舰载机辅助数据的通信

侯小鹏 谭显春

中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

舰载机辅助数据的通信

侯小鹏 谭显春

中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

舰载机上起辅助作用的数据对于改善舰载机的性能，提高打击精度起着重要作用。对目前成熟的无线通信技术：微波、激光、蓝牙、红外4种通信模式进行了阐述，从传输距离、速度、安全性、可靠性、抗干扰性、存在的缺陷等方面分别进行了分析比较，得出更适合辅助数据传递的是蓝牙通信。在此基础上进行了复杂情况下的蓝牙数据传输试验，得到传输距离、灵敏度、误码率等数据，印证了更适合舰载机辅助数据传递的模式是蓝牙通信。关键词：微波通信；激光通信；蓝牙通信；红外通信；舰载机

1 引 言

舰载机是以航空母舰或其他军舰为基地的飞机，可用于攻击空中、水面、水下和地面目标，能执行预警、侦察、巡逻、护航、布雷、扫雷、补给、救护和垂直登陆等任务，是海军主要作战装备以及夺取和保持海上制空权、制海权的重要力量。舰载机的出现，改变了传统的海战模式，使海上战场由平面变成立体，形成空中、水面、水下一体化的战场空间。舰载机成为夺取海洋上空制空权的关键，使海战变得更加复杂激烈、节奏加快，海上作战形式和战术也随之呈现多样化的发展趋势。舰载机与指挥舰之间的关键性数据交换主要依赖数据链及卫星通信系统。此外，但还有一些起辅助作用的数据，如时间信息、外围数据等对于目标的解算起到一定作用，这些数据也应实时传输给舰载机。由于这些数据只是辅助性的，不必通过数据链传递，其传输可以通过舰载机自身拥有的无线发送装置就可以实现。以下对一些目前成熟的无线通信模式进行介绍和比较，以便选择更适合的方式。

2 无线数据传输模式

实现数据无线传输方案主要有以下4种［1］：

1）采用微波扩频通信技术实现无线数据传输。所谓微波是一种具有极高频率 （通常为300 MHz～300 GHz），波长很短（通常为 1 m～1 mm）的电磁波。该技术的特点是利用伪随机码对输入信息进行扩展频谱编码处理，然后在某个载频进行调制以便传输。该方式属于中程宽带通信方式。

2）采用激光技术实现无线数据传输［2］。激光通信技术由于其具有单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装快等特点，而受到各国的高度重视。目前激光大气通信系统实用化涉及的关键技术主要有：连续波大功率激光器技术；自适应变焦技术；光波窄带滤波技术；光源稳频技术；信号压缩编码技术；光学天线设计制作和安装校准技术等。

3）采用蓝牙技术实现无线数据传输［3］。蓝牙技术是一种开放性的无线数据通信协议，主要用于近距离无线连接。其目标是实现最高数据传输速度达 1 Mb／s（有效传输速度为 721 kb／s），最大传输距离为10 m，用户不必经过申请便可利用2.4 GHz的ISM频带，在其上设立79个带宽为1 MHz的信道，用每秒切换1 600次的频率、通过滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。蓝牙的载频选用2.45 GHz，为固定与移动设备通信建立一个短程的连接，使通信和计算机技术进一步结合，增强不同厂家生产的设备在无线环境下的通用性和互操作性。

蓝牙技术的特点包括：采用跳频技术，抗信号衰减；采用快跳频和短分组技术，减少同频干扰，保证传输的可靠性；采用前向纠错编码技术，减少远距离传输时的随机噪声影响；使用2.4 GHz的ISM频段，无须申请许可证；采用FM调制方式，降低设备的复杂性。蓝牙传输是通过RF（2.4 GHZ）载波进行的，因此它具有电磁波的基本特征：功率较大，可以增加传送距离；没有角度及方向性限制；具有穿透性；可在物体之间反射、镜射、绕射。蓝牙主要用于短距离传输（最多10 m）数据和语音（1 Mbps），功耗非常低，同时能连接许多元件，传输速度快。

4）采用红外线技术实现无线数据传输［4］。红外线是波长在750 nm～1 mm之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人眼看不见的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合在需要短距离无线通信的情况下进行点对点的直线数据传输，传输速率最快可达16 Mbps。红外数据协会（IRDA）将红外数据通信所采用的光波的波长范围限定在850 nm～900 nm之间。

3 适合舰载机通信的方式

辅助时间信息通常在舰载机起飞前被用于进行校正，然后利用飞机自带的计算机晶振进行守时，考虑到舰载机执行飞行的时间一般不会很长，普通晶振均能精确到毫秒级，这样进行目标解算后获得的值就与指挥舰上得到的值保持一致。所以舰载机辅助数据的传递利用无线技术，对距离要求不高而对可靠性要求高，理论上采用这几种方式均可，以下从传输距离、传输速度、安全性、抗干扰性、可靠性、不足及成本7个方面进行比较，比较结果如表1所示。

通过比较，可知由于舰载机起飞前位于甲板平台，因此距离上应该在100 m左右，要求传播可靠性高，抗干扰性强，可采取一点对多点的发送方式。在几种通信方式中，由于其传输距离近，光通信采取的是直线传播方式；微波性质接近于光波，也采取直线传播方式，绕射能力差，但是传播距离远，适合用于编队之间的数据共享；蓝牙通信由于具备电磁波的性质，没有角度及方向性限制，具有穿透性，可在物体之间反射、镜射、绕射，因此适用于舰载机之间辅助数据的传递。

表1 4种通信模式的比较

在相关试验中，我们采用BCM2033蓝牙单片机系统，外接［5］蓝牙功率放大器 CGB240，调节功率放大器的输入电源为3.2 V时，输出功率达到23 dBm。在标准模式下进行测试时，将测试系统作为主设备，蓝牙作为从设备时，测试者发送POLL信息包，从设备将通过返回一个NULL信息包确认这些信息已收到。

表2 一般情况下的试验数据

当加大发射功率，使输出功率达到25 dBm时，得出的数据如表3所示。

表3 加大发射功率后试验数据

由试验数据可见，当蓝牙系统的输出功率达到30 dBm以上时，传输距离可以达到100 m以上，并且可以稳定传输，数据正确性达到100%，数据传输速率最小可以达到400 kb／s，而辅助数据的发送通常为1帧／s，以此传输速度及稳定性，考虑实际舰载机甲板平台的长度，使用蓝牙通信模式完全可以满足实际距离上的需求。同时由数据看出，电磁干扰以及钢板隔离等对于其传输距离、准确性及传输速度等方面影响不大，这对于满足舰船这种强电磁环境下的稳定通信要求是很重要的。而且，采用跳频技术、加密技术后，可保证数据的保密传输，能够满足舰船对于数据保密方面的需求。更重要的是，使用蓝牙可以组建微微网，实现一点对多点的通信，这是其他无线模式所难以实现的（红外等模式不具备或代价很高）。

4 结束语

舰载机上辅助数据的数据量小，面对一点对多点、稳定传输、抗干扰能力强、数据保密要求高等需求时，蓝牙通信完全可以满足舰载机辅助数据的传输要求。目前，蓝牙技术商业化已经很成熟，在技术、硬件上以及软件上均能满足实际使用要求。

［1］KENYON H S.Telecommunications standard key to transformation［J］.Signal，2004，（12）：10－12.

［2］黄智伟，朱卫华.计算机无线通信接口电路及程序设计［J］.计算机测量与控制，2002，10（2）：339-341.

［3］MILLER B A.蓝牙核心技术 ［M］.宋俊龙，侯春萍，宋梅，等译，北京：机械工业出版社，2001.

［4］王勇，徐大雄.漫射红外通信系统射击及其对抗技术［J］.北京：北京邮电大学学报，1999，22（2）：49-53.

［5］黄智伟，王彦，廖金盛.蓝牙收发芯片RF2968的原理及应用［J］.单片机与嵌入式系统应用，2002（11）：38-42.

Assistant Data Communication with Shipborne Aircraft

Hou Xiao－peng Tan Xian-chun
China Ship Development and Design Center，Wuhan 430064，China

Data transferred to shipborne aircraft can help to improve its performance and striking capability.This paper discusses four kinds of wireless communication technology， including microwave communication， laser communication， Bluetooth communication and infrared ray communication.A comparison was carried out with respect to the transmission distance， transmission speed， security， reliability and anti－jamming.An experiment was also made to measure the data transferring ability， sensitivity and error rate as to validate the availability of Bluetooth communication，the measured data show that it is more suitable for assistant data communication with shipborne aircraft.

microwave communication；laser communication；Bluetooth communication； infrared ray communication；shipborne aircraft

U675.7

A

1673－3185（2010）02－78－03

2009－07－10

侯小鹏（1977－），男，硕士，助理工程师。研究方向：软件设计。E-mail：xp_hou00@yahoo.com.cn。

谭显春（1964－），男，研究员。研究方向：舰艇作战系统