近年来,尽管水下信息感知和传输技术有了长足的发展,但由于海洋环境极为复杂,水下战场相对于水面和空中,透明度仍然不高。以水下为主要战场的潜艇,具有隐蔽性好、机动范围广、打击威力大等显著特点,仍然是世界各国包括美海军重点的防御对象。为此,以美海军为首的主要国家海军积极推进水下信息网络建设,通过网络实现水下各种预警探测节点之间以及节点与其他维度平台之间的网络化信息联接,大力提高反潜作战能力。
一、美国海军水下信息网络的发展现状
美海军发展水下信息网络可以追溯到美国20世纪50年代建设的固定式水下监视系统(SOSUS)。
图1美国岸基声纳监视系统(SOSUS)全球部署图
图2广域海网Seaweb示意图
近海水下持续监视网络是一种半自主控制的海底固定+水中机动网络化设施,由携带半自主传感器的多个潜航器组成。这些潜航器能够互相通信,并在没有人为指令的情况下做出基本决策,从而履行多种功能,包括对温度、水流、盐度、化学成分及其他海洋元素进行取样,密切监视并预测海洋环境。其目的是通过网络化协同工作,对安静型常规潜艇进行探测、分类、定位和跟踪,可在大约10000平方千米的区域内为反潜战提供监视能力。
图3近海水下持续监视网络PLUSNet示意图
可部署自动分布式系统是美海军研究局联合空间和海战系统司令部正在研发的未来海军近海防雷反潜作战研究项目。该系统是由布设在海底、可长期自主工作的水声传感器组成的水下监视系统,可以对重要的海域进行较长期的水声目标监视和水声信息采集。美海军在2001年6月进行了DADS应用的舰队作战试验,它由14个固定节点组成,包括2个DADS传感器节点、2个浮标网关节点和10个遥控声纳中继节点,装备Sublink设备的潜艇作为移动节点参加试验,“广域海网”服务器分别部署在潜艇和岸基反潜作战指控中心。2007年已经成功进行了40个节点的样机演示,当时计划于2010年形成作战能力。据美海军预算显示,DADS系统2010年已完成样机演示,但仍有研究拨款。目前尚未发现有采购拨款。
图4美国可部署自动分布式系统DADS组成示意图
二、美国海军水下信息网络的发展特点
通过对美海军水下信息网络发展现状的分析,可以分析出美海军水下信息网络如下发展特点。
(一)固定部署与移动部署相结合
(二)浅海探测与深海探测相结合
(三)水下监视与水面处理相结合
早期的水下监视系统都是通过水下探测设备进行探测,探测到的信息由岸上进行处理。例如,美国最早的SOSUS水下监视系统是通过借助铺设在洋底的水听器电缆网,以发现和确定潜在敌人的导弹核潜艇的位置和运动诸元,该系统搜集的原始数据通过电缆传回岸基站进行分析。固定分布式系统水下部分主要是与光缆相连的水听器阵列,部署在各种复杂海区深海海底(如海峡)或具有战略意义的浅海地区,获得的信息通过电缆传回到岸上的操作人员。随着水声探测技术的发展,美海军开始借助浮标等水声设备实现水声信息处理或水下探测。例如,美国先进可部署系统通过在海底敷设传感器阵地,传感器将搜集到的信号数据传递给浮标,浮标内处理器对数据进行压缩和初步处理,再传递回水面平台。再如,浮标也是美海军深海主动探测系统的重要组成部分。浮标利用海上的自然摇摆运动产生电力,可为海洋观测站、海岸警备浮标、声纳/雷达系统和声学监视系统提供电力。这种技术可满足海上传感器平台的电力供应需求。在连续电力保障下,卫星通信系统可将传感器探测到的可疑活动直接发送给工作人员。三、美海军水下信息网络的发展趋势综合以上分析,可以看出美海军水下信息网络主要有以下发展趋势。
(一)浅海水下信息网络成为水下信息网络发展的热点
海湾战争以来,在“由海向陆”和“21世纪海上力量”等美国国防部顶层规划的指引下,美海军的战略重点逐渐由深海向浅海转移。在美军“网络中心战”概念的影响下,美海军提出了“水下信息网络中心战”的概念,特别重视浅海地区水下监视系统和水下信息网的发展,以此增加水下探测距离和分辨率、提高水下战场信息控制能力,扩大水声预警探测范围。从技术上讲,浅海环境比较复杂,环境噪声使信噪比很低,对水下通信技术的挑战更高,而发展浅海水下信息网络的关键在于通信,美海军非常重视浅海水下信息网络建设。为了更好地实施浅海作战,有效应对安静型潜艇,美国先后研发了先进可部署系统、近海水下持续监视网络等一系列专门针对浅海的水下信息网络。先进可部署系统研制的主要目的是探测、定位在浅水近岸环境中的安静型潜艇。
(二)提高水下信息网络的快速可部署能力和灵活性是发展的重点
(三)移动式平台将在水下信息网络中发挥越来越重要的作用