機載通信系統新技術研究

陳冬

【摘要】 機載信息技術在未來戰爭中將發揮越來越重要的作用。文章從新時期機載應用需求出發，分析了機載通信系統技術發展的新趨勢。重點針對機載抗干擾通信、寬帶通信、衛星通信、協同通信等技術手段，分析了應用特點及其性能需求。

【關鍵詞】 機載通信 抗干擾 定向組網 衛星通信 軟件無線電

Research on the Development of Airborne Communication Technology

CHEN Dong （Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036）

Abstract：Airborne communication technology performs key role in an air battle. This paper researches on the fresh development trend of airborne communications stems from the requirement of future aerial operation.Then， the characteristic and capability of typical airborne communication technology is discussed.

Keywords：Airborne communication； anti-jamming； directional network； aeronautical satcom； software defined radio.

一、引言

通信系統是機載電子設備的重要組成部分，一般包括高頻（HF）、甚高頻（VHF）及特高頻（UHF）通信設備，支持駕駛艙話音通信和低速數據鏈業務。隨著作戰飛機的高速化、多功能、綜合化的發展，由此帶來的信息種類和信息容量需求迅猛增長，信息應用模式也必須滿足新的作戰任務要求。

從通信覆蓋范圍上看，需要支持飛機在廣袤地域和海域進行遠程作戰時的通信保障，通信距離由視距擴展至數千公里；從傳輸組網能力上看，為滿足復雜電磁環境下更多、更先進的機載武器和傳感器應用要求，需要大幅提升通信傳輸帶寬、組網容量、抗干擾能力等主要技術指標，提高智能化組網能力、異構網絡互連能力等；從平臺支持性上看，需要考慮高集成度平臺的應用需求，如通用化、小型化、多模式集成能力；從作戰任務上看，新型機載通信裝備需要支持傳感器數據協同、時敏目標快速瞄準、網絡化制導等應用模式。

本文針對作戰飛機應用需求，從傳輸能力、作用距離、抗干擾性、集成應用等方面展開討論，并對典型技術和設備的能力進行分析。

二、典型應用

機載通信系統是實現空中飛機平臺之間、空中飛機與地面單元之間信息化鉸鏈的核心系統，主要應用包括：地空視距/超視距指揮引導、大范圍地理環境及戰場態勢信息共享；大容量傳感器數據的實時傳輸與分發；機群戰術級/火力級協同等。

機載通信系統典型的綜合應用想定如圖1所示。

三、技術體系

基于新型的機載平臺/機群信息化需求和典型使用模式，機載通信系統技術體系架構如圖2所示。其中，超短波數據/話音通信、機載衛星通信等屬于通信手段，而基于綜合化、模塊化的機載通信設備則是這些通信手段的物理承載。本文主要研究的內容包括智能抗干擾超短波通信、機群作戰協同通信、機載寬帶大容量通信、機載衛星通信，以及先進機載通信綜合技術。

3.1智能抗干擾超短波通信技術

航空通信主用的V/UHF頻段，大量系統工作在約200MHz帶寬內，頻譜資源異常擁擠，存在嚴重的有意和無意干擾等情況。通信抗干擾和頻譜感知技術的不斷演進，發展出空時頻聯合自適應抗干擾技術。抗干擾通信從傳統的時頻域擴展到空域，使得構建空時頻域的聯合抗干擾通信成為可能；而頻譜監控感知技術的發展，為根據實時戰場電磁環境變化而自適應變化的抗干擾通信提供了基礎。

因此，采用空時頻聯合自適應抗干擾技術，可以使通信系統更加適應機載通信的復雜變化的電磁環境，更有效應對各種人為的敵意干擾，從而為作戰飛機提供高效可靠的指揮控制通信保障，對現有裝備的性能提升及新型裝備研制都有重要意義。

圖3描述了空時頻域自適應抗干擾技術的基本方法：面對復雜電磁干擾環境，采用干擾實時捕獲和快速識別技術，獲取電磁干擾特征，運用自適應抗干擾策略確定當前采用的空時頻域抗干擾通信方式，確保數據的可靠傳輸。

3.2機群作戰協同通信技術

協同通信技術與作戰應用緊密綁定，主要應用于機群協同組網作戰。多機協同可有效提高機群體系化對抗能力，縮短單平臺之間的差距，特別是敵我雙方存在代差的情況下，如四代機與五代機對抗。

通過協同通信鏈路，機群協同作戰網絡可實現平臺間傳感器直接鉸鏈、火力協同。將傳感器探測到的信息在不同武器平臺間低時延共享，通過平臺上的融合處理形成火控精度要求的戰場圖像。協同通信的主要業務形式包括原始目標數據、武器狀態、火力協同信息、攻擊效果評估數據、傳感器控制數據、武器控制信息、目標精確位置信息等，還可傳輸指揮控制信息、態勢信息等。

從使用模式上看，機群協同通信可分為基本型和增強型模式，采用不同的設備形態和傳輸組網等技術體制實現上述功能。其中，基本型主用于不同類型平臺之間的低時延組網，而增強型采用具有快速自動對準跟蹤功能的定向天線（如AESA），具有較強的LPI/LPD性能，主要用于隱身飛機之間的協同。

3.3機載寬帶大容量通信技術

高分辨率的戰場偵察情報信息實時傳輸需求一直以來都是推動機載通信向寬帶化發展的主要因素。機載寬帶大容量通信技術主要應用于預警機、指揮通信飛機、有人/無人偵察機、通信中繼飛機等C4ISR平臺，通過將這些空中骨干節點網絡化連接，構建高動態、自組織、安全可靠的空基骨干網，實時傳輸大容量的偵察情報信息、視頻信息、圖像信息，以及指揮控制、網絡管理等綜合信息，為陸、海、空多層空間的大量C2節點和戰術節點提供高質量信息服務，可有效提升空地、空海一體化信息作戰的能力。

主要方案是采用毫米波頻段的定向通信，通過高增益天線、高速調制解調、多通道并行信息處理、定向MESH組網等技術，實現高帶寬和多用戶。此外，機載射頻與激光混合組網通信也是當前研究熱點，可以有效解決大容量和抗干擾的矛盾。

3.4機載衛星通信技術

衛星通信在軍民用領域都被廣泛應用，特別是在軍事應用領域，已成為支持軍事作戰行動的主要遠程通信手段，大量裝備于海陸空軍各種作戰平臺。目前，機載衛星通信應用主要集中在運輸機等較大型平臺上，戰斗機等作戰平臺則受安裝環境限制，應用較少。

從技術發展的角度來看，機載衛通的發展趨勢之一是向更高頻段擴展。高頻段由于可提供更好的傳輸速率、抗干擾、抗截獲能力，近期受到越來越多的關注。但是高頻段機載衛通實現起來的技術難度也更大，天線復雜度高，波束窄，對于安裝位置和指向精度的要求更高，尤其是對于體積小、速度快的飛機而言。另一個發展趨勢，是將UHF頻段戰術衛星通信技術推廣應用于大量的戰斗機、轟炸機等戰術飛機，具有覆蓋范圍廣、設備（包括天線）復雜度低、成本可接受的優勢。

3.5先進機載通信綜合技術

如前所述，隨著信息化作戰需求的不斷提升，機載通信技術及實際應用呈現出高速發展的態勢，各種大小型飛機平臺集成了多種通信功能，且更新換代速度越來越快。一方面，若采用傳統的聯合式集成技術將機載通信設備進行簡單累加，會造成系統規模不可控，與載機平臺有限的載荷、空間、供電能力形成了鮮明的矛盾；另一方面，現有通信設備受到軟/硬件資源的限制，僅能滿足已有波形的使用需求，功能可擴展性差。

先進機載通信綜合技術利用軟件無線電的功能軟件化、軟硬件分離的特點，為機載多頻段、多模式通信提供高度綜合化的解決方案。系統采用開放式架構，支持軟硬件分離設計，具備功能擴展能力。

通過通用化、標準化設計，還可有效控制機載通信系統的硬件規模，縮減重量、體積、功耗，滿足各種機載平臺的適裝性要求。

四、能力需求

針對上述機載通信技術手段，結合應用支持要求和對裝載平臺能力考慮，對各通信手段性能與能力需求分析如下表1。

五、結束語

未來空中戰場具有高度信息化特征，機載平臺和機載武器作戰對信息優勢的依賴會越來越強。運用網絡化、智能化、綜合化的先進機載通信技術，能夠有效地提高機群作戰的體系化對抗能力，實現由平臺為中心向網絡為中心轉變。

參 考 文 獻

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