空天地海一体化军事应急通信应用研究

王铮

关键词：军事通信；空天地海；一体化；应急保障

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）14-0069-04

0 引言

当前，军事力量体制改革向纵深推进，我军在新时期新形势下面临的军事斗争形势也愈发严峻，常规通信手段在应对突发任务和紧急情况时，难以做到快速响应，其蕴含的战斗力抗毁生存和再生重建能力也面临重大考验。一旦发生指挥体系遭敌打击、通信环境急剧恶化等突发事件导致通信链路中断、通信系统损毁，传统的地面应急通信手段以及单一的应急通信方案无法适应多维战场的保障需求。因此，加强军事应急通信保障方法研究，确保军事指挥通信链路多网系运行、多手段保护、多渠道再生成为提升部队制信息权，下好军事斗争先手棋的必要课题。为应对各类战场突发事件及各类自然灾害造成的通信阻断，应提升应急通信系统的多元性、通信手段的丰富性、通信资源的叠加性。在原有的地面蜂窝通信网和固定传输台站平面上增加空、天、海网络能力，同时加强地面应急通信专网体系建设，形成空天地海一体化军事应急通信保障体系。

1 军事应急通信概念

1.1定义

军事应急通信一般是指在执行重大军事行动、发生重大自然灾害、遂行突发性任务以及应对各类紧急情况时，综合利用各类通信资源、整合各种通信手段、融合各大通信网系，为快速有效应对通信环境变化、战场形态转换、战略目标变更、编成力量重组等情况，提供多手段通信网系运行支撑，保证战场通信及时可靠安全，是一种具有突发性、跨越性、临机性的快反通信机制。

军事应急通信在满足任务性质不确定性、保障手段多样性、运行环境机动性和承载信息非标准性等要求外，还需具备快速展开、通联迅速、机动性强、安全性高、延展性广、保护手段丰富以及适应军事通信发展形势等特点。

1.2 常规军事应急通信手段及特点

1.2.1短波应急通信

当前军队主要依靠短波通信台站、便携式单兵电台以及短波通信车台达成通信，该手段具有通信距离远、系统展开快、抗毁再生性强等特点。从以往战场经验及任务保障效能来看，当固定通信模组丧失保障能力，短波通信可以最小代价，迅速恢复通信指挥网络；从安全性来看，各类有线网络过于依赖网络枢纽中心，一旦此类传输载体遭敌打击，整条链路将陷入瘫痪。短波通信无须设立核心枢纽，各台站、单兵系统及机动平台可提供主从站职能切换，部分站点损毁不影响全网正常运行；从经济性来看，短波应急通信无须搭建复杂的网络架构及大量中继站，其通信距离便可达几百甚至上千公里，建造成本低廉，运行成本几乎为零[1]。与其他通信系统一样，短波通信在优势突出的同时也存在一些自身的不足，主要有以下几个方面：

①传播路径以电离层反射天波为主，工作频率需适应时间、方位、天线类型，在传播过程中干扰因素较多，数据传播途中易受信道衰落影响，导致数据性能损失；

②无线电设备激增，电磁信号在频域、空域、时域分布较广，干扰现象日益严重，在恶劣战场环境下，同频干扰、互调干扰、邻道干扰及干扰阻断等问题亟须解决；

③由于工作频段低加之使用调幅方式，短波通信频带较窄，不利于传送高速度、大容量通信数据。

1.2.2 數字微波通信

微波通信采用微波波段的电磁波，基于微波形式完成数字信息传送，在传输过程中与空间电波相联结，实现无关联数字信息的传输，根据具体通信数据指标再生中继。数字微波通信与模拟微波通信相比抗干扰能力得到大幅提升，其承载的数字信号具有可再生性，在数据传输过程中如遇线路因素对信息产生干扰，可通过信息再生进行自主修复，传输链路中的中继站具有较强的滤波能力，传输距离、运载能力和信息稳定性进一步提升。数字微波通信在保密性能方面也具备显著优势，数字信号体制可在传输过程中采取加密技术保护传输信息，通过扰码电路或加设密码机实现对传输线路的保护。数字微波通信还具有通信频带宽、传输容量大、兼容性强的优势，可与现网运行的光传输设备实现组网，有效提升通信效率，节约建造成本[2]。

1.2.3 集群应急通信

集群通信系统作为专用指挥调度通信系统，通常采取大战场小容量网络，当通信覆盖能力难以满足战场通联需求时，可将基本系统的单基站设计为战区联合的多基站，随着覆盖区域逐渐扩大，受令指挥体系增多，则可扩展为以基本系统为基础模块，各模块再联结叠加，构成各战区、各集群、各任务兵力融合的跨区域网络。集群通信主要采取集中式控制和分散式控制两种方式，在基本结构上都是以基地台、系统管理终端、系统集群逻辑控制部分、调度台和用户台（车载台和手持机）组成。二者区别在于集中式控制系统其集群逻辑控制能力由系统控制器承担，分散式控制系统由转发器内的逻辑单元分散处理。集群应急通信系统可承载的基本业务为常规话音通信，在执行重大战争行动以及高机密级任务时，还可提供保密话音通信、传输数据信息、状态监控等功能[3]。

1.2.4 蜂窝移动通信

蜂窝移动通信系统将服务区域分割成为蜂窝状拓扑结构，每个蜂巢内单独设立基站，从而实现通信全域覆盖。该系统具有话音质量高、传输时延低、承载容量大等特点，但过于依赖地面基站和中继设备，抗毁生存能力相对较弱。随着世界通信体制逐步更新换代，蜂窝移动通信从1G时代跨越至5G时代，可提供连续广域的覆盖和容量，满足大流量业务的数据传输需求，例如智慧战场、全域态势感知、自动驾驶、远程监控、超距打击、无人平台控制等。为实现用户体验速率、端到端时延以及移动性能的大幅提升，要求5G的峰值速率、流量密度和连接数密度相较于4G 网络要分别提升20倍、1000倍、100倍。即将到来的6G网络将以现有的蜂窝移动网络为基础，融合卫星、临近空间飞艇、飞机、无人机、热气球等空中平台以及海面通信载体实现空天地海一体化应急通信保障。此类构想已在数次重大自然灾害抢险救灾任务中得到验证，虽无法完全取代传统的地面蜂窝移动网络，但在很多恶劣通信环境下，可实现有效补充，扫除盲区。

2 空天地海通信模块在军事应急通信中的应用

2.1空层通信模块

2.1.1 平流层飞艇在军事应急通信中的应用

平流层飞艇作为一种轻于空气的可控飞行器，动力能源依托太阳能，自带推进系统，不依赖地面设施，可实现垂直起降。在军事应急通信中，平流层飞艇可充当通信基站，同时具备微波通信和卫星通信的优点，通信覆盖区域大、传输距离远、信道衰落小。平流层相较于对流层，不受恶劣天气的影响，该平台可作为日常通信平台长期部署在特定区域，其放升速度达到18m/s，在2小时内就可到达平流层，对执行突发性军事应急通信保障任务来说，可极大提升我通信部队的机动作战能力。此外，它还可作为卫星中继平台，增强我方卫星通信信号，发射强电子干扰提供电子战支援。飞艇材料采用智能蒙皮，有效规避雷达和红外扫描，提升其隐身能力。主要功能如下：1）侦测报警；2）目标搜寻；3）中继通信；4）高空武器运载；5）联合作战情报转发；6）应急通信系统补替；7）通信目标干扰；8）通信增益；9）无人集群空中作战平台；10）常规业务通信[4]。

2.1.2 無人机在军事应急通信中的应用

近年来，计算机技术、人工智能技术、信息通信等高新技术的飞速发展加快了无人机在军事领域的拓展应用。无人机应用于应急通信系统已被列入《“十四五”国家应急体系规划》中，在军事领域的应用前景也非常广泛，在自主飞行的基础上，与有人飞行器进行智能编队、协同作战，可实现作战效能整体提升[5]。为地面部队、空中机群、海上编队提供信息传输、火力打击、情报侦察、战场态势感知等支持。在军事应急通信领域，无人机可作为空中通信基站，进行快速部署，此类型飞行器飞行环境适应能力广，飞行准备和飞行代价较为低廉，可控性强，可执行危险系数较高的急难任务。固定翼无人机飞行高度、飞行距离、覆盖范围优势明显，利用机载动中通设备连接卫星或海上舰艇承载的传输链路，并与地面固定指挥所核心网相连，可完成面向作战保障区域命令分发、作战平台间通信、应急广播、作战单元智能组网、空海态势实时监测以及日常通信任务。多旋翼无人机结构简单，环境适应能力强，在面对恶劣生存环境时，一旦地面指挥链路中断，可利用其自身作为中继基站，使用通信线缆与地面指挥所相连，进行数据回传或电力供应。

2.1.3 直升机在军事应急通信中的应用

直升机响应速度快、工作视角广，利用联合指挥所应急通信网络作为遂行任务数据库，以对各类作战保障场景做出快速反应。直升机上配备完善的短波及卫星通信手段，可实现机载站与机载站、机载站与地面站、机载站与卫星间的数据传递。同时，直升机应设立应急通信救援力量，装备通信系统抢修设备和专业救护人员，利用自身不受时间、空间和自然条件的限制，随时开展地域和海域搜救工作，以实现修复为主、接替为辅的一体化应急通信保障工作。

2.2 天层通信模块

天基通信作为军事应急通信系统的重要组成部分，在军队指挥控制系统建设中占据着举足轻重的地位。该系统充分利用了卫星通信远距离、快组网、通联高效的优势，通过各类型动静态卫星节点互联，实现面向职能范围内的可靠通信。

2.2.1 卫星通信在军事应急通信中的应用

随着低轨卫星加入天基通信模块内，原有的同步轨道卫星轨道空间不足、传输时延大等问题得到有效解决。卫星通信的关键枢纽在远离地面的宇宙中，其地面站分布形式也不局限于固定台站，可依托于机动通信车台或者海上移动平台以及便携式卫星终端等。

由于不受地球曲面的影响，一次地面微波中继距离可达约4万公里，信号覆盖范围广、传播速度快，地面战场的通信环境变更对其造成的影响不大，携带的话音、图像、视频、数据等业务可在各作战单元内快速交换。目前常用的MF-TDMA系统综合了码分多址系统支持小口径天线以及时分多址可灵活组网的特点，针对战场实际环境进行通信参数配置，所需的地面通信保障单元可根据作战需求进行合理编组。我国于2020年7月开通的北斗三号卫星导航系统已经服务于全球120余个国家和地区，北斗卫星在军事应急通信领域的应用将催生作战通信保障新模式、新形态、新质效，带来作战能力新的增长点[6]。

2.2.2 机动卫星车台在军事应急通信中的应用

机动卫星车台作为远距离信息传输手段的补充形式，可满足大规模远程机动作战信息跨区域传输、动态传输、实时传输以及多业务传输的需要。尤其是对通信容量和时延性要求较高的图像视频业务，传统的有线通信方式虽可以轻易满足，但对于有线光缆无法通达的地域或因作战行动导致线路损毁的情况，在固定通信台站随时可能暴露在敌打击范围内时，机动卫星车台兼顾了卫星通信的种种优势，同时又可实现快速机动，灵活部署。此外，机动卫星车台还可作为野外战术互联网的网络枢纽，克服复杂环境带来的信令中继困难，将作战保障范围内的各单元组合成一个覆盖全作战地域的庞大网络架构。

2.2.3 卫星电话在军事应急通信中的应用

卫星电话作为移动便携式终端，能够对信息进行实时传输，确保在其他通信体制无法满足地带、恶劣天气下使用，具有地图轨迹追踪、北斗GPS定位、语音短信通信、音视频调度、视频会议、地图围栏等应急通信业务，在通信渗透侦察、单兵伴随保障、首长机关备用等方面作用明显。

2.3 地层通信模块

2.3.1 固定通信台站在军事应急通信中的应用

固定通信台站作为军事应急通信网络陆基模块机动、移动、固定三位一体中装备体量最大的组成部分，包含了有线、无线等通信手段，承载业务包括文本、语音、图像、视频以及其他种类的数字信息交换，满足决策指挥、行动控制、情报侦察、支援保障等作战需求。在外部环境不影响工作特性的前提下，可利用站点位置固定、接入业务丰富、传输质量优良、服务体验感好等特点来保障岸基兵力或岛礁周边的国防通信接入，也可作为空层、海基兵力行动信息交互的“神经中心”，为基本指挥所提供战场决策信息支撑。其分布形式一般为地面站和地下站，地下站多部署于隧道内，防空、防核能力较强。

2.3.2 移动通信基站在军事应急通信中的应用

固定通信台站丧失功能后，移动通信基站可作为恢复通信网络的最佳应急通信平台。应急通信车机动性较高、部署方式灵活、调度方式便捷、搭载自用电源，车台承载业务种类相对丰富，可实现光纤、短波、卫星等多种通信手段接入，满足各作战单元的通信需求。在车辆不便到达的地域，可使用背包基站作为备用手段，组成基站的基带处理单元和射频拉远单元，既可以采取一体式装载也可以采用分体式运载。两者相比较，应急通信车功能完整，保障高效，但成本较高，且服务存在盲区。游牧式基站体量小、运载方便、采购和运维成本较低，可作为应急通信车辆的有效补充[7]。

2.4 海基通信模块

2.4.1 无人艇在军事应急通信中的应用

军用无人艇装备成本低、生产周期短，可快速形成战斗力。在军事应急通信中，无人艇体积小、航速快、隐身性能好，艇上配备超高频和甚高频电台、5G 无线网络、自组网通信和卫星通信，实现通信距离、通信手段全覆盖。为避免无人艇与岸基监控系统远距离通信链路被切断而导致失控，可将大型无人水面平台或有人水面舰艇设置成为母舰，在母舰上设置监控系统，以实现对区域内的无人艇“鲨群”控制巡航，同時母舰可作为数据处理和交换的核心，对任务海域实施通信侦察、火力打击、电子对抗、态势感知、反水雷及反潜作战等[8]。

2.4.2 浮标在军事应急通信中的应用

浮标通信技术通过潜艇所携带的浮标实现与对潜通信平台之间的通信，该平台可以安置在岸基、卫星和空中移动平台上，只有潜艇在接收信息时才投放浮标。通信方式包括卫星通信、码分多址、分组无线业务、移动通信网络和移动热点等，目前主要分为综合通信浮标、高速曳航浮标、应急通信浮标、消耗型无线电浮标、潜艇卫星终端浮标以及具有回收功能的系留光线浮标。其中应急通信浮标主要用于潜艇遇险求救、发射警示信号；高速曳航浮标可以使潜艇在水下航行时仍能保持与岸基和水面舰艇间的通信联络；潜艇卫星终端浮标可通过天线与通信卫星进行双向通联，提供高速率、大容量、定向性保密通信[9]。

3 军事应急通信未来展望

军事应急通信保障面临着诸多未知挑战，战场形势变幻莫测，构建全地形、多领域、大融合的空天地海一体化的军事应急通信系统还有许多技术壁垒需要攻破，支持多频多模、地面通信网络与低轨卫星高效结合、作战单元通信保障需求智能分拣、作战集群网络智慧组网、缩减终端尺寸以及打造标准化、集成化的军事应急通信装备供应机制等。因此，加快推动空天地海一体化是现阶段军事应急通信领域研究需要解决的首要问题。未来战场上空天地海一体化应急通信体系将通过区域性节点互联实现高效协作，在融合6G通信技术后，军队空天地海一体化应急通信网络将整合现阶段所有通信资源，实现全作战地域覆盖、伴随保障，满足低时延、高效率、强安全的效果，为军队遂行多样化军事任务及重大自然灾害抢险救灾行动提供安全可靠稳定的通信接入，进一步赋能通信部队战斗力生成发展和履职尽责。

4 结束语

本文通过分析常规军事应急通信手段及特点，介绍了基于空天地海一体化的军事应急通信保障网络，从空层模块、天层模块、地层模块、海基模块通信的关键技术进行了概述。基于空天地海一体化思路建设的军事应急通信保障网络，以其融合性、基础性等一系列不可替代性的重要意义，成为国家和军队重大战略谋划，因此加大对应急场景通信需求研究，合理配置通信资源，实现空天地资源优势互补，高度契合联合作战发展趋势，可有效应对各类作战场景和突发事件。