潛艇通信現狀及發展趨勢

張水仙++劉秀龍

摘要：隨著當今科學技術發展，世界各國越來越重視潛艇通信能力的建設。為了滿足信息化條件下對潛艇通信的要求，我們在發展潛艇現有通信手段同時，還必須加快藍綠激光、中微子等新興潛艇通信技術的發展。本文分析了長波、浮標、衛星等潛艇通信手段的現狀，研究了潛艇通信的發展趨勢。

關鍵詞：潛艇通信；長波；藍綠激光；中微子

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）08-0006-02

隨著海軍戰略任務的調整和科學技術的進步，潛艇通信手段得到了迅速發展。除長波、浮標、衛星通信外，藍綠激光等一些新興的通信手段也被專門用于潛艇通信，甚至目前看似在工程實現上還很遙遠的通信技術，如中微子、量子通信等也在進行理論探討、實驗和應用階段。

1 潛艇通信現狀

目前潛艇通信手段主要分為無線電通信和水聲通信。長波、浮標、衛星等屬于無線電通信方式，也是各國使用和發展的基本通信方式；水聲通信可以實現潛艇深海遠距離通信，是一種相當具有發展前景的通信方式。

1.1 長波通信

長波通信包括超低頻和甚低頻等頻段，是一種低頻段工作的無線電波。冷戰美蘇對峙時期，不僅使世界海軍對潛艇，特別是核潛艇的戰略地位進行了審視，更加突出了對潛艇通信“隱蔽、實時、完備、穩定”的緊迫需求。隨著美蘇制衡的深入和科學技術的發展，美蘇不斷使用潛艇通信專用頻段對超低頻、甚低頻通信技術進行研發和建設，使超長波和甚長波成為對潛通信中最基本的技術手段。長波是利用地球表面與電離層之間的“波導”傳播信息，其最主要優點是對遠距離潛艇進行水下通信，隱蔽性強。長波通信傳播受晝夜、季節、氣候、電離層等影響較小，不受核爆炸影響，信號相對穩定，可靠性高。缺點是通信頻帶很窄、傳輸速率極低，通常只能用于發送短報文或通知收報用的“振鈴”[1]。發信設備龐大，潛艇只能在約定時間進行單向收信，通信實時性較差。

1.2 浮標通信

浮標通信是以浮標作為潛艇通信的中轉站，可以滿足潛艇在水下保持航行狀態的同時與岸基指揮所進行通信，是目前較為成熟的新型對潛通信方式。為了使潛艇保持其深潛位置并能夠進入海上作戰網絡，美英合作研制了一種用于潛艇的雙向通信浮標，稱為可重復使用的光纖系留浮標（RTOF）[2]。通信時，浮標浮在海面上，通過一條極長的光纖與潛艇連接，利用衛星與岸基指揮所或水面空中平臺進行高帶寬通信，從而使潛艇成為作戰網絡中的一員。

1.3 衛星通信

衛星通信是把衛星作為中繼站，接收地面（潛艇）發送的信號，再轉發到潛艇（地面）。衛星通信覆蓋范圍廣，通信距離遠，通信頻帶寬，通信容量大，能傳送多語音、視頻、數據等多種業務，是冷戰后美國等軍事發達國家重點發展的潛艇通信技術之一[3]。到2009年為止，美國所有核潛艇都加裝了衛星通信天線和終端，實現對潛大范圍、遠距離、高數據率、低截獲的雙向通信。美國目前已擁有大量商用通信衛星資源，并研究如何利用該資源滿足潛艇通信需求。

1.4 水聲通信

水聲技術誕生于上世紀中葉，和其他信號處理技術的發展趨勢相同，水聲技術經歷了從最初的模擬通信階段到現今的數字通信過程，主要利用音頻或者超音頻機械波在水中傳遞信息。研究表明，在海下600—2000m之間有一條聲道，聲波在這一聲道內傳輸距離達數千公里[4]。水聲信道與無線電信道相比，是一個十分復雜的多徑傳輸通道，信號在海水中傳播，受頻率、海水鹽度、溫度、密度等影響造成損耗，利用難度較大。因此，將水聲通信技術用于對潛通信，需要把水聲通信與無線電通信相結合，并且對相干水聲通信、多載波調制技術和多輸入多輸出技術等進行重點研究，以實現未來潛艇在近千米深度的遠距離通信要求。

2 潛艇通信的發展需求及趨勢

2.1 極長波通信

潛艇通信能力應該以潛艇的最大潛深為前提，而目前潛艇大深度通信是科研項目中一大難題，水深100米以下，潛艇通信已經不具備能力。極長波對潛通信可達400米，能穿透海面上結的厚冰層，是一種單向、大深度、安全性高的通信系統[5]。

2.2 光纖系留浮標

各類通信浮標的都有自己的優勢，適合不同的場合和時機，單獨發展某一種通信浮標就能解決所有問題是不可能的，因此潛艇通信浮標多樣化是未來潛艇通信浮標發展的必然趨勢，從目前潛艇通信的隱蔽性角度看，應下大力度發展小型化、適裝性好、對潛艇機動性影響較小的系留浮標，采用相關技術減小對潛艇機動性影響。

2.3 衛星通信

隨著海軍戰略的轉變，遂行多樣化軍事任務逐漸增多，潛艇對于衛星通信的依賴程度逐步增大。在增加通信衛星數量和通信覆蓋范圍基礎上，研究衛星通信的抗干擾手段，使潛艇在大深度條件下具備視頻、數據、話音、傳真等各項功能，讓指揮所全時看到潛艇，及時掌握戰時情況，隨時下達各項命令[6]。

2.4 藍綠激光通信

現在潛艇以無線通信為主，無線通信又以無線電波通信為主，隱蔽性和可靠性受限。藍綠激光由于通信頻帶寬、方向性好、抗干擾抗截獲能力強，避免了敵方的測向、偵察和監視，并且在水下400米深度也能夠進行通信，將藍綠激光用于對潛通信可極大提高潛艇的機動性和隱蔽性。但藍綠激光通信對發射系統工作環境要求較高，戰時裝置有激光器的飛機、衛星被擊毀，藍綠激光也不復存在。而藍綠激光對潛通信能夠有效的解決潛艇通信與潛艇隱蔽的矛盾，適應未來信息化條件下高技術局部戰爭的需求，是對潛通信技術研究的一個方向[7]。

2.5 中微子及量子通信

中微子通信滿足潛艇機動性、可靠性、隱蔽性等需求，能夠很好的完善潛艇通信系統，但中微子不帶電，實際中很難檢測到，發射器體積太大，造價非常昂貴，而且要發射的中微子數量極其龐大，現有質子同步加速器遠不能滿足要求。雖然中微子通信現在還處于實驗階段，一旦投入使用，將是一種最理想的水下通信手段。

ITT Exelis公司試驗證明，利用自由空間量子進行距離為144 公里的通信是可行的，該技術還可以使潛艇在水下超過100m深處進行安全通信，速率達每秒170K 比特，可以非常容易地處理復雜數據。量子通信具有高速、超大容量和高效率的特點，是目前唯一在理論上被證明具備無條件安全性的通信方式[8]。

2017年5月3日，中國科技大學潘建偉研究團隊利用量子相干疊加原理，構建了世界上第一臺光量子計算機。中國量子科學實驗衛星項目科學應用系統總設計師彭承志實驗團隊將微小的量子變成通信密鑰，使量子通信從實驗室走向太空，從理論基礎走向實際應用。在科研人員的努力下，我國對量子通信的研究有了進一步的突破，量子通信技術應用于海軍遠程安全通信也指日可待。

3 結語

與先進國家相比，我國在對潛通信技術要落后一些，有些技術的研究工作還未開展。潛艇作為海戰中重要的作戰平臺，在戰爭中起著不可替代的作用，因此要加快發展大深度、高數據率、保密性好的通信技術，在改進現有的長波、浮標、衛星等潛艇通信的同時，要探索更加安全、高效的藍綠激光，乃至中微子、量等通信新技術，更好滿足信息化條件下潛艇的作戰需求。

參考文獻

[1]陶雯，陳鼎鼎，何寧寧.國外海軍潛艇通信技術與裝備發展[J].通信技術，2015，（4）：375-381.

[2]虞霖方，夏愛萍，吳有俊.對潛通信的現狀及其發展趨勢[J].艦船電子工程，2014，（1）：1-3.

[3]李悅，王玉玨.衛星通信技術在潛艇通信中的應用[J].論證與研究程，2007，（6）：18-21.

[4]胡國強，盛建兵.對潛通信技術的基本應用[J].艦船電子對抗，2007，（2）：83-87.

[5]賈鑫鐸.對潛通信常見手段及其未來發展[J].電子世界，2012，（13）：28-29.

[6]張巍.激光對潛通信技術的發展分析[J].艦船電子工程，2014，（4）：4-7.

[7]陳慶元，竺子華.水下通信技術的發展及對潛艇作戰的影響[J].海軍學術研究，2012，（2）：12-15.

[8]王碩.自由空間量子通信綜述[J].艦船電子對抗.2015，（4）：52-55.endprint