基于船艦超短波通信系統(tǒng)的研究

禤展藝（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，510663）

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基于船艦超短波通信系統(tǒng)的研究

禤展藝
（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，510663）

摘要：本文介紹了艦船超短波系統(tǒng)，并對(duì)超短波視距通信的特點(diǎn)和性能進(jìn)行了分析，接著對(duì)船艦超短波通信的應(yīng)用模式及其反偵察、抗干擾能力進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：船艦超短波通信；視距通信；應(yīng)用模式；反偵察和抗干擾能力

0　引言

目前，超短波通信廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，面對(duì)復(fù)雜的海上作業(yè)，為了增進(jìn)艦船之間的信息交換，超短波通信系統(tǒng)仍積極被采用。

1　船艦超短波視距通信

由于超短波的波長(zhǎng)較短，因此在傳輸過(guò)程中，被大氣層的折射、散射和發(fā)射作用下削弱，另外，超短波在地表面上所產(chǎn)生的感應(yīng)電流很大，這些現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了超短波的遠(yuǎn)距離傳輸。超短波通信系統(tǒng)的頻率較高，對(duì)電離層的穿透力較強(qiáng)，因此超短波不能用與電離層的反射作用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超短波適用于空間波的傳播，這就是所謂的視距通信。

圖1　超短波視距通信有效通信區(qū)域示意

大氣層能使超短波發(fā)生折射、反射和折射等現(xiàn)象，這在一定程度上增加了超短波通信的距離。海上超短波的通信距離主要受視距傳播的影響，另外，超短波的通信距離還與艦船之間的距離、艦船與海岸通信中心距離、空中飛機(jī)的高度、艦船的天線高度和超短波發(fā)射機(jī)的功率有關(guān)。

干涉衰減和繞射衰減很大程度上影響超短波的通信傳播，干涉衰減是指反射波與直射波的干涉效應(yīng)，而繞射衰減是指超短波受地形的阻擋引起的衰減，船艦在海上作業(yè)時(shí)，應(yīng)考慮干涉衰減而忽略繞射衰減。另外，超短波的傳播受距離的遠(yuǎn)近和建筑物的阻擋的影響，因此，技術(shù)人員需利用經(jīng)驗(yàn)和確定性的模式對(duì)超短波傳播做一個(gè)定性的預(yù)測(cè)，保證超短波通信系統(tǒng)順利運(yùn)行。

2　采用超短波通信信號(hào)Nyquist采樣

下面從頻域分析的角度來(lái)闡明 Nyquist 采樣定理的原理。設(shè)原始模擬信號(hào)為x（t），其頻譜函數(shù)為。單位沖擊函數(shù)為，構(gòu)成周期為=1/的沖擊函數(shù)，則

其中

3　超短波通信在艦船上的應(yīng)用模式

3.1超短波戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)。對(duì)于艦船編隊(duì)中人員數(shù)量較少，人員之間距離較短，艦船間可以進(jìn)行超短波通信，若人員之間的相對(duì)距離變化快，則可在艦船編隊(duì)之間組織超短波戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)。超短波戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)使通信網(wǎng)絡(luò)具有重組自建的特點(diǎn)，可自動(dòng)建立通信網(wǎng)絡(luò)，靈活性較高，抗干擾能力強(qiáng)，但存在實(shí)時(shí)性要求較低、數(shù)據(jù)量小等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了超短波戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍。

3.2超短波戰(zhàn)術(shù)集群。超短波戰(zhàn)術(shù)集群適應(yīng)于艦船編隊(duì)中人員多、不同的作戰(zhàn)群分別收到不同的作戰(zhàn)命令的情況，該模式是將艦船編隊(duì)中的指揮作戰(zhàn)的領(lǐng)導(dǎo)為中心，對(duì)周?chē)藛T進(jìn)行分組，領(lǐng)導(dǎo)與人員用超短波進(jìn)行信息的傳遞，保證中心領(lǐng)導(dǎo)與周?chē)藛T的聯(lián)系和指揮命令的順利傳遞，同時(shí)可以保證陸地上的指揮命令順利傳遞到艦船編隊(duì)。超短波戰(zhàn)術(shù)集群模式采用超短波擴(kuò)頻系統(tǒng)，基站之間用衛(wèi)星或超短波高速數(shù)傳信道進(jìn)行信息的傳遞，方便指揮中心對(duì)艦船編隊(duì)的每個(gè)成員進(jìn)行指揮。

超短波戰(zhàn)術(shù)集群具有保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，另外，該模式的指揮調(diào)度能力強(qiáng)大，方便指揮中心對(duì)艦船編隊(duì)下達(dá)任務(wù)，其應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于多艦船聯(lián)合作戰(zhàn)。

3.3超短波升空通信。超短波升空通信適應(yīng)于艦船編隊(duì)中人員數(shù)量龐大、艦船數(shù)量較多、各人員之間不能直接進(jìn)行通信的情況，該模式需要將超短波發(fā)射器安裝到空中轉(zhuǎn)信臺(tái)上，為了提高超短波電臺(tái)的通信距離（升空高度2000米以上、可通信距離300公里以上），使用超短波電臺(tái)升空的方式可以有效的增加通信范圍。該模式具有指揮方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但容易暴露艦船編隊(duì)的位置方位且通信發(fā)射器容易被敵人摧毀，只能用于大規(guī)模的登陸作戰(zhàn)。

4　艦船超短波通信系統(tǒng)的反偵察、抗干擾能力

隨著我國(guó)通信技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線電通信系統(tǒng)運(yùn)用越來(lái)越廣泛，由于電磁環(huán)境復(fù)雜多變，艦船超短波通信系統(tǒng)收到嚴(yán)重的干擾，在這種情況下，艦船編隊(duì)之間的信息很容易被其他國(guó)家的偵查站破譯，為提高我國(guó)艦船超短波通信系統(tǒng)的反偵察、抗干擾能力，技術(shù)人員采用了以下技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。

4.1跳頻技術(shù)。經(jīng)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在固定頻率下進(jìn)行信息傳遞，信息被截獲的概率非常高，因此，在艦船作戰(zhàn)時(shí)，應(yīng)避免使用固定頻率。跳頻技術(shù)采用事先設(shè)定好的偽隨機(jī)序列通信頻率以莫伊速度在一定頻段上進(jìn)行跳頻，從而迷惑敵方，達(dá)到避免被敵方截獲的目的，該技術(shù)可以使干擾代碼排除在通信區(qū)之外，只是非通信區(qū)被干擾，這樣可以保證超短波通信系統(tǒng)正常的信息傳遞，保證了指揮命令的順利下達(dá)。另外，跳頻通信系統(tǒng)的跳頻速度越快、頻寬越大、代碼重復(fù)周期越長(zhǎng)，敵方偵破的概率越小，艦船超短波通信系統(tǒng)的反偵察能力與抗干擾能力越強(qiáng)。

4.2空閑信道掃描技術(shù)。空閑信道掃描技術(shù)是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)敵方，在通信頻段中最安全的工作頻段中進(jìn)行信息傳遞，該技術(shù)可自動(dòng)避開(kāi)被干擾通信區(qū)，使用合適的通信區(qū)，這樣可以大大增強(qiáng)艦船超短波通信的抗干擾能力。

4.3直擴(kuò)技術(shù)。直擴(kuò)技術(shù)是通過(guò)擴(kuò)展頻譜的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的反偵察和抗干擾能力，利用窄帶干擾來(lái)阻止對(duì)原信號(hào)的干擾。但窄帶頻譜被擴(kuò)展后，窄帶的干擾能力下降，則需要增加功率，目前，直擴(kuò)技術(shù)的應(yīng)用有限，因?yàn)樾盘?hào)的接受和發(fā)射需要相同的擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相應(yīng)的處理才能被傳遞，不同編碼間的相關(guān)性不強(qiáng)，造成了直擴(kuò)技術(shù)的局限性。

4.4猝發(fā)技術(shù)。猝發(fā)技術(shù)是指快速的信息傳遞，超短波的傳遞可以達(dá)到瞬間完成，該技術(shù)減少了信息傳遞的時(shí)間，減少了敵方破譯機(jī)構(gòu)的破譯時(shí)間，降低了敵方的破譯概率。猝發(fā)技術(shù)是通過(guò)控制通信時(shí)間和周期，給敵方截獲信號(hào)工作增加難度，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

5　發(fā)展前景分析

艦船超短波通信系統(tǒng)增加了艦船編隊(duì)通信系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、反偵察能力和抗干擾能力等性能，因此，大力發(fā)展艦船超短波通信技術(shù)顯得特別重要。船艦超短波通信技術(shù)應(yīng)把硬件作為無(wú)線通信的共用平臺(tái)，廣泛的使用軟件來(lái)增加其功能達(dá)到完善通信系統(tǒng)的目的，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的功能多元化、信息處理速度快準(zhǔn)確高等特點(diǎn)，在硬件基礎(chǔ)上運(yùn)用功能豐富的軟件，可以有效的增加艦船之間的信息的順利傳遞，是發(fā)展超短波通信系統(tǒng)的重要方向。

利用跳頻技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)和猝發(fā)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)可以大幅度的增加艦船超短波通信系統(tǒng)的抗干擾能力和反偵察能力，將各種技術(shù)結(jié)合使用，充分發(fā)揮各技術(shù)的長(zhǎng)處，可以有效的提高艦船超短波通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

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Study on ultrashort wave communication system based on ship

Xuan Zhanyi
（Guangzhou Haige Communications Group Limited by Share Ltd，510663）

Abstract：This paper introduces the shipboard ultrashort wave system，and has carried on the analysis to the characteristics and performance of VHF/UHF line of sight communication，then of ship VHF communication application mode and anti reconnaissance and anti-jamming ability are discussed.

Keywords：ship l.o.s.ultra short wave communication；application mode；anti reconnaissance and antijamming capability