利用潛艇上浮前“窗口”提升通信能力的幾點認識

中國人民解放軍海軍潛艇學院 柏祖旸 宿亞樓 賈同丁

針對潛艇通信技術的特點，論述了潛艇利用上浮前“窗口”提升通信能力的意義，歸納總結了實施該通信方式的方法，對相關問題進行了思考與研究，為潛艇提升通信能力提供了借鑒和參考。

潛艇受平臺自身條件限制，通信能力和自主搜索海戰場的能力有限，從大深度上浮期間的戰場感知力較弱，且港岸指揮所對潛通信聯絡時效性差，無法有效應對瞬息萬變的海空情態勢。因此，加強對潛通信能力建設，增強對潛通信聯絡手段探索顯得尤為重要。本文通過分析潛艇主要通信技術、圍繞潛艇上浮前通聯“窗口”的時間選擇和實施方法，開展提升對潛通信聯絡能力的可行性研究。

1 潛艇通信技術分析

近年來，潛艇水下通信除了運用傳統的無線電、水聲等通信手段之外，低頻遠程水聲通信、藍綠激光通信等新型潛通信方式得到了快速發展并已經實際應用，相關成果對提高潛艇等水下平臺的作戰能力，對整個海戰場作戰效能、奪取制海權帶來巨大影響。結合當前潛艇通信發展現狀分析，國內外成熟的潛艇通信按方式主要分為有線通信、水聲通信、無線電通信等[1]。

1.1 有線通信

現有的潛用有線通信方式正在由電纜通信向光纜通信轉變，如圖1 所示。

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

線導魚雷是一個比較典型的潛用有線通信應用方式。線導魚雷通過金屬電纜或光纖將魚雷與潛艇控制設備連接，從而可以由潛艇控制線導魚雷對目標進行精確攻擊，同時保證魚雷在開啟主動搜索聲納時，避免出現誤傷己方的情況。

潛艇自身使用有線達成指揮通信的技術發展主要有兩種：首先是預先位海底布設長距離有線通信光纜和通信節點，當潛艇需要出聯時主要對接預設通信節點，與指揮所達成雙向通信；其次是使用大長度光纖連接通信浮標，使潛艇實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，大多數頻段的無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域具有十分重要的地位。

采用水聲通信的優點是不受海水深度的限制，使得潛艇或者其他類型水下裝備、設備在接收水聲信號時，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優勢和生存保證，除非確定安全，否則潛艇不會主動采用水聲通信方式向外發送信息，通常采用接收方式實現單向通信以及其他較隱蔽通信手段。

水聲通信受海洋環境影響較大，要針對海洋環境通過調整發信深度或者潛航深度，保障水聲通信效果。

1.3 無線電通信

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

超低頻、甚低頻無線電通信是潛艇位于水下時的主要通信手段，潛艇可以保持在水下航行狀態，通過釋放通信天線接收岸上指揮機構的信息。而使用短波、超短波、衛星通信時，潛艇必須是水面航行狀態或潛望狀態，即把通信天線暴露于空氣之中，增加潛艇暴露的風險。

2 利用潛艇上浮前通聯“窗口”達成對潛艇通信的意義

針對潛艇水下通信的特點，為盡量減少潛艇上浮次數，提升港岸指揮所對潛通信通聯能力，為海上執行任務的潛艇在上浮前，先浮至收信深度使用無線電或水聲方式組織通信，可以減少潛艇上浮次數，同時根據岸指通信的內容，決定繼續上浮或按岸指通信內容調整計劃，提高潛艇的生存能力。針對潛艇上浮前的通聯“窗口”，可實現的通信聯絡手段為甚長波、短波通信和水聲通信。

2.1 在關鍵節點增加對潛通信，可保障潛艇隱蔽的持續性

當潛艇處于水下狀態時，由于自身觀察器材作用距離有限，在潛艇按計劃上浮后對當面海空情難以判斷，保持潛艇隱蔽性將面臨嚴重威脅。因此，要充分結合在潛艇上浮前的關鍵時間及地點節點，及時通報潛艇上浮海域的海空情況，有助于潛艇全面把握海空情況態勢，并根據岸指命令，規避反潛兵力，合理選擇浮起地點和時機，有助于實現潛艇隱蔽的持續性。

2.2 利用上浮前通聯“窗口”，可提高對潛通信的時效性

當前港岸指揮所對潛艇通信聯絡通常在預先約定發信時間發信的方式實現，若因特殊情況無法收信則由潛艇根據海空情況態勢臨機決定，但一般不宜連續間隔多個約定收信時間，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，使潛艇靈活選擇收信時間點，同時也存在潛艇無法第一時間接收港岸指揮所命令的問題，通信時效性下降的問題。而利用潛艇上浮前建立通聯“窗口”的方法，可有效保證潛艇上浮階段能夠有效達成與港岸指揮所的通信，提高通信聯絡的時效性。

2.3 明確通信時間聯絡，可提升對潛臨機指揮的準確性

對潛通信多以按前期預案通信為主，臨機通信為輔，然而戰場態勢相對多變，潛艇上浮前對海面情況和對手探潛力量無法準確預判，從而容易導致被作戰對手的反潛兵力發現并準確定位。由于潛艇的浮起區域和時間港岸指揮所均可掌握，因此潛艇在上浮前準確接收港岸指揮所的信息，可及時了解最新海空情變化，精準引導潛艇正確應對，可有效提升達成對潛臨機通信的準確性。

3 利用潛艇上浮前通聯“窗口”達成對潛通信聯絡手段分析

3.1 港岸指揮所對潛甚長波通信聯絡能力

港岸指揮所對海上潛艇組織專用的甚長波通信網絡和短波通信網絡，保障對潛通信。

對潛通信利用甚長波發信臺建立岸潛通聯鏈路，工作頻率固定，信道質量高，傳輸距離固定，傳輸時延受帶寬影響較大。該通信方式特點為傳輸速率相對較低，傳輸容量受限，數據發送時間長，更新周期一般。

3.2 港岸指揮所對潛短波通信聯絡能力

短波通信組網較為靈活，工作頻率可選范圍大，信道質量受日夜電磁環境變化、頻率高低和發射機功率大小等因素影響較大，進而對傳輸距離產生影響。短波信道易受干擾車、大功率電臺等干擾，傳輸帶寬對傳輸時延的影響可忽略。短波能夠實現對態勢信息的大容量和快速分發需求，但通聯距離不穩定，通聯穩定性有待進一步提高；甚長波通信導信道質量穩定但通信限制較多，可作為對潛通信的保底手段。

3.3 港岸指揮所對潛甚長波通信聯絡能力

對潛水聲通信實現的方式是港岸指揮所結合衛星信道（岸基到水面中繼站）、聲波信道（水面中繼站到潛艇）對潛艇進行通信，可利用水面中繼站建立港岸指揮所與潛艇之間的通聯鏈路，水聲傳輸工作信道質量受海水密度、溫度等因素影響較大，傳輸距離影響因素較多，傳輸時延受帶寬、通聯距離影響較大。綜上，潛艇水聲通信的傳輸速率較高，但傳輸信息數量對傳輸時延、收發報間隔影響較大，更新周期彈性較大，可實現對潛大深度遠距離的通信。

4 港岸指揮所對潛通聯“窗口”選擇

通過潛艇從水下收信至潛望狀態過程中各個時間節點分析，岸指在對潛通聯“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至收回拖曳天線時間，以及由危險深度浮至潛望狀態兩個時間段。綜上，對潛通聯時間可表示為[2]：T窗口=T浮起-T收信-T潛望

T浮起——潛艇計劃浮起時間確；

T收信——潛艇放出拖曳天線開始收信，至收信完畢的時間。

T潛望——收信完畢后，通過危險深度浮起至潛望狀態的時間。

4.1 潛艇使用拖曳天線接收同步信號至收回拖曳天線的時間（T收信）

考慮到潛艇水下航行深度和收信深度因任務而不同，采用拖曳天線收信所需時間要從潛艇執行近岸巡邏和遠海航行兩種情況考慮，綜合水深、海洋環境的影響計算時間。

4.2 潛艇通過危險深度浮至潛望狀態的時間（T潛望）

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

應考慮潛艇裝備性能和時間余量，通過數據比對，T收信主要取決于通信內容長度（收報時間）、譯報時間和指揮員決策時間；通過危險深度浮起時間（T潛望），主要取決于海區海空情、海面目標等情況。

5 潛艇達成上浮前通聯“窗口”實施通信的方法

綜上分析，潛艇應當根據浮起前通聯窗口時間，綜合考慮潛艇當時的航行深度、海區海空情、海面目標等情況，確定準備收信前的各項工作時間，實施通信流程如下。

5.1 調整潛艇姿態，浮至收信深度

潛艇執行海上任務時，為提高潛艇的隱蔽性，有效應對作戰對手的反潛體系，通常進行大深度航行。潛艇按照約定要求，在計劃上浮前接收岸指信息，可提前調整潛艇姿態，預先浮至可收信深度，通過釋放拖曳天線，即可實現水下隱蔽接收甚長波、短波報文，實施衛星導航定位。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行收信并進行定位，則可通過降低航速，增加天線釋放長度的方式，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，應進行綜合搜索判情，研判海域海空情信息和船只情況，判定收信條件。當組織變深收信時，應結合當前水文條件，組織分層搜索并轉向搜索尾部盲區，確保盡可能多地掌握海域海空情信息和海面船只情況。在海空情允許和無過往船只影響時，判定滿足拖曳天線使用要求，可以組織實施水下隱蔽收信。若僅受過往船只影響時，可通過實施機動拉距，確保拖曳天線釋放后的航行安全；若判斷當面海空情不允許時，可利用機動權限調整上浮計劃及收信時機。

5.3 調整航向航速，組織水下收信

在判斷符合收信條件后，準備使用拖曳天線收信，同時調整潛艇航向，保持正對或背對甚長波值班發信臺方向，降低航速至收信航速范圍，并根據航速和深度確定天線釋放長度，進行釋放拖曳天線組織的收信的相關準備，釋放拖曳天線完畢后，潛艇應保持收信深度、航向、航速等收信條件穩定或改善，確保準時接收無線電通信信號（甚長波、短波），報文接收完畢，同時組織收回拖曳天線。

5.4 研判報文內容，確定后續行動

潛艇根據港岸指揮所的通信內容，組織相關人員研判情況，并根據與港岸指揮所通信接收的信息，執行或調整后續計劃。

6 關于相關問題的思考

（1）潛艇的隱蔽性是其保持戰斗力的關鍵。因此，港岸指揮所利用“窗口”期對潛通信應盡量遵循“無情況和重要事項不發報”的原則，最大限度保證潛艇隱蔽性。例如可采取方式：如潛艇接收的報文出現亂碼等情況，潛艇判斷為不具備上浮條件，繼續位于水下隱蔽機動，同時嚴格遵守預先約定的通信要素，在下一約定收信時間點組織收信，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，其本質是減少潛艇上浮次數，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 等全維無線電接收模塊，使潛艇上在浮前通聯“窗口”時段一次釋放天線接收外界最大信息，建立綜合控制系統，使其具備融合不同信息來源的同一航行信息數據功能，保障潛艇水下收信時的安全性，提升潛艇浮起前對海面情況、礙航物等海上目標的態勢掌握，確保潛艇航行安全。（3）對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點，在發生武力沖突時會成為首選攻擊目標，必然會牽扯我方一定規模的護衛兵力。

可在兩個方面進行研究突破：首先是位重點海域發展布設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，形成較大區域地對潛通信和對潛探測能力；其次是研究空中平臺投放浮標。據外媒報道，北約國家海軍空布浮標中包含基于中低頻通信的通信浮標，主要用于保障艦艇編隊與潛艇的通信協同，具有機動能力強、部署速度快、作業效率高、區域局限小等特點。

引用

[1] 朱鵬.對潛通信技術及其發展趨勢研究[J].無線互聯科技,2021,18(11):3-4.

[2] 黎漫斯,劉靜,胡志慧.對潛通信系統效能評估[J].兵工自動化,2019,38(12):64-67.

[3] 王詩韻,朱德寶,初磊.低頻遠程水聲通信技術對潛艇作戰的影響[J].電聲技術,2019,43(6):5-7.