对潜通信系统效能指标体系研究∗

黎漫斯 刘 冰 贾舒宜

（1.91469部队 北京 100841）（2.海军航空大学战勤学院信息融合所 烟台 264001）

1 引言

随着由近海防御向近海防御与远海防卫型的战略转变，潜艇战斗力的体现与对潜通信密切相关，指挥潜艇训练和作战必须依靠通信手段，因此，保持与潜艇的联络畅通至关重要。经过多年建设，对潜通信系统装备水平稳步提高，已基本形成满足潜艇作战保障需求的通信装备体系，但由于目前系统发展水平尚不均衡，严重影响对潜通信整体保障效能的进一步提升，使得对潜通信现状与基于信息系统的体系作战能力要求存在较大差距［1～2］。

如何对对潜通信装备效能进行合理评估，分析影响对潜通信效能的主因，以达到总体把握对潜通信装备建设的方向和重点，构建合理的对潜通信指标体系是重点［3］。近年来对潜艇的作战、训练、保障等方面提出了许多新要求，而现行的指标体系由于受当时历史条件和信息化水平限制，所反映的信息在全面性、准确性和及时性等方面已不能满足通信需求［4］。

本文的主要工作就是研究目前对潜通信系统的效能评估指标体系，为对潜通信系统效能评估提供基础。

2 潜艇通信系统的组成和分类

潜艇通信系统可以大概分为岸对潜、潜对岸、潜与潜、潜艇与飞机、潜艇与舰艇之间的对潜通信系统和潜艇内部通信系统［2］，本文主要研究对潜通信系统。

对潜通信主要包括以下五个方面：

1）岸对潜通信。岸基对潜艇的通信联络主要是用于从岸基广播站到潜入水中的潜艇的信息交换，这类通信联络由超低频／甚低频／低频和舰队卫星通信系统提供。

2）潜对岸通信。潜艇对岸基台站的通信联络是为支持潜艇到岸上指挥节点间的信息交换而建立的，通常使用短波和卫星通信手段。

3）舰对潜通信。舰艇对潜艇的通信联络，主要是舰艇与潜艇的信息交换，较常使用潜艇数据链，主要使用高频／甚高频／超高频、无线通信和卫星通信。

4）潜对舰通信。潜艇对舰艇的通信联络通常使用近程通信线路，支援潜艇到舰艇的信息交换，主要使用高频／甚高频／超高频、无线通信线路以及卫星通信。

5）潜对潜通信。潜艇对潜艇的通信联络，是通过高频／甚高频／超高频、无线电线路、卫星通信和声学电话直接为两艘潜艇之间提供信息交换线路。

综上可知，潜艇与岸基、舰艇和飞机之间的通信常用超视距的V/UHF、远距离的HF及超高频、特高频卫星通信手段；而岸基对潜指挥在潜望状态或水面航行状态时，可使用甚低频、高频、卫星等通信方式；当潜艇处于水下状态时，则必须使用电波可穿透海水的甚低频、超低频或极低频通信手段。

此外，对潜通信还包括潜艇与飞机、潜艇与地面机动指挥所的通信等。

3 潜艇通信现状

众所周知，潜艇作为重要的水下作战平台，具备极强的攻击性和隐蔽性，能够在数百米的深水中持续活动数月，作为战斗以及反潜的主要力量，是现代战争中必不可少的武器。但是由于受自身装备所限，潜艇必须深潜水下，潜艇在很长一段时期内都是独立作战，不能及时获取战争情报态势，很难与其他兵力协同，因此必须靠通信来保障其水下作战和其他战术活动的指挥［2，5］。随着科技的发展和作战观念的改变，潜艇所担负的任务越来越多，迫切需要与其他兵力进行高效的信息交换，对潜通信就显得尤为重要。

对潜通信多指潜艇水下通信，为减少潜艇暴露的可能，对潜通信方式多以隐蔽、单向非实时和低截获潜艇水下通信为主。潜艇通信的主要特点是快速隐蔽、安全可靠，以适应潜艇水下活动的需要。对潜通信基本上为以无线通信，因此，天气及地理环境对潜艇通信影响很大，对潜通信的陆基通信设施体积庞大，故易遭受攻击；另外再加上潜艇本身所特殊需要的利用海洋水声环境的隐身能力等也使得对潜通信技术的发展远远落后于同一时期的其他通信技术。我国的对潜通信技术起步较晚，与国外对潜通信技术相比，总体落后几十年，主要表现为对潜通信基础设施较差，系统共享资源有限，多项关键技术还处于研发阶段等。

4 潜艇作战需求分析

潜艇是信息化海战中一种重要的隐蔽兵力，是袭击敌方舰艇、破坏海上交通线、袭击敌方岸上重要军事目标的重要舰种［5］，其最大的战术特点是它能在水下进行战斗行动，具有良好的隐蔽性。

对隐蔽潜艇的实时通信是潜艇发挥其作战效能的重要保证，即要在保障对潜艇通信畅通的同时，保证潜艇的作战性能不受到影响［6］。就目前的通信手段来讲，潜艇进行高数据率通信时要减慢航速，上浮到危险深度以上，增加了潜艇的暴露的危险，在信息化海战场中这种可能性将直接影响潜艇的作战运用甚至潜艇自身的生存。

因此，实施对潜通信时，影响潜艇作战性能的因素有两个方面：一是潜艇隐蔽性的降低，二是潜艇机动性能的降低。隐蔽性降低主要是潜艇上浮至非安全深度造成的，机动性的降低主要是收信时对潜艇的航向和航速有限制造成的。

综上，作为一种军事通信系统，潜艇通信系统首先必须满足部队作战提出的基本要求，即对信息的传达必须做到迅速、准确、保密和不间断。这些需求着眼于水下作战使用，主要包括及时性、有效性、可靠性、隐蔽性、机动性需求等。

5 构建对潜通信装备效能指标体系

潜艇通信系统主要由甚低频收信设备、高频通信设备、甚/特高频通信设备、UHF战术卫通设备、遇险救生通信设备、系统控制与信息处理设备及内通设备等组成。研究对潜通信装备效能指标体系的目的在于通过这些指标，能够对对潜通信效能做出合理的评估，进而全面真实地反映潜艇通信系统通信保障能力的客观本质，以暴露对潜通信保障工作中存在的问题，为今后对潜通信装备保障工作指明发展方向。

5.1 系统效能评估指标体系构建

以作战和训练需求为牵引，准确地反映潜艇通信现状和通信保障情况，有利于对潜通信满足潜艇部队通信业务需求，确保提高潜艇整体通信保障效能［7］。文章围绕潜艇作战需求及潜艇水下作战通信的特点，从诸多影响潜艇通信效能的特征性能指标中选取影响较大的主要参数因子，建立以业务性能指标和战术性能指标为基础，由及时性、有效性、可靠性、隐蔽性和机动性等五大关键指标及其若干细化指标组成的效能指标体系。

5.2 指标体系

构造合理的层次结构，对分析结果的有效程度具有举足轻重的作用，对于解决问题极为重要［8］。指标体系内，对潜通信评估指标的选取直接关系到综合评估的结果。对潜通信指标体系能否充分真实反映出对潜通信系统的特征、能力，是正确评估对潜通信系统通信效能的关键。任何一项指标都从一个侧面反映对潜通信系统的通信效能的某些信息，指标选取的不合理，势必使得信息反映不充分，从而影响评估结果。因而，决定选取多少、选取何种指标是评估对潜通信装备通信效能中最重要的一环，需予以高度重视。

对潜通信装备通信指标体系是指在研究面向潜艇水下作战需求的对潜通信装备效能评估活动中，由一系列指标构成的有机整体，是综合测量评估对象的尺度集［9］。评估体系常具有层次结构，包含有目标和准则两类，形成多层次评估体系［10］。通过对潜艇通信系统的功能进行分析，考虑到该系统的特殊军事用途，把对潜通信系统的通信效能指标综合归纳为两类：业务性能指标和战术性能指标。在此层次上，对每个一级性能指标进一步细化，最终构成一个三到四层的对潜通信指标结构体系。

通过上述分析，将对潜通信系统效能评估指标体系构建如图1所示，该指标体系模型主要分为四层。下面详细讨论这两类指标的组成和划分。

对潜通信装备通信效能受多方面因素影响，依据指标选取原则，初步确定以下二类从不同侧面反映对潜通信效能的参数作为二级指标，包括业务指标及战术指标。指标含义如下。

业务指标：对于通信系统而言，首先关注的是它能否完成既定通信任务，与通信对象达成有效的沟通联络的能力。这种能力由系统的业务层功能决定，所以，把衡量业务层性能的指标归为一大类业务性能指标，作为该系统的基础指标之一来研究。

图1 对潜通信系统效能评估指标体系

战术指标：除业务性能指标之外，对潜通信系统还应满足对潜通信特殊的军事需求。从潜艇水下作战的军事需求出发，归纳整理另一类指标，即系统的战术性能指标，作为该系统的第二个基础指标来研究。

该指标体系分为4级，上述各二级指标中的主要组成要素可提炼为相应的三级指标，三级指标又可提炼细化为相应的四级指标，包括2项二级指标，5项三级指标和14项四级指标，共同构成对潜通信装备通信效能评估指标体系。

5.2.1 业务性能指标

业务性能指标是通信系统本身的总体性能的综合，反映了通信系统满足各种应用要求的基本能力。从军事应用角度考虑，业务性能指标可划分为通信及时性、有效性和可靠性三类指标，分别从系统的时效性、信息传输质量和安全可靠等三方面综合反映系统的业务性能。

及时性：及时性指标是指在一定的时间内，完成传输消息任务的时间概率特性，一般从系统的信道容量、响应时间等方面对它进行衡量。考虑到潜艇的作战范围比较宽广，在实施远距离通信时，还应该把系统的通信距离这个的因素纳入评估的范畴。

有效性：有效性指标是指信号到达接收端的准确概率特性，这里从系统的误码率、接收端的信噪比和信扰比等方面来进行衡量，主要考虑信号的能量分布特性。

可靠性：可靠性指标主要考虑两方面情况：一是传输过程的可靠性，即消息不被截获的概率，二是成功接收到信号的概率，这个指标一般由接收端的设备性能来决定。

5.2.2 战术性能指标

虑到通信过程对潜艇训练和作战产生的影响，从通信过程中潜艇的隐蔽性和机动性两个方面对战术性能指标进行研究。

隐蔽性：隐蔽性是指潜艇在通信的过程中被敌方发现的概率，这个指标主要取决于潜艇的收信深度。随着国外对潜探测技术的发展，潜艇对甚低频信号收信的深度已不能满足潜艇安全的需要［11］，因此，在考虑通信对潜艇隐蔽性影响时，还应考虑潜艇在非安全深度收信的停留时间、潜艇为完成收信在单位时间内上浮到非安全深度的次数，同时，鉴于对潜通信的特殊性，还应考虑潜艇进行通信的通信深度对隐蔽安全带来的不利影响［12］。

机动性：机动性主要是指通信过程对潜艇在水中机动性能的影响，包括对潜艇航向和航速的限制，反映潜艇在收信过程中进行战术机动的能力，以及该系统在战场环境中的机动灵活性和快速应变能力。

6 结语

对潜通信效能是决定潜艇生存能力和战斗力的重要因素，是满足潜艇快速隐蔽、安全可靠，适应其执行水下训练和作战任务的军事需求，是保证其水下的安全性的关键所在，也是许久以来限制潜艇作战效能充分发挥的重大难题。

确定合适的效能评估指标体系是对潜通信系统通信效能评估的关键所在。本文围绕对潜通信系统效能评估指标体系的构建展开研究，从对潜通信装备的业务性能指标和战术性能指标出发，建立了指标体系，为实现对潜通信系统的效能评估打下了基础。在下一步工作中，将根据所定义的指标，通过仿真方法、数学分析方法等手段对各项指标进行量化，对通信效能进行评估。