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第二章 坦克通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)

第一節(jié) 簡(jiǎn)介

一、坦克裝甲車輛通信系統(tǒng)組成與要求

(一)坦克裝甲車輛通信系統(tǒng)組成

坦克裝甲車輛(以下簡(jiǎn)稱車輛)裝有通信系統(tǒng),具有通信能力,這是車輛自身及作戰(zhàn)指揮的需要。車輛通信包括車際通信和車內(nèi)通信。車際通信是指車與車之間的通信以及車與地面指揮所之間的通信;車內(nèi)通信是指車內(nèi)乘員之間,也包括車內(nèi)乘員與車外搭載兵之間的通信聯(lián)絡(luò),還包括停止時(shí)車輛之間的有線通信聯(lián)絡(luò)。車際通信是車輛通信的主體,是戰(zhàn)場(chǎng)戰(zhàn)術(shù)通信的一部分。

車輛通信系統(tǒng)包括車載式無(wú)線電臺(tái)和車內(nèi)通話器。前者用于車際通信,后者供車內(nèi)乘員之間通話聯(lián)絡(luò)。車載電臺(tái)由收發(fā)信機(jī)、天線及調(diào)諧器等組成。車輛通信中應(yīng)用的某些終端設(shè)備,如傳真機(jī)、漢字終端等設(shè)備,是通用終端設(shè)備,不屬于車輛通信系統(tǒng)。車內(nèi)通話器主要由各種控制盒、工作帽(音頻終端)和連接電纜等組成。電臺(tái)和車內(nèi)通話器在車內(nèi)總是配置成系統(tǒng)使用。圖2-1是車輛通信系統(tǒng)示意圖。

圖2-1 車輛通信系統(tǒng)示意圖

(二)坦克裝甲車輛通信的特點(diǎn)

與其他軍事通信相比較,車輛通信有五個(gè)特點(diǎn)。

1.話音通信為主

車輛通信發(fā)展是以話音通信開(kāi)始的,傳統(tǒng)上話音通信一直占主要地位。在戰(zhàn)場(chǎng)上,尤其是在戰(zhàn)斗中,由于直接、方便和快速等特點(diǎn),話音通信更是車輛通信的主要方式。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,目前部分車輛通信系統(tǒng)已經(jīng)具備了話音、文件、數(shù)據(jù)和圖像等通信能力,但通信系統(tǒng)的硬件與軟件都保證在任何情況下,話音通信具有優(yōu)先權(quán),以滿足作戰(zhàn)指揮的需要。

2.運(yùn)動(dòng)中通信為主

坦克裝甲車輛是機(jī)動(dòng)性很高的武器裝備。在戰(zhàn)場(chǎng)上,車輛經(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這就決定了車輛通信經(jīng)常需要在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行。尤其是在越野行駛時(shí),顛簸、振動(dòng)十分厲害,只有話音通信能繼續(xù)進(jìn)行,且通信效果受影響,其他通信方式無(wú)法正常進(jìn)行。

3.存在同臺(tái)多機(jī)問(wèn)題

坦克裝甲車輛中有一部分車輛負(fù)有指揮任務(wù),如指揮坦克、各種裝甲指揮車等,這類車輛中裝有多部電臺(tái),而且這些電臺(tái)往往需要同時(shí)開(kāi)機(jī)工作。由于車輛頂甲板面積有限,電臺(tái)天線之間的距離拉不開(kāi),車內(nèi)幾部電臺(tái)同時(shí)工作時(shí)就可能產(chǎn)生大信號(hào)阻塞現(xiàn)象,造成車內(nèi)幾部電臺(tái)之間的互相干擾,這就是車輛通信中特有的“同臺(tái)多機(jī)”問(wèn)題。正是這個(gè)問(wèn)題限制了非正交跳頻通信技術(shù)在車輛通信中的應(yīng)用。

4.通信環(huán)境惡劣

由于車內(nèi)空間狹小,通信設(shè)備的安裝位置受到限制,乘員操作使用不方便。車輛內(nèi)噪聲高達(dá)120dB,高噪聲環(huán)境不僅會(huì)傷害乘員的聽(tīng)力,而且嚴(yán)重影響通信效果。車輛內(nèi)部配備有強(qiáng)電設(shè)備,脈沖干擾源多,車內(nèi)電磁環(huán)境十分復(fù)雜,車輛通信易受車輛自身干擾。

5.通信效果易受地理環(huán)境影響

無(wú)線電波的傳播與其波長(zhǎng)和地理自然環(huán)境有密切關(guān)系,地面固定(定點(diǎn))通信可以通過(guò)選擇有利地形、架設(shè)高增益定向天線等措施來(lái)改善通信條件,車輛通信則不具備這種條件。

(三)坦克裝甲車輛的通信系統(tǒng)要求

對(duì)于車輛通信系統(tǒng),除了滿足一般軍用通信裝備的要求以外,還有以下特殊要求。

1.通信性能

裝甲車輛的通信性能基本上取決于車載通信設(shè)備的性能,對(duì)裝甲車輛通信性能的要求指標(biāo)眾多,習(xí)慣上僅選其中最重要的“通信距離”這一項(xiàng)來(lái)表示車輛的主要通信性能,這是因?yàn)橥ㄐ啪嚯x反映的是指揮員在戰(zhàn)場(chǎng)上實(shí)施指揮的有效控制范圍。

在裝甲車輛通信中,通信可靠度習(xí)慣上用可通率來(lái)表示,可通率指通信雙方均可通的信道數(shù)與通話試驗(yàn)的信道總數(shù)之比值。把可通率為70%時(shí)的通信距離定義為車輛的“通信距離”,可通率為50%時(shí)的通信距離定義為“極限通信距離”。

2.通信系統(tǒng)在車內(nèi)的布置與安裝

為保證車輛的通信性能,通信系統(tǒng)在車內(nèi)布置與安裝應(yīng)科學(xué)合理,如果通信系統(tǒng)在車內(nèi)的布置位置不妥或安裝不牢,電纜走向,捆扎不合理,接地點(diǎn)選擇不恰當(dāng)或接地不良等均可能使通信系統(tǒng)應(yīng)有的功能與性能得不到發(fā)揮,造成車輛通信性能下降。例如:某坦克由于電臺(tái)安裝位置不當(dāng)導(dǎo)致50%信道受計(jì)算機(jī)干擾,接地不良造成車內(nèi)通話受干擾等。又如,移動(dòng)組網(wǎng)通信要求電臺(tái)的天線在水平面應(yīng)具有無(wú)方向性,現(xiàn)在使用的車載鞭狀天線本身是無(wú)方向性的,裝到車上后會(huì)出現(xiàn)不同程度的方向性,即在某個(gè)方向上通信效果較好,而在別的方向上通信效果變差。這是由于車輛頂甲板不是理想地網(wǎng),而且天線安裝位置要綜合考慮多種因素,不可能安裝到頂甲板的幾何中心的緣故。

3.車內(nèi)電磁環(huán)境

車載通信系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)電磁環(huán)境要求比較高。由于車輛中電子設(shè)備的應(yīng)用不斷增多,使得車內(nèi)電磁兼容性問(wèn)題日益突出。十分復(fù)雜的車內(nèi)電磁環(huán)境不同程度地影響了通信性能。

4.系統(tǒng)抗振性能

要求系統(tǒng)內(nèi)的主要設(shè)備有堅(jiān)實(shí)的機(jī)箱和減振防松措施,所有的模件、插件及電路板均須設(shè)置有防松脫的緊固裝置,以便能抗高強(qiáng)度的沖擊和振動(dòng)。

5.系統(tǒng)抗噪性能

要求系統(tǒng)具有抗噪聲通信能力。為此要求系統(tǒng)的音頻輸出電平較高,采用隔音耳罩、靜噪與主動(dòng)降噪等技術(shù)措施,以保證系統(tǒng)在高噪聲環(huán)境下仍能進(jìn)行正常的通信聯(lián)絡(luò)。

6.系統(tǒng)操作性能

要求系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便,更換頻道快速準(zhǔn)確,不尋找、不微調(diào)。

二、坦克裝甲車輛通信技術(shù)

(一)調(diào)幅通信技術(shù)

調(diào)幅即幅度調(diào)制(AM),它是無(wú)線電通信中最早使用的一種調(diào)制方式,為早期車載電臺(tái)所采用,如前蘇軍的10-PT坦克電臺(tái)和美軍的SR-6車載電臺(tái)。10-PT電臺(tái)采用更換晶體的方法來(lái)改變電臺(tái)的工作頻率,且晶體體積較大,使用保管不方便。SR-6電臺(tái)采用連續(xù)調(diào)諧的LC振蕩器,頻率穩(wěn)定性差。

1.調(diào)幅原理

無(wú)線電通信是把高頻(又稱射頻)正弦信號(hào)作為信息載體的一種通信方式。將需要傳輸?shù)男畔⒏郊拥捷d體上去的過(guò)程稱為調(diào)制。所謂調(diào)幅就是用信息信號(hào),如話音信號(hào),去控制并改變高頻正弦波(載體)的振幅,使之隨話音信號(hào)的變化而變化,調(diào)制后的高頻信號(hào)已經(jīng)帶有話音信息,稱為調(diào)幅波。不帶信息的高頻正弦波稱為載波,用于調(diào)制的信息信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)。

調(diào)幅系數(shù)mIc/Icm是反映調(diào)幅波調(diào)制深淺程度的一個(gè)重要參數(shù)。這里Icm是載波的振幅,ΔIc是振幅變化的最大增量。

2.調(diào)幅波的特點(diǎn)

(1)調(diào)幅系數(shù)m不應(yīng)大于1 雖然調(diào)幅系數(shù)m大些,有用信號(hào)能量隨之增大,通信效果也會(huì)好一些,但是當(dāng)m>1時(shí)就會(huì)產(chǎn)生調(diào)制失真,所以在理論上,任何情況下m值都不應(yīng)大于1。但實(shí)際上m的大小是隨調(diào)制信號(hào)(如話音)的大小則變化的。為了高保真地傳輸信息,平均調(diào)幅系數(shù)必須控制在遠(yuǎn)小于1的數(shù)值上,通常話音通信m平均值取0.3。

(2)調(diào)幅波存在上下一對(duì)邊帶 從頻譜分析可知,理想載波(高頻正弦波)只有一個(gè)頻率成分,即載頻fo。而一個(gè)由正弦信號(hào)調(diào)制的調(diào)幅波含有三個(gè)頻率分量:載頻fo、下邊頻fo-fΩ、上邊頻fo+fΩ,其中fΩ為調(diào)制信號(hào)的頻率。這樣一個(gè)調(diào)幅波所占據(jù)的帶寬B=(fo+fΩ)-(fo-fΩ)=2fΩ,即調(diào)制信號(hào)頻率的2倍。實(shí)際上調(diào)制信號(hào),如話音信號(hào),一般不是正弦波,它有無(wú)限個(gè)頻率成分,其有效的部分集中在300~3000Hz范圍,所以話音調(diào)制的調(diào)幅波存在上下一對(duì)邊帶。

(3)效率低 在上述分析的調(diào)幅波的三個(gè)頻率分量中,只有上、下兩個(gè)邊頻分量帶有信息成分,載頻分量不帶有信息,載波所占的無(wú)用功率達(dá)75%(m=1)以上,而且與調(diào)幅系數(shù)m有關(guān),當(dāng)m=0.3時(shí),載波所占無(wú)用功率達(dá)95%以上。兩邊頻分量所帶的信息是相同的,也分散了功率,因此調(diào)幅波的功率利用率很低。

調(diào)幅通信效率低的另一個(gè)原因是調(diào)幅發(fā)射機(jī)的效率低。為了減小失真和保證放大器件的安全,不得不提高放大管的安全系數(shù),從而降低了效率。

(4)抗干擾性差 由于工業(yè)、電氣干擾和雷電等自然干擾都反映到無(wú)線電信號(hào)的幅度特征上,這種干擾與有用信號(hào)混在一起,很難給予區(qū)分并消除。與調(diào)頻和單邊帶通信比較,調(diào)幅通信的抗干擾能力最差。目前調(diào)幅只在無(wú)線電廣播中仍被應(yīng)用外,在軍事通信中已被調(diào)頻和單邊帶調(diào)制所取代。在車輛通信中,由于效率低、抗干擾性差,調(diào)幅電臺(tái)早已被淘汰。

(二)調(diào)頻通信技術(shù)

調(diào)頻即頻率調(diào)制(FM),它是廣泛用于廣播和軍事通信的另一種調(diào)制技術(shù),也是當(dāng)前車輛通信中最主要的一種調(diào)制方式。俄羅斯的P-113、美軍的VRC-12、英國(guó)的UK-353和中國(guó)的CWT-167等電臺(tái)都是車載調(diào)頻電臺(tái),其主要性能見(jiàn)表2-1。

表2-1 幾種調(diào)頻車載電臺(tái)的性能

1.調(diào)頻原理

調(diào)頻就是用信息信號(hào),如話音信號(hào),去控制并改變高頻振蕩器的振蕩頻率,使之隨調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)弱作相應(yīng)的變化,由于頻率控制只能在振蕩器才能實(shí)現(xiàn),通常主振器就是頻率調(diào)制器。調(diào)頻系數(shù)mff/fΩ,是反映調(diào)頻波調(diào)制深度的重要參數(shù),其中Δf表示頻偏,即載波中心頻率fo的最大偏離增量,fΩ為調(diào)制頻率。與調(diào)幅波不同,調(diào)頻波的調(diào)制系數(shù)mf可以大于1。當(dāng)mf≤2時(shí)稱窄帶調(diào)頻,主要用于軍事通信。車載電臺(tái)用的就是這種窄帶調(diào)頻技術(shù)。當(dāng)mf>2時(shí)稱為寬帶調(diào)頻,主要用于高保真調(diào)頻廣播。

2.調(diào)頻波的特點(diǎn)

①在一定的條件下,mf值大,通信效果好,抗干擾性強(qiáng)。這一點(diǎn)與調(diào)幅波相似。

②抗干擾性優(yōu)于調(diào)幅波。由于調(diào)頻波在解調(diào)之前可用限幅器來(lái)消除寄生調(diào)幅(干擾),具有一定抗干擾能力,且mf越大,抗干擾能力越強(qiáng)。

③調(diào)頻波的帶寬為頻偏的兩倍。理論分析結(jié)果表明,任何一個(gè)調(diào)頻波的頻譜是無(wú)限的,即占有無(wú)限寬的頻帶。但其有效能量總是集中在載頻附近的有限帶寬之內(nèi)。而且其有限帶寬與調(diào)頻系數(shù)mf有關(guān),當(dāng)mf<1時(shí),調(diào)頻波只有一對(duì)有效邊頻,這時(shí)其有效帶寬為2fΩ,與調(diào)幅波帶寬相同。當(dāng)mf=1~2時(shí),第二對(duì)邊頻分量就相當(dāng)大了,因此就有兩對(duì)有效邊頻,此時(shí)其有效帶寬為4fΩ。當(dāng)mf>2時(shí),有效邊頻對(duì)數(shù)恰好等于mf值,這時(shí)調(diào)頻波帶寬2mf·fΩ=2(Δf/fΩ)·fΩ=2Δf,即頻偏的兩倍。調(diào)頻通信中,總是盡可能保持調(diào)制信號(hào)的穩(wěn)定,以保持相對(duì)穩(wěn)定的頻偏。

④調(diào)頻發(fā)射機(jī)效率高。由于調(diào)頻信號(hào)是等幅波,放大管可以得到充分利用,在直流消耗相同的情況下,可以獲得較大的射頻輸出功率。或者說(shuō),為了獲得相同的射頻輸出功率,放大調(diào)頻波可以用較小功放管,從而可以縮小發(fā)射機(jī)的體積和減輕重量。這對(duì)小型軍用電臺(tái)具有重大意義。

(三)單邊帶(SSB)通信技術(shù)

單邊帶調(diào)制技術(shù)是由調(diào)幅演變而來(lái)的。目前軍用短波電臺(tái)幾乎全是采用的單邊帶調(diào)制技術(shù)。如TRC342、RF280、TCR99、CWT-176等電臺(tái)。

1.單邊帶調(diào)制原理

在上述對(duì)調(diào)幅波的分析中已經(jīng)知道,在調(diào)幅波中,載頻是不帶信息的,需要傳輸?shù)男畔⒅浑[含在上、下兩個(gè)邊帶中,而且上、下邊帶所含的是同一個(gè)信息,因此只需要傳送一個(gè)邊帶信號(hào)就同樣可以實(shí)現(xiàn)信息傳輸。這就是單邊帶調(diào)制的原理。對(duì)調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行濾波是獲得單邊帶信號(hào)的最簡(jiǎn)單方法。

2.單邊帶調(diào)制的特點(diǎn)

與調(diào)幅比較,單邊帶信號(hào)的帶寬只有調(diào)幅波的一半。射頻功率利用率提高約9dB,這是單邊帶通信具有一定的抗干擾能力的主要原因。

(四)跳頻通信技術(shù)

1.定頻與跳頻通信

無(wú)線電通信的雙方必須同時(shí)使用同一個(gè)信道頻率,否則就無(wú)法聯(lián)絡(luò)。在傳統(tǒng)的無(wú)線電通信中,電臺(tái)的信道頻率總是保持相對(duì)穩(wěn)定,故稱為定頻通信或單頻通信,這種通信方式最大的問(wèn)題是信道頻率很容易暴露,只要通信任何一方發(fā)信,就很容易被敵方截收、測(cè)向及干擾,這對(duì)軍事通信來(lái)說(shuō)是個(gè)致命的缺陷。跳頻技術(shù)是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來(lái)的一種有效的通信保護(hù)措施,它是一種具備抗測(cè)向、抗截收和抗干擾能力的新型通信體制。所謂跳頻通信,就是在通信過(guò)程中信道頻率不是固定的,而是快捷跳變的一處通信方式。收、發(fā)雙方從這個(gè)頻率跳到另外一個(gè)頻率是自動(dòng)、同步地進(jìn)行,不需人為干預(yù)。頻率跳變規(guī)律遵循一種十分復(fù)雜的偽隨機(jī)碼,未掌握編碼規(guī)律的敵方截收極難,具有很好的隱蔽性。

2.跳頻跨度與跳頻增益

跳頻通信的抗干擾性是犧牲了頻譜利用率獲得的。定頻通信時(shí)一個(gè)信道所占的帶寬約15kHz,跳頻通信時(shí)工作頻率范圍可以達(dá)到幾十兆赫甚至更寬。通常把頻率跳變范圍稱為跳頻跨度,定義跳頻增益或擴(kuò)頻增益G為跳頻跨度與信道帶寬之比。增益越高抗干擾性越強(qiáng)。信道帶寬取決于收發(fā)信機(jī),使用時(shí)無(wú)法改變,而跳頻跨度是可以改變的。在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能使用大跨度跳頻。這樣跳頻增益高、抗干擾能力強(qiáng)。

3.非正交跳頻與正交跳頻

所謂非正交跳頻,即同一個(gè)網(wǎng)群中各個(gè)跳頻網(wǎng)之間沒(méi)有任何制約關(guān)系,各自按自己的規(guī)律獨(dú)立跳頻。這就有可能兩網(wǎng)跳到同一個(gè)頻道上通信,即發(fā)生頻率碰撞,這樣兩個(gè)網(wǎng)之間就產(chǎn)生相互干擾。如果是三個(gè)網(wǎng)同時(shí)工作時(shí),則發(fā)生頻率碰撞的機(jī)會(huì)(概率)就更多,干擾也就越嚴(yán)重。理論與實(shí)踐表明,非正交跳頻網(wǎng)間存在干擾,信道利用率只有30%。相對(duì)應(yīng)的正交跳頻網(wǎng)可以避免網(wǎng)間干擾,這是因?yàn)橥痪W(wǎng)群中的各個(gè)網(wǎng)之間互相有制約關(guān)系,確保在任何時(shí)刻,各網(wǎng)都不會(huì)跳到同一個(gè)信道上工作,因而不會(huì)發(fā)生互相干擾。這種網(wǎng)間存在的相互制約關(guān)系又稱為同步,所以正交網(wǎng)又稱同步網(wǎng),非正交網(wǎng)又稱為異步網(wǎng)。通常具有正交跳頻能力的電臺(tái)都能組成異步網(wǎng)通信,反之則不能。

4.大信號(hào)阻塞對(duì)跳頻通信的影響

由于大信號(hào)阻塞引起的同臺(tái)多機(jī)問(wèn)題是車輛通信中的一個(gè)特殊問(wèn)題。在定頻通信中,同車幾部電臺(tái)工作頻率的選擇,只要保證彼此間隔大于電臺(tái)的阻塞帶,就可以避免互相干擾。在正交跳頻組網(wǎng)通信時(shí),只要跳頻跨度足夠大,合理選擇同車電臺(tái)的網(wǎng)號(hào),也可以避免同車電臺(tái)之間的互相干擾。但是對(duì)于非正交跳頻通信,由于大信號(hào)阻塞帶的存在,網(wǎng)間干擾不僅發(fā)生在頻率碰撞時(shí),而且只要落入阻塞帶內(nèi)就產(chǎn)生干擾,且后者的概率遠(yuǎn)大于前者。假如電臺(tái)的大信號(hào)阻塞帶寬為5MHz,在某個(gè)時(shí)刻某個(gè)跳頻網(wǎng)工作在f頻道,另一個(gè)網(wǎng)只要跳到f±5MHz范圍內(nèi)就會(huì)對(duì)f頻道產(chǎn)生干擾。這就是非正交跳頻不適用于車輛通信的原因所在。

(五)保密通信技術(shù)

保密通信是指信息在發(fā)送前進(jìn)行技術(shù)加密處理,傳到對(duì)方后再進(jìn)行解密處理。例如話音保密通信是隨時(shí)可以直接講話,在發(fā)送出去之前首先把話音信號(hào)變成聽(tīng)不懂的信息,然后才用無(wú)線電波發(fā)出去,對(duì)方收到后首先進(jìn)行解密處理,將加密信號(hào)變成可懂話音信號(hào)。對(duì)信息進(jìn)行技術(shù)加密處理的方法有很多種,其中保密度高,最不易被破密的是數(shù)字加密法。

1.數(shù)字加密/解密基本原理

數(shù)字加密法首先要求被加密的信息必須是只有“0”和“1”兩種狀態(tài)的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),這里“0”可以認(rèn)為是低電平,而“1”為高電平,反之亦可。假如信息不是數(shù)字信號(hào),而是模擬信號(hào),例如話音信號(hào),則首先把模擬話音信號(hào)變成數(shù)字的話音信號(hào)。這種模擬變成數(shù)字的過(guò)程稱為調(diào)制。數(shù)字加密的基本原理是利用一種十分復(fù)雜的偽隨機(jī)碼(也是二進(jìn)制數(shù)字碼),作為密碼對(duì)原始數(shù)字信息進(jìn)行處理(實(shí)際上是作模二加法),即可獲得加密信息。如下式中a為增量調(diào)制所得二進(jìn)制正弦數(shù)字信號(hào);b為偽隨機(jī)碼,作為密碼;將ab進(jìn)行模二相加得加密的數(shù)字正弦信號(hào)c。比較ac,顯然ac,如把c直接解調(diào)是不可能解得到正弦信號(hào)的。

a:信號(hào)   00001010111101010000;

b:密碼   10110011100110100110;

c:加密信號(hào) 10111001011011110110;

d:解密信號(hào) 00001010111101010000。

收信方收到加密信號(hào)c以后,首先要進(jìn)行解密,即從c解出a來(lái),只有知道密碼b,才能從c解得a。顯然只有通信雙方才知道密碼b,收信方只要將cb進(jìn)行模二加法即可得d0比較ad,看出a=d。解密完成,將d解調(diào)就得到正弦信號(hào)了。

2.數(shù)字加密的特點(diǎn)

數(shù)字加密最大的特點(diǎn)是保密度高。這是由于用現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼的周期長(zhǎng)達(dá)2125位,且隨機(jī)性特別好。在戰(zhàn)場(chǎng)上只要密鑰不丟,硬件(如已清除了密鑰的電臺(tái))丟失并不可怕。

(六)主動(dòng)降噪技術(shù)

現(xiàn)代裝甲車輛內(nèi)部噪聲高達(dá)120dB。這對(duì)車輛通信是個(gè)很大的威脅,而且極易損壞乘員聽(tīng)力。傳統(tǒng)上采用帶隔音耳罩的工作帽(或頭盔),這種無(wú)源隔音耳罩的隔音能力有限,尤其對(duì)低頻的隔音能力更差。即使戴上工作帽,乘員聽(tīng)到的噪聲仍然超過(guò)安全門(mén)限值85dB。乘員為了聽(tīng)清通信話音,被迫加大通信設(shè)備的音量輸出,其結(jié)果又加大了聽(tīng)力負(fù)擔(dān),這是惡性循環(huán),嚴(yán)重影響通信效果。

主動(dòng)降噪又稱有源降噪。其基本原理是在耳罩中設(shè)置一個(gè)傳聲器(功能與話筒相似),用來(lái)采集初始噪聲,然后對(duì)此作復(fù)雜處理,產(chǎn)生一個(gè)相位相反的所謂反噪聲信號(hào)并通過(guò)耳機(jī)發(fā)出來(lái),用以抵消初始噪聲,其結(jié)果是進(jìn)入人耳的噪聲降低了。根據(jù)傳聲器在耳罩中的位置不同,有源降噪可分為兩類:一是采集環(huán)境噪聲的前饋式有源降噪;二是采集剩余噪聲的回輸式有源降噪。有資料說(shuō)前者性能穩(wěn)定且效果好,但從原理分析看,后者更有吸引力。目前由于高速運(yùn)算和處理能力的可編程數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和自適應(yīng)技術(shù)在有源降噪中的應(yīng)用,降噪效果可達(dá)35dB。在車輛運(yùn)行中使用有源降噪頭盔通信,話音可懂度提高35%。

(七)車輛通信技術(shù)發(fā)展展望

隨著科學(xué)技術(shù)與兵器技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事通信的要求越來(lái)越高,加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)或即將應(yīng)用到車輛通信中的新技術(shù)就有衛(wèi)星通信、擴(kuò)頻通信、網(wǎng)絡(luò)通信、時(shí)分碼分多路通信,以及自適應(yīng)技術(shù)、閑置信道掃描、零位天線、模擬/數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)識(shí)別與控制等,舉不勝舉。縱觀國(guó)內(nèi)外通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),可以看出,多功能化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化是車輛通信技術(shù)發(fā)展的大方向。

三、車際通信指揮系統(tǒng)

車際通信指揮系統(tǒng)依托于坦克的通信設(shè)備,而通信設(shè)備則是坦克綜合電子系統(tǒng)的重要組成部分,是車際通信指揮系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件環(huán)節(jié)。從目前情況來(lái)看,車際通信指揮系統(tǒng)還是自成體系,沒(méi)有與坦克綜合電子系統(tǒng)很好地融合,因此,車際通信指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想受到了很大的局限。車際通信是坦克自身多種關(guān)鍵信息的重要溝通渠道,只有將車際通信與車內(nèi)通信有機(jī)地融合或者是建立密切的連接,坦克綜合電子系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢(shì)才會(huì)隨著車際通信的發(fā)展而不斷被發(fā)掘出來(lái),車際通信系統(tǒng)才能擴(kuò)展出各種各樣的功能、手段。用人群的組織指揮來(lái)做個(gè)比喻,坦克電子綜合化的建設(shè)就像是人體自身的神經(jīng)系統(tǒng)的健全和發(fā)展,車際通信系統(tǒng)就像是人與人之間的語(yǔ)言交流功能,只有語(yǔ)言交流功能融合到神經(jīng)系統(tǒng)中,正確表達(dá)集體與個(gè)體的意愿,人群的組織指揮才會(huì)煥發(fā)出無(wú)窮的戰(zhàn)斗力。因此,在坦克綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)包含車際通信指揮系統(tǒng),同時(shí),車際通信指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)融合到坦克綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中來(lái)。

借鑒國(guó)外裝甲兵的通信指揮系統(tǒng),如圖2-2所示,車際通信指揮系統(tǒng)主要是以不同的頻率來(lái)組成不同的指控網(wǎng),實(shí)施團(tuán)到營(yíng)連排單車的指揮,其中單兵的指揮網(wǎng)也被考慮進(jìn)來(lái)。

圖2-2 裝甲兵通信指揮網(wǎng)絡(luò)

在構(gòu)想中,未來(lái)的車際通信系統(tǒng)將以一個(gè)排或連為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元,不同的單元之間再組成網(wǎng)絡(luò),從而可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信,模式如圖2-3所示。

圖2-3 無(wú)線通信指揮網(wǎng)

由于采用超短波通信機(jī)制,數(shù)據(jù)傳輸率在理論上可達(dá)到16Kbit/s,但在實(shí)際應(yīng)用中最高也就是9.6Kbit/s,而即使是在16Kbit/s的條件下也無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像的傳輸,因此,如何發(fā)展寬帶高速的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)予以重點(diǎn)研究和探討。

從通信組網(wǎng)的角度設(shè)想,以一個(gè)團(tuán)為基本作戰(zhàn)單元,其內(nèi)部各要素節(jié)點(diǎn)諸如作戰(zhàn)指揮、情報(bào)偵察、后勤保障等都涵蓋在內(nèi),那么,一個(gè)簡(jiǎn)化的信息化指揮網(wǎng)絡(luò)體系可以是如圖2-4所示的結(jié)構(gòu)。

圖2-4 簡(jiǎn)化的信息化指揮網(wǎng)絡(luò)體系

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