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美、英战术无线电通信装备的发展

来源:互联网 责编:大嘴 作者:不详 时间:2004-08-12

现代军队使用的战术通信系统主要分成两个部分,一是用于从军级到营级语音和数据通信的区域系统,另一个是较低级梯队直到班级使用的战斗网无线电系统。

区域系统是半自动的,安全性高,并具有抗破坏能力。它们通常有屏蔽能力,工作在超高频或微波频率上,能使用定向天线形成高容量点对点链路。战斗网络无线电系统采用一种较松散的结构,由大量的单个机动网络组成。它通常工作在甚高频波段,用密码加密,但在更多的情况下,是使用跳频。

英国陆军打算用新的弓箭手(Bowman)取代已过时的部族人(Clansman)无线电台,美国也在规划未来通信系统。

1 未来无线电系统强调减轻重量

目前的研究计划更多地强调减轻装备的重量。体积小、重量轻的无线电台使单个士兵携带无线电台成为可能,而过去仅有专业操作员才携带无线电台。如果小型无线电台更加便宜,为每一个战斗人员配备一台无线电台也是可能的。过去的战术无线电台对操作员来说是一个沉重的负担。以前的像PRC-77/VRC-64(在越南战争期间首次部署,目前仍在生产)一类较大的便携无线电台的性能与现在的PRC-139(C)或雷卡公司(Racal)仅重1.36公斤的妖精(Leprechaun)

一类较小的无线电台的性能相当。

减轻无线电台的重量已经成为许多生产厂商追求的目标。英国雷卡公司最近研制出一种新型无线电台,仅比一部大的蜂窝式移动电话稍重稍大,目前这种无线电台已经上市。塔迪兰通信公司最近推出了一种重量不到 700克的手持式PRC-710型甚高频无线电台,电台具有跳频、数字密码功能和以最高16千位/秒的速率发送语音及数字数据的能力。

美国陆军的单兵无线电台(ISR)计划选择了PRC-127A 电台。这种电台是一种作用距离短,仅能传送声音,重量不超过850克的手持电台,步兵可用它进行班级的指挥和控制。电台工作在现有的战斗网无线电系统的频谱之外,最小作用距离200米,最大作用距离700米,由一次性使用电池或可充电电池供电。

美国陆军士兵个人通信系统计划正探索下一代无线通信技术。这种技术必须能向单个士兵提供有关战场态势的信息并且截获概率低,正在研究的自适应无线电通信技术能改善距离特性,有抗多路衰减、盲区的能力,并能抑制城市、山区和森林地区等恶劣的工作环境所产生的干扰。为了将价格减至最小,需要应用商业蜂窝和个人通信系统技术。

有两个因素限制了体积可能减小的程度。一是控制旋钮、开关和显示器的物理尺寸必须足够大,以便在严冬和在核、生物和化学战环境中带着手套的人员能顺利操作;另一因素是电池必须有一定的大小,以便提供足够的电能。目前的锂离子电池的性能是许多流行的无线电台使用的镍镉电池的两倍。理想的也是士兵最喜欢的情形是,电台有充裕的发射功率供班级通信使用,电池重量轻,能量足够电台工作24小时。

2 提高安全性

目前,最简单的应用也要求战术无线电台具有密码加密能力。即使潜在的对手没有监听未加密信号的能力,密码功能也被看成是新采购的无线电系统必不可少的要求。

近来有跳频功能的安全无线电台的价格有所下降,而固定频率的安全电台的价格基本上没有变化,这使得它与跳频电台的价格差别大大地缩小了,采购非跳频电台所节省的费用也越来越少。雷卡公司发现,在过去几年里,大多数传统的固定频率电台的客户转向了使用跳频电台,因此,公司准备在不远的将来逐步停止非跳频电台的生产。

3 内置GPS功能

无线电台的另一发展趋势是将无线电台与卫星导航装置结合在一起,在电台上安装内置式GPS接收机,或者在电台的内部或外部接口安装外置式GPS接收机。GPS 系统使无线电台能够确定自身的位置,而且这类确定位置的无线电通信业务的大部分是自动完成的,在每一个语音和数据信息之前的GPS信号能自动提供位置信息,这就使得用户可以将注意力集中到信息的战术内容上来。

将无线电台与 GPS系统结合起来构成单一装置也有风险。如果键盘或显示器发生故障,将导致电台和GPS两个系统同时停止工作。美国陆军希望将GPS装置安装到所有的前线无线电台上,而英国则仅将GPS装置安装在司令部的无线电台上。

4 双波段无线电台

双波段(HF/VHF或VHF/UHF )无线电台的设想并不新颖,但在过去,双波段将显著地增加重量。美国辛辛那提公司生产的PRC-70便携式电台是一种典型的双波段电台,其重量超过10公斤。传统的观点认为,双波段无线电台提供的性能对于大多数战术地面用户而言是多余的,只有特种部队、前方飞机引导人员和警察支援作战部队是多波段无线电台的主要用户。

5 数据传输

以数字技术而不是模拟技术为基础的高度安全的密码系统的发展促进了能传输数字数据的无线电台的发展,这种处理数字信息的能力也被用于发送其它形式的数字信息。当今的甚高频无线电链路可以为各种类型的武器系统传送目标信息,例如,英国陆军使用西门子普莱赛公司生产的大乌鸦(Raven)2V无线电台将来自哈罗(Halo)火炮定位系统的远距离传感器收集的数据发送到中心指挥所。

数字数据使用的接口相对来说是标准的,例如,雷卡公司的出口型无线电台使用计算机工业广泛使用的RS-232串行接口,它支持Windows 95信息系统。

英国陆军目前使用的部族人无线电台,主要考虑的是语音传输问题,后来又增加了有限的数据传输能力。而弓箭手无线电台的设计思想正好相反,主要考虑的是数据传输能力,语音传输的考虑是第二位的。

弓箭手无线电台的服役时间已经从1999年推迟到2002年,象这样为了改进系统而推迟项目服役时间的情况是很少见的。根据最初的设想,弓箭手无线电台应有相对适中的数据传输能力,在寿命中期进行升级,改善数据输出量,这涉及到改变硬件,耗资是比较大的。目前设计的主要特征是由软件决定的,因此,当软件升级时,采用新的调制或其他使用特性而带来变化是可能的。

由雷卡公司、ITT公司等几家公司组成的射箭手通信系统公司在1997年8月赢得了2000万英镑的降低风险合同,并正式发布了弓箭手供应与保障合同的招标书。后一个合同的价值估计约15亿英镑,而随后的向英国国防部和海外的销售额最终将达到30亿英镑。

正在通过竞争评价程序选择组成弓箭手系统的各个子系统。已经选中了两个无线电台。一个是增强型弓箭手高级数字无线电台(ADR+)甚高频发射接收机,它是ITT防卫公司单通道地面和机载无线电系统改进项目(Sincgars Sip)的一个变型,它的额定数据传输率是16千位/秒,但是在前正向纠错后,仅能达到9.2千位/秒。根据弓箭手计划的要求,英国将制造约3万台ADR+。另一个是甚高频便携发射接收机(VPT),它是雷卡无线电公司的妖精的一个型号,将大约制造和部署16万台。

下一个要选择的无线电台将是高频电台。大约需要1万台高频电台,雷卡公司和Harris公司将投标,预定1998年夏天签订合同,同时,也将宣布司令部级的局域系统的获胜者。射箭手通信系统公司也将通过竞争选择该系统的高容量数据无线电台(HDCR)和天线、电池及背包等更小的子系统。

英国陆军的25000辆车辆、皇家海军的23型驱逐舰和 LPD(R)攻击舰、皇家海军陆战队的轻型飞机以及皇家空军的C-130大力神飞机和陆军计划中的WAH-64阿帕奇直升机都将装备弓箭手无线电台。

弓箭手无线电台将很可能是英国最后一次在单项计划期间采购一个完整的新的无线电台系列重新装备自己的陆军。实际上,英国除了实行这样一个大规模的计划之外,已经别无选择,现有的部族人无线电系统是60年代产品,英国陆军现在面对的是整整一代急需维修的过期待更换的无线电台。

美国陆军已经将30~88兆赫的辛嘎斯系列作为自己的语音/ 数据无线电系统。它们包括PRC-119A便携式和VRC-87A、VRC-88A、VRC-89A、VRC-90A、VRC-91A以及VRC-92A车载式无线电台。

一系列的改进计划将使辛嘎斯系列保持现代化水平。ITT航天/通信公司的战术通信系统(TCS)使数据输出量提高了3倍,从1.2~2.4千位/秒提高到9.6千位/秒,使最大作用距离从30公里提高到35公里,改进了抗干扰能力。这种改进主要依靠新的跳频包数据波形。因特网控制器使无线电台能与其它系统相连,比如GTE公司的机动用户装备系统和休斯公司的增强定位报告系统(EPLRS)。用户识别码和外部连接的 GPS接收机提供的无线电和定位数据自动嵌入各语音和数据发送中。

在21世纪特遣部队战场数字化试验期间,为了完成数据传输任务,美国陆军通过互联现有的通信装备建立了战术互联网通信结构,这些装备包括辛嘎斯、机动用户装备系统战术包网络和EPLRS。 试验了几种新型试验性无线电台,包括代理人数字无线电台(SDR)和宽带高频(WBHF)无线电台。

代理人数字无线电台力图应用最复杂的技术,工业部门必须根据与21世纪特遣部队的需要相匹配的时间表提供这种技术。一种安全型的PRC-118低价格包无线电台将充当"数据搬运者"(即一个高容量的机动数据无线电台),已知的与其相匹配的是安全包无线电台,它通过嵌入式通信安全能力提供数据或语音能力。当前美国陆军的战术无线电台的带宽有限,但是,SDR/SPR 能向多个网络用户提供同时快速通信能力,KIV-14嵌入式网络密码机已经为美国国家安全局认可,能保证绝密信息的安全。

虽然只购买了少量的SDR/SPR,但21 世纪特遣部队试验的初步报告已经对这种无线电台给予了高度评价。在演习期间,其有效性从未低于95%。

6 战术互联网

在WBHF无线电台计划下,现有的高频装备已经与民用现有包技术结合到一起,将战术互联网扩展到高频波段,使其能够应用于象远距离侦察部队那样高度机动的部队。1997年先进作战试验的一个目标是演示以2400位/ 秒的速率发送窄带高频包数据通信,通过因特网协议(IP)战术多网络网关,进入到采用AX.25协议战术互联网的能力。

由ITT公司和通用动力公司研制的辛嘎斯SIP系统将进行几处特殊的改进,包括增加数据传输能力。增加了里德-所罗门(Reed Solomon)正向纠错,以便当增加距离和显著改善抗干扰能力时,增大输出量;采用了一种新的跳频波形,增加了同步概率,减小了传输重叠;改进的通道进入算法允许混合的语音和包数据以高的包数据输出率在一个普通的网络上传输,同时语音传输受到的影响最小。

美国陆军采购了一种轻型的被称作高级SIP结构的辛嘎斯系统。高级SIP与早期的辛嘎斯系列产品完全可互换,与老式的车载适配器安装组件完全相容,有全尺寸RT-1523C/D Sip无线电台的所有功能,但尺寸只是它的一半,包括BA-5590电池在内的全部重量是3.4公斤。

对 EPLRS也采用了相似的系统改进程序。电源放大器、无线电频率组件和压力传感器之类的一些无法采购或不可靠的模块已被更换,新型的HiHat 接口模块组件提供了更大的处理能力、更大的存储量和更快的接口。

通用动力公司地面系统分部的高数据率( HDR)无线电台被设计成当前的辛嘎斯Sip无线电台的后继型。HDR能提供一种增大的信息带宽,在跳频模式时,工作速率是48千位/秒,单通道模式时是60千位/秒。同时保持了早期的9.6千位/秒的增强数据模式的灵敏度、距离和反干扰能力。打算用HDR填补今天使用的系统与计划在2005年之后使用的未来数字无线电台(FDR)之间的空白。

7 多频带多模无线电台

Speakeasy 多频带多模无线电台是一项联合军种项目,摩托罗拉公司负责研制工作,研制小组还包括Sanders公司和ITT航天公司。这个项目的第二阶段于1995年7月开始,将创造一个高度灵活的、具有开放式系统结构的无线电台的高级发展模式。这个无线电台的频率范围是 2~2000兆赫,允许电台工作在高频、甚高频和超高频波段,其主要特征是能快速重新编制波形程序,以便满足通信业务量、频率分配、工作模式、交互作用和电子战威胁等方面的变化。

Speakeasy将探索许多新的技术领域,包括高级数字信号处理多芯片模块,可编程4通道Cypris芯片信息安全模块和新的多频带/宽带天线的设计。通过交换软件或通用模块,Speakeasy应该能使用辛嘎斯和EPLRS等现有波形的增强型,或模拟新波形。Speakeasy 将能与美国及其盟国使用的15种以上无线电台互通,也将能处理美国陆军使用的近程数字无线电台的数据波形。21世纪特遣特遣部队在1997年对最初样机进行了有限的试验,在1999财年将完成定型工作。

由指挥和控制系统、传感器平台和嵌入式计算机形成的未来数字通信信息量,以及对除了话音和数据外的成像和实时视频要求,很可能超过辛嘎斯系列、EPLRS和MSE TPN等传统系统通信能力的总和,意识到这个问题,美国陆军正在制订一项战场信息传输系统(Bits)计划。

近程数字无线电台(NTDR)是Bits系统的一个组成部分。NTDR将使用高数据率的波形。根据用一个中间宽带数据能力补充EPLRS的设想,NTDR 具有替代21世纪部队师的ELPRS所需要的外部接口和数据能力。NTDR 将采用开放式结构设计,能接纳模块化的硬件和软件。

1996年,ITT 航天公司、洛克希德·马丁·Sanders公司、BBN和摩托罗拉公司已赢得了一项2340万美元的设计、开发和生产200套NTDR 样机的合同,为了进行试验,第二批还需要生产950个无线电台。

NTDR也将为未来数字无线电台提供基本的构造模块。未来数字无线电台将是一种增强的多频带数字无线电台,能保障与现有的和计划中的系统的多波形交互作用,能提供从近距离到远距离的、同时的、安全的语音和高速数据链路,能用于各种网络,包括低容量语音或数据网,高容量视频链路或覆盖大面积区域的广域网,也将是一种拥有足够的再编程能力、可与多种新一代无线电技术相协调的开放式结构设计。

未来数字无线电台将发展成一个手持式、便携式、地面车载式和机载式的无线电台系列,它们将最大限度地共用可互换部件,将专用的硬件和软件减少到最低限度。