基于OFDM水聲通信技術(shù)建立近海對(duì)潛通信系統(tǒng)的研究.pdf

1、現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展帶來了海洋軍事技術(shù)的發(fā)展,同樣的,海洋軍事技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了水下通信技術(shù)的快速發(fā)展。世界各軍事大國(guó)為了加強(qiáng)其在海洋軍事領(lǐng)域的控制權(quán),力圖在未來的海上軍事斗爭(zhēng)和資源爭(zhēng)奪中獲得主動(dòng)權(quán),都紛紛發(fā)展?jié)撏Ъ夹g(shù),潛艇技術(shù)的發(fā)展也必然導(dǎo)致對(duì)潛通信技術(shù)的發(fā)展。對(duì)潛通信系統(tǒng)是近年來各軍事強(qiáng)國(guó)各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展和研究的一種先進(jìn)通信方式。因此,研究一種先進(jìn)的對(duì)潛通信系統(tǒng)對(duì)提高我國(guó)海上軍事能力具有重要意義,也是國(guó)防現(xiàn)代化的需求。
　　 世界

2、主要軍事強(qiáng)國(guó),如美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等主要西方國(guó)家,還有俄羅斯等前蘇聯(lián)國(guó)家,對(duì)潛通信技術(shù)在軍事上已得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)目前的對(duì)潛通信技術(shù)主要還是采用浮標(biāo)通信等老的方式,在安全性和可靠性方面都比較差,我國(guó)目前還沒有建立起比較好的對(duì)潛通信方式,如甚低頻和極低頻遠(yuǎn)程通信等。為了彌補(bǔ)這一空白,充分利用現(xiàn)代水聲研究的先進(jìn)技術(shù),發(fā)展一套先進(jìn)的對(duì)潛通信系統(tǒng)是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文以水聲信道為系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)妮d體媒介,利用聲波來傳輸信號(hào),設(shè)

3、計(jì)了一種針對(duì)我國(guó)近海防御系統(tǒng)總體規(guī)劃的潛通信系統(tǒng)。
　　 本文研究設(shè)計(jì)的近海對(duì)潛通信系統(tǒng)可以通過水下發(fā)射/接收系統(tǒng)、水下路由轉(zhuǎn)發(fā)器來實(shí)現(xiàn)指揮控制中心與潛艇和水面艦艇之間的通信。為保障戰(zhàn)術(shù)需求,通過對(duì)信號(hào)的加密保證了信號(hào)的安全接收而不會(huì)被敵方破解。在戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)下,由于整個(gè)對(duì)潛通信系統(tǒng)的整體性,就算其中一兩個(gè)發(fā)射/接收基站被敵方摧毀,也能通過水下密集的發(fā)射/接收基站和路由轉(zhuǎn)發(fā)器來保障對(duì)潛通信的需要,達(dá)到確保可靠通信的目的。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中

4、,二次攻擊能力是保證戰(zhàn)爭(zhēng)平衡的有效工具,在二次攻擊能力的實(shí)施上,潛艇扮演著核心的角色。在我國(guó)目前的潛艇技術(shù)水平還不夠完善的情況下,潛艇無法通過第一島鏈的范圍而積極的發(fā)展戰(zhàn)略縱深。因此,戰(zhàn)略防御是整個(gè)軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的主要方向,基于此,可靠的近海對(duì)潛通信是保障潛艇實(shí)時(shí)通信的最主要手段,有了可靠的近海對(duì)潛通信系統(tǒng),在二次攻擊的實(shí)施上就可靠的多,真正達(dá)到了威懾的目的。
　　 “基于OFDM水聲通信技術(shù)建立近海對(duì)潛通信系統(tǒng)的研究”主體包括四大部

5、分:陸地指揮控制中心、近岸發(fā)射/接收基站、節(jié)點(diǎn)路由轉(zhuǎn)發(fā)器、潛艇。本文主要進(jìn)行了水下聲通信系統(tǒng)的研究。主要任務(wù)是研究利用聲波的傳播來實(shí)現(xiàn)地面陸地指揮控制中心與潛艇之間的可靠通信。為了保障潛艇與指揮控制中心的可靠通信,潛艇與水下發(fā)射/接收基站或節(jié)點(diǎn)路由器之間的距離不能超過200Km。
　　 本文從系統(tǒng)研究的必要性、國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究動(dòng)態(tài)的分析利用以及系統(tǒng)研究思路和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法等方面入手,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的基礎(chǔ)理論分析和研究,總體

6、遵循了先進(jìn)性、安全性、可靠性等準(zhǔn)則。對(duì)對(duì)潛通信系統(tǒng)的各部分進(jìn)行了充分的原理分析,主要從作戰(zhàn)性能和可靠性方面考慮,完成了系統(tǒng)的發(fā)射接收部分的硬件設(shè)計(jì),達(dá)到了研究的目的。主要的研究工作包括:水聲技術(shù)理論的研究；水聲信道模型的分析了計(jì)算；OFDM基本原理的應(yīng)用和分析；對(duì)潛通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)；對(duì)潛通信系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)；收發(fā)系統(tǒng)指令編碼設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)路由轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)計(jì)等。
　　 取得的主要研究成果有:
　　 1.根據(jù)近海對(duì)潛通信系統(tǒng)的設(shè)

7、計(jì)要求,分析聲波在水中的傳播特性,目前,聲波在水下的通信距離已經(jīng)達(dá)到200Km以上,這為對(duì)潛通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了可靠性依據(jù)。
　　 2.完成了水聲信道模型的理論計(jì)算。通過對(duì)水聲信道模型的分析,在物理模型、數(shù)學(xué)模型、噪聲模型、混響模型方面的分析計(jì)算,為實(shí)現(xiàn)近海通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可行性依據(jù)。
　　 3.實(shí)現(xiàn)近海對(duì)潛通信系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。近海對(duì)潛通信系統(tǒng)由四部分組成,包括陸地指揮中心、近岸發(fā)射/接收基站、路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)站、潛

8、艇。其中近岸發(fā)射/接收系統(tǒng)是本文研究的核心。
　　 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新性和先進(jìn)性主要表現(xiàn)為:
　　 1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案基于聲波的傳播,傳播距離達(dá)到200Km,通過引入節(jié)點(diǎn)路由轉(zhuǎn)發(fā)器大大增強(qiáng)了針對(duì)潛艇通信的距離,擴(kuò)展了作戰(zhàn)半徑。也填補(bǔ)了我國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。
　　 2.通過引入OFDM正交頻分技術(shù),大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性能,達(dá)到了實(shí)時(shí)穩(wěn)定通信的目的。同時(shí),通過信道均衡技術(shù)解決了碼間干擾的問題。