无线自组网在野战防空通信系统中的应用

周吉超　顾文珊

摘要：随着信息技术和野战防空需求的不断发展，在现代化战场的武器装备中通信系统的地位愈发突出。无线自组网因其良好的自愈性、抗毁性及抗干扰性，能够更加快速、便捷、高效地部署，在军事通信领域得到了广泛的研究。本文对无线自组织网络在野战防空通信系统中的组网方式和主要技术实现途径进行研究，提出了一种基于定向组网和链路状态路由的无线自组网实现途径。

关键词：无线自组网 野战防空 通信

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0041-01

由于信息技术的飞速发展，军事作战方式不断改变，信息优势已经成为决定战场胜负形势的制高点。未来战场环境异常恶劣复杂，固定的网络通信设施资源十分缺乏，尤其是在野战防空环境下，防空作战区域大，通信范围广，要求各作战节点具有快速展开及移动的能力，更高的整体鲁棒性。现代野战防空呈网络化作战发展趋势，强调各作战节点之间的互联、互通和互操作，即通过先进的网络通信技术实现探测跟踪节点、指挥控制节点和拦截兵器节点有效整合，以实现利用防空导弹武器系统的联合交战能力对付空袭威胁的目的。

现代野战防空需要防空武器具有较高的灵活性和抗毁性，网络节点规模应能根据实际需要，方便地、快捷地扩大和缩小。无线自组织网络采用分布式架构，无需架设网络设施，具有移动性好，快速部署能力强，抗毁性好，组网灵活，节点融入和撤出方便等无可比拟的优势能够更好地适应复杂的战场环境，能够满足现代野战防空对战场通信的需求。

1 无线自组网

无线自组织网络（Ad Hoc）源于20世纪70年代的美国军事通信应用，是一种应用于战场环境且不借助任何基础设施和中心管理，在有限范围内由多个带有无线通信收发装置的对等移动节点组成的多跳、自组织的无线移动通信网络。

无线自组网是由若干移动主机通过无线连接形成的自主系统。该系统不同于以往的蜂窝网等无线网络，它没有基站等中心转发装置，也不需要任何骨干网络的支持[1]。无线自组网中的每个用户终端都具有两种功能：路由器和主机。当用作主机时，终端运行面向用户的应用程序；当用作路由器时，终端则运行对应的路由协议，以发现和维护通往其他节点的路径。

无线自组网具有很强的抗摧毁性和自愈性，在军事领域有着广泛的应用前景。

2 野战防空通信组网方式

传统的防空导弹武器系统以发射平台（火力单元）为中心，按层次化指挥体制构成，成“树状体系结构”，如图1所示。层次化的网络结构造成各火力单元之间协同程度低、资源共享性差、互操作性差；各节点隶属关系过于明确，使用中不易重组，自然也就不易按作战需求灵活变化；系统抗毁性差，一旦中心节点遭遇打击或故障，其下属节点将丧失战斗力；指挥和控制的层次过多，信息链过长而延误战机等。

采用无线自组网武器系统通信示意图如图2所示，各作战节点可通过路由进行互联互通。

将无线自组网引入到野战防空导弹武器系统中具有以下的优势：

（1）适应野战环境，具有快速机动能力，能快速展开，快速撤收；

（2）实现火控高精度数据的实时分发和战场统一态势感知数据的共享与传播；

（3）抗毁性强，自组网无中心节点，节点之间没有明确的隶属关系，各作战节点可以随遇接入，武器系统内部的作战资源可根据需要进行动态重组。这使得武器系统网络有很强的抗毁性，即使网络中重要的指挥节点发生故障、损毁也不影响整个网络，并具有一定的自愈能力，为构建扁平化的指挥体系提供了基础技术支撑；

（4）自组织，网络的布设无需依赖任何预设的固定设施。节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络，能够使武器节点迅速投入战斗，提高快速反应能力[2]。

3 无线自组网在野战防空系统中的实现途径

3.1 定向组网技术

野战防空环境中通信网络的信号传播环境非常复杂，要适应多种复杂地形和电磁干扰环境，且野战防空机动性强，作战范围广，对通信系统的展开撤收时间、实时性和通信带宽有较高的要求。

采用基于定向天线的组网技术，通过波束切换的形式，自动快速的调整通信方向，无需人为干预即可组成远距离360度覆盖的网络化通信系统。定向天线可在特定时隙在特定方位进行单一波束工作，具备天线增益高、空分复用能力强的特点，极大地提升网络吞吐量；采用定向天线可减少敌方对我方信号的侦察概率，抗干扰能力强；使用自适应的邻居发现技术，可实现天线快速架设，无需天线对准。因此特别适合在野战防空系统中的使用。

3.2 无中心组网路由技术

野战防空覆盖范围广，在通信距离受限的情况下，可通过路由的方式，采用多跳传输，使得两个不能直接通信的节点可以通过中继节点的转发来交换数据，从而扩大武器防御范围，同时也能克服部分无法通视的通信环境，增加武器布阵的灵活性。

路由协议需要适应作战节点移动所带来的网络拓扑变化，及时更新各个节点掌握的全网拓扑信息，为传输数据包实时提供正确的转发路径。由于无线通信带宽受限，为了兼顾通信传输效率，网络层信息维护所带来的带宽开销应限制在合理范围内，即不会导致传输数据吞吐量的大幅下降。

设计路由协议时，需要考虑作战节点通信实时性，优化路径选择等待时延，可采用先验式的基于链路状态路由协议。每个节点都记录全网的拓扑结构，便于网络管理。另外，每个节点的链路状态以洪泛方式直接向外传递，算法收敛速度快，适合应用于大规模网络，有助于武器系统作战节点的扩充。

4 结语

无线自组网是在信息化战争条件下提高野战防空武器战场通信能力、实现网络化作战的有效途径。本文针对无线自组网在野战防空中的应用优势进行了研究，提出了基于定向组网和链路状态路由的无线自组网实现途径。

参考文献：

[1]李媛.基于定向天线无线自组网的资源调度研究[M].北京：科学出版社，2015.

[2]刘晓鹏，孙际哲，陈西宏.无线自组网在防空导弹网络化作战中的应用研究[J].飞航导弹，2012（2）.