利用潛艇上浮前“窗口”提升通信能力的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

中國(guó)人民解放軍海軍潛艇學(xué)院 柏祖旸 宿亞樓 賈同丁

針對(duì)潛艇通信技術(shù)的特點(diǎn)，論述了潛艇利用上浮前“窗口”提升通信能力的意義，歸納總結(jié)了實(shí)施該通信方式的方法，對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了思考與研究，為潛艇提升通信能力提供了借鑒和參考。

潛艇受平臺(tái)自身?xiàng)l件限制，通信能力和自主搜索海戰(zhàn)場(chǎng)的能力有限，從大深度上浮期間的戰(zhàn)場(chǎng)感知力較弱，且港岸指揮所對(duì)潛通信聯(lián)絡(luò)時(shí)效性差，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)瞬息萬(wàn)變的?？涨閼B(tài)勢(shì)。因此，加強(qiáng)對(duì)潛通信能力建設(shè)，增強(qiáng)對(duì)潛通信聯(lián)絡(luò)手段探索顯得尤為重要。本文通過分析潛艇主要通信技術(shù)、圍繞潛艇上浮前通聯(lián)“窗口”的時(shí)間選擇和實(shí)施方法，開展提升對(duì)潛通信聯(lián)絡(luò)能力的可行性研究。

1 潛艇通信技術(shù)分析

近年來(lái)，潛艇水下通信除了運(yùn)用傳統(tǒng)的無(wú)線電、水聲等通信手段之外，低頻遠(yuǎn)程水聲通信、藍(lán)綠激光通信等新型潛通信方式得到了快速發(fā)展并已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，相關(guān)成果對(duì)提高潛艇等水下平臺(tái)的作戰(zhàn)能力，對(duì)整個(gè)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)效能、奪取制海權(quán)帶來(lái)巨大影響。結(jié)合當(dāng)前潛艇通信發(fā)展現(xiàn)狀分析，國(guó)內(nèi)外成熟的潛艇通信按方式主要分為有線通信、水聲通信、無(wú)線電通信等[1]。

1.1 有線通信

現(xiàn)有的潛用有線通信方式正在由電纜通信向光纜通信轉(zhuǎn)變，如圖1 所示。

圖1 有線控制深海潛航器Fig.1 Wired control of deep-sea submarine

線導(dǎo)魚雷是一個(gè)比較典型的潛用有線通信應(yīng)用方式。線導(dǎo)魚雷通過金屬電纜或光纖將魚雷與潛艇控制設(shè)備連接，從而可以由潛艇控制線導(dǎo)魚雷對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確攻擊，同時(shí)保證魚雷在開啟主動(dòng)搜索聲納時(shí)，避免出現(xiàn)誤傷己方的情況。

潛艇自身使用有線達(dá)成指揮通信的技術(shù)發(fā)展主要有兩種：首先是預(yù)先位海底布設(shè)長(zhǎng)距離有線通信光纜和通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)潛艇需要出聯(lián)時(shí)主要對(duì)接預(yù)設(shè)通信節(jié)點(diǎn)，與指揮所達(dá)成雙向通信；其次是使用大長(zhǎng)度光纖連接通信浮標(biāo)，使?jié)撏?shí)際位置拉開與暴露位置的距離，提高潛艇通信隱蔽性。

1.2 水聲通信

潛艇配備有用于通信的通信聲納。由于潛艇在水下時(shí)，大多數(shù)頻段的無(wú)線電波都被海水屏蔽，而聲波能量在水下傳播過程中的衰減與電磁波相比小很多，因此水聲通信在水下通信領(lǐng)域具有十分重要的地位。

采用水聲通信的優(yōu)點(diǎn)是不受海水深度的限制，使得潛艇或者其他類型水下裝備、設(shè)備在接收水聲信號(hào)時(shí)，可以不必上浮至海面，避免被敵方偵察到。通常潛艇的隱蔽性是其作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)和生存保證，除非確定安全，否則潛艇不會(huì)主動(dòng)采用水聲通信方式向外發(fā)送信息，通常采用接收方式實(shí)現(xiàn)單向通信以及其他較隱蔽通信手段。

水聲通信受海洋環(huán)境影響較大，要針對(duì)海洋環(huán)境通過調(diào)整發(fā)信深度或者潛航深度，保障水聲通信效果。

1.3 無(wú)線電通信

無(wú)線電波在自由空間環(huán)境中，受到的噪聲干擾較少，且衰減十分有限，使得無(wú)線電波是水面以上各作戰(zhàn)平臺(tái)之間的主要通信手段。但由于海水對(duì)無(wú)線電波有非常強(qiáng)的屏蔽作用，無(wú)線電波穿透海水的能力與頻率直接相關(guān)，頻率越低，海水對(duì)電磁波的吸收和衰減越小，穿透海水的能力越強(qiáng)，潛艇位水下可用的無(wú)線電通信頻段有限，通信速率較低。

超低頻、甚低頻無(wú)線電通信是潛艇位于水下時(shí)的主要通信手段，潛艇可以保持在水下航行狀態(tài)，通過釋放通信天線接收岸上指揮機(jī)構(gòu)的信息。而使用短波、超短波、衛(wèi)星通信時(shí)，潛艇必須是水面航行狀態(tài)或潛望狀態(tài)，即把通信天線暴露于空氣之中，增加潛艇暴露的風(fēng)險(xiǎn)。

2 利用潛艇上浮前通聯(lián)“窗口”達(dá)成對(duì)潛艇通信的意義

針對(duì)潛艇水下通信的特點(diǎn)，為盡量減少潛艇上浮次數(shù)，提升港岸指揮所對(duì)潛通信通聯(lián)能力，為海上執(zhí)行任務(wù)的潛艇在上浮前，先浮至收信深度使用無(wú)線電或水聲方式組織通信，可以減少潛艇上浮次數(shù)，同時(shí)根據(jù)岸指通信的內(nèi)容，決定繼續(xù)上浮或按岸指通信內(nèi)容調(diào)整計(jì)劃，提高潛艇的生存能力。針對(duì)潛艇上浮前的通聯(lián)“窗口”，可實(shí)現(xiàn)的通信聯(lián)絡(luò)手段為甚長(zhǎng)波、短波通信和水聲通信。

2.1 在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)增加對(duì)潛通信，可保障潛艇隱蔽的持續(xù)性

當(dāng)潛艇處于水下狀態(tài)時(shí)，由于自身觀察器材作用距離有限，在潛艇按計(jì)劃上浮后對(duì)當(dāng)面?？涨殡y以判斷，保持潛艇隱蔽性將面臨嚴(yán)重威脅。因此，要充分結(jié)合在潛艇上浮前的關(guān)鍵時(shí)間及地點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，及時(shí)通報(bào)潛艇上浮海域的?？涨闆r，有助于潛艇全面把握海空情況態(tài)勢(shì)，并根據(jù)岸指命令，規(guī)避反潛兵力，合理選擇浮起地點(diǎn)和時(shí)機(jī)，有助于實(shí)現(xiàn)潛艇隱蔽的持續(xù)性。

2.2 利用上浮前通聯(lián)“窗口”，可提高對(duì)潛通信的時(shí)效性

當(dāng)前港岸指揮所對(duì)潛艇通信聯(lián)絡(luò)通常在預(yù)先約定發(fā)信時(shí)間發(fā)信的方式實(shí)現(xiàn)，若因特殊情況無(wú)法收信則由潛艇根據(jù)?？涨闆r態(tài)勢(shì)臨機(jī)決定，但一般不宜連續(xù)間隔多個(gè)約定收信時(shí)間，以免遺漏港岸指揮所的通信信息。這種約定通信方式能減少潛艇上浮次數(shù)，使?jié)撏ъ`活選擇收信時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)也存在潛艇無(wú)法第一時(shí)間接收港岸指揮所命令的問題，通信時(shí)效性下降的問題。而利用潛艇上浮前建立通聯(lián)“窗口”的方法，可有效保證潛艇上浮階段能夠有效達(dá)成與港岸指揮所的通信，提高通信聯(lián)絡(luò)的時(shí)效性。

2.3 明確通信時(shí)間聯(lián)絡(luò)，可提升對(duì)潛臨機(jī)指揮的準(zhǔn)確性

對(duì)潛通信多以按前期預(yù)案通信為主，臨機(jī)通信為輔，然而戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)相對(duì)多變，潛艇上浮前對(duì)海面情況和對(duì)手探潛力量無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)判，從而容易導(dǎo)致被作戰(zhàn)對(duì)手的反潛兵力發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確定位。由于潛艇的浮起區(qū)域和時(shí)間港岸指揮所均可掌握，因此潛艇在上浮前準(zhǔn)確接收港岸指揮所的信息，可及時(shí)了解最新?？涨樽兓珳?zhǔn)引導(dǎo)潛艇正確應(yīng)對(duì)，可有效提升達(dá)成對(duì)潛臨機(jī)通信的準(zhǔn)確性。

3 利用潛艇上浮前通聯(lián)“窗口”達(dá)成對(duì)潛通信聯(lián)絡(luò)手段分析

3.1 港岸指揮所對(duì)潛甚長(zhǎng)波通信聯(lián)絡(luò)能力

港岸指揮所對(duì)海上潛艇組織專用的甚長(zhǎng)波通信網(wǎng)絡(luò)和短波通信網(wǎng)絡(luò)，保障對(duì)潛通信。

對(duì)潛通信利用甚長(zhǎng)波發(fā)信臺(tái)建立岸潛通聯(lián)鏈路，工作頻率固定，信道質(zhì)量高，傳輸距離固定，傳輸時(shí)延受帶寬影響較大。該通信方式特點(diǎn)為傳輸速率相對(duì)較低，傳輸容量受限，數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間長(zhǎng)，更新周期一般。

3.2 港岸指揮所對(duì)潛短波通信聯(lián)絡(luò)能力

短波通信組網(wǎng)較為靈活，工作頻率可選范圍大，信道質(zhì)量受日夜電磁環(huán)境變化、頻率高低和發(fā)射機(jī)功率大小等因素影響較大，進(jìn)而對(duì)傳輸距離產(chǎn)生影響。短波信道易受干擾車、大功率電臺(tái)等干擾，傳輸帶寬對(duì)傳輸時(shí)延的影響可忽略。短波能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)態(tài)勢(shì)信息的大容量和快速分發(fā)需求，但通聯(lián)距離不穩(wěn)定，通聯(lián)穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高；甚長(zhǎng)波通信導(dǎo)信道質(zhì)量穩(wěn)定但通信限制較多，可作為對(duì)潛通信的保底手段。

3.3 港岸指揮所對(duì)潛甚長(zhǎng)波通信聯(lián)絡(luò)能力

對(duì)潛水聲通信實(shí)現(xiàn)的方式是港岸指揮所結(jié)合衛(wèi)星信道（岸基到水面中繼站）、聲波信道（水面中繼站到潛艇）對(duì)潛艇進(jìn)行通信，可利用水面中繼站建立港岸指揮所與潛艇之間的通聯(lián)鏈路，水聲傳輸工作信道質(zhì)量受海水密度、溫度等因素影響較大，傳輸距離影響因素較多，傳輸時(shí)延受帶寬、通聯(lián)距離影響較大。綜上，潛艇水聲通信的傳輸速率較高，但傳輸信息數(shù)量對(duì)傳輸時(shí)延、收發(fā)報(bào)間隔影響較大，更新周期彈性較大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)潛大深度遠(yuǎn)距離的通信。

4 港岸指揮所對(duì)潛通聯(lián)“窗口”選擇

通過潛艇從水下收信至潛望狀態(tài)過程中各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)分析，岸指在對(duì)潛通聯(lián)“窗口”的選擇，主要把握潛艇使用拖曳天線開始接收同步信號(hào)至收回拖曳天線時(shí)間，以及由危險(xiǎn)深度浮至潛望狀態(tài)兩個(gè)時(shí)間段。綜上，對(duì)潛通聯(lián)時(shí)間可表示為[2]：T窗口=T浮起-T收信-T潛望

T浮起——潛艇計(jì)劃浮起時(shí)間確；

T收信——潛艇放出拖曳天線開始收信，至收信完畢的時(shí)間。

T潛望——收信完畢后，通過危險(xiǎn)深度浮起至潛望狀態(tài)的時(shí)間。

4.1 潛艇使用拖曳天線接收同步信號(hào)至收回拖曳天線的時(shí)間（T收信）

考慮到潛艇水下航行深度和收信深度因任務(wù)而不同，采用拖曳天線收信所需時(shí)間要從潛艇執(zhí)行近岸巡邏和遠(yuǎn)海航行兩種情況考慮，綜合水深、海洋環(huán)境的影響計(jì)算時(shí)間。

4.2 潛艇通過危險(xiǎn)深度浮至潛望狀態(tài)的時(shí)間（T潛望）

此段時(shí)間主要記錄潛艇通過危險(xiǎn)深度前在水下分層搜索及通過危險(xiǎn)深度浮至潛望深度所需時(shí)間。

應(yīng)考慮潛艇裝備性能和時(shí)間余量，通過數(shù)據(jù)比對(duì)，T收信主要取決于通信內(nèi)容長(zhǎng)度（收?qǐng)?bào)時(shí)間）、譯報(bào)時(shí)間和指揮員決策時(shí)間；通過危險(xiǎn)深度浮起時(shí)間（T潛望），主要取決于海區(qū)海空情、海面目標(biāo)等情況。

5 潛艇達(dá)成上浮前通聯(lián)“窗口”實(shí)施通信的方法

綜上分析，潛艇應(yīng)當(dāng)根據(jù)浮起前通聯(lián)窗口時(shí)間，綜合考慮潛艇當(dāng)時(shí)的航行深度、海區(qū)?？涨?、海面目標(biāo)等情況，確定準(zhǔn)備收信前的各項(xiàng)工作時(shí)間，實(shí)施通信流程如下。

5.1 調(diào)整潛艇姿態(tài)，浮至收信深度

潛艇執(zhí)行海上任務(wù)時(shí)，為提高潛艇的隱蔽性，有效應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)對(duì)手的反潛體系，通常進(jìn)行大深度航行。潛艇按照約定要求，在計(jì)劃上浮前接收岸指信息，可提前調(diào)整潛艇姿態(tài)，預(yù)先浮至可收信深度，通過釋放拖曳天線，即可實(shí)現(xiàn)水下隱蔽接收甚長(zhǎng)波、短波報(bào)文，實(shí)施衛(wèi)星導(dǎo)航定位。潛艇使用拖曳天線，航速及定位深度受限，如果要在更大的深度上進(jìn)行收信并進(jìn)行定位，則可通過降低航速，增加天線釋放長(zhǎng)度的方式，增加一定的收信深度，提高自身的通信隱蔽性。

5.2 綜合搜索判情，判定收信條件

為保證潛艇上浮前水下收信的隱蔽性和安全性，在組織釋放拖曳天線前，應(yīng)進(jìn)行綜合搜索判情，研判海域海空情信息和船只情況，判定收信條件。當(dāng)組織變深收信時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前水文條件，組織分層搜索并轉(zhuǎn)向搜索尾部盲區(qū)，確保盡可能多地掌握海域?？涨樾畔⒑秃Ｃ娲磺闆r。在?？涨樵试S和無(wú)過往船只影響時(shí)，判定滿足拖曳天線使用要求，可以組織實(shí)施水下隱蔽收信。若僅受過往船只影響時(shí)，可通過實(shí)施機(jī)動(dòng)拉距，確保拖曳天線釋放后的航行安全；若判斷當(dāng)面?？涨椴辉试S時(shí)，可利用機(jī)動(dòng)權(quán)限調(diào)整上浮計(jì)劃及收信時(shí)機(jī)。

5.3 調(diào)整航向航速，組織水下收信

在判斷符合收信條件后，準(zhǔn)備使用拖曳天線收信，同時(shí)調(diào)整潛艇航向，保持正對(duì)或背對(duì)甚長(zhǎng)波值班發(fā)信臺(tái)方向，降低航速至收信航速范圍，并根據(jù)航速和深度確定天線釋放長(zhǎng)度，進(jìn)行釋放拖曳天線組織的收信的相關(guān)準(zhǔn)備，釋放拖曳天線完畢后，潛艇應(yīng)保持收信深度、航向、航速等收信條件穩(wěn)定或改善，確保準(zhǔn)時(shí)接收無(wú)線電通信信號(hào)（甚長(zhǎng)波、短波），報(bào)文接收完畢，同時(shí)組織收回拖曳天線。

5.4 研判報(bào)文內(nèi)容，確定后續(xù)行動(dòng)

潛艇根據(jù)港岸指揮所的通信內(nèi)容，組織相關(guān)人員研判情況，并根據(jù)與港岸指揮所通信接收的信息，執(zhí)行或調(diào)整后續(xù)計(jì)劃。

6 關(guān)于相關(guān)問題的思考

（1）潛艇的隱蔽性是其保持戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵。因此，港岸指揮所利用“窗口”期對(duì)潛通信應(yīng)盡量遵循“無(wú)情況和重要事項(xiàng)不發(fā)報(bào)”的原則，最大限度保證潛艇隱蔽性。例如可采取方式：如潛艇接收的報(bào)文出現(xiàn)亂碼等情況，潛艇判斷為不具備上浮條件，繼續(xù)位于水下隱蔽機(jī)動(dòng)，同時(shí)嚴(yán)格遵守預(yù)先約定的通信要素，在下一約定收信時(shí)間點(diǎn)組織收信，等待港岸指揮所下一步指示。（2）潛艇利用上浮前“窗口”提升通信能力，其本質(zhì)是減少潛艇上浮次數(shù)，增加潛艇獲取外界信息量。因此，潛艇在拖曳天線中可兼容例如AIS 等全維無(wú)線電接收模塊，使?jié)撏显诟∏巴?lián)“窗口”時(shí)段一次釋放天線接收外界最大信息，建立綜合控制系統(tǒng)，使其具備融合不同信息來(lái)源的同一航行信息數(shù)據(jù)功能，保障潛艇水下收信時(shí)的安全性，提升潛艇浮起前對(duì)海面情況、礙航物等海上目標(biāo)的態(tài)勢(shì)掌握，確保潛艇航行安全。（3）對(duì)潛低頻水聲通信不受潛艇深度限制，是利用潛艇上浮前“窗口”提升通信能力的較好方式，必須配備水面中繼站才能完成[3]。水面中繼站作為通信節(jié)點(diǎn)，在發(fā)生武力沖突時(shí)會(huì)成為首選攻擊目標(biāo)，必然會(huì)牽扯我方一定規(guī)模的護(hù)衛(wèi)兵力。

可在兩個(gè)方面進(jìn)行研究突破：首先是位重點(diǎn)海域發(fā)展布設(shè)低頻水聲通信固定聲納基陣，以期利用固定基陣大孔徑的特點(diǎn)，形成較大區(qū)域地對(duì)潛通信和對(duì)潛探測(cè)能力；其次是研究空中平臺(tái)投放浮標(biāo)。據(jù)外媒報(bào)道，北約國(guó)家海軍空布浮標(biāo)中包含基于中低頻通信的通信浮標(biāo)，主要用于保障艦艇編隊(duì)與潛艇的通信協(xié)同，具有機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)、部署速度快、作業(yè)效率高、區(qū)域局限小等特點(diǎn)。

引用

[1] 朱鵬.對(duì)潛通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技,2021,18(11):3-4.

[2] 黎漫斯,劉靜,胡志慧.對(duì)潛通信系統(tǒng)效能評(píng)估[J].兵工自動(dòng)化,2019,38(12):64-67.

[3] 王詩(shī)韻,朱德寶,初磊.低頻遠(yuǎn)程水聲通信技術(shù)對(duì)潛艇作戰(zhàn)的影響[J].電聲技術(shù),2019,43(6):5-7.