利用潜艇上浮前“窗口”提升通信能力的几点认识

中国人民解放军海军潜艇学院 柏祖旸 宿亚楼 贾同丁

针对潜艇通信技术的特点，论述了潜艇利用上浮前“窗口”提升通信能力的意义，归纳总结了实施该通信方式的方法，对相关问题进行了思考与研究，为潜艇提升通信能力提供了借鉴和参考。

潜艇受平台自身条件限制，通信能力和自主搜索海战场的能力有限，从大深度上浮期间的战场感知力较弱，且港岸指挥所对潜通信联络时效性差，无法有效应对瞬息万变的海空情态势。因此，加强对潜通信能力建设，增强对潜通信联络手段探索显得尤为重要。本文通过分析潜艇主要通信技术、围绕潜艇上浮前通联“窗口”的时间选择和实施方法，开展提升对潜通信联络能力的可行性研究。

1 潜艇通信技术分析

近年来，潜艇水下通信除了运用传统的无线电、水声等通信手段之外，低频远程水声通信、蓝绿激光通信等新型潜通信方式得到了快速发展并已经实际应用，相关成果对提高潜艇等水下平台的作战能力，对整个海战场作战效能、夺取制海权带来巨大影响。结合当前潜艇通信发展现状分析，国内外成熟的潜艇通信按方式主要分为有线通信、水声通信、无线电通信等[1]。

1.1 有线通信

现有的潜用有线通信方式正在由电缆通信向光缆通信转变，如图1 所示。

图1 有线控制深海潜航器Fig.1 Wired control of deep-sea submarine

线导鱼雷是一个比较典型的潜用有线通信应用方式。线导鱼雷通过金属电缆或光纤将鱼雷与潜艇控制设备连接，从而可以由潜艇控制线导鱼雷对目标进行精确攻击，同时保证鱼雷在开启主动搜索声纳时，避免出现误伤己方的情况。

潜艇自身使用有线达成指挥通信的技术发展主要有两种：首先是预先位海底布设长距离有线通信光缆和通信节点，当潜艇需要出联时主要对接预设通信节点，与指挥所达成双向通信；其次是使用大长度光纤连接通信浮标，使潜艇实际位置拉开与暴露位置的距离，提高潜艇通信隐蔽性。

1.2 水声通信

潜艇配备有用于通信的通信声纳。由于潜艇在水下时，大多数频段的无线电波都被海水屏蔽，而声波能量在水下传播过程中的衰减与电磁波相比小很多，因此水声通信在水下通信领域具有十分重要的地位。

采用水声通信的优点是不受海水深度的限制，使得潜艇或者其他类型水下装备、设备在接收水声信号时，可以不必上浮至海面，避免被敌方侦察到。通常潜艇的隐蔽性是其作战优势和生存保证，除非确定安全，否则潜艇不会主动采用水声通信方式向外发送信息，通常采用接收方式实现单向通信以及其他较隐蔽通信手段。

水声通信受海洋环境影响较大，要针对海洋环境通过调整发信深度或者潜航深度，保障水声通信效果。

1.3 无线电通信

无线电波在自由空间环境中，受到的噪声干扰较少，且衰减十分有限，使得无线电波是水面以上各作战平台之间的主要通信手段。但由于海水对无线电波有非常强的屏蔽作用，无线电波穿透海水的能力与频率直接相关，频率越低，海水对电磁波的吸收和衰减越小，穿透海水的能力越强，潜艇位水下可用的无线电通信频段有限，通信速率较低。

超低频、甚低频无线电通信是潜艇位于水下时的主要通信手段，潜艇可以保持在水下航行状态，通过释放通信天线接收岸上指挥机构的信息。而使用短波、超短波、卫星通信时，潜艇必须是水面航行状态或潜望状态，即把通信天线暴露于空气之中，增加潜艇暴露的风险。

2 利用潜艇上浮前通联“窗口”达成对潜艇通信的意义

针对潜艇水下通信的特点，为尽量减少潜艇上浮次数，提升港岸指挥所对潜通信通联能力，为海上执行任务的潜艇在上浮前，先浮至收信深度使用无线电或水声方式组织通信，可以减少潜艇上浮次数，同时根据岸指通信的内容，决定继续上浮或按岸指通信内容调整计划，提高潜艇的生存能力。针对潜艇上浮前的通联“窗口”，可实现的通信联络手段为甚长波、短波通信和水声通信。

2.1 在关键节点增加对潜通信，可保障潜艇隐蔽的持续性

当潜艇处于水下状态时，由于自身观察器材作用距离有限，在潜艇按计划上浮后对当面海空情难以判断，保持潜艇隐蔽性将面临严重威胁。因此，要充分结合在潜艇上浮前的关键时间及地点节点，及时通报潜艇上浮海域的海空情况，有助于潜艇全面把握海空情况态势，并根据岸指命令，规避反潜兵力，合理选择浮起地点和时机，有助于实现潜艇隐蔽的持续性。

2.2 利用上浮前通联“窗口”，可提高对潜通信的时效性

当前港岸指挥所对潜艇通信联络通常在预先约定发信时间发信的方式实现，若因特殊情况无法收信则由潜艇根据海空情况态势临机决定，但一般不宜连续间隔多个约定收信时间，以免遗漏港岸指挥所的通信信息。这种约定通信方式能减少潜艇上浮次数，使潜艇灵活选择收信时间点，同时也存在潜艇无法第一时间接收港岸指挥所命令的问题，通信时效性下降的问题。而利用潜艇上浮前建立通联“窗口”的方法，可有效保证潜艇上浮阶段能够有效达成与港岸指挥所的通信，提高通信联络的时效性。

2.3 明确通信时间联络，可提升对潜临机指挥的准确性

对潜通信多以按前期预案通信为主，临机通信为辅，然而战场态势相对多变，潜艇上浮前对海面情况和对手探潜力量无法准确预判，从而容易导致被作战对手的反潜兵力发现并准确定位。由于潜艇的浮起区域和时间港岸指挥所均可掌握，因此潜艇在上浮前准确接收港岸指挥所的信息，可及时了解最新海空情变化，精准引导潜艇正确应对，可有效提升达成对潜临机通信的准确性。

3 利用潜艇上浮前通联“窗口”达成对潜通信联络手段分析

3.1 港岸指挥所对潜甚长波通信联络能力

港岸指挥所对海上潜艇组织专用的甚长波通信网络和短波通信网络，保障对潜通信。

对潜通信利用甚长波发信台建立岸潜通联链路，工作频率固定，信道质量高，传输距离固定，传输时延受带宽影响较大。该通信方式特点为传输速率相对较低，传输容量受限，数据发送时间长，更新周期一般。

3.2 港岸指挥所对潜短波通信联络能力

短波通信组网较为灵活，工作频率可选范围大，信道质量受日夜电磁环境变化、频率高低和发射机功率大小等因素影响较大，进而对传输距离产生影响。短波信道易受干扰车、大功率电台等干扰，传输带宽对传输时延的影响可忽略。短波能够实现对态势信息的大容量和快速分发需求，但通联距离不稳定，通联稳定性有待进一步提高；甚长波通信导信道质量稳定但通信限制较多，可作为对潜通信的保底手段。

3.3 港岸指挥所对潜甚长波通信联络能力

对潜水声通信实现的方式是港岸指挥所结合卫星信道（岸基到水面中继站）、声波信道（水面中继站到潜艇）对潜艇进行通信，可利用水面中继站建立港岸指挥所与潜艇之间的通联链路，水声传输工作信道质量受海水密度、温度等因素影响较大，传输距离影响因素较多，传输时延受带宽、通联距离影响较大。综上，潜艇水声通信的传输速率较高，但传输信息数量对传输时延、收发报间隔影响较大，更新周期弹性较大，可实现对潜大深度远距离的通信。

4 港岸指挥所对潜通联“窗口”选择

通过潜艇从水下收信至潜望状态过程中各个时间节点分析，岸指在对潜通联“窗口”的选择，主要把握潜艇使用拖曳天线开始接收同步信号至收回拖曳天线时间，以及由危险深度浮至潜望状态两个时间段。综上，对潜通联时间可表示为[2]：T窗口=T浮起-T收信-T潜望

T浮起——潜艇计划浮起时间确；

T收信——潜艇放出拖曳天线开始收信，至收信完毕的时间。

T潜望——收信完毕后，通过危险深度浮起至潜望状态的时间。

4.1 潜艇使用拖曳天线接收同步信号至收回拖曳天线的时间（T收信）

考虑到潜艇水下航行深度和收信深度因任务而不同，采用拖曳天线收信所需时间要从潜艇执行近岸巡逻和远海航行两种情况考虑，综合水深、海洋环境的影响计算时间。

4.2 潜艇通过危险深度浮至潜望状态的时间（T潜望）

此段时间主要记录潜艇通过危险深度前在水下分层搜索及通过危险深度浮至潜望深度所需时间。

应考虑潜艇装备性能和时间余量，通过数据比对，T收信主要取决于通信内容长度（收报时间）、译报时间和指挥员决策时间；通过危险深度浮起时间（T潜望），主要取决于海区海空情、海面目标等情况。

5 潜艇达成上浮前通联“窗口”实施通信的方法

综上分析，潜艇应当根据浮起前通联窗口时间，综合考虑潜艇当时的航行深度、海区海空情、海面目标等情况，确定准备收信前的各项工作时间，实施通信流程如下。

5.1 调整潜艇姿态，浮至收信深度

潜艇执行海上任务时，为提高潜艇的隐蔽性，有效应对作战对手的反潜体系，通常进行大深度航行。潜艇按照约定要求，在计划上浮前接收岸指信息，可提前调整潜艇姿态，预先浮至可收信深度，通过释放拖曳天线，即可实现水下隐蔽接收甚长波、短波报文，实施卫星导航定位。潜艇使用拖曳天线，航速及定位深度受限，如果要在更大的深度上进行收信并进行定位，则可通过降低航速，增加天线释放长度的方式，增加一定的收信深度，提高自身的通信隐蔽性。

5.2 综合搜索判情，判定收信条件

为保证潜艇上浮前水下收信的隐蔽性和安全性，在组织释放拖曳天线前，应进行综合搜索判情，研判海域海空情信息和船只情况，判定收信条件。当组织变深收信时，应结合当前水文条件，组织分层搜索并转向搜索尾部盲区，确保尽可能多地掌握海域海空情信息和海面船只情况。在海空情允许和无过往船只影响时，判定满足拖曳天线使用要求，可以组织实施水下隐蔽收信。若仅受过往船只影响时，可通过实施机动拉距，确保拖曳天线释放后的航行安全；若判断当面海空情不允许时，可利用机动权限调整上浮计划及收信时机。

5.3 调整航向航速，组织水下收信

在判断符合收信条件后，准备使用拖曳天线收信，同时调整潜艇航向，保持正对或背对甚长波值班发信台方向，降低航速至收信航速范围，并根据航速和深度确定天线释放长度，进行释放拖曳天线组织的收信的相关准备，释放拖曳天线完毕后，潜艇应保持收信深度、航向、航速等收信条件稳定或改善，确保准时接收无线电通信信号（甚长波、短波），报文接收完毕，同时组织收回拖曳天线。

5.4 研判报文内容，确定后续行动

潜艇根据港岸指挥所的通信内容，组织相关人员研判情况，并根据与港岸指挥所通信接收的信息，执行或调整后续计划。

6 关于相关问题的思考

（1）潜艇的隐蔽性是其保持战斗力的关键。因此，港岸指挥所利用“窗口”期对潜通信应尽量遵循“无情况和重要事项不发报”的原则，最大限度保证潜艇隐蔽性。例如可采取方式：如潜艇接收的报文出现乱码等情况，潜艇判断为不具备上浮条件，继续位于水下隐蔽机动，同时严格遵守预先约定的通信要素，在下一约定收信时间点组织收信，等待港岸指挥所下一步指示。（2）潜艇利用上浮前“窗口”提升通信能力，其本质是减少潜艇上浮次数，增加潜艇获取外界信息量。因此，潜艇在拖曳天线中可兼容例如AIS 等全维无线电接收模块，使潜艇上在浮前通联“窗口”时段一次释放天线接收外界最大信息，建立综合控制系统，使其具备融合不同信息来源的同一航行信息数据功能，保障潜艇水下收信时的安全性，提升潜艇浮起前对海面情况、碍航物等海上目标的态势掌握，确保潜艇航行安全。（3）对潜低频水声通信不受潜艇深度限制，是利用潜艇上浮前“窗口”提升通信能力的较好方式，必须配备水面中继站才能完成[3]。水面中继站作为通信节点，在发生武力冲突时会成为首选攻击目标，必然会牵扯我方一定规模的护卫兵力。

可在两个方面进行研究突破：首先是位重点海域发展布设低频水声通信固定声纳基阵，以期利用固定基阵大孔径的特点，形成较大区域地对潜通信和对潜探测能力；其次是研究空中平台投放浮标。据外媒报道，北约国家海军空布浮标中包含基于中低频通信的通信浮标，主要用于保障舰艇编队与潜艇的通信协同，具有机动能力强、部署速度快、作业效率高、区域局限小等特点。

引用

[1] 朱鹏.对潜通信技术及其发展趋势研究[J].无线互联科技,2021,18(11):3-4.

[2] 黎漫斯,刘静,胡志慧.对潜通信系统效能评估[J].兵工自动化,2019,38(12):64-67.

[3] 王诗韵,朱德宝,初磊.低频远程水声通信技术对潜艇作战的影响[J].电声技术,2019,43(6):5-7.