美国重视构筑港湾水下监视网络系统

军事港湾区(以下简称:港湾)是舰艇驻泊、后勤补给及港口进出的重要区域,其安全直接关系到海上力量的生存和海战的成败, 历来是海上防御的重中之重。第二次世界大战日本海军成功偷袭美国珍珠港,导致美海军太平洋舰队几乎全军覆没,教训极为深刻。为确保军事港湾的安全,提高早期警报能力,美国非常重视构筑严密的港湾水下监控网络系统。

一、港湾面临的主要威胁

港湾一般是指军港向外延伸50公里左右的浅近海区域。该区域面临的威胁是多方面的,但从空间分布来看,一部分主要来自于空中,另外一部分更多的是来自于水下渗透破坏,其中水下 威胁主要有:水下潜艇及无人作战平台的威胁。由于攻击性及隐蔽性强,潜艇历来是港湾的主要水下威胁,特别是近年来潜艇低噪音隐身技术的发展,致使港湾反潜任务更趋加重。除了有人潜艇、半潜艇外,水下无人潜艇、无人潜航器等新型无人作战平台的发展也使港湾水下安全形势变得更趋严峻,这些新型作战平台除了具有有人潜艇的优点外,活动方式灵活,执行任务多,航程远,智能化程度高,给未来港湾安全带来更加严重的威胁。

另外,水雷和水下渗透蛙人也是主要威胁。水雷是古老的海军兵器,但是,随着军事科技的不断发展,水雷的性能也在不断提高。远程自航水雷、无人潜布水雷等提高了水雷远程投送能力。随着各国反水雷作战力量的不断加强,水雷向着更加智能的方向发展。目前各国正在研发新式的自导水雷和导弹水雷,不仅抗扫性更强,而且能主动选择攻击目标,可实施精确打击。水雷港湾进出舰艇安全造成严重威胁,并可封锁阻塞航道,严重影响舰艇的机动性。水下蛙人特种部队历来是军事港湾主要“杀手”,通常从水下渗透至港湾进行侦察、爆破等活动。“珍珠港偷袭”时日本当时也派出了蛙人部队,在情报侦察等方面并发挥了重要作用。蛙人的主要优势是目标小,活动方式灵活,不容易被发现。蛙人通常使用小型蛙人助推器(DPV)、湿式/干式蛙人输送艇(SDV/ASDS)等装备渗透前进,并通过安放水雷等方式对港区舰艇造成严重威胁。

二、美国港湾水下监视网系统研发动向

为确保港湾安全,目前美国等国根据本国港湾自然条件及水下环境等特点积极部署适合本国实际、以声呐等水听装备为主要信息感知节点的水下网络监视系统,以求对敌方水下威胁能够早发现,早处置。水下网络监视系统具有较强的信息数据融合能力,可将水下及人近岸固定式信息感知装备所收集到的数据信息与反潜直升机、水面舰艇、潜艇等移动式监视平台所收集到的信息数据进行实时融合,可最大限度地扩大探测功能。

美国海军是最早发展水下监视网络系统的国家,其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)。20世纪80年代后期,美国开始研制和部署采用光纤传输和局域网技术的分布式固定监视系统,主要包括固定式分布系统(FDS)和先进可部署系统(ADS),同时,为弥补固定式阵列的不足,美海军先后发展了舰载拖曳阵监视系统(SURTASS)和多功能拖曳阵列(MFTA),装备在水面舰船上,弥补固定式探测阵列无法移动的缺陷。上述固定式和拖曳式装备共同构成了综合水下监视系统(IUSS)。

20世纪90年代开始,由于无线传感器网络的发展,美海军又将水下信息感知的重点聚焦到网络化反潜预警方面,其中,“广域海网”(Seaweb)就是其中的代表。“广域海网”是美海军基于“网络中心战”思想而打造的“部队网”中的水下部分,也是目前规模最大、最先进的水下监视网络系统,由固定型传感器节点、中继节点、网关、无人潜艇等组成。目的是通过可靠的传输链路,将传感器网络、信息网络与作战网络进行合成,使每一个传感器、每一艘舰艇、每一架飞机都能成为体系中的一个节点;可根据需要增加传感器节点,可监视100-10000平方米左右的区域。通过可靠的通信链路,各个固定或移动节点均可自由地接入网络,快速准确地发送、接收信息,实现各平台、节点之间的通信,并能在出现故障的情况下自我修复,从而构成跨系统、跨任务、跨平台、跨国的综合性分布自主式水下作战信息网络体系,实现对水下作战信息的广泛获取、自由联通、高度集成融合、交互共享和应用,为浅海复杂环境下对安静型潜艇实施作战提供有力的信息支持,以夺取近海水下作战空间优势。

三、未来发展趋势

主要表现在以下几个方面:

一)进一步织密水下监视网络。由于水下固定传感器节点成本很高,再加上水下区域又很广大,这就造成水下监视网络出现一定的稀疏状态,容易出现监控“空白区”,为解决这一问题,目前,美国等国正大力研发和使用UUV无人潜航器等移动式信息感知节点,并加入水下监视网络。UUV应用于水下监视系统中,不仅可以增强网络的自适应能力,还可扩展网络的覆盖范围。进一步织密水下监视网络,降低虚警率。

(二)加大相关技术的研究。由于水下环境的复杂性,信息在以水为介质的背景下实现信息的感知或传输,其难度要远远高于以空气为介质的条件,例如,声影区和气泡区等都能导致网络通信通信中的信息遗失,严重影响监视效果,为进一步提高水下信息感知和传输能力,未来美国等国将会继续加大相关技术的研究,为网络的发展提供进一步技术支持,重点主要集中在:水下数据传输技术、信息分发管理技术、分布式处理基础设施、合作处理∕决策支持技术、人机界面、有关建模与仿真及信息管理、信息再现技术等。目前,水下网络监视系统的信息感知设备主角仍是声呐。由于潜艇等水下目标的低噪音化,目前美国更多采用主动性探测声呐。为提高探测效果,声呐系统采用了更多的先进的信息感知技术,如大量采用可将收信和发信进行物理隔离的双基地声呐收发技术或多基地声呐收发技术等。

三)进一步提高在复杂海洋环境下多传感器相整合的综合探测能力。传感器相整合并非简单相加,而是一种有机的结合,最终能实现水下信息的相互印证、相互接续、相互传递。目前,受相关技术的限制及海洋环境的影响,各传感器之间整合还面临一些技术问题,影响了综合探测能力的提升。为改变这一局面,未来,美国等国将进一步研发多源信息融合技术、相关的自适应性技术及信息自我修复技术等,改进信息感知装备的性能,增强搞干扰能力,重点发展低频、大功率、大孔径声呐,提高对水下静音渗透目标的探测灵敏度和作用距离。积极发展多基地声呐,增强探测性能、配置灵活性和水下对抗生存能力。

四、结束语

水下监视网络的主要优势就是它改变了过去以单个传感器进行监视的状况,解决了水下信息获取方面存在的不全面、不立体、不连续、不及时的问题,是港湾区的“安全网”,也是海上力量的“救命网”。受自然环境及相关技术的制约,目前,该网络仍在不断完善中,其未来发展仍将是关注的焦点。

2020-08-27智邦网

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