热带丛林

为什么说热带丛林是无线电通信的天敌,各国军队是如何克服这种困难的?雨林和战术无线电通信可以说是天生的冤家对头,无法共存 。幸运的是,在确保士兵可以在茂密的植被中继续通信方面,我们已经有了一些进步 。雨林的挑战“由于植被会吸收无线电波,无线电通讯在丛林中受到了严重限制,难以通过茂密潮湿的丛林植被传播足够长的距离 。”摘自《美国陆军丛林战术通讯研究》该文件出版于1968年 。此时,美国已经公开参加越南战争三年 。美国在这个将近48%的国土都被热带雨林覆盖的国家流尽了鲜血 。图一 茂密的热带丛林不但让视线受到阻碍,同时也限制了无线电通信热带雨林几乎是频率在30MHz至3GHz的常规甚高频/超高频(VHF/UHF,Very High Frequency/Ultra High Frequency)战术通信的一个噩梦 。VHF/UHF通信方式是直线传输的 。例如,一个距离地面三米高的VHF/UHF天线的信号覆盖半径约为7公里 。但是,这一距离的前提是一个良好平坦的开放空间,中间没有任何可以阻碍这些无线电波传播的障碍 。由于树冠和丰富的植物,茂密的丛林中无法提供这种良好的条件 。在越战期间,美国陆军发表的另一份研究野战炮兵技术的文件指出,丛林植被可以使VHF/UHF无线电通信距离减少10%至60% 。这种通信距离的减少不仅给士兵,班和排带来麻烦,而且也对地对空/空对地通信造成影响 。雨林对通信距离的主要影响是潮湿茂密的树叶和树冠会吸收无线电信号 。此外,环境条件也会给硬件带来挑战 。水和电从来不是好朋友,湿度会提高战术无线电台工作的环境温度 。大多数热带雨林都有自己的极端潮湿的气候,夜间降雨和雷暴加大了气候影响 。因为通信距离可能会受到高大树冠的极大限制 。现代战术无线电台使用“移动自组织网络(Mobile Ad-hoc NETwork,MANET)”技术建立通信网络——每个收发器在作为发送器和接收器的同时,还自动扮演通信中继器的角色 。这样,通信数据就可以从无线网络中的一个无线电台跳到通信范围内的另一个无线电台,依此类推,直到到达接收者为止 。尽管这提供了部分解决方案,但仍受到电台间通信距离的限制 。因此,一个在开阔的沙漠中使用的MANET网络的步兵营由于收发器间没有障碍可以覆盖更大的地理空间 。在通信距离要近得多的丛林中MANET的覆盖范围将减小很多 。在丛林中,MANET无线电所具有的创建系统网络和中继信号的能力,可以扩展通信范围 。在对无线电信号高吸收环境中,动态传输路径变得极为重要 。通信网络需要能够实时选择最佳的传输路径,尽量减少因为用户节点的增减对整个网络造成的影响 。图二 MANET的本质就是让网络中的各个节点都可以是其他节点的通信中继,数据传输将自动选择最优的路径进行 。当节点发生变化,如增加和减少,网络的拓扑会跟着发生变化丛林通信是东南亚和南美地区军队关注的问题 。尽管随着经济的发展,世界雨林因为森林砍伐缩水很多 。但这些地区的绝大部分仍然被雨林所覆盖 。因此,上述地区的未来冲突极有可能全部或部分取决于丛林战斗的胜负 。尤其是在反叛乱作战中,那些反政府游击队特别擅长利用丛林来掩藏,组织和发起作战 。丛林的特殊地形还带来了其他挑战,特别是限制了车辆的行驶区域,因此对于徒步步兵更加依赖 。可靠的单兵、班际间通信在丛林作战中尤为重要 。图三 Codan公司的Sentry-U 6160-PR手持式单兵无线电台可以提供班内和班际通信,以支持丛林作战 。通信传输波形正如在上世纪60年代所做的那样,美国陆军再次成为推动改善丛林战术通信研究工作的主要力量 。2014年,美国国防部的小型企业创新研究网站发布了一份战术通信系统的招标书,该系统要求可以提供2MHz~60MHz的通信带宽,为部队提供静态和移动通信 。该系统的最大技术挑战是,无线电必须能够将信号穿过丛林树冠层传送到安装在飞机或者人造卫星上的无线电中继站;后者会再将信号下发到地球,再次穿过树冠层到达接收者 。位于俄亥俄州辛辛那提市的网格系统公司(Gird Systems)赢得了这一挑战 。它最初展示了一种能够穿透树冠层以提供语音和数据通信的通信系统 。短短两年后,该公司在2017年又获得了一项价值近100万美元的进一步合同 。该合同要求网格系统公司为美国陆军建造其未来系统原型 。网格系统公司方法的核心是一个与软件定义无线电原型一起工作的波形 。本质上说,波形是无线电台用于以特定方式发送以完成特定任务的软件算法 。


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