node，CAN;Battlefield Airborne Communications Node，BACN)計(jì)劃［3］以及機(jī)載戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)網(wǎng)關(guān)(Objective Gateway，OG)計(jì)劃［4］，應(yīng)用于包括E－3 預(yù)警機(jī)在內(nèi)的空中通信節(jié)點(diǎn);二是大力研發(fā)新體制、多功能和共用化的數(shù)據(jù)鏈，特別是利用IP 和軟件定義等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)由多種數(shù)據(jù)鏈并存逐漸向各領(lǐng)域以一種公用/共用數(shù)據(jù)鏈為主、少數(shù)專用數(shù)據(jù)鏈為輔的方向過渡，這也是可能的重要發(fā)展方向。

3.2 主要技術(shù)特征

3.2.1 通(信)雷(達(dá))一體(化)

通信系統(tǒng)抗干擾的瓶頸問題，可能在系統(tǒng)綜合的層面解決，雷達(dá)通信一體化是一個(gè)重要途徑。通過雷達(dá)天線的定向和高增益特性，大大改善全向通信系統(tǒng)的抗干擾水平，同時(shí)兼顧提升傳輸距離和速度。雷達(dá)通信一體化將對(duì)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用帶來顯著影響。

在預(yù)警機(jī)上，雷達(dá)通信一體化有著良好的技術(shù)基礎(chǔ)。預(yù)警雷達(dá)天線孔徑相對(duì)較大，增益高，副瓣低。一般地，預(yù)警雷達(dá)天線單程增益在35 dB以上，再加上目前無線通信通過采用擴(kuò)跳頻等手段所獲得的接近20 dB的抗干擾增益，其總抗干擾得益將達(dá)到60 dB，接近有線傳輸所獲得的高抗干擾特性，即使下一代干擾機(jī)在距離250 km處對(duì)預(yù)警機(jī)通信進(jìn)行干擾，也難以獲得理想的干擾效果。由于雷達(dá)天線高增益特性導(dǎo)致通信系統(tǒng)將由全向變?yōu)槎ㄏ?，而通信系統(tǒng)的對(duì)象本來僅為合作目標(biāo)，但長(zhǎng)期以來，通信系統(tǒng)無論360°方向上有無通信對(duì)象均需要輻射能量，這帶來了能量的浪費(fèi)，同時(shí)也降低了通信系統(tǒng)的抗截獲能力。為了確定通信對(duì)象，預(yù)警機(jī)可以利用自身的多傳感器，在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并確定目標(biāo)屬性后進(jìn)行通信。

雷達(dá)通信一體化有兩種技術(shù)途徑，一是時(shí)分工作，二是共用波形［5］，后者離工程實(shí)用化還有一定距離。在時(shí)分體制方面，由于寬帶器件技術(shù)的進(jìn)步以及反隱身的需要，預(yù)警雷達(dá)的工作頻段可能從常用的L、S 等頻段向低端擴(kuò)展，因此，在P 頻段和L頻段的雷達(dá)可能兼容現(xiàn)有通信設(shè)備的工作頻段，使得無需對(duì)現(xiàn)役電臺(tái)硬件做大的改動(dòng)的情況下，具有較好的時(shí)分工作性能，對(duì)雷達(dá)探測(cè)沒有明顯影響。而且，在預(yù)警機(jī)條件下，由于雷達(dá)天線常常有兩個(gè)或多個(gè)天線陣面，在一個(gè)天線陣面用于雷達(dá)的情況下，另外一個(gè)陣面可以用于通信，幾近等效于雷達(dá)通信同時(shí)工作，這是預(yù)警機(jī)中雷達(dá)通信一體化不同于戰(zhàn)斗機(jī)及其他情況下設(shè)計(jì)和使用的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。

3.2.2 軟件定義

在第三代預(yù)警機(jī)中，以射頻數(shù)字化為基礎(chǔ)，首先實(shí)現(xiàn)軟件電臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用認(rèn)知技術(shù)，提升通信系統(tǒng)的智能化水平，將是機(jī)載通信系統(tǒng)的重要特征。它首先通過數(shù)字化和射頻綜合設(shè)計(jì)，顯著減少裝機(jī)代價(jià)，改善設(shè)備適應(yīng)平臺(tái)的能力。其次，它利用認(rèn)知無線電技術(shù)感知干擾環(huán)境并具備統(tǒng)一而靈活的各種波形實(shí)現(xiàn)電臺(tái)的軟件定義［6］，同時(shí)通過包括多入多出技術(shù)在內(nèi)的智能天線技術(shù)合理分配能量，來提升適應(yīng)復(fù)雜和未知電磁環(huán)境以及多種任務(wù)的能力。

軟件定義技術(shù)在通信系統(tǒng)中持續(xù)發(fā)展，可能導(dǎo)致通信系統(tǒng)成為軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)，這意味著未來的預(yù)警機(jī)通信系統(tǒng)中，電臺(tái)與數(shù)據(jù)鏈消失，通信系統(tǒng)是寬帶的、軟件的和智能的網(wǎng)絡(luò)，它使得應(yīng)用軟件可以參與對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制管理，滿足上層業(yè)務(wù)需求，通過自動(dòng)化業(yè)務(wù)部署和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，這些特性使得它可能成為滿足空基軍事通信寬帶、動(dòng)態(tài)應(yīng)用的理想架構(gòu)。但是，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算壓力大、軟件復(fù)雜度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題會(huì)隨著控制網(wǎng)元的數(shù)量增加而呈幾何級(jí)數(shù)上升，控制器接口遠(yuǎn)未標(biāo)準(zhǔn)化，存在集中管理控制架構(gòu)所帶來的“單點(diǎn)失效”等固有問題。因此，一方面，軟件定義網(wǎng)絡(luò)的眾多關(guān)鍵技術(shù)問題需要進(jìn)一步研究突破，另一方面，階段性實(shí)現(xiàn)軟件定義功能，滿足空基軍事通信的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用需求是完全可能的。

3.2.3 智能天線

智能天線早期應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，后來被發(fā)現(xiàn)在信道擴(kuò)容和提高通信質(zhì)量等方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而被引入軍事通信，又稱自適應(yīng)天線陣列、可變天線陣列或多天線。在雷達(dá)領(lǐng)域［7］，自適應(yīng)天線陣列通過數(shù)字化波束和智能信號(hào)處理來判定信號(hào)的空間信息，跟蹤或定位信號(hào)源，并進(jìn)行空域?yàn)V波。在通信中，該技術(shù)在空域(可聯(lián)合時(shí)域)對(duì)發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行最佳處理，實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的同時(shí)傳送，支撐多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，能在不增加帶寬的情況下成倍提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率，并有效降低誤碼率，也是4G/5G應(yīng)用的重要技術(shù)。在預(yù)警機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng)前，雷達(dá)和電子戰(zhàn)可以通過基于數(shù)字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)的大陣列和同時(shí)多波束應(yīng)用，更充分地利用空間和能量資源，在此基礎(chǔ)上，通信系統(tǒng)通過一體化設(shè)計(jì)或孔徑共用來獲得多通道和高增益的優(yōu)勢(shì)，可能會(huì)是智能天線技術(shù)首先在預(yù)警機(jī)上的應(yīng)用。另一方面，智能天線技術(shù)在軍用通信系統(tǒng)中全面應(yīng)用，尚需解決若干技術(shù)難題，如多徑傳播引起的頻率選擇性會(huì)增加信號(hào)處理的復(fù)雜性;在未來高速移動(dòng)通信條件下，精確實(shí)時(shí)地跟蹤信道狀態(tài)變化將更為困難，這些都是正在深入研究的課題。

3.2.4 無線IP

無線IP 技術(shù)一直未能在軍用通信中較早和普遍應(yīng)用，凸顯了軍用通信領(lǐng)域與民用通信領(lǐng)域比較相對(duì)落后的一方面。目前無線IP 的軍事運(yùn)用基礎(chǔ)已經(jīng)成熟，將在軍用無線通信的多個(gè)方面作出貢獻(xiàn)，帶來空前的擴(kuò)展性、靈活性和寬帶特性。

美軍在世界范圍內(nèi)較早地開始了IP 技術(shù)的應(yīng)用探索，其早期的典型代表是聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)(Joint Tactical Radio System，JTRS)和戰(zhàn)術(shù)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Tactical Targeting Network Technology，TTNT)，基于IP 的、與空基通信系統(tǒng)有關(guān)的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大。通過JTRS 項(xiàng)目，基于公共IP 的組網(wǎng)概念以及ad hoc 組網(wǎng)技術(shù)，美軍開發(fā)寬帶組網(wǎng)波形(Wideband Network Waveform，WNW)［8］，計(jì)劃作為美軍所有戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)使用的通用波形。依托已在E－3 預(yù)警機(jī)上開展試驗(yàn)的TTNT 項(xiàng)目，同樣采用結(jié)合ad hoc的IP 技術(shù)，可提供2～50 Mb/s數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，并且特別適用于空中網(wǎng)絡(luò)，使機(jī)載通信達(dá)到了空前水平?；贗Pv6，美軍正在開發(fā)下一代高級(jí)戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)——指戰(zhàn)員戰(zhàn)術(shù)信息網(wǎng)(Warfighter Information Network－Tactical，WIN－T)，同時(shí)大量采用基于3G/4G 的民用通信技術(shù)以及IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建由傳統(tǒng)視距、空基和天基通信系統(tǒng)構(gòu)成的三層體系，實(shí)現(xiàn)全方位的移動(dòng)能力，代表了軍事通信基于民用技術(shù)發(fā)展的重要方向。

4 結(jié)束語

下一代預(yù)警機(jī)所具備的“三高”特征，將解決在復(fù)雜電磁環(huán)境下隱身目標(biāo)、未知屬性目標(biāo)和時(shí)敏目標(biāo)/高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的打擊支持問題，并使完成“發(fā)現(xiàn)、跟蹤、識(shí)別、決策、打擊和評(píng)估(或偵、控、打、評(píng))”的打擊鏈所需時(shí)間不斷縮短，通信系統(tǒng)具備的強(qiáng)抗干擾、靈活自組、寬帶接入和高互操作等四個(gè)功能特征以及通(信)雷(達(dá))一體、軟件定義、智能天線和無線IP 等四個(gè)技術(shù)特征，實(shí)際上可能使傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)發(fā)生從全向向定向應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，以及從數(shù)據(jù)鏈向網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變，從而為新一代預(yù)警機(jī)在體系中發(fā)揮核心作用作出更大貢獻(xiàn)。建議國(guó)內(nèi)在新一代預(yù)警機(jī)研制或已有型號(hào)改進(jìn)中進(jìn)一步重視體系應(yīng)用對(duì)通信系統(tǒng)提出的各種需求，以及在預(yù)警機(jī)系統(tǒng)集成環(huán)境下強(qiáng)化通信系統(tǒng)與其他射頻系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)以期解決通信系統(tǒng)自身所不能解決的問題，同時(shí)加強(qiáng)民用新技術(shù)在軍用通信系統(tǒng)中的研發(fā)與技術(shù)儲(chǔ)備。

［1］曹晨.預(yù)警機(jī)發(fā)展70年［J］.中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2015，10(2):1－6.CAO Chen.Developments of AEW System for 70 years［J］.Journal of China Academy of Electronics and Information Technology，2015，10(2):1－6.(in Chinese)

［2］范鵬，曹晨，葛懷寧.預(yù)警機(jī)指揮控制功能的作戰(zhàn)使用及其發(fā)展［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37(8):22－25.FAN Peng，CAO Chen，GE Huaining.The use in war and developments of command and control function of AEW system［J］.Modern Electronics Technology，2014，37(8):22－25.(in Chinese)

［3］陸軍，酈能敬，曹晨，等.預(yù)警機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論［M］.2 版.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2011.LU Jun，LI Nengjing，CAO Chen，et al.Introduction to Airborne Early Warning System［M］.2nd ed.Beijing:National Defense Industry Press，2011.(in Chinese)

［4］Peterson M.Objective Gateway:Information to the Battlefield's Edge［M］//RUSI Defence Systems.Washington DC:［s.n.］，2007:96－97.

［5］劉志鵬.雷達(dá)通信一體化波形分離算法研究［J］.中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2013，8(5):421－425.LIU Zhipeng.Separation Algorithm Research of Radar－Communication Integrated waveform［J］.Journal of China Academy of Electronics and Information Technology，2013，8(5):421－425.(in Chinese)

［6］Fette B A.認(rèn)知無線電技術(shù)［M］.趙知?jiǎng)?，鄭仕鏈，尚俊娜，譯.北京:科學(xué)出版社，2008.Fette B A.Cognitive Radio Technology［M］.Translated by ZHAO Zhijin，ZHENG Shilian，SHANG Junna.Beijing:Science Press，2008.(in Chinese)

［7］周萬幸.軍用電子信息技術(shù)發(fā)展綜述［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2010，(32)6:1－6.ZHOU Wanxing.Summarization of Military electronics information technology［J］.Modern Radar，2010，(32)6:1－6.(in Chinese)

［8］張玲，敖佳，蔣秦芹.一種寬帶組網(wǎng)波形的SDR 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)［J］.通信技術(shù)，2012，45(1):131－134.ZHANG Ling，AO Jia，JIANG Qinqin.A Wideband Networking Waveform based on SDR Platform［J］.Communications Technology，2012，45(1):131－134.(in Chinese)