航母编队“耳目神经”

2018-06-23 07:42:44 航空世界 2018年1期

王峰 马治国

近期,美国海军“福特”号航母、英国海军“伊丽莎白女王”号航母相继服役,通过海上试航、基础训练、作战系统磨合等形式,其作战性能将日臻完善,而作为航母编队海上联合作战“耳目神经”的信息传输系统则备受关注。

目前,世界各国海军航母编队的信息传输系统在自动化方面和技术方面十分先进,已运用当今世界上最先进的通信技术,成为航母编队的耳目神经和作战指挥控制中枢。航母编队通信网络实现编队内计算机网络、传感器探测网络和作战平台网络的综合集成,通过综合运用各种通信手段,联通编队内外多种传感器和数据操作员可在网格中按需建立从卫星到传感器、从编队到岸从保密互通的各种网络可为编队内的作战人员提供所需数据和通信能力。通过通信网络组织作战空间的传感器、信息平台和武器系统联通,消除各舰之间的信息孤岛,以实现编队内信息一体化,并最终将信息优势转化为作战能力,让航母编队指挥“耳聪目明”,确保航母编队能够有效履行使命任务。

航母编队的组成

航母编队在海上遂行各种作战任务时,不仅伴随有众多舰艇(包括核潜艇),而且载有上百架各型作战飞机,从而使其具有实施对海、对空、反潜、对陆全方位打击能力,同时还具有能够实施全频段全方位的电子战以及信息战能力。很明显,如此规模庞大的海上作战群体,其信息传输系统不仅十分复杂庞大,而且要求也必然是十分严格的。由于作战平台和作战环境、作战任务和目的、编队规模和编成、作战方式和攻击方式等的不同,航母编队对通信的要求也有差异。通常情况下,航母编队的标准編成有一艘大甲板攻击型航母或多用途攻击型航母,1至2艘或2至4艘防空型巡洋舰、若干艘多用途驱逐舰(其中有导弹驱逐舰),3至4艘反潜护卫舰,以及1至数艘核动力攻击型潜艇。航母通常作为旗舰,是整个编队的作战指挥、控制、协同通信以及战略、战术情报通信的中心,使用各种通信方式和手段对编队内各作战舰艇实施指挥和控制,以及与岸基指挥机构和其他航母编队保持通信联络。其他部署在航母周围担负保护、防护和攻击任务的舰艇,在作战过程中,必须通过各种通信电路和网络接受航母作战指挥所的指挥和控制,报告有关情况,以及传递和交换各自的战术信息。

航母编队对信息传输的特殊需求

由于航母编队配属有数艘乃至十多艘水面战舰、核潜艇及辅助舰船,并与搭载的作战飞机和直升机等共同组成战斗群体,航母编队对信息传输的特殊需求可归纳为三个方面:

(一)航母编队作战方式对信息传输的需求

因航母编队兼有实施防空战、反潜战、水面作战、电子战等的综合作战能力,以及利用舰载机夺取制空权进行空中作战能力,活动海域远离海岸,时刻需要与岸上指挥部、空中飞机及其他舰船保持联络,实时、保密、准确地传送各种重要的信息情报:还要经常与陆军、空军等友军协同作战,成为多军兵种的联合作战司令部。因此,其外部信息传输系统要保证完成战术指挥通信、作战态势报告、兵力协同通信、后勤支援通信等任务。其通信对象则广泛包括岸上指挥部、岸基航空兵司令部、友邻编队指挥舰、编队内部的舰艇和飞机、潜艇以至登陆部队指挥部等。通信距离从几千海里直到数十千米的远、中近距以及视距。因此它要开设的通信网络便远大于其他大型水面舰艇编队指挥舰。图4

(二)舰载机装载及其飞行操作对信息传输的需求

由于新增添的与飞机装载及作战相关的支持部门大大扩展了舰内通信的用户规模,因而增加了话音通信业务量,所以需增添多个专用话音通信子系统。要设立飞行态势监视与显示系统航母为指挥舰载机作战及起飞着舰,要实时地掌握有关飞机在空中的态势信息,显示在舰长舰桥指挥所、航母空中交通管制中心、主飞行控制工作台、返舰信号发布官平台和作战指挥控制中心等主要作战指挥部位。

(三)航母编队作战指控系统对信息传输的需求

航母作战系统要求编队内的舰艇和飞机为其传送必要的战术数据,因此数据链就成为航母作战指挥系统与各信息传输系统的结合部,担负航母与其他作战单位间的专门战术数据传输任务,包括高速和低速的舰艇间数据链和舰机间专用数据链。

美军航母编队信息传输系统的基本构成

目前,美军拥有世界上最多的航母,其航母编队信息传输系统最为先进,主要由三大部分组成,即内部信息传输系统、外部信息传输系统和中心分配控制系统。

(一)内部信息传输系统

通常情况下,美军航母编队各舰内部通信包括无线与有线两种手段。常规的有线话音内部通信分系统仍是其主要组成部分,但还有飞行甲板通信、飞行态势显示及闭路电视监视等新的分系统。

内部通信的任务是:完成对讲、会议、通播等形式的话音通信:完成广播、报警、危险指示等形式的信号传递:保障对飞机起飞着舰安全操作的指挥控制:保障对飞机空中态势的实时数据显示和飞机在舰上状态与运动的实时电视监视等。此外还要具有高级指挥功能,综合该舰上的各种工作,使其成为一个统一的战斗实体。内部信息传输系统应是许多子网组成的网络:航空网、作战系统网、岸网、补给网、行政网、领航/舰船控制网、航行调度网、情报网、旗舰网、通信支援网、损伤控制支援网、作战系统支援网等等。美军航母综合内部信息传输主要设备有以下四个:

(1)综合话音通信设备。以前,国外航母话音通信设备是分散配置的,有的多达九套,彼此相互独立使用相当不便。经过多年的努力,在70年代后,美国先后研制出先进的综合内部信息传输系统,设有按优先等级进行信息交换的中心交换单元,用按键代替拨号呼叫,提高了系统的灵活性,适应舰载机迅速起降和允许优先用户紧急通信的需要。

(2)闭路电视监视设备。该设备设置在舰内高噪声区和危险告警区,用于对飞行甲板和机库甲板状况的连续监视和对飞行中飞机状态的连续监视。图7

(3)飞行甲板通信设备。飞行甲板通信是航母通信中极为重要的特种信息传输系统,因为舰载机的起降需要较多的地勤人员在甲板上工作。地勤人员处在空间有限、飞机频繁起降、剧烈噪声以及恶劣海情的严酷环境中,彼此通话十分困难,因此,航母通常要配备一套多路UHF无线电系统,并要求它具有比较好的保密性能和抗干扰性能。为了保证对飞机起飞、着舰的安全指挥和引导,还必须配备性能优良的便携式或头盔式无线电通信设备。

(二)外部信息传输系统

美军航母编队的外部通信包括各海上部队使用的近距离通信(通信距离在400或500千米以内)以及岸上节点与战斗群之间的远距离通信(距离在740千米到11000千米之间)。航母编队外部信息传输网络和线路主要有:战术部队指挥网为战斗群指挥部门之间进行信息交换服务,包括岸站的通信、与起飞后飞机间的通信、编队内通信和编队间的通信等,采用的射频频段有高频[HF)、甚高频(VHF)、特高频(UHF)和极高频(HHF),大致可分为舰对舰信息传输系统、舰对空信息传输系统、战术数据链信息传输系统等。

(1)舰对舰信息传输系统。战术部队电传电报网用于特混舰队内各舰船之间一般通信联络及作战信息和行政管理信息的交换,并可把报文传送给舰对岸中继船,此网使用HF或UHF频段。战术部队广播网受战术指挥官控制的网络,在其指挥下向舰艇发送作战及行政管理信息,此网用HF或UHF频段。战术部队专用情报网,用于传送专用情报及作战和协调信息,它使用HF或UHF频段。

(2)舰对空信息传输系统。反潜战专用信息线路用于舰对空及空对空交换反潜战信息,使用HF或UHF频段。空中协调线路,用于航母编队对空作战中分发控制飞机的信息,即HF线路,传送的信息包括:安排及解除空中战斗巡逻,空中管制任务,截击指令,截击任务进展,空中战斗巡逻位置报告,空中战斗巡逻导弹的协调,飞行甲板情况及空中飞机状态的报告,空中搜索及救援的协调和指挥,返航飞机或降落飞机的协调,干扰及电子支援措施等。对空作战武器协调线路,用于战斗群防御中炮火、导弹和战斗机截击的协调,它也可用于向小型舰艇传送简单的空情状况,这条线路使用HF或UHF频段。空中引导控制线路,专门用于航空母舰上引导飞机,使用UHF频段。着舰/起飞控制线路,用于航空母舰及载有直升机的舰艇控制飞机的起飞及降落,使用UHF网。空中预警控制线路,用于舰艇与空中预警飞机之间的控制与报告。空中攻击控制网用于控制攻击机,使用UHF或HF频段。战斗机空中引导线路用于战斗群控制截击时的飞机,使用UHF频段。战术空中交通管制线路,用于全面控制所有飞机进入及离开作战区域,使用UHF频段。战术空中指挥线路指挥舰载航空兵大队,并为近距离空中支援和反空作战提供飞机控制。

(3)战术数据链信息传输系统。美军航母编队还使用下列数据链路来传送传感器系统、指挥和控制系统及武器系统的数据。

11號数据链用于交换战术数据,使用HF频段。16号数据链支持战斗群各分队之间的综合通信、导航和敌我识别,使用UHF频段。4号数据链用于把战术飞机和支援飞机与飞机控制部门互连在一起,使用UHF频段。通用宽频带数据链是一条图像数据通信数据链,提供航空母舰和装备有其他数据链的飞机之间的自动化通信,使用SHF频段。轻型机载多功能系统数据链,用于轻型机载多用途系统直升机与其母舰之间的数据交换。

(4)卫星信息传输系统。远程通信主要使用卫星线路,特别是UHF频段的FLTSATCOM舰队卫星线路,美军航母使用该卫星的信息传输系统有舰队卫星广播系统、战术指挥官信息交换子系统、战术情报信息交换子系统,公共用户数据信息交换子系统,潜艇卫星信息交换子系统,战术数据信息交换子系统和舰队卫星通信保密等。

(三)中心控制系统

美军航母编队通信用中心分配控制系统在外通和内通间进行接口,承担报文信息的自动处理与分配:对各分系统的工作状态进行模拟显示、监测和故障诊断:产生和传送各种控制信令:对数字数据设备进行同步(或非同步)控制等任务。以上三大部分便构成了有机综合的航母信息传输系统的整体,相互问以接口转换装置连通。美军航母上装设的“数字式舰载综合信息传输系统”,以内通环路系统为基础,在其“连接站”组件装置处通过有/无线接口装置使无线信息进入内通环路。该单元是以总线方式连接,用计算机控制航母外部通信与内部通信的智能式中心分配系统。其主要功能是对内部通信和外部信息传输系统的工作进行监视、故障诊断及模拟显示:对各种无线电信息进行自动报文处理、分配:对数字数据信号传输及处理设备进行同步控制以及在用户和设备问进行矩阵式的转接交换等。

未来发展

(一)研发先进卫星信息传输系统

美国将开发UHF接续卫星UHF/FO系统,用以替代现在运行的系统和LEASAT卫星系统,计划发射9颗UHF/FO卫星组成9单元星座。从第4颗开始装备极高频(EHF)通信设备,EHF比UHF(特高频)信号具有更强的抗干扰和防截获能力。美国海军将装备军事战略/战术与中继MILSTAR卫星信息传输系统,其上行线路频率是44GHz,下行为20GHz,通过大约50多条信道向地面、空中和海上用户以通播的方式发送信息。因为该卫星工作在EHF频段,频带宽,可以在2GH的频段上使用扩展频潜和跳频。MILSTAR卫星还有4条UHF信道能与现有的UHF用户兼容。美国海军还探索使用商用卫星,利用商用卫星把舰船上、岸上的信息传输系统和舰内信息传输系统连接起来。现在海军的海上通信频带带宽较窄,不能满足新的通信功能的要求,利用商用卫星能够把带宽增加到15兆比特/秒,可以发送和接收全活动电视信号,实时地压缩数据和图像,并可把图像传输时间从9小时减少到几秒。

(二)开发联合战术信息分配系统

目前各国海军都在开发联合战术信息分配系统,其具有通信、导航、识别的综合功能,可供陆、海、空三军使用,其工作频段为960MHz-121 5MHz,传输距离可达500海里(1海里约等于1.852千米)。该系统应用了许多高新技术,系统采用时分多址、直接序列扩频、跳频、同步密钥、级联纠错、相关检测等技术,实现了突发性频率和传输信息离散化、随机化,使发射电波密度大为降低,信号具有近似随机噪声的特点,因而提高了系统的保密性和抗干扰性,同时具有容量大、可靠性好及使用灵活等优点。另外,仅依靠岸基、舰载、潜载战术数据系统之间的数据信息共享,为潜艇提供目标指示信息还不够。如果潜射导弹能通过机载战术数据系统得到目标指示信息,甚至从高性能的隐身战斗机获取信息,作战时将达到事半功倍的效果。为此,美国海军将研制装备被称为“门径”的信息传输系统,使F-22战斗机与潜艇甚至潜射的导弹进行信息共享。

(三)采取先进通信支援系统

通信支援系统是一个灵活的、多媒体的资源和电路共享结构,现役的美国海军通信由专用的单媒体点对点和网络电路组成。新的信息传输系统将增加多媒体电路交换和网络管理,具有重新配置和资源共享的特点,可通过不同的无线电频率通信,包括UHF/HF视距通信和SHF/UHF卫星通信以及EHF卫星通信等,并可能覆盖全频谱。该系统属于分布式网络管理结构,系統设计将综合海军战术通信进入保密宽域网。通过通信支援系统所交换的信息包括:话音、影视、传真、实时情报、图像、文件转换和报文,系统的网络管理范围包括作战群体中的所有舰船和岸上的各个节点,网络运行和老系统相兼容。若想潜射导弹的精确打击能力发挥到最大,就必须解决导弹发射后目标指示问题。

(四)逐步实现光纤综合内部通信和控制系统光缆通信

光纤综合内部通信和控制系统光缆所具有的特殊优点,使之非常适用于舰船这样的海上浮动作战环境。它是海军有线通信的发展方向,将应用在海军模块化自动信息传输系统,海军战术指挥系统及综合舰桥系统中。目标是调整所有有关舰船的舰内通信计划,最终达到提供有凝聚力的舰船内通系统。这个实施共分三步:首先,将以前的几个系统网络综合起来,开发成适用于全部舰船的单一的内部通信和控制系统:接之,利用工业电路交换和海军自适应光纤嵌入式网标准,进一步完善综合业务数字网,为远期结构的转变打下基础:最后,远期的内部通信和控制结构将要利用宽带综合业务数字网技术实现综合光纤网。

编辑:戴嘉琦