對潛通信系統效能指標體系研究?

黎漫斯 劉 冰 賈舒宜

（1.91469部隊 北京 100841）（2.海軍航空大學戰勤學院信息融合所 煙臺 264001）

1 引言

隨著由近海防御向近海防御與遠海防衛型的戰略轉變，潛艇戰斗力的體現與對潛通信密切相關，指揮潛艇訓練和作戰必須依靠通信手段，因此，保持與潛艇的聯絡暢通至關重要。經過多年建設，對潛通信系統裝備水平穩步提高，已基本形成滿足潛艇作戰保障需求的通信裝備體系，但由于目前系統發展水平尚不均衡，嚴重影響對潛通信整體保障效能的進一步提升，使得對潛通信現狀與基于信息系統的體系作戰能力要求存在較大差距［1～2］。

如何對對潛通信裝備效能進行合理評估，分析影響對潛通信效能的主因，以達到總體把握對潛通信裝備建設的方向和重點，構建合理的對潛通信指標體系是重點［3］。近年來對潛艇的作戰、訓練、保障等方面提出了許多新要求，而現行的指標體系由于受當時歷史條件和信息化水平限制，所反映的信息在全面性、準確性和及時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潛通信系統的效能評估指標體系，為對潛通信系統效能評估提供基礎。

2 潛艇通信系統的組成和分類

潛艇通信系統可以大概分為岸對潛、潛對岸、潛與潛、潛艇與飛機、潛艇與艦艇之間的對潛通信系統和潛艇內部通信系統［2］，本文主要研究對潛通信系統。

對潛通信主要包括以下五個方面：

1）岸對潛通信。岸基對潛艇的通信聯絡主要是用于從岸基廣播站到潛入水中的潛艇的信息交換，這類通信聯絡由超低頻／甚低頻／低頻和艦隊衛星通信系統提供。

2）潛對岸通信。潛艇對岸基臺站的通信聯絡是為支持潛艇到岸上指揮節點間的信息交換而建立的，通常使用短波和衛星通信手段。

3）艦對潛通信。艦艇對潛艇的通信聯絡，主要是艦艇與潛艇的信息交換，較常使用潛艇數據鏈，主要使用高頻／甚高頻／超高頻、無線通信和衛星通信。

4）潛對艦通信。潛艇對艦艇的通信聯絡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星通信。

5）潛對潛通信。潛艇對潛艇的通信聯絡，是通過高頻／甚高頻／超高頻、無線電線路、衛星通信和聲學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、艦艇和飛機之間的通信常用超視距的V/UHF、遠距離的HF及超高頻、特高頻衛星通信手段；而岸基對潛指揮在潛望狀態或水面航行狀態時，可使用甚低頻、高頻、衛星等通信方式；當潛艇處于水下狀態時，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，對潛通信還包括潛艇與飛機、潛艇與地面機動指揮所的通信等。

3 潛艇通信現狀

眾所周知，潛艇作為重要的水下作戰平臺，具備極強的攻擊性和隱蔽性，能夠在數百米的深水中持續活動數月，作為戰斗以及反潛的主要力量，是現代戰爭中必不可少的武器。但是由于受自身裝備所限，潛艇必須深潛水下，潛艇在很長一段時期內都是獨立作戰，不能及時獲取戰爭情報態勢，很難與其他兵力協同，因此必須靠通信來保障其水下作戰和其他戰術活動的指揮［2，5］。隨著科技的發展和作戰觀念的改變，潛艇所擔負的任務越來越多，迫切需要與其他兵力進行高效的信息交換，對潛通信就顯得尤為重要。

對潛通信多指潛艇水下通信，為減少潛艇暴露的可能，對潛通信方式多以隱蔽、單向非實時和低截獲潛艇水下通信為主。潛艇通信的主要特點是快速隱蔽、安全可靠，以適應潛艇水下活動的需要。對潛通信基本上為以無線通信，因此，天氣及地理環境對潛艇通信影響很大，對潛通信的陸基通信設施體積龐大，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境的隱身能力等也使得對潛通信技術的發展遠遠落后于同一時期的其他通信技術。我國的對潛通信技術起步較晚，與國外對潛通信技術相比，總體落后幾十年，主要表現為對潛通信基礎設施較差，系統共享資源有限，多項關鍵技術還處于研發階段等。

4 潛艇作戰需求分析

潛艇是信息化海戰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的重要艦種［5］，其最大的戰術特點是它能在水下進行戰斗行動，具有良好的隱蔽性。

對隱蔽潛艇的實時通信是潛艇發揮其作戰效能的重要保證，即要在保障對潛艇通信暢通的同時，保證潛艇的作戰性能不受到影響［6］。就目前的通信手段來講，潛艇進行高數據率通信時要減慢航速，上浮到危險深度以上，增加了潛艇的暴露的危險，在信息化海戰場中這種可能性將直接影響潛艇的作戰運用甚至潛艇自身的生存。

因此，實施對潛通信時，影響潛艇作戰性能的因素有兩個方面：一是潛艇隱蔽性的降低，二是潛艇機動性能的降低。隱蔽性降低主要是潛艇上浮至非安全深度造成的，機動性的降低主要是收信時對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，潛艇通信系統首先必須滿足部隊作戰提出的基本要求，即對信息的傳達必須做到迅速、準確、保密和不間斷。這些需求著眼于水下作戰使用，主要包括及時性、有效性、可靠性、隱蔽性、機動性需求等。

5 構建對潛通信裝備效能指標體系

潛艇通信系統主要由甚低頻收信設備、高頻通信設備、甚/特高頻通信設備、UHF戰術衛通設備、遇險救生通信設備、系統控制與信息處理設備及內通設備等組成。研究對潛通信裝備效能指標體系的目的在于通過這些指標，能夠對對潛通信效能做出合理的評估，進而全面真實地反映潛艇通信系統通信保障能力的客觀本質，以暴露對潛通信保障工作中存在的問題，為今后對潛通信裝備保障工作指明發展方向。

5.1 系統效能評估指標體系構建

以作戰和訓練需求為牽引，準確地反映潛艇通信現狀和通信保障情況，有利于對潛通信滿足潛艇部隊通信業務需求，確保提高潛艇整體通信保障效能［7］。文章圍繞潛艇作戰需求及潛艇水下作戰通信的特點，從諸多影響潛艇通信效能的特征性能指標中選取影響較大的主要參數因子，建立以業務性能指標和戰術性能指標為基礎，由及時性、有效性、可靠性、隱蔽性和機動性等五大關鍵指標及其若干細化指標組成的效能指標體系。

5.2 指標體系

構造合理的層次結構，對分析結果的有效程度具有舉足輕重的作用，對于解決問題極為重要［8］。指標體系內，對潛通信評估指標的選取直接關系到綜合評估的結果。對潛通信指標體系能否充分真實反映出對潛通信系統的特征、能力，是正確評估對潛通信系統通信效能的關鍵。任何一項指標都從一個側面反映對潛通信系統的通信效能的某些信息，指標選取的不合理，勢必使得信息反映不充分，從而影響評估結果。因而，決定選取多少、選取何種指標是評估對潛通信裝備通信效能中最重要的一環，需予以高度重視。

對潛通信裝備通信指標體系是指在研究面向潛艇水下作戰需求的對潛通信裝備效能評估活動中，由一系列指標構成的有機整體，是綜合測量評估對象的尺度集［9］。評估體系常具有層次結構，包含有目標和準則兩類，形成多層次評估體系［10］。通過對潛艇通信系統的功能進行分析，考慮到該系統的特殊軍事用途，把對潛通信系統的通信效能指標綜合歸納為兩類：業務性能指標和戰術性能指標。在此層次上，對每個一級性能指標進一步細化，最終構成一個三到四層的對潛通信指標結構體系。

通過上述分析，將對潛通信系統效能評估指標體系構建如圖1所示，該指標體系模型主要分為四層。下面詳細討論這兩類指標的組成和劃分。

對潛通信裝備通信效能受多方面因素影響，依據指標選取原則，初步確定以下二類從不同側面反映對潛通信效能的參數作為二級指標，包括業務指標及戰術指標。指標含義如下。

業務指標：對于通信系統而言，首先關注的是它能否完成既定通信任務，與通信對象達成有效的溝通聯絡的能力。這種能力由系統的業務層功能決定，所以，把衡量業務層性能的指標歸為一大類業務性能指標，作為該系統的基礎指標之一來研究。

圖1 對潛通信系統效能評估指標體系

戰術指標：除業務性能指標之外，對潛通信系統還應滿足對潛通信特殊的軍事需求。從潛艇水下作戰的軍事需求出發，歸納整理另一類指標，即系統的戰術性能指標，作為該系統的第二個基礎指標來研究。

該指標體系分為4級，上述各二級指標中的主要組成要素可提煉為相應的三級指標，三級指標又可提煉細化為相應的四級指標，包括2項二級指標，5項三級指標和14項四級指標，共同構成對潛通信裝備通信效能評估指標體系。

5.2.1 業務性能指標

業務性能指標是通信系統本身的總體性能的綜合，反映了通信系統滿足各種應用要求的基本能力。從軍事應用角度考慮，業務性能指標可劃分為通信及時性、有效性和可靠性三類指標，分別從系統的時效性、信息傳輸質量和安全可靠等三方面綜合反映系統的業務性能。

及時性：及時性指標是指在一定的時間內，完成傳輸消息任務的時間概率特性，一般從系統的信道容量、響應時間等方面對它進行衡量?？紤]到潛艇的作戰范圍比較寬廣，在實施遠距離通信時，還應該把系統的通信距離這個的因素納入評估的范疇。

有效性：有效性指標是指信號到達接收端的準確概率特性，這里從系統的誤碼率、接收端的信噪比和信擾比等方面來進行衡量，主要考慮信號的能量分布特性。

可靠性：可靠性指標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的概率，這個指標一般由接收端的設備性能來決定。

5.2.2 戰術性能指標

慮到通信過程對潛艇訓練和作戰產生的影響，從通信過程中潛艇的隱蔽性和機動性兩個方面對戰術性能指標進行研究。

隱蔽性：隱蔽性是指潛艇在通信的過程中被敵方發現的概率，這個指標主要取決于潛艇的收信深度。隨著國外對潛探測技術的發展，潛艇對甚低頻信號收信的深度已不能滿足潛艇安全的需要［11］，因此，在考慮通信對潛艇隱蔽性影響時，還應考慮潛艇在非安全深度收信的停留時間、潛艇為完成收信在單位時間內上浮到非安全深度的次數，同時，鑒于對潛通信的特殊性，還應考慮潛艇進行通信的通信深度對隱蔽安全帶來的不利影響［12］。

機動性：機動性主要是指通信過程對潛艇在水中機動性能的影響，包括對潛艇航向和航速的限制，反映潛艇在收信過程中進行戰術機動的能力，以及該系統在戰場環境中的機動靈活性和快速應變能力。

6 結語

對潛通信效能是決定潛艇生存能力和戰斗力的重要因素，是滿足潛艇快速隱蔽、安全可靠，適應其執行水下訓練和作戰任務的軍事需求，是保證其水下的安全性的關鍵所在，也是許久以來限制潛艇作戰效能充分發揮的重大難題。

確定合適的效能評估指標體系是對潛通信系統通信效能評估的關鍵所在。本文圍繞對潛通信系統效能評估指標體系的構建展開研究，從對潛通信裝備的業務性能指標和戰術性能指標出發，建立了指標體系，為實現對潛通信系統的效能評估打下了基礎。在下一步工作中，將根據所定義的指標，通過仿真方法、數學分析方法等手段對各項指標進行量化，對通信效能進行評估。