潜艇通信现状及发展趋势

张水仙++刘秀龙

摘要：随着当今科学技术发展，世界各国越来越重视潜艇通信能力的建设。为了满足信息化条件下对潜艇通信的要求，我们在发展潜艇现有通信手段同时，还必须加快蓝绿激光、中微子等新兴潜艇通信技术的发展。本文分析了长波、浮标、卫星等潜艇通信手段的现状，研究了潜艇通信的发展趋势。

关键词：潜艇通信；长波；蓝绿激光；中微子

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）08-0006-02

随着海军战略任务的调整和科学技术的进步，潜艇通信手段得到了迅速发展。除长波、浮标、卫星通信外，蓝绿激光等一些新兴的通信手段也被专门用于潜艇通信，甚至目前看似在工程实现上还很遥远的通信技术，如中微子、量子通信等也在进行理论探讨、实验和应用阶段。

1 潜艇通信现状

目前潜艇通信手段主要分为无线电通信和水声通信。长波、浮标、卫星等属于无线电通信方式，也是各国使用和发展的基本通信方式；水声通信可以实现潜艇深海远距离通信，是一种相当具有发展前景的通信方式。

1.1 长波通信

长波通信包括超低频和甚低频等频段，是一种低频段工作的无线电波。冷战美苏对峙时期，不仅使世界海军对潜艇，特别是核潜艇的战略地位进行了审视，更加突出了对潜艇通信“隐蔽、实时、完备、稳定”的紧迫需求。随着美苏制衡的深入和科学技术的发展，美苏不断使用潜艇通信专用频段对超低频、甚低频通信技术进行研发和建设，使超长波和甚长波成为对潜通信中最基本的技术手段。长波是利用地球表面与电离层之间的“波导”传播信息，其最主要优点是对远距离潜艇进行水下通信，隐蔽性强。长波通信传播受昼夜、季节、气候、电离层等影响较小，不受核爆炸影响，信号相对稳定，可靠性高。缺点是通信频带很窄、传输速率极低，通常只能用于发送短报文或通知收报用的“振铃”[1]。发信设备庞大，潜艇只能在约定时间进行单向收信，通信实时性较差。

1.2 浮标通信

浮标通信是以浮标作为潜艇通信的中转站，可以满足潜艇在水下保持航行状态的同时与岸基指挥所进行通信，是目前较为成熟的新型对潜通信方式。为了使潜艇保持其深潜位置并能够进入海上作战网络，美英合作研制了一种用于潜艇的双向通信浮标，称为可重复使用的光纤系留浮标（RTOF）[2]。通信时，浮标浮在海面上，通过一条极长的光纤与潜艇连接，利用卫星与岸基指挥所或水面空中平台进行高带宽通信，从而使潜艇成为作战网络中的一员。

1.3 卫星通信

卫星通信是把卫星作为中继站，接收地面（潜艇）发送的信号，再转发到潜艇（地面）。卫星通信覆盖范围广，通信距离远，通信频带宽，通信容量大，能传送多语音、视频、数据等多种业务，是冷战后美国等军事发达国家重点发展的潜艇通信技术之一[3]。到2009年为止，美国所有核潜艇都加装了卫星通信天线和终端，实现对潜大范围、远距离、高数据率、低截获的双向通信。美国目前已拥有大量商用通信卫星资源，并研究如何利用该资源满足潜艇通信需求。

1.4 水声通信

水声技术诞生于上世纪中叶，和其他信号处理技术的发展趋势相同，水声技术经历了从最初的模拟通信阶段到现今的数字通信过程，主要利用音频或者超音频机械波在水中传递信息。研究表明，在海下600—2000m之间有一条声道，声波在这一声道内传输距离达数千公里[4]。水声信道与无线电信道相比，是一个十分复杂的多径传输通道，信号在海水中传播，受频率、海水盐度、温度、密度等影响造成损耗，利用难度较大。因此，将水声通信技术用于对潜通信，需要把水声通信与无线电通信相结合，并且对相干水声通信、多载波调制技术和多输入多输出技术等进行重点研究，以实现未来潜艇在近千米深度的远距离通信要求。

2 潜艇通信的发展需求及趋势

2.1 极长波通信

潜艇通信能力应该以潜艇的最大潜深为前提，而目前潜艇大深度通信是科研项目中一大难题，水深100米以下，潜艇通信已经不具备能力。极长波对潜通信可达400米，能穿透海面上结的厚冰层，是一种单向、大深度、安全性高的通信系统[5]。

2.2 光纤系留浮标

各类通信浮标的都有自己的优势，适合不同的场合和时机，单独发展某一种通信浮标就能解决所有问题是不可能的，因此潛艇通信浮标多样化是未来潜艇通信浮标发展的必然趋势，从目前潜艇通信的隐蔽性角度看，应下大力度发展小型化、适装性好、对潜艇机动性影响较小的系留浮标，采用相关技术减小对潜艇机动性影响。

2.3 卫星通信

随着海军战略的转变，遂行多样化军事任务逐渐增多，潜艇对于卫星通信的依赖程度逐步增大。在增加通信卫星数量和通信覆盖范围基础上，研究卫星通信的抗干扰手段，使潜艇在大深度条件下具备视频、数据、话音、传真等各项功能，让指挥所全时看到潜艇，及时掌握战时情况，随时下达各项命令[6]。

2.4 蓝绿激光通信

现在潜艇以无线通信为主，无线通信又以无线电波通信为主，隐蔽性和可靠性受限。蓝绿激光由于通信频带宽、方向性好、抗干扰抗截获能力强，避免了敌方的测向、侦察和监视，并且在水下400米深度也能够进行通信，将蓝绿激光用于对潜通信可极大提高潜艇的机动性和隐蔽性。但蓝绿激光通信对发射系统工作环境要求较高，战时装置有激光器的飞机、卫星被击毁，蓝绿激光也不复存在。而蓝绿激光对潜通信能够有效的解决潜艇通信与潜艇隐蔽的矛盾，适应未来信息化条件下高技术局部战争的需求，是对潜通信技术研究的一个方向[7]。

2.5 中微子及量子通信

中微子通信满足潜艇机动性、可靠性、隐蔽性等需求，能够很好的完善潜艇通信系统，但中微子不带电，实际中很难检测到，发射器体积太大，造价非常昂贵，而且要发射的中微子数量极其庞大，现有质子同步加速器远不能满足要求。虽然中微子通信现在还处于实验阶段，一旦投入使用，将是一种最理想的水下通信手段。

ITT Exelis公司试验证明，利用自由空间量子进行距离为144 公里的通信是可行的，该技术还可以使潜艇在水下超过100m深处进行安全通信，速率达每秒170K 比特，可以非常容易地处理复杂数据。量子通信具有高速、超大容量和高效率的特点，是目前唯一在理论上被证明具备无条件安全性的通信方式[8]。

2017年5月3日，中国科技大学潘建伟研究团队利用量子相干叠加原理，构建了世界上第一台光量子计算机。中国量子科学实验卫星项目科学应用系统总设计师彭承志实验团队将微小的量子变成通信密钥，使量子通信从实验室走向太空，从理论基础走向实际应用。在科研人员的努力下，我国对量子通信的研究有了进一步的突破，量子通信技术应用于海军远程安全通信也指日可待。

3 结语

与先进国家相比，我国在对潜通信技术要落后一些，有些技术的研究工作还未开展。潜艇作为海战中重要的作战平台，在战争中起着不可替代的作用，因此要加快发展大深度、高数据率、保密性好的通信技术，在改进现有的长波、浮标、卫星等潜艇通信的同时，要探索更加安全、高效的蓝绿激光，乃至中微子、量等通信新技术，更好满足信息化条件下潜艇的作战需求。

参考文献

[1]陶雯，陈鼎鼎，何宁宁.国外海军潜艇通信技术与装备发展[J].通信技术，2015，（4）：375-381.

[2]虞霖方，夏爱萍，吴有俊.对潜通信的现状及其发展趋势[J].舰船电子工程，2014，（1）：1-3.

[3]李悦，王玉珏.卫星通信技术在潜艇通信中的应用[J].论证与研究程，2007，（6）：18-21.

[4]胡国强，盛建兵.对潜通信技术的基本应用[J].舰船电子对抗，2007，（2）：83-87.

[5]贾鑫铎.对潜通信常见手段及其未来发展[J].电子世界，2012，（13）：28-29.

[6]张巍.激光对潜通信技术的发展分析[J].舰船电子工程，2014，（4）：4-7.

[7]陈庆元，竺子华.水下通信技术的发展及对潜艇作战的影响[J].海军学术研究，2012，（2）：12-15.

[8]王硕.自由空间量子通信综述[J].舰船电子对抗.2015，（4）：52-55.endprint