船用通信技术简介.doc

船用通信技术简介一、引言由于地球上四分之三的面积是海洋, 因此争夺海上优势通讯至关重要。船作为一种能在水下作战的手段, 已愈来愈成为争夺制海权的重要力量。随着大船使用能力的日益增强, 船自身固有的一些弱点也日渐暴露。二、水下短波通信现状及特点1.短波通信概述无线电短波是指波长在10米以上100米以下的电磁波, 其频率为330兆赫兹。在这个频段, 电波可以通过高层大气的电离层进行折射或反射而回到地面达到远距离通信, 当电波被地面再次反射而由天空二次返回时, 传送距离更远, 多次反射的电波可以实现全球通信。短波通信可以传送电报、电话、传真、低速数据和语音广播等多种信息。短波在国际通信、防汛救灾、海难救援以及通信等方面发挥了独特的重要作用。2.水下通信包括以下几个方面(1)岸对水下通信。岸对水下的通信联络主要是用于从岸基广播站到水中的各型大船的信息交换, 这类通信联络由ELF/VLF/LF和用户卫星通信系统提供。(2)船对岸通信。船对岸基台站的通信联络电路是为支持船到岸上指挥节点间的信息交换而建立的。通常使用卫星通信手段, 并且均需采用突发方式。(3)船对水下船通信。船对水下船的通信联络, 主要是为支持工作群中的某一船与直接支援通信指挥的船间的信息交换, 较常使用船用数据链。因其基本上在近程线路上进行,所以可采用HF/VHF/UHF无线电路和卫星通信。(4)水下船对船通信。水下船对船的通信联络通常使用近程通信线路, 支援船到通信群中某一船间的信息交换, 主要使用HF/VHF/UHF无线通信线路以及卫星通信。(5)飞机对船通信。飞机对船的通信联络, 主要是为船载机与直接支援通信群的船之间提供信息交换线路以确保其间的协同工作。(6)船对飞机通信。船对飞机的通信联络是为通信群中的直接支援船与船通信间提供信息交换, 它类似于船对船的通信联络。使用HF/VHF/UHF近程、低截获率的通信线路。(7)水下船对水下船通信。水下船对水下船的通信联络, 是通过HF/VHF/UHF无线电线路、卫星通信和声学电话直接为两艘船之间提供信息交换线路。(8)水下工作及遇险网。这个通信网主要用于在作战工作机关、船和有关船之间交换通信信息, 它主要使用HF和UHF频段。3.水下通讯系统的主要通讯方式(1)VLF无线电通信;即very lowfrequency， 甚低频传播以地波为主，多数用作潜艇通讯、远距离通信、超远距离导航、远距离导航、无线心跳频率检测器、地球物理学研究及雪崩时生命和财产的搜索等。(2)ELF无线电通讯; Extremely low frequency是指频率由3Hz至30Hz，波长10,000公里至100,000公里的无线电波。而多数给美军及俄罗斯军方用作和潜艇沟通。基于无线电于咸水的传送特性，除了极低频和超低频外，通常无线电波不容易在海中传送。虽然它可以在水中容易地传送，但是ELF每分钟可以传送的讯号相对地较小，所以只是给美军用作指示潜水艇进入离开海底。另外要有效传送极低频信号需要大型的天线，所以极低频的使用不太普遍。(3)机载对水下船中继通讯系统;(4)船HF/VHF/UHF通讯;(5)UHF/SHF/EHF卫星通讯;(6)对船通信浮标;(7)蓝绿激光对潜通信;(8)现代调幅水声通信。三、船用短波通信现状及特点船向外可以采用上浮, 采用短波通信的方式通信。短波无线电利用地波或低电离层进行几十公里到几百公里的中、近距离通信, 利用电离层反射进行数千乃至上万公里的远距离通信。但是短波通信设备在通信前需要调谐, 而现在的短波通信设备的调谐功率比较大, 调谐时间比较长。船的生存能力完全维系于自身的隐蔽性上, 船在海上一旦被对方水面船或飞机发现便很难逃脱被攻击的厄运。虽然尽量缩短通讯时间和提高信息传输速率, 无线电波在空中总的发射时间限制在无线电侦察定位系统的反应时间内, 可以使对方的定位系统来不及对无线电波信号的存在做出反应, 可以增强船的隐蔽性。但较大调谐功率和较长调谐时间增大了船的被发现的可能性, 不利于船的隐蔽, 降低了船的生存能力。四、船用短波通信的几点设想船用通信的关键是通信的隐蔽性和保密性, 因此未来的船用通信要在这两个方面着重改造, 只有在这两方面做好了, 才能提升船的生存能力。这就必需采用全新技术, 以下为船通信改造的几点设想。1.隐蔽调谐的技术采用隐蔽调谐技术, 降低调谐功率, 缩短调谐时间, 使短波通信系统做到隐蔽调谐, 这样就可大大降低船被发现的概率, 提高船的生存能力。天线调谐器必需采用新的天调匹配技术矢量法调谐, 即TIMS(TrackingImpedanceMeasuringSystem)。TIMS是一种能精确测量电压系数的幅值和相位的阻抗测量仪。测量是在射频标准工作功率电平下进行的。这个定向耦合器的射频输出和射频通路上正向和反射电压成正比。根据传输线基本原理, 正向波与反射波电压比等于反射系数的模, 其相位差等于反射系数的相位角。TIMS最大的优点是无用的信号不会与射频线路耦合。TIMS另一优点就是能准确应用阻抗信息。天调使用一个具有数字运算能力的处理器进行控制, 可以直接计算元件值。采用了TIMS技术的天调实现了在微功率下阻抗的精确测量, 解决了以往测量时功率较大的困难, 从而大大降低了天调的调机功率, 调谐功率小于100mW, 达到了隐蔽调谐的要求。2.猝发通信技术通信信号在空中暴露的时间越长, 被对方侦收的可能性越大。猝发通信通过加快通信速度来减少信号的留空时间, 从而降低对方的侦收概率, 增加对方破译的难度, 而且也不易被对方冒充和欺骗。一方面可使用较大的脉冲功率来抵御有意干扰, 另一方面由于发射时间的随机性和短暂性使侦收概率大大降低。3.跳频技术跳频通信就是在很宽的频率范围内, 电台的工作频率按一定的规律和速率来回跳变。由于跳频通信设备的通信频率变幻莫测, 一次通信要由多个瞬时信道完成, 所以对方截获很困难, 即使遭到截获, 也仅仅是瞬时信息, 不影响大局, 因此保密性好。另外, 跳频通信的抗干扰能力强。4.扩频通信技术扩频通信技术是通过扩频技术和减少发射功率的办法, 把通信信号隐藏在噪声中, 而且只要对功率进行有效的调整, 就可对波状形的合成噪声实施编码和解码, 以实现通信过程。而对对方来说, 接收到的则是噪声信号。工作中采用这种通信方式, 对方截获和探测的概率就大大降低, 即使侦收到了, 也很难对信号进行分析利用。同时, 由于把通信信号淹没在噪声中, 也自然地解决了电磁干扰的难题。5.数字通信技术数字通信抗干扰的能力较强, 所以发达国家已广泛采用数字通信。数字通信的密钥量可以做得很大, 保密性能也更好。所谓密钥量, 就是信号加密码排列组合的个数。加密码的位数越多, 排列组合个数越多, 密钥量越大, 平均保密时间越长。6.建立能自动交换的覆盖区域很大的战术通信网这种通信网在各级用户等地域设立若干个交换点, 组成栅格状