【摘 要】为了全面分析外军宽频多模战术无线电的发展现状,首先介绍了美军战术无线电的部署情况和战术装备要求,随后分析了外军现役宽频多模战术无线电的应用现状和技术特点,最后得出外军宽频多模电台发展对我军的启示。希望通过对外军宽频多模战术电台的详细分析,能够对我军战术电台的研制和发展提供借鉴。
【关键词】军事通信 宽频多模 战术电台
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.014 中图分类号:E962 文献标志码:A 文章编号:1006-1010(2016)20-0070-07
1 引言
在军事通信中,战术通信装备是为保障战术兵团、部(分)队实施战斗指挥而必需的通信设备。战术通信装备以短波、超短波、微波、卫星等无线通信手段为主,各种通信方式结合并用,共同构建覆盖整个作战区域的高度机动、安全保密、抗毁抗扰、支持多种业务的通信网络,为诸军兵种遂行战术作战行动、实施战场信息传送与分发提供通信手段。
短波/超短波战术电台在军事通信中应用广泛、装备数量较大,常规的窄带短波/超短波跳频电台与新型的宽频多模电台并存共用,且还将延续较长一段时间。其中机载电台伴随着作战飞机的发展得到了优先发展,但是也存在品种繁多、标准不一致、通信兼容性差、后勤保障困难、网络应用受限等诸多问题。在多频段多模式、多功能多业务、传统波形及未来新型波形兼容性、抗共址干扰抗电子战干扰等方面仍有较大的提升空间。美国空军为解决这些问题推行使用标准机型的电台产品,以期加快更新换装的速度。陆地战术电台普遍发展缓慢,仍存在多种型号、多种体制产品共存的现象。从技术水平来看,战术电台在小型化、低功耗、抗干扰能力、多任务化等方面都有很大的改进。从配置使用上看,战术电台在人机交互便捷性、通信覆盖范围、电台组网应用等方面都达到了较高的水平。
随着现代抗干扰通信理论与技术、数字信号处理及软件无线电技术的飞速发展,外军新型的宽频多模电台不仅能够兼容早期的HF/VHF窄带跳频波形,实现话音和低速数据业务的传输,还增加了UHF宽带及跳频抗干扰波形、多跳自组网波形、卫星通信波形等,实现了视距范围和非视距范围的话音、数据、视频等综合业务同传的能力,而且采用了软件无线电架构,能够兼容未来扩展波形。软件无线电电台可通过软件编程,实现一机多用、一机多能,实现一种装备能够适应海陆空联合作战的通用多频段多模式无线电台,这为三军联合作战和各军兵种之间的高效可靠通信提供了技术手段,更为美军消除各军兵种烟囱式指挥体系,建立扁平一体化指挥体系,建立综合信息系统提供了技术保障。美军综合信息系统并不是多种信息系统的简单叠加,而是集多种通信手段一体,各军兵种综合应用的巨大军事信息系统。美军已在全球信息栅格系统、战术级作战人员信息网、联合战术无线电系统等军事信息系统中开发新型体系结构和相关通信技术。
2 战术无线电的部署和装备要求
2.1 美军战术无线电的部署
战术通信系统及战术电台在部队机动作战、火力控制、情报侦察、指挥控制、警戒、后勤保障等方面都发挥着重要的作用。下面对美军战术装备在各级指控单元的部署情况做一简要说明。
(1)战区:本级战术部署取决于旅战斗队或远征军执行的军事任务类型和所需的通信保障。战斗网的部署示例:单信道战术卫星系统及战术电台、短波电台、增强型定位与报告系统、单信道地空无线电通信系统、联合网络节点等。
(2)军区:本级战术指控系统及战术装备主要由综合战区通信营或远征通信营提供,并由他们来安装、配置、维护军区内及各军区间的通信指控网络。联合网络节点的主要功能是将各军区所有要素单元接入战斗网,在军区作战区域发挥辅助作用。
(3)师:本级通信和信息支持由首席信息官/G-6办公室和师通信连提供,由联合网络节点、移动枢纽节点、战术枢纽点、局部区域枢纽点、战术互联网、战斗无线电和全球广播服务网等构建师级通信系统,师通信连负责联合网络节点和战术互联网的部署。战斗网无线电系统主要由单信道地空无线电、单信道战术卫星系统和短波电台等组成。这些系统绝大部分提供了用户权限配置,网络控制由上级指挥官负责。
(4)旅:本级通信和信息支持由机动旅自身拥有的战斗网无线电装备提供。单信道地空无线电、单信道战术卫星系统和短波电台是机动旅主要的通信手段。旅内部的指控系统由旅战术作战中心通信连构建。旅以下通信手段以联合网络节点和移动用户装备为主,战斗网无线电系统为辅。
(5)旅战斗队:本级通信和信息支持由旅通信连提供,旅通信连在组织结构和功能配置上都是不可或缺的。它由命令网络操作中心、通信支援营、战术作战中心节点和通信支援排组成。排级通过联合网络节点、单信道战术卫星系统、明密话音、数据、视频业务的旅用户节点、增强型定位与报告系统、无线网络扩展系统、单信道地空无线电通信系统等通信手段与战斗旅队保持联络。
战术互联网是美军现役战场通信网络,战术互联网是以无线通信和互联网技术为基础,将战术电台、交换路由设备和信息终端等互联而成的,面向美军数字化战场的一体化战术通信系统。美军战术互联网架构如图1所示。
2.2 战术无线电的装备要求
在敌我双方对阵的战斗前线,部队机动化要求高、电子化程度高、作战环境严酷,不仅要求装备体积小、重量轻、待机时间长、便于携带,还要求装备能够满足各种严酷的作战环境,抗毁性、抗干扰能力强,能够保证各种作战地形和作战环境下的通信需求。这些都对战术无线电装备提出以下要求:
(1)在陌生地域能够快速构建通信网络,能够支持较远的单跳距离、更多的跳数和节点数,同时通信网络需具备较强的抗毁性和较好的自愈性。
(2)在复杂的电磁环境下,具备较强的抗干扰能力、防窃听、防破译能力。
(3)为了提高部队的机动性和单兵作战能力,应满足小型化、轻量化、长待机时间、多用途等苛刻要求。
(4)为了适应严酷的战场环境,必须抗高低温、浸渍、振动、跌落、盐雾,具备很强的环境适应性,适用于丛林、山区、河海、平原等各种地形条件。
(5)作为战场指控设备,必须具备高可靠性、低故障性、便于维修、拆装便捷等特点,具有较长的平均无故障工作时间。
(6)为了便于使用,应配备PDA、耳咪、无线PTT等各种附配件,保证各种使用条件下人机交互顺畅。
3 外军现役宽频多模战术无线电发展现状
宽频多模战术无线电是在早期的30 MHz—88 MHz窄带VHF电台基础上发展的兼容VHF窄带波形、HF短波波形(兼容该波形的现役装备还比较少),增加UHF宽带波形、宽带自组网波形、卫星波形以及未来先进波形后的宽窄带战术无线电,实现视距范围和非视距范围的话音、数据、视频等综合业务同传的能力,还可通过多跳自组网、中继等功能拓展通信距离。
外军现役宽频多模陆地战术电台的装备形态以手持式、背负式和车载式为主。如图2所示,其电台类型主要有5种,即30 MHz—512 MHz手持电台、30 MHz—512 MHz车载电台、30 MHz—512 MHz双通道车载电台、2 MHz—2500 MHz双通道背负和车载电台以及30 MHz—2500 MHz双通道手持电台。下面分别针对这5种电台进行阐述。
3.1 外军30 MHz—512 MHz手持电台发展现状
通过战争得来的经验教训是军事理论中要长期遵守的准则。手持战术无线电台在阿富汗战争和伊拉克战争中的表现为我们提供了借鉴经验。哈里斯公司(HARRIS)的军事通信设备国际销售主管查尔斯·施皮拉(Charles Spyra)指出,手持战术无线电台将具备更多功能。这体现在以往特种部队使用的电台所具备的功能被越来越多地移植到普通单兵无线电台上。不仅仅是美国HARRIS、法国THALES、以色列TADIRAN等国际领先的军工企业研发出30 MHz—512 MHz战术手持台,波兰RADMOR、捷克DICOM等中小型军工单位也研发出了相关战术手持台,积极进行市场开拓。外军现役30 MHz—512 MHz手持电台形态如图3所示:
美国HARRIS公司的RF-7800HH手持电台不仅兼容早期的VHF窄带波形,还采用了1.2 MHz带宽的M-TNW波形,可提供话音、数据、图像和视频业务传输能力,而且内置GPS模块,支持单网64节点自组网波形和MUOS卫星波形,能够通过中继、自组网功能拓展通信距离。满足视距(VHF/UHF)范围和非视距(SATCOM)范围内的一体化通信需求。该电台能够以1.6 Mbps的速度传输数据。2014年8月27日中国国防科技信息网报道:位于俄亥俄州赖特帕特森空军基地的空军生命周期管理中心的战场飞行员分部宣布了一项
1950万美元的合同,向哈里斯公司订购1500台RF-7800HH
无线电通信设备和配件。哈里斯公司在纽约州罗切斯特执行本合同任务,将于2019年6月完成任务。
法国THALES公司的AN/PRC-148 MBITR手持电台兼容宽带单兵网络波形和宽带移动自组网波形,可提供数话同传业务能力。不仅可应用于陆地战术通信,还可兼容地空波形,装备于9 km高度以内的直升机。泰勒斯通信公司对外宣布,已经生产并向美军交付了10万台AN/PRC-148多频带无线电台。该电台是体型最小、重量最轻、装备领域最广的战术手持无线电台,已装备于美国及全球范围的盟军和联合部队,在阿富汗战争和伊拉克战争中被广泛应用。
以色列TADIRAN公司的SDR-7200HH是专门为单兵提供的手持电台,可提供实时态势感知和多跳移动自组网功能,兼容宽窄带高性能波形,高速数据率高达115 kbps(VHF/UHF 25 kHz窄带波形)和1 Mbps(UHF宽带波形)。该电台内置2.8寸高分辨率彩色显示屏,摄像机可以直接连接到手持台,使视频流传输和接收不需要借助外部设备,士兵可以通过实时情报,如地图、视频和目标信息来进行作战决策。
3.2 外军30 MHz—512 MHz单/双通道车载电台发展现状
30 MHz—512 MHz单通道车载电台是在30 MHz—512 MHz手持电台基础上研发车载功放,配套车通系统、车载天线、车载显控终端等满足作战指控人员的车上通信需求。作战人员上车后可快速将手持电台嵌入到车载功放中,经简单的手动连接实现单通道车载电台的战场应用。通过外接功放不仅拓展通信距离到20 km~30 km,还兼顾了车上、车下作战人员的灵活应用,提升了装备作战效能。图4为外军现役典型车载电台的形态。
HARRIS的RF-7850-V51车载电台是将原RF-7850手持电台嵌入到车载50 W功放而形成的,能够与携带有手持电台的车下单兵进行互联互通。THALES公司也有两款车载电台,同样采用了手持电台外扩车载功放的形态。据HARRIS公司网站2015年12月21日报道:收到了价值6600万美元的订单,为一个中东国家提供猎鹰III宽带战术无线电及附件,作为整体通信现代化改装的一部分;无线电装备包括RF-7800H、RF-7800M-MP、
RF-7850-V51、RF-5800H、车通系统、附件和培训服务。据泰利斯公司2006年7月13日报道:美陆军通信与电子司令部(CECOM)12日向泰利斯通信公司采购逾9000套泰利斯AN/VRC-111车辆适配放大器(VAA)系统。
30 MHz—512 MHz双通道车载电台是在单通道车载台的基础上解决共址干扰问题,实现双通道设计,该设计思路是对原单通道车载台的升级和完善,可满足转信、中继、备份和双通道同时工作的需要。图5为外军现役30 MHz—512 MHz车载双通道电台形态。
3.3 外军2 MHz—2500 MHz双通道背负/车载电台发展现状
2 MHz—2500 MHz双通道背负/车载台在兼容原30 MHz—88 MHz窄带波形、225 MHz—512 MHz宽带波形、自组网波形的基础上,增加短波波形、225 MHz—
2500 MHz宽带波形、UHF频段卫星波形、L/S频段卫星波形,这是一款多种通信手段共存的宽频多模电台。具备视距、超视距、卫星通信能力,双通道电台可分别接入上下级网络,支持转信功能,是一款通用多功能战术电台。目前HARRIS公司、通用动力公司有类似产品,DICOM、RADMOR、国内均没有相关产品。图6为外军现役2 MHz—2500 MHz双通道背负/车载电台形态。
HARRIS公司的117G背负/车载电台重量为5.44 kg,尺寸为34.3 cm×18.7 cm×9.3 cm,频段为30 MHz—2000 MHz(单通道),发射功率最大20 W,兼容视距宽窄带波形、卫星波形和宽带自适应自组网波形,还可接入海事卫星通信终端,是一款通用的单通道多频段背负/车载电台。HARRIS公司的158背负/车载电台是在117G单通道电台基础上发展的双通道电台,重量5.76 kg,尺寸为36.2 cm×18.7 cm×8.9 cm,与117G相当,频段为双通道30 MHz—2500 MHz,波形与117G兼容,可嵌入ISR接收模块、MANET模块和SIGINT(信号情报)模块,是一款小型化双通道多频段背负/车载电台。
据美国西部防务网站2011年7月11日的报道:HARRIS公司根据一份1220万美元的订单,继续为美国国防部提供“猎鹰”III AN/PRC-117G多频带便携式无线电系统。国防部采购该无线电台用于满足部队的宽带网络化、视距和超视距战术通信需求。AN/PRC-117G无线电台是第一个通过联合战术无线电系统通信框架体系认证和美国国家安全局类型I保密认证的无线电台,并已应用于美国国防部、联邦政府机构和美国主要同盟国,包括英国、加拿大、德国、其他北约国家和澳大利亚。
美国通用动力公司的AN/PRC-155双通道背负电台频段2 MHz—2500 MHz,这是一款兼容HF短波波形、VHF/UHF宽窄带视距波形、地空视距波形、卫星波形和未来波形的通用战术电台。带电池重量仅6.35 kg,尺寸31.6 cm×25.7 cm×7.6 cm,发射功率最大20 W,可扩展50 W车载功放,是目前功能最齐备的战术电台。据通用动力网站2012年11月30日报道:美国陆军授予通用动力C4系统公司一项价值约3.06亿美元的AN/PRC-155 Manpack无线电生产订单。据防务宇航网站2014年6月23日报道:1月份签订了1500台PRC-155便携式无线电的订单,至此美陆军将拥有5300台PRC-155
便携式无线电。
3.4 外军30 MHz—2500 MHz双通道手持电台发展现状
单兵通信装备正向小体积、轻量化的方向发展,不仅要求装备功能齐全,而且要求装备便于携带,能够接入上下级网络,双通道手持台是满足未来战场需求的新型装备。30 MHz—2500 MHz双通道手持台是30 MHz—512 MHz手持台的升级产品。其中一个通道具备原手持台的功能,另一个通道具备单兵网络电台的功能,通道频率到2500 MHz,可用于双通道同时工作,同时接入上下级网络,具备转信、中继功能。该产品技术难度大,目前只有HARRIS、THALES、DICOM公司有类似产品,国内没有相关产品。图7为外军30 MHz—2500 MHz双通道手持电台形态。
THALES公司的PRC148_MBITR2是一款双通道一体化手持电台,通道1与原148手持台的功能相同,通道2覆盖频段为225 MHz—512 MHz,兼容单兵网络电台波形,可接入单兵通信网,还覆盖L波段1250 MHz—1390 MHz & 1750 MHz—1850 MHz频段。内置GPS,支持移动自组网。PRC148_FMV-MM是在原148手持电台基础上增加1个后置通道模块实现视频接收功能。DICOM的RF40与PRC148_FMV-MM类似,也是在原单通道手持电台基础上增加后置通道模块实现双通道功能。
HARRIS公司最新的RF-335M手持电台RF-335M首次公开亮相是在2016年美国特种作战部队行业展销会上,HARRIS公司宣称,RF-335M旨在为美国特种作战部队司令部的指战员提供下一代指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、跟踪、侦察(C4ISTAR)系统,能够在最严酷的环境下使用,并且能够满足战术无线电台体积小、重量轻、多频带、多功能、多任务的严格需求。该电台是真正意义上的双通道手持电台,重量为1.22 kg,尺寸为15.24 cm×5.08 cm×7.62 cm,通道(电台)1兼容VHF(30 MHz—88 MHz、118 MHz—512 MHz)和UHF(225 MHz —512 MHz)宽窄带视距波形和MUOS卫星波形,能够与原单通道电台互联互通,通道(电台)2兼容UHF(225 MHz—450 MHz)宽带视距波形、卫星波形和L波段(1300 MHz—2600 MHz)未来波形,发射功率5 W,速率可达16 Mbps,可外扩车载50 W功放形成车载双通道电台。据简氏网站2016年5月30日报道:HARRIS公司将于2017年9月向美军特种作战司令部提交首批RF-335M战术电台,总合同额度为3.9亿美元。
3.5 战术电台的发展方向
从以上分析不难看出,外军战术电台正由窄带低速数据通信向高速数据通信方向发展,由单一的传输技术向全自适应技术方向发展,由较窄的通信频段向宽频多模方向发展,由单通道电台向双通道电台方向发展,电台体积重量由庞大厚重向小型化方向发展,通信系统由数字化向软件化、网络化方向发展。
4 外军战术电台的发展启示
知己知彼,方能百战不殆。分析世界先进国家的宽频多模电台的发展经验,可为我军装备发展提供借鉴。
(1)形态可重构。手持电台或背负电台外扩车载功放形成车载台。
(2)多通道易扩展。手持电台外扩后置通道适配模块形成双通道手持电台,两部单通道车载电台解决共址干扰问题形成双通道/转信车载电台。
(3)宽带多频多模多功能。可提供数据、话音、图像、视频等宽窄带中高速综合业务传输,覆盖HF、VHF、UHF频段及L/S频段,兼容短波波形、VHF/UHF视距波形、卫星波形、多跳低延时移动自组网波形及未来波形,具备中继、转信功能。
(4)软件无线电架构。在突破宽带天线技术、线性功放技术、多波形兼容自适应数字信号处理技术和宽带移动自组网技术后研制一体化多频段电台。
(5)人机友好。小体积、轻量级、低功耗;使用便捷,操作界面友好(触控屏、双屏);接口、附件丰富,便于应用扩展;配套机械发电配件、太阳能电池;环境适应性、电磁兼容性好。
5 结束语
在对军事通信的研究工作中,对外军战术无线电的装备现状和战技指标进行了资料收集和分析,综述了美军战术无线电的部署和装备要求,对30 MHz—512 MHz手持电台、30 MHz—512 MHz车载电台、30 MHz—512 MHz双通道车载电台、2 MHz—2500 MHz双通道背负/车载电台和30 MHz—2500 MHz双通道手持电台的发展现状进行了详细分析,在此基础上总结了外军战术电台的发展方向和发展启示,以期对我军战术电台的研制和发展提供借鉴。
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