對(duì)潛通信系統(tǒng)效能指標(biāo)體系研究?

黎漫斯 劉 冰 賈舒宜

（1.91469部隊(duì) 北京 100841）（2.海軍航空大學(xué)戰(zhàn)勤學(xué)院信息融合所 煙臺(tái) 264001）

1 引言

隨著由近海防御向近海防御與遠(yuǎn)海防衛(wèi)型的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，潛艇戰(zhàn)斗力的體現(xiàn)與對(duì)潛通信密切相關(guān)，指揮潛艇訓(xùn)練和作戰(zhàn)必須依靠通信手段，因此，保持與潛艇的聯(lián)絡(luò)暢通至關(guān)重要。經(jīng)過多年建設(shè)，對(duì)潛通信系統(tǒng)裝備水平穩(wěn)步提高，已基本形成滿足潛艇作戰(zhàn)保障需求的通信裝備體系，但由于目前系統(tǒng)發(fā)展水平尚不均衡，嚴(yán)重影響對(duì)潛通信整體保障效能的進(jìn)一步提升，使得對(duì)潛通信現(xiàn)狀與基于信息系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力要求存在較大差距［1～2］。

如何對(duì)對(duì)潛通信裝備效能進(jìn)行合理評(píng)估，分析影響對(duì)潛通信效能的主因，以達(dá)到總體把握對(duì)潛通信裝備建設(shè)的方向和重點(diǎn)，構(gòu)建合理的對(duì)潛通信指標(biāo)體系是重點(diǎn)［3］。近年來對(duì)潛艇的作戰(zhàn)、訓(xùn)練、保障等方面提出了許多新要求，而現(xiàn)行的指標(biāo)體系由于受當(dāng)時(shí)歷史條件和信息化水平限制，所反映的信息在全面性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性等方面已不能滿足通信需求［4］。

本文的主要工作就是研究目前對(duì)潛通信系統(tǒng)的效能評(píng)估指標(biāo)體系，為對(duì)潛通信系統(tǒng)效能評(píng)估提供基礎(chǔ)。

2 潛艇通信系統(tǒng)的組成和分類

潛艇通信系統(tǒng)可以大概分為岸對(duì)潛、潛對(duì)岸、潛與潛、潛艇與飛機(jī)、潛艇與艦艇之間的對(duì)潛通信系統(tǒng)和潛艇內(nèi)部通信系統(tǒng)［2］，本文主要研究對(duì)潛通信系統(tǒng)。

對(duì)潛通信主要包括以下五個(gè)方面：

1）岸對(duì)潛通信。岸基對(duì)潛艇的通信聯(lián)絡(luò)主要是用于從岸基廣播站到潛入水中的潛艇的信息交換，這類通信聯(lián)絡(luò)由超低頻／甚低頻／低頻和艦隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供。

2）潛對(duì)岸通信。潛艇對(duì)岸基臺(tái)站的通信聯(lián)絡(luò)是為支持潛艇到岸上指揮節(jié)點(diǎn)間的信息交換而建立的，通常使用短波和衛(wèi)星通信手段。

3）艦對(duì)潛通信。艦艇對(duì)潛艇的通信聯(lián)絡(luò)，主要是艦艇與潛艇的信息交換，較常使用潛艇數(shù)據(jù)鏈，主要使用高頻／甚高頻／超高頻、無線通信和衛(wèi)星通信。

4）潛對(duì)艦通信。潛艇對(duì)艦艇的通信聯(lián)絡(luò)通常使用近程通信線路，支援潛艇到艦艇的信息交換，主要使用高頻／甚高頻／超高頻、無線通信線路以及衛(wèi)星通信。

5）潛對(duì)潛通信。潛艇對(duì)潛艇的通信聯(lián)絡(luò)，是通過高頻／甚高頻／超高頻、無線電線路、衛(wèi)星通信和聲學(xué)電話直接為兩艘潛艇之間提供信息交換線路。

綜上可知，潛艇與岸基、艦艇和飛機(jī)之間的通信常用超視距的V/UHF、遠(yuǎn)距離的HF及超高頻、特高頻衛(wèi)星通信手段；而岸基對(duì)潛指揮在潛望狀態(tài)或水面航行狀態(tài)時(shí)，可使用甚低頻、高頻、衛(wèi)星等通信方式；當(dāng)潛艇處于水下狀態(tài)時(shí)，則必須使用電波可穿透海水的甚低頻、超低頻或極低頻通信手段。

此外，對(duì)潛通信還包括潛艇與飛機(jī)、潛艇與地面機(jī)動(dòng)指揮所的通信等。

3 潛艇通信現(xiàn)狀

眾所周知，潛艇作為重要的水下作戰(zhàn)平臺(tái)，具備極強(qiáng)的攻擊性和隱蔽性，能夠在數(shù)百米的深水中持續(xù)活動(dòng)數(shù)月，作為戰(zhàn)斗以及反潛的主要力量，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中必不可少的武器。但是由于受自身裝備所限，潛艇必須深潛水下，潛艇在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)都是獨(dú)立作戰(zhàn)，不能及時(shí)獲取戰(zhàn)爭(zhēng)情報(bào)態(tài)勢(shì)，很難與其他兵力協(xié)同，因此必須靠通信來保障其水下作戰(zhàn)和其他戰(zhàn)術(shù)活動(dòng)的指揮［2，5］。隨著科技的發(fā)展和作戰(zhàn)觀念的改變，潛艇所擔(dān)負(fù)的任務(wù)越來越多，迫切需要與其他兵力進(jìn)行高效的信息交換，對(duì)潛通信就顯得尤為重要。

對(duì)潛通信多指潛艇水下通信，為減少潛艇暴露的可能，對(duì)潛通信方式多以隱蔽、單向非實(shí)時(shí)和低截獲潛艇水下通信為主。潛艇通信的主要特點(diǎn)是快速隱蔽、安全可靠，以適應(yīng)潛艇水下活動(dòng)的需要。對(duì)潛通信基本上為以無線通信，因此，天氣及地理環(huán)境對(duì)潛艇通信影響很大，對(duì)潛通信的陸基通信設(shè)施體積龐大，故易遭受攻擊；另外再加上潛艇本身所特殊需要的利用海洋水聲環(huán)境的隱身能力等也使得對(duì)潛通信技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同一時(shí)期的其他通信技術(shù)。我國(guó)的對(duì)潛通信技術(shù)起步較晚，與國(guó)外對(duì)潛通信技術(shù)相比，總體落后幾十年，主要表現(xiàn)為對(duì)潛通信基礎(chǔ)設(shè)施較差，系統(tǒng)共享資源有限，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)還處于研發(fā)階段等。

4 潛艇作戰(zhàn)需求分析

潛艇是信息化海戰(zhàn)中一種重要的隱蔽兵力，是襲擊敵方艦艇、破壞海上交通線、襲擊敵方岸上重要軍事目標(biāo)的重要艦種［5］，其最大的戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)是它能在水下進(jìn)行戰(zhàn)斗行動(dòng)，具有良好的隱蔽性。

對(duì)隱蔽潛艇的實(shí)時(shí)通信是潛艇發(fā)揮其作戰(zhàn)效能的重要保證，即要在保障對(duì)潛艇通信暢通的同時(shí)，保證潛艇的作戰(zhàn)性能不受到影響［6］。就目前的通信手段來講，潛艇進(jìn)行高數(shù)據(jù)率通信時(shí)要減慢航速，上浮到危險(xiǎn)深度以上，增加了潛艇的暴露的危險(xiǎn)，在信息化海戰(zhàn)場(chǎng)中這種可能性將直接影響潛艇的作戰(zhàn)運(yùn)用甚至潛艇自身的生存。

因此，實(shí)施對(duì)潛通信時(shí)，影響潛艇作戰(zhàn)性能的因素有兩個(gè)方面：一是潛艇隱蔽性的降低，二是潛艇機(jī)動(dòng)性能的降低。隱蔽性降低主要是潛艇上浮至非安全深度造成的，機(jī)動(dòng)性的降低主要是收信時(shí)對(duì)潛艇的航向和航速有限制造成的。

綜上，作為一種軍事通信系統(tǒng)，潛艇通信系統(tǒng)首先必須滿足部隊(duì)作戰(zhàn)提出的基本要求，即對(duì)信息的傳達(dá)必須做到迅速、準(zhǔn)確、保密和不間斷。這些需求著眼于水下作戰(zhàn)使用，主要包括及時(shí)性、有效性、可靠性、隱蔽性、機(jī)動(dòng)性需求等。

5 構(gòu)建對(duì)潛通信裝備效能指標(biāo)體系

潛艇通信系統(tǒng)主要由甚低頻收信設(shè)備、高頻通信設(shè)備、甚/特高頻通信設(shè)備、UHF戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)通設(shè)備、遇險(xiǎn)救生通信設(shè)備、系統(tǒng)控制與信息處理設(shè)備及內(nèi)通設(shè)備等組成。研究對(duì)潛通信裝備效能指標(biāo)體系的目的在于通過這些指標(biāo)，能夠?qū)?duì)潛通信效能做出合理的評(píng)估，進(jìn)而全面真實(shí)地反映潛艇通信系統(tǒng)通信保障能力的客觀本質(zhì)，以暴露對(duì)潛通信保障工作中存在的問題，為今后對(duì)潛通信裝備保障工作指明發(fā)展方向。

5.1 系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

以作戰(zhàn)和訓(xùn)練需求為牽引，準(zhǔn)確地反映潛艇通信現(xiàn)狀和通信保障情況，有利于對(duì)潛通信滿足潛艇部隊(duì)通信業(yè)務(wù)需求，確保提高潛艇整體通信保障效能［7］。文章圍繞潛艇作戰(zhàn)需求及潛艇水下作戰(zhàn)通信的特點(diǎn)，從諸多影響潛艇通信效能的特征性能指標(biāo)中選取影響較大的主要參數(shù)因子，建立以業(yè)務(wù)性能指標(biāo)和戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)為基礎(chǔ)，由及時(shí)性、有效性、可靠性、隱蔽性和機(jī)動(dòng)性等五大關(guān)鍵指標(biāo)及其若干細(xì)化指標(biāo)組成的效能指標(biāo)體系。

5.2 指標(biāo)體系

構(gòu)造合理的層次結(jié)構(gòu)，對(duì)分析結(jié)果的有效程度具有舉足輕重的作用，對(duì)于解決問題極為重要［8］。指標(biāo)體系內(nèi)，對(duì)潛通信評(píng)估指標(biāo)的選取直接關(guān)系到綜合評(píng)估的結(jié)果。對(duì)潛通信指標(biāo)體系能否充分真實(shí)反映出對(duì)潛通信系統(tǒng)的特征、能力，是正確評(píng)估對(duì)潛通信系統(tǒng)通信效能的關(guān)鍵。任何一項(xiàng)指標(biāo)都從一個(gè)側(cè)面反映對(duì)潛通信系統(tǒng)的通信效能的某些信息，指標(biāo)選取的不合理，勢(shì)必使得信息反映不充分，從而影響評(píng)估結(jié)果。因而，決定選取多少、選取何種指標(biāo)是評(píng)估對(duì)潛通信裝備通信效能中最重要的一環(huán)，需予以高度重視。

對(duì)潛通信裝備通信指標(biāo)體系是指在研究面向潛艇水下作戰(zhàn)需求的對(duì)潛通信裝備效能評(píng)估活動(dòng)中，由一系列指標(biāo)構(gòu)成的有機(jī)整體，是綜合測(cè)量評(píng)估對(duì)象的尺度集［9］。評(píng)估體系常具有層次結(jié)構(gòu)，包含有目標(biāo)和準(zhǔn)則兩類，形成多層次評(píng)估體系［10］。通過對(duì)潛艇通信系統(tǒng)的功能進(jìn)行分析，考慮到該系統(tǒng)的特殊軍事用途，把對(duì)潛通信系統(tǒng)的通信效能指標(biāo)綜合歸納為兩類：業(yè)務(wù)性能指標(biāo)和戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)。在此層次上，對(duì)每個(gè)一級(jí)性能指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化，最終構(gòu)成一個(gè)三到四層的對(duì)潛通信指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系。

通過上述分析，將對(duì)潛通信系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建如圖1所示，該指標(biāo)體系模型主要分為四層。下面詳細(xì)討論這兩類指標(biāo)的組成和劃分。

對(duì)潛通信裝備通信效能受多方面因素影響，依據(jù)指標(biāo)選取原則，初步確定以下二類從不同側(cè)面反映對(duì)潛通信效能的參數(shù)作為二級(jí)指標(biāo)，包括業(yè)務(wù)指標(biāo)及戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)。指標(biāo)含義如下。

業(yè)務(wù)指標(biāo)：對(duì)于通信系統(tǒng)而言，首先關(guān)注的是它能否完成既定通信任務(wù)，與通信對(duì)象達(dá)成有效的溝通聯(lián)絡(luò)的能力。這種能力由系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層功能決定，所以，把衡量業(yè)務(wù)層性能的指標(biāo)歸為一大類業(yè)務(wù)性能指標(biāo)，作為該系統(tǒng)的基礎(chǔ)指標(biāo)之一來研究。

圖1 對(duì)潛通信系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系

戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)：除業(yè)務(wù)性能指標(biāo)之外，對(duì)潛通信系統(tǒng)還應(yīng)滿足對(duì)潛通信特殊的軍事需求。從潛艇水下作戰(zhàn)的軍事需求出發(fā)，歸納整理另一類指標(biāo)，即系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)，作為該系統(tǒng)的第二個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)來研究。

該指標(biāo)體系分為4級(jí)，上述各二級(jí)指標(biāo)中的主要組成要素可提煉為相應(yīng)的三級(jí)指標(biāo)，三級(jí)指標(biāo)又可提煉細(xì)化為相應(yīng)的四級(jí)指標(biāo)，包括2項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，5項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)和14項(xiàng)四級(jí)指標(biāo)，共同構(gòu)成對(duì)潛通信裝備通信效能評(píng)估指標(biāo)體系。

5.2.1 業(yè)務(wù)性能指標(biāo)

業(yè)務(wù)性能指標(biāo)是通信系統(tǒng)本身的總體性能的綜合，反映了通信系統(tǒng)滿足各種應(yīng)用要求的基本能力。從軍事應(yīng)用角度考慮，業(yè)務(wù)性能指標(biāo)可劃分為通信及時(shí)性、有效性和可靠性三類指標(biāo)，分別從系統(tǒng)的時(shí)效性、信息傳輸質(zhì)量和安全可靠等三方面綜合反映系統(tǒng)的業(yè)務(wù)性能。

及時(shí)性：及時(shí)性指標(biāo)是指在一定的時(shí)間內(nèi)，完成傳輸消息任務(wù)的時(shí)間概率特性，一般從系統(tǒng)的信道容量、響應(yīng)時(shí)間等方面對(duì)它進(jìn)行衡量?？紤]到潛艇的作戰(zhàn)范圍比較寬廣，在實(shí)施遠(yuǎn)距離通信時(shí)，還應(yīng)該把系統(tǒng)的通信距離這個(gè)的因素納入評(píng)估的范疇。

有效性：有效性指標(biāo)是指信號(hào)到達(dá)接收端的準(zhǔn)確概率特性，這里從系統(tǒng)的誤碼率、接收端的信噪比和信擾比等方面來進(jìn)行衡量，主要考慮信號(hào)的能量分布特性。

可靠性：可靠性指標(biāo)主要考慮兩方面情況：一是傳輸過程的可靠性，即消息不被截獲的概率，二是成功接收到信號(hào)的概率，這個(gè)指標(biāo)一般由接收端的設(shè)備性能來決定。

5.2.2 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)

慮到通信過程對(duì)潛艇訓(xùn)練和作戰(zhàn)產(chǎn)生的影響，從通信過程中潛艇的隱蔽性和機(jī)動(dòng)性兩個(gè)方面對(duì)戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行研究。

隱蔽性：隱蔽性是指潛艇在通信的過程中被敵方發(fā)現(xiàn)的概率，這個(gè)指標(biāo)主要取決于潛艇的收信深度。隨著國(guó)外對(duì)潛探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，潛艇對(duì)甚低頻信號(hào)收信的深度已不能滿足潛艇安全的需要［11］，因此，在考慮通信對(duì)潛艇隱蔽性影響時(shí)，還應(yīng)考慮潛艇在非安全深度收信的停留時(shí)間、潛艇為完成收信在單位時(shí)間內(nèi)上浮到非安全深度的次數(shù)，同時(shí)，鑒于對(duì)潛通信的特殊性，還應(yīng)考慮潛艇進(jìn)行通信的通信深度對(duì)隱蔽安全帶來的不利影響［12］。

機(jī)動(dòng)性：機(jī)動(dòng)性主要是指通信過程對(duì)潛艇在水中機(jī)動(dòng)性能的影響，包括對(duì)潛艇航向和航速的限制，反映潛艇在收信過程中進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)的能力，以及該系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的機(jī)動(dòng)靈活性和快速應(yīng)變能力。

6 結(jié)語

對(duì)潛通信效能是決定潛艇生存能力和戰(zhàn)斗力的重要因素，是滿足潛艇快速隱蔽、安全可靠，適應(yīng)其執(zhí)行水下訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)的軍事需求，是保證其水下的安全性的關(guān)鍵所在，也是許久以來限制潛艇作戰(zhàn)效能充分發(fā)揮的重大難題。

確定合適的效能評(píng)估指標(biāo)體系是對(duì)潛通信系統(tǒng)通信效能評(píng)估的關(guān)鍵所在。本文圍繞對(duì)潛通信系統(tǒng)效能評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建展開研究，從對(duì)潛通信裝備的業(yè)務(wù)性能指標(biāo)和戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)出發(fā)，建立了指標(biāo)體系，為實(shí)現(xiàn)對(duì)潛通信系統(tǒng)的效能評(píng)估打下了基礎(chǔ)。在下一步工作中，將根據(jù)所定義的指標(biāo)，通過仿真方法、數(shù)學(xué)分析方法等手段對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化，對(duì)通信效能進(jìn)行評(píng)估。