浅谈军用光纤通信的应用特点

2012-03-19 09:58:17

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目前光纤技术的军事应用已不断扩大,超出了它最初在话音和低码速通信的应用范围,正在进入传感器、武器平台和各种高码速应用途径。光纤技术和集成电路技术相结合,为新一代智能化武器系统奠定了基础。采用光纤技术的这种

  新一代武器,将覆盖从战场单兵系统到以太空为基础的反洲际弹道防御系统的整个战争体系,从而给军事战略、战术系统带来了深刻的变革。

  一、光纤技术在海军中的应用

  (一)光纤舰载应用

  现在舰船在有限的空间中装备有大量的通信、雷达、导航、传感器和武器装备控制系统等电子装备,因此在舰船内使用了大量信号传输电缆和电力电缆,这些电缆体积大而笨重,在有限的空间内不能按线各自的安装敷设要求进行敷设,电缆成捆地敷设在舱内,电子设备与电气设备间的电磁干扰以及电缆的电泄露造成了舱内严重的电磁干扰环境。而光纤可抗电磁干扰和无电磁辐射是舱载应用考虑的一个重要的因素。海军舰载应用的另一个重要因素是光纤的重量轻、尺寸小,对于一般大型舰船来说,电缆重量就大约为85t,占舰船总重的1%,用光纤代替,重量可至少减轻75%,因此,可大大节省燃料费用。航空母舰是海军光纤应用的主要用户,美国海军航空母舰上都装有AN 2SPS248远程预警雷达——一种先进的多波束三维警戒雷达,大量的信号(约300个)在雷达设备和作战情报中心传送,仅信号电缆重量就达7t多,电缆和安装费用高达100万美元,而用光缆代替重量只有7kg,费用3万美元。另外在A EGIC巡洋舰上安装光缆与电缆相比重量可以减少90%,费用可以减少78%。

  (二)潜艇应用

  光纤的潜艇应用主要包括光纤声纳线路、拖曳浮标线路等高级作战系统。光纤水声器以其高灵敏度,平坦的频响而成为新一代的声纳,如配以光纤磁场、光纤辐射、光纤温度传感头,还可以测量并发现潜艇存在的辐射、振动磁场、热源,从而侦查到潜艇的行踪。

  二、光纤技术在陆军中的应用

  (一)光纤制导

  用光纤来取代金属线制导将成为推动有线制导武器进一步发展的唯一技术,还可以用于未来的外层空间卫星武器的有线制导。如光纤制导导弹(FO GM),它是一种非直视武器,可以从一个隐蔽的位置发射,先垂直习行到200m左右的高度,然后点火转向,进行自动搜寻,由导弹鼻锥部中的红外传感器来的图像将显示在指令和发射装置上,射手在监视中看到目标时使导弹自动瞄准或对

  其制导。除光纤制导导弹外还有光纤制导鱼雷,光纤制导车辆和光纤制导的飞行器,水中光纤制导的排雷器,光纤制导的机器人等等。

  (二)陆军的光纤通信应用

  总的来说,传统的指挥、控制、通信和情报系统都用光纤代替铜线作为媒质,从而提高系统的性能。具体来说,陆军的光纤通信应用大体可分为3种类型:固定通信、战术通信和战略通信。固定通信包括具有一定程度永久性的基地或建筑物的通信。这种通信主要是利用光纤通信的优点。战术通信包括战场通信中心,用飞机敷设的战场线路,吉普车装载的光缆系统,空中交通管理系统,战术武器系统等。战略通信的特点:既是永久性的,又容易机动和展开,介入战术应用与固定通信之间。其应用场合包括武器系统的互连,导弹发射场综合设施通信,抗核袭击通信和空中交通管理等。

  (三)光纤在地下核实验的应用

  光纤在核环境中具有2大优点:第1是不受电磁脉冲的影响,第2是光纤在暴露于强辐射武器爆炸后几秒内就能恢复。因此美国军方将光纤技术用到了地下核实验中。

  (四)光纤在夜视装置中的应用

  夜视,特别是军事夜视,正在成为光纤的重要应用领域。1987年前的5年中已研制出12min夜视装置,而且正被陆军大量应用。这主要是夜间护目镜,坦克观察系统、坦克潜望系统、远距离观察管和步枪瞄准具。新式夜视装置加进了光纤元件来增强图像。

  三、光纤技术在空军中的应用

  (一)光纤数据总线

  光纤数据总线是由连结到光纤数据传输线上的若干终端构成的。每一终端可通过数据总线获取信息,也可以借助总线向其它任何终端或中央控制装置传输信息。光纤数据总线的用途极广,适用于分布式处理系统、机载电子设备、战术指挥、控制、通信系统等。光纤数据总线在飞机上的连接方式有星型、T型和混合型等,这跟光纤局部区域网的结构差不多,T型总线的每一终端有一个耦合器,总线两端间的损耗与耦合器的数量呈指数关系曲线增加,因此插入损耗较大,信号动态范围也大,目前一般较少使用。星型总线能较好地满足应用的技术要求,但容易损坏,而且所要的光缆长度明显增加,混合型总线兼具有前两者优点,符合降低系统复杂性的要求,因此应用非常广泛。

  (二)战术空中控制系统

  美国空军战术空中控制系统,是由分布在整个战区的许多指挥和控制中心构成的一种机动战术系统。该系统包括2个中心,即空中支援作战中心和控制通信中心。空中支援作战中心的连线原来CX24566型26对扭绞电缆现已采用光缆替代,两者相比,充分体现了光纤的优点:

  1改善了通信系统的性能,避免了使用电缆时存在的串音、接地回路、电磁干扰、电磁脉冲和射频干扰等影响;

  2提高了机动性,原来作战支援中心与对流层散射通信之间的电缆重40kg,两者重量比为13:1;

  3增加了指挥部与前线的通信距离,采用电缆时最大传输距离限于35km,而采用光缆时无中继距离增大到5km以上,最大传输距离则可达40km。

  四、机载传感技术

  国外海陆空三军都非常重视传感器系统的研究与开发,而空军投入的最大部分是光纤陀螺。它与传统的陀螺相比,没有可动部件,启动时间短,动态范围大,结构简单,潜在成本低。美军飞行控制系统就采用了位移、旋转、电机伺服控制等光纤传感器,并已在UH260A“黑鹰”直升飞机中进行了多次成功的试飞,NASA(美国航空航天局)与三军协作的“综合光纤系统”计划也将开展飞机中光纤传感与光纤数据总线的应用研究;同时,在监控飞机动机的温度、液面和应力等光纤传感器方面已取得重大进展。

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