军事认知通信网络研究

关键词： 频谱 电磁

军事认知通信网络研究（精选十篇）

军事认知通信网络研究 篇1

信息战条件下,电磁环境日趋复杂。敌方干扰逐步向多样化、宽带化、智能化发展,大部分电磁频谱都将受到严重污染;除了敌方的有意干扰,由于通信业务量、装备数量的不断增加,已方通信网的自扰也日益严重。传统的静态频谱管理、分配模式已不能满足需求。如何根据战场电磁环境的动态变化,实时地对频谱资源进行动态管理,是当前军事通信需解决的迫切问题。

在如此严峻的形势下,认知无线电(Cognitive Radio)的提出引起了军事通信科研人员的强烈兴趣。尽管该概念最早是从商业角度提出,主要目的是为了更大限度地合理利用有限的频谱资源,而军事抗干扰技术则更着重于建立可靠通信,但是两者具有很多相通之处,认知无线电的一些概念和思想仍值得借鉴。

本文针对目前的跳频通信频谱管理技术和模式,结合认知无线电思想对跳频通信频谱管理的发展方向和关键技术进行了分析。

1 认知无线电的基本思想[1,2]

认知无线电最早由以Joseph Mitola 为首的瑞典皇家科学院在软件无线电的基础上提出,其基本思想是:自动观察无线电传输的环境特征,通过分析和选择,产生通信计划,监控通信过程并且进行学习,动态调整其传输参数,满足用户通信最佳性能的需求。这是一个观察-思考-行动的认知过程。因此,认知无线电可以看做是一种自适应智能的无线电设备。

一个基本认知过程涉及的主要技术环节有:无线传输场景分析、动态频谱管理和功率控制。无线传输场景分析是由通信接收端判断干扰温度的同时检测出频谱空穴和估计一些传输参数,再将这些信息反馈到通信发送端,通过实时地改变传输功率、频率、调制方式等参数,达到高可靠度的通信及对频谱的有效利用。认知环的基本构成如图1所示[2]。

2 频谱管理模式的现状[3]

与认知无线电的实时化、智能化特点相比,传统的频谱管理模式局限性主要体现在以下两个方面:

1)静态管理模式

通信频谱管理是对各通信网络单元所使用频率资源的规定,包括频率集范围和占用时间等具体要求,以达到各通信网络单元之间不会产生相互干扰,确保各网络单元正常工作。与认知无线电不同,传统的频谱管理是一种集中式、非实时、静态的管理模式。频率资源主要在战前进行集中指配,缺乏灵活性。

以跳频通信为例,传统的做法是根据战术要求和跳频网络单元重要程度,为每个跳频网络单元分配一定数量的频率资源,尽量减少各网络单元间的同频干扰、邻频干扰等。各网络单元使用的频率资源相对固定,在任务持续过程中一般不能随意改动。

很明显,传统的静态频谱管理明显限制了跳频通信网的抗干扰能力。在同一地域,当跳频网络单元A使用的频率受到严重干扰而无法保证可靠通信时,分配给跳频网络单元B使用的频率可能未被干扰而且处于空闲状态,频谱的使用没有达到最优化。从频谱管理的角度,是最不愿看到这种情况出现的,而实际上这种情况却又常常发生。

2)有限的自适应能力

目前军事通信网络的自适应能力非常有限,仅限于单网级的频率功率自适应。就频率自适应而言,主要有以下两种形式:FCS(空闲信道搜索)和自适应跳频。采用FCS时通信双方以有源方式在指配的频率集上进行交互,再选取通信质量好的频率进行通信。自适应跳频是按照预先设定好的顺序在设定好的有限频点上进行跳变,同时采用频谱分析处理自动探测到干扰频点并将其替换。这两种自适应方式在一定程度上确实提高了系统的抗干扰能力。普通跳频在频率集的三分之一受到干扰时就会通信中断,而采用自适应跳频后,理论上即使只剩下一个可用频点,通信双方仍可在该点上正常通信。在单网通信时,这两种方式基本能满足抗干扰通信的需求,但在网系应用条件下,则存在网系协同的问题,而最根本的问题是信息和资源如何共享的问题。

由于目前通信装备、监测装备、管理装备通常是处于分立的状态,电磁环境信息的传递是单向的,也就是由监测管理设备向通信装备指配资源的自上而下的过程,而从上文可知这种分配方式还是静态、非实时的。而本地通信网络通过FCS、自适应跳频获得的相关电磁环境信息不能自下而上或分布式地在网系级共享,也无法加权管理设备的决策过程,造成干扰信息不能及时分发至其他网络,空闲频谱资源也不能在网系间得到共享。

3 结合认知无线电的频谱管理

传统的频谱管理模式之所以存在局限性,从认知无线电的角度来看,这实际上是由于认知环路的中断造成的。如何在通信装备、监测装备、管理装备三者间建立认知网络,使得战场电磁频谱信息在整个网络中顺畅地流动更新,是复杂电磁环境下通信装备效能发挥的必要条件。

结合认知无线电的思想,频谱管理可以有如下发展方向:

1)动态频谱管理

动态频谱管理是与静态频谱管理相对而言的,即随着战场态势、干扰力量和作战任务的变化,实时动态地调整各网络单元所使用的频率资源,以求达到最佳的通信效果。实现动态频谱管理的技术包括以下几个方面:电磁频谱的实时监测、频谱数据的汇总和分析、频率资源的动态分配。动态分配不只是增加了分配的次数、缩短了分配的时间间隔,更应与通信装备的使用结合起来。

2)监控装备与通信装备的融合

传统的监控装备与通信装备没有直接关系,体积庞大,造价昂贵,更适合宏观的网系频谱分配,这也是电磁频谱长期以来集中式管理的原因之一。实际上,如果使已有装备具备一定的频谱感知能力,网系中所有用户在空闲状态时都可以对本地电磁环境进行实时监控,多个不同区域用户的探测结果相结合,可以部分地取代集中式的监控。但是,分布式的监控模式必须有可靠的反馈信道,并付出额外的信令开销,而且由于单个通信设备复杂度和成本的限制,监测能力有限,相对日趋复杂的干扰样式,集中式的大型监测设备仍然不可缺少。

3)集中管理与分布式管理相结合

频谱资源的集中式管理能通过统一规划将己方网间互扰降至最小,但同时也降低了频谱资源使用的灵活性和有效性,集中管理与分布式管理相结合能很好地兼顾这两方面的性能。具体形式为:集中式的监测管理设备为网络电磁频谱的使用定出基本框架,部分资源由单个或数个网络间共享,具备感知能力的通信终端设备根据环境变化共同使用共享资源。

例如,3N个信道分配给3个单网使用,常规的做法是每个网络平分,各单独使用N条信道。现在将3N条信道分给3个网络共同使用,各终端通过感知干扰、监测信道使用情况来共享所有信道,其中M条信道用于信令交互。假定每条信道受干扰的概率为PI,每个单网任意时刻最多使用1条信道(实际使用规定如此),无扰信道可通,则平均分配方法的可通率为:

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共享分配方法的可通率为:

undefined

取N=5,M=1,可通率曲线如图2所示。

从图2可知,随着干扰的加大,共享使用信道的可通率明显高于平均分配使用信道。在这个简单的例子中没有考虑同一信道的时分使用,否则共享信道的优越性将更明显。由上可知,区域分布式管理可以显著提高可通率,其前提是通信设备具备频谱感知能力和协议决策功能,达成区域频谱资源的共享。

4 需要解决的技术难题

将认知无线电的基本思想引入频谱管理是未来频谱管理研究的发展方向之一,但在目前的技术条件下,仍有一些问题需要解决。

1)频谱空穴检测和动态使用

频谱空穴是指被分配给某初始网络单元,但在特定时间和具体位置该网络单元并没有使用的频段或频点。可以认为,进行有效地频谱空穴检测是认知无线电最重要的任务之一。例如,在传统的跳频通信过程中,会存在大量频谱空穴,在图3中以虚线部分表示。实际使用中频谱空穴所占的时间比例可能比图3中所示还要高很多,所造成的频率资源浪费显而易见,但要充分利用这些资源并非易事。

认知无线电的最早提出并非出于军事目的。从商业的角度看,频谱资源的占用是需要付出经济代价的,因此在大多数情况下也是有长期计划和相对透明的。因此,在某地域形成较为完整的频谱占用数据库是可行的。通过认知无线电本身的学习功能,实现有效的频谱空穴检测和动态使用相对容易。

在军事通信条件下,特别是在战争环境下,情况有很大不同。与商业通信网络单元不同,军事通信网络单元一般只有总的工作任务起止时间,为避免敌方干扰,突发性强,没有长期的规律性。军事通信的另一个特点是存在敌方干扰,干扰信号具有不确定性。因此,频谱空穴的检测难度大,即使检测到频谱空穴,也很难确定能占用的时间长度。在这种情况下,难以形成长期的统计数据知识库,更多地依赖实时监测。而上文已提出,军事通信装备不是监测设备,实现频谱空穴检测受装备成本、体积、器件、功耗及供电等一系列问题的限制,其中背负式通信装备的限制更为严重,因它的监测能力是非常有限的。一个可能的解决办法是研究并建立军事通信的频谱空穴模型,根据此模型及频谱空穴检测的结果计算空穴的持续时间。根据模型的完善程度,计算结果的准确度也有所不同。

2)信息交互

为达到有效的集中和区域频管,同网络单元各装备之间必然需要进行实时(或准实时)的频率信息交互。这必然涉及信道、协议两方面的问题。

认知无线电中的频谱感知技术一般应用在接收端,接收端感知到可用频谱后通过反馈信道将可用信道信息发送给发送端,而在军事抗干扰环境中,很难找到可靠的无线反馈信道。解决的办法之一是使信令信道与业务信道分离[4]。如何保证信令信道可通,这又是一个新的问题,本文不做详述。

收发信机之间频谱调度是通过信令来完成的,信令的信息量少,但非常重要,一旦出错会造成通信中断。因此,如何保证信令的传输隐蔽、可靠,使敌方难以侦察,是必需解决的第二个问题。

最后,交互协议的制定必须可靠、高效,在最短的时间内将可用频率信息可靠地传送到网内每部通信装备,并且对当前通信任务不能有太大的影响。

5 结束语

军事频谱管理的目标是使所有通信装备在有限的频谱内可靠有效地工作。结合认知无线电的一些概念,本文提出的区域频率管理、动态频率管理的思想可能会对目前频谱管理技术、管理装备和管理模式的发展起到推动作用。

摘要：介绍了认知无线电的基本思想,分析了当前军事通信频谱管理由于其静态管理模式和较低的自适应能力所带来的局限性,探讨了未来军事通信频谱管理的发展方向,提出了一种引入认知无线电概念的频谱管理模式,并分析了这一新的管理模式所带来的好处。该模式的主要特点包括:动态频谱管理、监控装备与通信装备的融合、集中管理与分布式管理相结合等。最后,分析了目前需要解决的技术难题。

关键词：认知无线电,抗干扰,频谱空穴,频谱管理

参考文献

[1]MITOLA JⅢ.Cognitive radio:Making software radios morepersonal[J].IEEE Personal Communications,1999,6(4):13-18.

[2]HAYKIN S.Cognitive radio:Brain-empowered wireless com-munications[J].IEEE Journal on Selected Areas in Commu-nications,2005,23(2):201-220.

[3]姚富强.军事通信抗干扰及网系应用[M].北京:解放军出版社,2004.

多媒体通信技术的军事应用研究 篇2

摘 要：分析了现代军事通信的特点与现状，研究了多媒体通信技术及多媒体通信技术的军事应用，指出了军事通信技术的发展方向。

关键词：多媒体通信;军事通信

目前世界主要国家的军用通信系统还未实现战术多媒体应用，即使是美国的MSE、JTIDS、 SINCGARS和各种新型网络目前还不具备多媒体处理功能。因此多媒体技术在战术上的应用尚属试验阶段。现实的技术发展趋势表明，有希望实现战术环境中的多媒体应用、计算和处理存储能力的不断提高，数据压缩技术(尤其是话音、静态图像与活动视频压缩技术)的迅速发展以及综合业务数字网及异步传送模式的兴起促进了军事通信的发展，为多媒体技术在军事中应用创造了条件。

多媒体通信技术，它将传统的语音通信、视频业务、数据业务、数字电视等通信结合在一起，形成一个新的通信网络，多媒体通信在军事通信中有着广泛的前景。

1 战术通信

众所周知，战术指挥控制包括5个战场功能领域:调遣控制、情报、防空、火力支援和战斗勤务支援。可以应用多媒体技术来满足这些要求，并在以下方面改善系统的性能。

调遣控制。提供多媒体战场态势显示，图标和符号显示以及地图覆盖，数字地形信息以及人工描绘的草图，对空军下达准备起飞的简令。

情报/电子战。图像分析，包括卫星/空中传来的图像的录入，图像与有关区域的文本数据的结合，不同地点的图像综合分析，图像和有关文本的分发。

火力支援。目标信息的接收和区分优先等级，将气象信息综合进目标处理，采用调遣控制单元计划和讨论有关事宜。

在防空方面。利用防空区域的综合分布式显示和数据库进行规划，防空基地之间的防空传感器信息的多媒体通信，敌军所处的位置、距离和态势信息的多媒体显示。

在远程医疗方面。远程放射，远程咨询，远程诊断和病历(尤其是图像)的传送。

2 战前训练

提供多媒体仿真教学，交互式实战操作模拟，提高战士专业技能。在现代技术迅速发展变化的情况下，应用多媒体训练并使其熟练使用其设备已成为一项重要任务。

.利用多媒体技术，如图形、音频、视频和动画以及交互式文本可同时生成多媒体环境，从而比基于书本的训练具有更高的效率。这种训练方式与正规训练相结合，会大大提高训练效率。

应用交互式电子技术教程，用户可以确定什么信息重要，需要检索什么信息。由于交互式电子技术教范应用程序包括了有关军用设备组成部分的全部信息，维护人员可通过属于连接操作员手册的链路，从维护手册转换到学习使用这种军用设备时，如何加电、如何运用操作方式以及如何开通使用等。每一种交互式电子技术教范还提供几种使用程序，如字词检索使用程序、联机帮助和主题索引，以帮助用户查找信息。

3 信息共享

数据、情报分级共享，利用分布式数据库存储大量军事图文资料，利用加密技术分级，供不同级别的人查阅、学习来提高军事理论水平。

生活、娱乐信息共享，丰富军事人员业余生活。

4 生活娱乐

提供视频下载、视频点播、音频播放、电子白板等业务丰富军事人员文化、娱乐生活。

建立内部BBS，供军事人员实时交流学习、生活心得。

5 电话会议

实时举行单方或多方电话会议，及时听取上级指示或向下级传达上级指示，而会议发起方和参加人员不必离开自己的工作岗位。

6 视频监控

对各个军事关键部位实时监控，对存在的安全隐患或已有的故障及时迅速处理，实时记录各军事关键部位情况，供日后查看。

军事认知通信网络研究 篇3

当代信息化社会,随着认知无线电技术不断深化发展,认知无线电技术的应用也越来越广泛,其在军事通信领域的应用,很大程度上提高了军事通信系统的信息化水平。在不断完善军事建设过程中,军事无线通信需求迅猛增长,军事通信系统对无线频谱资源的需求也在不断增长。针对这些问题,软件无线电、扩频、协同通信等新技术层出不穷,但是军事无线通信网络也在不断扩大规模,这就导致无线频谱的利用率越来越低,降低了军事无线通信性能。认知无线电技术在军事通信中的应用,使得这些问题得到了有效解决,在任意授权的情况下,认知无线电都能够依据频谱感知等技术进入已授权频段,全面实现无线频谱在时间与空间上的动态共享,最大限度地提高无线频谱利用效率以及军事通信系统性能,从而提高军队作战能力。

2 认知无线电技术的特点及分类

2.1 认知无线电技术的特点

现代认知无线电技术的主要特点包括信息认知能力以及频谱管理能力,是在无线电技术上的创新与进步。无线电的信息认知能力体现在能有效捕获或感知所在工作环境的相关信息,标识出相关频谱资源,从而挑选出最适合的频谱与工作参数。频谱管理能力主要体现在对频谱的感知、分析以及判决,在很大程度上可以提高频谱管理能力。频谱感知可以监测可用频段,发现频谱空洞;频谱分析可以评估所发现的频谱空洞的性能及危害;频谱判决可以利用频谱空洞的特性和使用需要而选择相适应的频段。综上所述,认知无线电技术依据对无线电磁环境的侦察与分析,从而快速感知及确认相关参数信息,有利于军事通信系统传输能力的不断提高。频谱管理不当,分配方案不灵活,这都能贻误军队作战机会,而认知无线电技术能够快速完成频谱资源的有效分配,并且在通信过程中能够根据战场频谱需要而进行自动调整,不但提高了军事通信系统对频谱的管理效率,而且提高了系统的抗干扰能力以及互联互通能力。

2.2 认知无线电技术的分类

2.2.1 频谱感知技术

所谓的频谱感知技术指的是对电磁环境的感知能力,发现频谱空洞,熟悉无线信号的特性,从而对其进行合理利用。这也是该技术与其他无线电技术的最大区别所在。频谱空洞是由于电磁波频谱的不充分利用所导致,频谱感知也是对频谱空洞的探测,对认知无线电技术在军事通信中的应用有着重要意义。频谱空洞的探测首先要感知外部无线频谱环境,在三大功率频谱区域中找到射频干扰区域,然后评估射频输入所在的功率频谱,从而对其进行相应的调整。

2.2.2 频谱分配技术

频谱感知探测到的频谱空洞资源是随着用户需求而改变的,这就要求将那些不规律以及不连续的频谱资源进行相应整合,按照公平原则分配到不同需求的用户中,实现频谱资源的合理分配与科学利用。当前,对认知无线电的频谱分配主要集中于对频谱共享的思路策略,该分配方式主要体现在:认知无线电如果检测到有授权用户,那么就会限制非授权用户对其进行使用,反之亦然。如果非授权用户在工作过程中发现授权用户开始使用频段,就应该实行优先原则而让出这一频段,从而充分利用频谱资源,提高频谱资源的利用率。

2.2.3 功率控制技术

在军事通信系统中,频谱发射功率的不合适会影响通信效果,大大降低通信水平。基于传统功率控制方法,认知无线电功率控制技术将对策论、博弈论与信息论三者相结合,优势互补,使得军事通信过程中功率控制得到很大程度的改善。将多部对策简化为一个随机过程,根据不同数值在发送端分配不同的功率水平,达到功率传输容量和效率的最大化。通过参与用户的相互交互形成众多结合,并进行融合后生成最佳决策,能够使问题的争论达到一个均衡点。

3 认知无线电技术在军事通信中的具体应用

3.1 军用认知抗干扰通信

在军事战场中,军事通信主要体现在抗干扰能力上。传统无线电技术的抗干扰能力较低,在很大程度上影响了军事通信水平。军用认知无线电能够对外部环境进行感知,从而能够及时地探测到干扰信号,根据电磁环境感知信息、干扰信号特性以及通信要求而选择相应的抗干扰通信战略,提高通信系统的抗干扰能力。同时,在必要情况下,可以组成一个具有认知无线电功能的干扰网络,对敌方的通信进行灵活的反干扰。

3.2 电磁环境感知和通信指挥一体化

军用认知无线电技术的有效利用是对电磁环境参数的感知,在信息化战场里,来自不同作战平台的电磁感应,使得各种信号在时间与空间上互相交错,连续不断,频谱互相重叠,变化多端,特别是针对性与破坏性较强的频谱使得指挥作战难度提升。认知无线电技术将电磁环境感知与通信融合为一体,使得通信指挥能够一体化,利用不同电台组成一个电磁环境感知系统,从而满足不同时段、不同地域对频谱信号的需求,最终实现电磁环境感知和通信指挥的一体化,有效解决了复杂电磁环境下联合指挥作战艰难的难题,提高了军事作战水平,为军队建设提供有利条件。

4 认知无线电技术在军事通信中的应用效果分析

4.1 提高了通信系统的容量与抗干扰能力

就目前军事领域而言,无线电频谱的使用是远远不能满足军事作战需要的,当各种电子设备打开时,电磁密度就会非常高,无线电频谱的使用就会满足不了实际需要,因此,必须不断提高无线电频谱的使用量,加大无线电频谱的开发力度,提高其在军事通信领域的应用效果。认知无线电技术的使用,在很大程度上提高了通信系统的容量,很好地适应了军事系统环境的需求。同时,认知无线电技术也提高了军事通信系统的抗干扰能力,它克服了以往无线电技术的不足之处,将军事通信系统抗干扰能力提升到了一个全新的高度。认知无线电技术的位置感知系统可以很好地自动调节无线电波方向,有效抑制外界对其干扰程度,降低信号的发射功率,提高无线电频谱的使用率。

4.2 增强了系统之间互联互通能力

目前军队装备中拥有众多的通信设备,包括各种型号的通信电台。这些电台的发射功率、调整方式等都存在很大差异,如果无法实现系统之间的互联互通能力,就会在很大程度上制约联合军事作战效果,不利于作战水平的提高。认知无线电技术对频段的覆盖面广,能够利用无线软件有效实现信号中的基带处理、射频信号处理等。通过自主加载各种软件,认知无线电就能与短波电台、超短波电台,甚至是卫星进行通信,从而提高了军事通信系统的互相操作能力以及互联互通能力,确保军事系统之间的信息共享。

4.3 提高了频谱的利用率

军事频谱的管理对于军事通信有着重要作用,传统无线电技术按照固定频率进行频谱分配,会使得无线电频谱的利用率相对较低,容易产生电磁干扰,同时,固定频率分配规划耗时较长,不利于军事作战时使用。认知无线电技术在军事通信系统中的应用,实现了无线电频谱的有效管理,有效避免了传统管理上存在的缺陷,提高了军事系统的网络速度,在很大程度上促进了军事通信水平的不断提高与发展。

5 结语

总而言之,认知无线电技术的广泛应用,为军事通信系统的发展提供了有效途径,随着技术的不断成熟,其也将成为未来军事通信领域最重要的无线技术之一。认知无线电技术在军事通信中的应用,有效地把通信、侦察与指挥相互结合,引领军事通信设备实现一体化改革,大大提高了军事通信水平。认知无线电技术是无线电技术不断进步与发展的结果,其应用效果比其他传统的无线电技术更加多样化与全面性,其在军事通信中的应用很大程度上提高了无线电频谱的利用率,有效克服了传统无线电技术在军事领域的弊端,强化了国家军队建设,提高了军队作战水平,从而增强了国家的综合实力。

参考文献

[1]张爱民,梁书剑,马志强,等.军事通信抗干扰技术进展综述[J].通信技术,2011(8):16-20.

[2]卢美玲.军事通信抗干扰技术研究[J].科协论坛,2013(1):97-98.

[3]高翔,任国春,陈瑾,等.认知无线电中频谱预测技术的研究与分析[J].军事通信技术,2013(3):25-29.

[4]张玉,葛利,嘉赤伟,等.认知无线电系统中的关键技术研究[J].微计算机信息,2010(11):99-101.

网络课程论坛的认知性存在研究 篇4

认知性存在体现了学生在课程论坛中通过交互积极建构意义的程度，直接反映学生的认知水平，是形成批判性思维的重要因素。但在我国网络教育实践中，课程论坛上的认知性存在水平较低，学生习惯独立学习，没有形成协作化的学习过程，讨论过程无结构。本文从认知性存在的角度分析了当前网络课程论坛存在的不足，提出了一系列在线讨论教学的设计与实施策略，旨在帮助在线教师优化讨论主题设置，改进讨论教学的结构与流程，促进群体协作学习，提高网络课程论坛上认知性存在的水平，实现高阶认知和批判性思维培养的目标。

【关键词】网络教育；课程论坛；认知性存在；教学策略

【中图分类号】G423【文献标识码】B【文章编号】 １００９—４５８ｘ（２０11）03—００37—０6

开展在线讨论是网络教学交互的一种重要方式，可以有效地提高学生的社会性存在和认知性存在，加深学生对所学知识的理解，增强学生对学习集体的归属感。异步的在线讨论对学习的影响作用丝毫不逊色于传统同步的课堂讨论。学生通过参加课程论坛上的讨论，可以了解其他同学的学习情况，深化和完善自己对所学知识内容的认识与理解。对那些自信心较弱、害羞、不习惯当众表达个人观点的学生来说，网络论坛这个虚拟学习环境可以让他们有可能从容地表达观点，且每个学生均有表达观点的机会，而这在传统面授课堂教学中是很难做到的。

但在网络教育实践中，课程论坛上的讨论往往不尽如人意，学生参与度较低，讨论经常跑题，往往成为教师和学生之间的答疑课，达不到深化所学内容的作用。因此，有必要对当前的课程论坛教学进行反思，提出相应的解决策略。本文将从认知性存在的角度来分析当前网络课程论坛存在的不足，并提出提高网络课程论坛认知性存在水平的相关策略。

一、认知性存在及其作用

在Anderson等人提出的探究社区模型中，探究社区是由带着促进学习、建构知识、验证理解、开发各种能力等特定目的的学生与教师组成。探究社区一般包含三大要素：认知性存在、社会性存在和教学性存在[1]。其中认知性存在是第一个要素，它能够给学生带来成功的高等教育学习体验[2]。

根据Anderson等人的定义，“认知性存在”是指“在任何特定的探究社区中，参与者能够通过持续交流来建构意义的程度”[3] 。2003年他们将批判性思维、认知性存在和实践探究模型联系在一起，从实践探究的角度来定义批判性思维，认为认知性存在是形成批判性思维的关键要素，而批判性思维是高水平的思维和学习必不可少的要素；认知性存在可以通过实践探究模型来定义和证明。因此，实践探究模型的四个阶段：触发事件、探索、整合和解决[4]，成为当前国际远程教育界测量网络学习中的认知性存在水平高低的主要工具。

从上述定义可以看出，探究是认知性存在的重要组成部分，学习者通过在社区中与其他同学一起开展探究来实现意义建构的目的。因此，形成认知性存在需要具备两个基本条件：一是学习社区，二是持续的有意义的交互。影响认知性存在水平的两个要素分别是：学习者个体的意义建构和学习社区中的持续交互。在网络课程论坛上，教学过程中的交互有很多种类，对学习有重大影响的是有意义的交互，而有意义的交互离不开社区成员之间的协作探究，离不开批判性思维。由此可见，认知性存在关注的不是内容，而是意义建构，在线讨论中提高认知性存在意味着要重视深层次学习和问题解决等高阶认知策略，而非识记概念。同时，上述定义还表明，从认知性存在的角度来看在线教学，它不应该是教师的循循教导和系统讲述，而应该是学生的质疑和探究，因此在教学设计中应该给予学生足够的时间和空间进行思考和反省，以及解决相关问题。

认知性存在在网络高等教育中的作用不容忽视。高等教育的重要目标之一是发展学生的批判性思维能力，而认知性存在恰好能够反映学生的学习认知思维的发展水平。Meyer认为，“学习者在论坛中所发的帖子能反映他/她或者群体在发帖时所具有的思维水平”[5]。Garrison和Anderson认为，认知的成就或成果应该是教育探究社区中的重点，社会性存在和教学性存在支持和促进这个学习认知的过程[6]，即教学性存在和社会性存在是服务于认知性存在的。因此，提高认知性存在水平应该是网络教学的最终目标。

Kanuka和Garrison对在线学习进行深入研究之后发现，有效的教育体验是从教师和学生共同组成的探究社区中获得的[7]。改进在线环境中的教育方法可以影响认知性存在。这些方法包括实现大量学习内容有效分发的学习策略的设计和传递，课程论坛的主持风格，小组的规模，熟练使用网络交流媒体的特定属性。对网络交流媒体特定属性的使用包括发帖的频率和时间间隔，以便让学生有机会反思[8]。

随着高校的不断扩招和网络教育的深入发展，我国网络教育发展的重点已经从追求规模（数量）逐步向追求质量转变。从探究社区模型理论来看，提高网络教育质量的关键之一就是要提高网络教育中的认知性存在水平，因为认知性存在反映了学生的认知水平与能力，是高等教育的重要目标之一。因此，如何提高在线教学过程中的认知性存在，成为当前摆在网络教育工作者面前的重要任务，也是当前我国网络教育实现可持续发展的前提。

二、网络课程论坛的认知性存在现状

认知性存在体现了学生在课程论坛中通过交互积极建构意义的程度，直接反映学生的认知水平，是形成批判性思维的重要因素，而培养学生的批判性思维是高等教育的重要目标之一。我国网络教育主要集中在高等教育层面，如何通过网络课程论坛促进学生的深层次学习是网络教育工作者迫切需要解决的关键问题。但在教育实践中，我国网络课程论坛上的学习交互实施现状不容乐观。黄荣怀等人的研究结果表明，我国学习者网上学习并没有真的发生。即使发生了，也只是表面的学习，而没有深层次的学习[9]。论坛中师生交互的方式以“学生提问，教师回答”的“一问一答”方式为主，群体学习和互动很少，学生认知内容以“了解”层次为主[10]。论坛上的在线异步交互还属于表层、非实质性的交互[11]。梁玉娟等认为目前网上教学中的在线讨论主要存在以下问题：从对话的前提来看，存在师生地位的不平等现象；从维持对话展开所需条件来看，对话的规定不明确；从对话的主题来看，对话主题不明确、不集中，内容不能深入下去，较为肤浅。对话缺少批判性、开放性和创新性；从对话的主体来看，存在学生参与度不高，教师不合理参与的现象[12]。从上述这些文献调研可以看出，我国网络教育课程论坛中的认知性存在水平还达不到协作探究和批判性思维的层面，迫切需要提高。

笔者带领学生根据实践探究模型的四个阶段（触发事件、探索、整合和解决）对三门网络课程的“认知性存在”进行分析之后发现，网络课程论坛上的认知性存在普遍不高，主要有以下问题[13]：

（1）触发事件主要由教师发起，以教师设置的讨论话题为主，学生很少在论坛上提出自己的问题、质疑、迷惑之处。教师设置的讨论主题往往不具有争议性，不能引发学生辩证性的思考，无法给学生提供更多的深入对话的机会。

（2）学生在“探索”和“整合”层面的言论居多，“解决”层面的言论很少。探索层面的言论主要是进行信息交换，且“信息交换”类的语意大多是学生的“个人独白”。他们或直接采纳书本中的观点，或阐述个人的观点、进行个人的叙事等。学生很少提出问题或出现观点分歧，不主动去思考和质疑他人的观点，往往是赞同他人观点。整合层面的言论主要是观点连接与合成。学生在进行观点连接、整合时，并不是基于群体交换共享、争议协商进行多种观点的整合，而更多的是学生个人内部进行的观点整合。

（3）学生的“认知性存在”言论大多属于个人内部的认知思考，缺乏批判性的思考和对话，较少存在争议和分歧，缺乏群体的互动，很少有思想的碰撞和协作知识建构的过程出现。

此外，笔者在多个网络教育学习中心与远程学习者交流时发现，许多学生并没有明白交互在远程学习中的作用，参加在线交互往往是因为网络学院的硬性规定，由此导致参与交互的积极性不高，在线讨论往往演变为提问与答疑。而实践中不少在线课程辅导教师也不清楚网上交互的缘由与目的，误以为课程论坛就是用来回答学生自主学习时遇到的疑难问题的。师生在认识上对在线交互存在的偏差也是影响在线论坛教学质量的一个重要原因。

为提高在线论坛的认知性存在水平，教师应明确学生参与在线交互的目的，精心设计触发事件即讨论主题，努力让学生从独立学习转向协作学习，引领学生进行群体互动，开展深层次的对话。

三、提高认知性存在的教学策略

提高网络课程论坛的认知性存在需要一定的方法和策略。目前我国网络教育的教学过程往往只满足于将信息化的教学资源发送给学生，不重视在线教学过程，没有相应的教学策略与方法，导致网络教育成为信息化资源的传送过程。但是，课程资源传送不可能取代高质量的在线教学过程，获得信息也不等于掌握知识与技能。网络对学习的革命不仅在于内容的传递，更重要的在于教学交流和教学交互的方式。仅靠传送信息化资源，教学过程并不会自动发生。网络教学活动同样需要精心的教学设计与严格的实施与监控。

为了有效提高在线学习社区的认知性存在，根据对三门网络课程的“认知性存在”的分析结果，参考国外在线讨论教学的一些做法，结合数年来指导学生在多门网络课程论坛中开展在线讨论教学的经验和体会，笔者提出以下策略，供在线教师设计与实施在线讨论教学时参考。

（一）在线讨论教学设计策略

1. 设计前需要思考的问题

在线教学的认知性存在要保持在一个较高的水平，教师就必须在在线讨论开展之前，进行精心的教学设计。结合国外的经验及我国在线讨论教学中存在的问题，笔者认为，进行在线讨论教学设计时，教师应该认真思考以下几个问题：

（1）学生是否真正明白参与交互的原因？

（2）论坛教学效果评价是以“质”为主还是以“量”为主？

（3）怎样的讨论主题才能引起学生的参与兴趣？

（4）主题如何表述才能够让学生深入讨论？

（5）所设计的在线讨论流程的结构是否合理？

（6）学生是否清楚讨论的时间规定？

（7）时间规定是否合理？

（8）如果有面授辅导，面授辅导与在线讨论如何有机整合为一体？

由于多数师生都未清楚在线交互的目的，误解了课程论坛与在线讨论的用途，导致许多课程论坛中只有师生之间一对一的答疑，即使是设计了讨论主题，教师也未对讨论的流程及学生的讨论行为做出任何设计与要求，论坛上的发言呈无结构化，严重降低了在线教学的认知水平。因此，从教师到学生，有必要明确课程论坛及在线讨论的作用，才能正确地组织和参与交互，从而提高认知性存在。

笔者还发现网络学院和电大基本上都对学生的发帖数量有明确的规定，但对帖子的质量则基本上没有要求。这表明我国网络教育对学生参加在线讨论学习只有“量”的规定而无“质”的要求。结果导致不少学生为了凑够发帖数量，在论坛上发布一些无关痛痒、甚至纯属灌水的帖子。只有“量”而无“质”的要求，也许可以让学生形成上网发帖的习惯，在学生还未了解在线讨论时，对培养学生的在线讨论习惯与技能有一定的作用，但显然对学生的认知发展没什么帮助，无法提高论坛的认知性存在。因此，有必要在“量”的要求的基础上，对帖子的“质”有所要求。

2. 设计的主要内容

对论坛上开展讨论教学的设计，应关注以下几个方面：

（1）讨论的目的：明确本次讨论教学在认知性存在方面的目标。

（2）讨论的主题及子主题：哪些讨论主题是紧扣教学目标，且又是学生有相关经验、可以发表自己意见和观点的。考虑到学生的经历不同，可以从不同的角度设置多个子主题，形成思维发展的脚手架，让不同的学生都有可能参与到讨论中来。

（3）讨论时间的安排：包括整个讨论持续的时间跨度（从哪一天开始到哪一天结束），以及讨论的每个阶段的时间长度。时间太紧学生无法认真思考，难以形成深入的讨论；时间太长又会让学生松懈，降低参与的积极性，影响讨论的气氛。

（4）邀请学生参加讨论的通知：在教学实践中，大多数教师是在论坛公告上发布讨论的通知，但很多学生因不定期上课程网站，故无法及时知道讨论的信息。如果除了公告之外，再给每个学生发一封E-mail，具体说明讨论的日期、持续时间、主题、目的、技术要求等，会让学生感到教师对其学习的关注，从而提高参与度。

（5）讨论小组的规模：讨论小组的规模大小也是影响讨论积极性和深度的重要因素。实践中发现，如果是对某一主题开展讨论，讨论组的人数最好不超过30人；如果是任务协作，小组人数在5人左右，才能让学生充分参与。如果人数太多，就会影响相互之间的交互，学生会只发表个人独白而无视他人言论。

（6）讨论过程的结构和流程：根据讨论的主题内容及学生的特性，可以选择线性、树状或网状的结构，同时还要事先设计好讨论的流程，才能让讨论紧张有效。

（二）在线讨论教学实施策略

实施在线讨论之前，教师需要做好以下准备工作：① 确定主持讨论的人选(可以是教师也可以是学生，主要负责主持某个时间段的讨论)；② 根据事先约定的规则对讨论教学过程进行管理(如帖子数量, 规范在论坛中与他人的交互行为等)；③ 明确学生在讨论中的任务和职责。

讨论教学结束之后，论坛主持教师还应该注意以下几个方面：感谢每位参与者；总结讨论取得的结果，或让学生对讨论进行总结；将相关资料存档。

讨论教学开展期间，论坛主持教师要注意不要让讨论跑题，让学生尽量遵守事先约定的讨论规则，而且还要根据参与学生人数的多寡，分别选择不同的策略。

1. 小规模班组教学策略

（1）精心设计触发事件

触发事件影响着学生回答问题的认知层次，因此，教师应该重视触发事件的设置，精心设计高质量的讨论主题。讨论主题应该能够吸引学生开动脑筋深入思考，以实现高阶认知。为了帮助学生深入思考，可以将讨论主题细化为若干个子问题，由浅入深，形成学生知识建构时的脚手架，帮助学生逐步实现知识建构的目标。

（2）特别注意教师本人在课程论坛上的“有限存在”

教师应重视讨论过程中对学习群体提供必要的教学指导，帮助学生将群体的观点或思维进一步延伸或深化，达到较高层次的认知性存在。在线教学过程中，教师的主要任务是指导和帮助学生学习。为了提高学生的认知水平，教师需要在学生讨论过程中提出富有挑战性的观点，鼓励学生研讨和检验这些观点。但要注意把握分寸，适可而止，避免保姆式地呵护学生，形成灌输式教育。教师要切记自己不是学习者，而是学习者的指导者，应该让学生通过思考找到答案，自主完成学习任务，但这不等于从教学过程中消失。教师需要在教学过程中“有限存在”，以最大限度地发挥教师的指导作用和学生的主体作用。

（3）定期总结学生的发言

在网络课程论坛上开展讨论时，每个学生都有自己的观点、疑问和期望，这些差异扩大了讨论的范围和深度。当学生经讨论已经找出关键问题和重要关系时，这一主题的讨论就可以结束。对讨论进行总结的目的是结束一场讨论，告诉学生从讨论中获得什么，并整理讨论的基本内容，而不是给学生提供答案。讨论总结可以由教师来完成也可以由学生来完成。如果是让学生来总结，可请学生思考以下问题：

本次交流的是什么内容？

本次交流的目标是什么（个人目标和小组目标）？

自己从讨论中学到了什么？以前不知道的哪些方面现在已经知道了？

经过本次讨论，自己对事物或问题的看法是否有所改变？

专家和指导教师会如何看待本次讨论？

学生不可能记住所有看过或听过的内容，只能有所选择地来记忆。对讨论进行总结可以让学生关注并思考教学的基本知识和重点内容，以便他们记住重要内容，将学习内容内化为自己的实用知识，用于解决实际问题，而不是死记硬背，高分低能。

（4）规范讨论的时间长度和行为

在异步交互的论坛上，如果学生的讨论时间比较集中，所发帖子能够得到教师及其他同学的及时反馈，就可以有效地提高学生的学习积极性，形成热烈的讨论氛围，有利于在线学习社区的运转。为此，需要明确规定讨论的时间，使学生知道何时需要上网发帖。这个时间一般不宜太长，一个讨论主题的讨论时间长度最好控制在两周以内。实践中我们发现，将讨论的时间长度控制在一周以内，学生参与讨论更加积极，效果更好。而反观大多数的网络教育课程论坛，往往是一个学期只对一个讨论主题展开讨论，由于讨论时间长度太长，导致学生上网讨论零零散散，无法形成热烈的讨论气氛。

由于不少学生参与网络教育的学习动机不是为了掌握知识，而更多地是为了拿文凭，所以他们对参与在线讨论的积极性较低，往往不看讨论主题，只按规定随便发几个帖子凑数。为此，教师还要对学生参与讨论的行为做出明确规定。比如，要求学生联系个人实际就讨论主题进行举例说明，提出自己的见解，或要求学生对他人的帖子进行评价等，以规范学生的讨论行为，提高讨论的质量与交互的深度。

（5）要求学生思考他人的观点

针对学生在线讨论时自言自语、无视他人帖子内容、不主动思考和质疑他人观点、缺乏群体互动等现象，可以明确要求学生必须评价一两个他人帖子内容，或者要求学生在认真阅读他人帖子的基础上，反思自己帖子的内容，并修改与完善自己的原有观点与看法，让学生逐步形成批判性思维与批判性对话的习惯，能够进行群体互动。

（6）提供明确的讨论指南或思维模式

由于学生基本没有在线讨论学习的经验，所以教师应明确讨论活动的具体要求，如帖子的长度、数量、发帖的时间、帖子的内容质量等。必要时要在讨论之前通过E-Mail向所有学生提供一份讨论活动指南，以规范和指导学生在线讨论的行为。

由于学生缺乏批判性反思和批判性对话，无法对他人的观点提出质疑，无法为自己的观点进行辩护，所以教师在讨论主题设计和教学指导中应当着重帮助学生发现问题，并提供批判性思维的基本模式，供学生参考或模仿。要特别强调学生的独立思考，鼓励学生积极与周围环境进行互动和反思，努力使学生从独立学习转向协作学习，提高学生的认知性存在水平。

2. 大规模班组教学策略

由于我国网络教育实践中，一个教学班级人数普遍较多，如各个网络学院的“远程学习方法”这门课程，修读人数可能达到数千人，不少课程也是数百人修读，很少有30人以下的授课班级。在这种大型班级中开展讨论教学，除了上述在小规模班组中应用的策略之外，教师还需要注意以下几个方面：

（1）无需一对一地回复每个学生提出的问题。教师可以一次回复若干个学生的问题，也可将常见问题整理成FAQ。如果教师逢帖必复，将浪费大量的时间和精力，使论坛上的讨论活动演变为答疑，无法实现促进与指导学习的目的。

（2）将学生分为若干小组。如果是讨论，每组最好不超过10人；如果是协作学习，每组最好是5人左右。讨论组的规模小了，就可以保证学生充分交互，避免学生隐形于论坛不参与讨论，也有利于提高交互的深度，促进社会性存在的形成。讨论结束之后，每个小组将自己的讨论结果经归纳总结之后在班级论坛中交流共享，可加深整个讨论的深度和广度。

（3）重视学生发帖的“质”和“量”。大型班级中开展讨论教学的一个难点是如何让每一个学生都参与到讨论过程中来，让学生在讨论过程中既重视发帖的“量”也重视帖子的“质”。为此，除了规定学生必须围绕讨论主题发一定数量的帖子外，还应该区别对待不同质量的帖子，把帖子的“质”作为形成性考核的一个指标，以促进学生开动脑筋，逐步提高批判性思维能力。可以向学生提供一个帖子质量的评价标准，供学生自评和互评使用。如按以下标准区分帖子的“质”：A、提出一个观点； B、提出一个有个人见解的观点； C、提出观点并有相关论证或论据； D、在理解不同观点的基础上，从不同角度进行论证。

（4）为每个讨论组指定小组长。为了保证每个讨论组的活动开展，使讨论结构多元化，有必要为每个小组指定一个组长，负责组织和监督本小组的在线讨论活动。小组长不一定是组中最活跃或学习成绩最好的学生，适当地让自信心较弱的学生当组长，让他们感觉自己也是小组的主人，可以有效提高弱势学生及整个小组的社会性存在，使全体成员都能积极发言，促进群体协作，从而提高认知性存在水平。

（5）及时反馈。学生的帖子及其发帖行为需要得到及时的反馈，才可能让他们保持较高的学习动机，积极参与讨论。但在大型班级的讨论教学中，教师无须亲自对学生的每个帖子质量进行评估，可以让学生以小组为单位，对帖子质量进行自评与互评，并把评估结果上交给教师。这样既可以减轻教师的劳动强度，又有助于让学生通过评估活动形成意义建构，实现较高层次的认知。

四、结语

认知性存在是检验虚拟学习社区中学生通过交互积极建构意义的程度，直接关系到学生的认知发展，理应得到重视。从我国网络教育的实践来看，学生在网络课程论坛上的认知性存在水平还比较低，说明其学习还处于较为表层的认知水平。因此，广大在线教师有责任也有义务通过设计高质量的讨论主题，结构良好的讨论教学结构与流程，并在讨论教学过程中恰当应用相关策略，以提高网络课程论坛的认知性存在，让学生的学习从浅层认知向高阶认知发展，逐步提高批判性思维与批判性对话能力，进而提高教学的质量与绩效。

参考文献

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收稿日期： ２０11－02－25

作者简介：杨素绢，广东技术师范学院教育学院（510665）。

军事认知通信网络研究 篇5

技术的发展突飞猛进，在军事领域的应用越来越广，围绕电磁频谱的控制和利用而形成的制电磁权, 已经成为作战双方激烈争夺的新的战争“制高点”。为争夺制信息权，大量用频武器装备投入到战场中，各种军用电磁辐射体，如雷达、通信、导航、制导等无不需要使用大量的电磁频谱资源。如果不加强频谱管理，势必造成通信干扰、武器效能降低等问题，从而影响整个战局的成败。因此，有效的电磁频谱管理成为各级关注的重点，开始成立专业的电磁频谱管理部队，研究战场电磁频谱管理战法并加强了战法演练。和以前无专门战场电磁频谱管理时期相比，现在通信更加顺畅，自扰、互扰事件明显减少，成效显著，但是在实际运用过程中战场电磁频谱管理在频率分配使用和效率方面还存在效率不高、动态分配难的问题。认知无线电作为一种智能无线电技术，可赋予军用无线通信系统以电磁环境感知能力，有效解决战场频谱利用率和管理的问题，对军事电磁频谱管理将会产生深远的影响。

1 电磁频谱管理的不足

目前, 世界上大多数国家的频谱管理都采用固定频谱分配策略。频谱资源由政府部门管理并分配给固定的授权用户。频谱资源可以分为两类, 一类是受到严格限制和保护的频谱, 只允许授权用户及其符合规范的设备接入;另一类是开放的频谱资源, 满足某一规范和标准的设备都可以接入和使用该频谱。

图1显示了某一频段内的频谱资源利用情况。从图中可以看出, 一部分频谱资源的使用竞争非常激烈, 另一部分的频谱资源处于部分占用状态, 而还有一大部分的频谱资源处于完全空闲状态。这充分说明并不是当前的频谱资源不够, 而是很大一部分频谱资源没有充分利用，目前这种频谱资源紧张的局面完全是由固定频谱分配策略造成的。同样在军事领域，战场频谱管理是一个非常重要的课题。然而目前基本都采用固定频率分配的形式进行战场频谱分配。从实战情况来看这种方案是不完全成功的，造成的不足体现在以下几个方面。

1.1 通信系统容量小

在现代战争条件下, 多种电子设备在有限的地域内密集开设, 将使得频谱资源异常紧张。并且, 随着民用无线电设备的更新换代和用户数量的急剧增加, 对频谱的需求也越来越多。有一些组织已经申请将部分军用频谱划归民用。这一动向无疑将进一步加剧军用无线电频谱资源的短缺。采用固定频率分配，主、备频都要占用相当多的频谱资源，这样必将导致在一定频谱资源情况下，为避免内部互扰，容纳的无线设备就少，通信容量小。

1.2 频谱利用效率低

固定频谱分配方案在运用时由于严格的电磁频谱管理制度，将把部队用频规范在自己划分频率表内。一方面，这种方案不仅会导致业务少的通信网系频谱资源利用率较低, 还造成业务量大、频谱使用多的部队内部或者友军之间因为资源少、系统容量小，在得不到授权的基础上占用其它网系划分的频谱而导致电磁干扰;另一方面, 这种分配方案需要在战斗开始前花费大量的时间进行频谱规划，人力和资源耗费大。此外, 通信频率一旦确定, 在战斗状态下, 无论发生什么情况都无法更改, 在战场形势瞬息万变的现代战争中, 固定频谱分配方案容易贻误战机。

1.3 协同能力差

电磁频谱领域的争夺是攻防结合的战争，为打击对方用频，现代战争已将电子对抗纳入频谱管理范畴之内。电子对抗的传统做法是首先通过战场无线电监测侦察战场电磁环境, 然后将侦察到的情况通过战役通信网传达给担任电子对抗任务的部队，实施干扰。这种方式不仅需要大量的人力物力, 而且需要担任电磁环境侦察和电子对抗的部队密切配合。从侦察到实施干扰的周期较长, 容易贻误战机，而且还可能因为配合不当，影响正在从侦获的敌方频率获取敌方信息和干扰己方通信的情况。

认识到现有频谱分配方式带来的局限，电磁频谱管理需要寻求符合频谱划分规则，效率更高的分配方式和频谱共享技术。如工业、科学和医用(ISM)频段开放接入、工作于3GHz～10GHz频段的超宽带(UWB)系统与传统窄带系统共存等技术，这些技术通常应用于固定频段的共享，或受限于发送功率的短距离通信，或在提高频谱利用率的同时却增加了干扰，限制了通信系统的容量和灵活性。直到认知无线电概念的提出，给未来频谱共享带来了新的发展。

2 认知无线电

认知无线电(CR, Cognitive Radio)技术是软件无线电技术的演化, 是一种新的智能无线通信技术。一般定义认为：认知无线电能够不断感知周围电磁环境和地理环境的变化, 通过机器学习的方法, 实现环境和自我的认知, 采用无线电知识描述语言与通信网络进行智能交流, 在不干扰授权用户的条件下, 自适应地调整其自身的通信机理(通信频率、调制方式、发送功率等参数)，动态的检测和有效地利用空闲频谱，来达到对环境变化的适应。这样的自适应调整不仅提高了无线频谱的利用效率, 同时也提高了系统的吞吐量、信噪比、稳定性等性能。

Cr的最大优势在于它可以不用专门授权就工作在授权用户的工作频段上, 对所谓的“闲置”频谱进行二次利用。所谓授权用户 (AU, Authorized User) 也叫主用户 (PU) 是指经过频率管理部门授权, 合法使用某一频段的传统无线电用户;与授权用户对应的称为感知用户 (SU, Sense User) 也叫次用户, 是指不经过频率管理部门专门授权, 就可以使用已授权于主用户的频段的认知无线电用户。

认知无线电技术是对频谱资源从时间、空间和频率等多维度的重复利用和共享，具有在不影响其他授权用户的前提下智能地利用大量空闲频谱并随时随地提高可靠性通信的潜能。认知无线电的一个最大优势是无线用户可以通过该技术实现“频谱共享”。这将大大降低频谱和带宽的限制对无线技术发展的束缚，也将会对军事电磁频谱管理带来革命性的发展。

3 认知无线电在军事电磁频谱管理中的运用

从上面的频谱管理现状分析和对认知无线电的了解，可以看到认知无线电理论的产生对解决战场频谱短缺问题，提高通信系统容量、战场频谱管理效率、系统抗干扰能力、战场信息作战协同能力，增强频谱管控能力具有相当大的意义。要实现这些能力还要加强下面几个方面的研究。

3.1 借助认知无线电建立强大的战场电磁环境认知系统

现代战争中瞬息万变的战场导致战场电磁环境复杂多变，因此需要强大的战场电磁环境认知系统来为频谱管理和使用提供决策依据。认知无线电的战场认知能力表现在能实时与它所处的战场环境进行交互，从而界定合适的通信参数并适应动态的战场无线环境。这包括战场频谱感知、频谱分析和频谱判决能力。这些方面让战场电磁环境认知系统与战场无线环境的交互构成了战场电磁环境认知系统的认知循环。

频谱感知主要是对战场电磁环境参数的快速感知和信道确认，通过频谱监测能较准确地判定射频信号碰撞事件，使认知无线电系统能尽快进行主动退避，避免过多影响原有授权用户的通信。频谱分析是依据战场电磁环境感知结果对包括所需带宽和频谱的有效性自动检测分析、信道状态信息预测及其容量估计的分析，提供动态频谱调整的依据。频谱判决是通过频谱分析，采用动态频谱管理，自动调整通信频率完成频谱资源的分配, 为提高组网的速度和提高整个通信系统的电磁兼容能力打下基础。

3.2 满足各种情况的频谱共享技术

现代战争由于应用环境的特殊性，为满足战略、战术的通信、指挥和电子对抗需求，需要建立各种无线网络，这些网络覆盖范围较广，网络中的设备类型复杂，涉及兵种多、用频装备类型多、人员多，并且作战涉及指挥关系复杂、层次多，在频谱分配时必须建立适合无线设备用户的级别管理的动态频谱分配和共享模型，区分用户等级和层次(即各频率资源使用的授权用户和非授权用户)，才能保证作战指挥顺畅，各级通信网络中的用户都能良好的运用装备，提升频谱管理效能。

目前频谱共享技术解决方案从结构、频谱分配行为、频谱接入技术进行研究。基于结构的频谱共享技术分为集中式频谱共享和分布式频谱共享。集中式频谱共享，网络中的把每个分布式节点探测感知的频谱信息汇聚到集中控制单元，由控制单元绘制出频谱分配映射图。分布式频谱共享，每个分布式节点都参与频谱分配。

基于频谱分配行为的共享技术分为合作式频谱共享和非合作式频谱共享。合作式频谱共享方案中每个节点的感知所得都会与其他节点分享，而且频谱分配算法也会考虑这些信息。非合作式频谱共享的非合作方案仅仅考虑自己节点的行为，这可能会导致频谱利用率的降低，但在实际应用中它对其他节点的通信要求最低。

基于接入技术的频谱共享技术，分为Overlay频谱共享和Underlay频谱共享。Overlay频谱共享, 具体来讲就是一个认知节点利用未被使用的一段频谱接入网络，这种情况下对授权用户造成的干扰最小。Underlay频谱共享采用扩频技术，使得CR节点传输的信号对授权用户来说就好比是噪声信号。与Overlay频谱共享方案比，这种方案可以利用更宽的带宽。

军事电磁频谱管理的频谱共享和分配模型，应根据作战区域和任务的不同而分别建模。在大规模、多兵种联合作战时，采取集中式、基于合作的Underlay频谱共享模式，这是一种全局性优化方法，有效的解决多指挥层次、多任务划分和多作战区域频谱管理的问题，即保证了高级层次的指挥体系的正常通信，又给了低层次通信的资源使用最大化。在小规模作战时采取分布式、非合作的overlay频谱共享模式，可以充分发挥小规模部队行动的机动性、灵活性的优势，并解决频谱划分使用规划时的程序多、受限多的问题。

3.3 链路接入技术

在军事电磁频谱管理认知网络中，为了无线设备业务的通畅、组网及时和电磁频谱管理的有效性，可以将网络中信息转达分为业务和信令两个方面。在无线认知网络中，业务链路的频率资源由于动态频率调整的帮助能不断变化，可以保证最低通信要求来传输业务信息;信令链路传输频谱管理分配的数据和组网信息，虽然数据量小对带宽要求较低，但需要很高的可靠性与抗干扰能力。此外，一旦授权用户要再次通信, CR必须要在最短的时间内腾出正在使用的频率, 并且还要保证自己的通信不被中断, 这就需要CR链路保持技术来让整个认知网络最大限度的工作，因此必须将信令链路与业务链路分离，并且要保证信令链路的绝对畅通。

3.4 设备参数的重构

设备参数的重构是指在不改变任何硬件部分的情况下调整传输功率、载频、调制方式和通信协议等发射参数。设备参数的重构能力使得军用认知无线电设备可以根据战场无线环境动态编程, 从而允许CR设备采用不同的无线传输技术收发数据。复杂的战场电磁环境要求军用认知无线电的传输参数不但在传输开始时，而且在整个传输过程都能够重新配置。

认知无线电可以选择不同的功率传输等级，因为在不同的频段中，传输要求是不一样的。另外，传输过程中，由于不同频段的损耗是不一样的，认知无线电可以选择能够建立可靠通信链路所需的最低功率等级，这样即保证链路可以正常建立，也避免不必要的功率消耗。载频、调制方式和通信协议的重构是利用认知无线电具有的先进机器学习能力, 对干扰进行学习和分析, 使其能够选择合适的抗干扰策略(选择合适的通信信道、调制方式、跳频图案等)对干扰进行主动规避，提高抗干扰性能，并能根据任务需求，在天线的配合下，通过改变参数作为多模式的通信设备，来实现多模式通信的效果。

4 认知无线电下频谱管理需要做的工作

4.1 频谱数据采集和装备的融合

现在我军无线通信设备存在种类杂、调制类型多、发射功率不一的现状，要使认知无线电能够在电磁频谱管理过程中起到应有的效果，必须对各类型装备的频谱参数进行采集，扩充认知资源库。CR终端成本高昂, 即便是军用, 也无法在短时间内大规模装备部队。这就要求CR能够覆盖我军现役通信装备的绝大部分频段、调制方式以及跳频方式等。这是一个繁杂而又涉及秘密较多的工作，要想达到融合现有装备，使之进入认知无线电的频谱管理体系，需要大的决心来实现。

4.2 关键技术的研究和实现

关键技术主要包括快速频谱感知和信号识别技术，战场上快速有效地进行环境感知以及如何有效利用环境感知信息进行频谱管理的动态调整，这需要宽频带、高灵敏度的射频前端，快速高效的数字信号处理算法以及符合军用标准的稳健可靠的软硬件设计;CR在进行动态频率调整时, 链路的重新建立和保持技术也是极为关键;CR网络智能化技术，要充分发挥CR的智能化功能，加深机器学习以及如何更好地利用计算机语言的研究。

4.3 军用终端的研制

目前对军用认知无线电的研究还是初级阶段，大部分停留在物理层, 并且终端成本高昂，未来战场瞬息万变，在数字化的背景下更加要求终端的小型化、低功耗设计，从而更好地推广到单兵，如何设计出符合军用标准的CR终端，适用于军事无线环境的CR还需要加强研究。

4.4 运用技战术研究

军用认知无线电不仅是一个技术问题, 也是一个战术问题。技术上, CR技术还很不成熟。战术上, 如何将数量有限的CR运用于关键的场合，使其一旦能够装备部队就能发挥其卓越的性能, 也需要深入探讨。

5 结束语

军事应急物流网络模型研究 篇6

1 军事应急物流网络中的单元选取

从模型的粒度 (分辨率) 的角度来看, 军事应急物流网络是个典型的双层网络:一个军事物流配送中心和多个部队用户需求节点组成的粗粒度一级网络;军事物流配送中心与单个用户节点之间、各个用户节点之间的火车站、机场、汽车站、港口、分叉路口等中转节点组成的细粒度二级网络。

粗粒度角度看, 忽略掉各个网络节点之间的连接细节, 直接以行程时间、可靠性等单位的权重表示网络图中的边, 也就是车辆路径问题 (VRP) 中。现在一般直接采用粗粒度的一级网络作为物流网络模型,

细粒度角度看, 依每个需求节点的物资保障任务进行物资调度方案设计, 转化为图论中单供应点、单目标点的最短路问题进行研究。

论文的主要研究对象是单配送中心的封闭式物资调度问题, 为捕捉有利战机, 部队的作战单元往往需要不停地变换作战场所, 因此需要按照精确的数、质、时、空进行物资调度安排, 以保障作为终端的多个部队用户。因此军用物资调度基于现有的配送中心 (工厂、仓库、基地等) , 服务多个部队用户, 采取粗粒度网络模型进行描述, 将细粒度模型中的各要素综合集成到物流网络边的属性里。

1.1 网络节点

物流保障网络中的节点包括物资供应节点和用户需求节点两大类。

(1) 物资供应节点是指在军事物流中承担仓储、配送、装卸搬运、流通加工、信息处理等作业的场所。主要分为两大类:一是为了实现军事物资流通顺畅, 确保各种运输方式无缝链接的功能性设施, 如港口码头、军队和地方的各类仓库、公路和铁路等的货运集散场站以及为满足应急保障任务需要而开设的野战仓库、兵站等;二是通过新建或改扩建的方式建设起来的, 实现物流基本服务功能和提供物流综合服务功能的专业性设施, 如物流园区、物流中心、军事物流中心和配送中心等。

论文所指的物资供应节点主要是第二类提供物流综合服务功能的专业性设施中的军事物流配送中心。军事物流配送中心是降低运输成本的大批量运输与提高部队用户服务质量的末端运输之间的关节点, 不同于目前传统的军用仓库, 是在其基础上对所属物资实行精细动态的实时管理, 融入军事供应链体系建设的一个专业性设施。

(2) 用户需求节点是指军事供应链 (供应商网络、三级储备网络以及配送网络) 尾端配送环节中的需求源, 以部队最终用户为主, 包括具体的作战单位和野战仓库、兵站等临时性设施。在特殊情况下也包括作战基地、第三方物流企业、地方民政物资管理部门。

由于军事行动的不断进展和部队用户的机动性, 同一需求节点在不同时刻的地理位置、物资需求的种类和数量都会产生变化, 因此模型中的用户需求节点是动态变化的, 而对应的物资供应节点作为基础设施, 其功能属性相对静止。

1.2 网络边

物流线路是物流节点的连接线, 包括交通线路 (公路、铁路、航空、水运和管道) 与通信信息线路, 主要承担军用物资流通过程中的实体运输和信息传递功能。对于一个军用物资供应中心和多个部队用户需求节点组成的物流网络, 将各个节点之间的各种交通线路 (甚至是网络) 集成抽象为物流网络中的边。

要处理的状况主要有两种:同质网络的多线路问题和非同质网络融合问题。如图1所示, 军用物资从节点A运输到节点B, 有公路、铁路、航空三种交通方式可抵达, 在公路网和铁路网中又各有三条线路可供选择。

1.2.1 同种交通网络的多路线问题

由于节点间有复杂的交通运输网络, 通常存在多条可连通线路, 以公路网络为例, 两个节点之间可能有多条多段公路可以直达。两种简单的处理方法:

(1) 窄而通行能力小的道路不予考虑, 根据需要将几条平行道路合并成一条道路, 并修改这条道路的通行能力。

(2) 选择两个节点间的通行时间快、运输成本低、等级高 (容量大、可靠性高) 的道路, 通常情况下是指主干道。

1.2.2 非同质交通网络融合问题

网络节点之间的非同质网络的描述问题, 目前研究最多的是多式联运, 在多式联运问题中传统的解决方法是采用节点拆分的方式处理存在中转运输的物流网络节点, 按照抵达该节点运输方式的终点数与从该节点出发的运输方式的起点数分开成若干个节点, 这样处理解决了节点属性的问题, 将转运所耗费的时间、费用、中转能力 (吞吐量) 等参数转移到网络边的属性上, 但是增加了节点数和网络边数, 大大增加了网络的复杂程度, 对于模型的建立和计算都造成很大难度。

论文研究背景为单物流配送中心封闭式物资调度问题, 只考虑不进行转运的联合运输方式, 与多式联运不同, 联合运输只要求通过两种或两种以上交通方式将货物运至各需求客户, 可以将网络节点简化处理。

因为公路网运输的相关研究比较成熟, 以公路物流网为骨干, 假设所有节点之间都能够通过公路网连通, 抽象后得到全连通的公路物流保障网络, 在此基础上利用多车型VRP概念, 将公、铁、航、水、管等几种常用的运输方式作为相应“车型”进行考虑, 即只考虑一个军事物流配送中心和多个部队用户需求节点组成的粗粒度军事应急物流网络, 中转节点不予考虑, 从配送中心出发的每条巡回配送路线只使用一种交通工具, 将同一物资调度任务分割运行在不同的运输网络中对所有的作战部队需求进行满足。

这样在不增加节点网络复杂度的基础上, 将网络供应节点和需求节点之间的具体交通网络图限制抽象为附加在网络边上的属性和交通工具对应“车型”的选择上, 解决多交通方式、多运输线路选择的单物流配送中心封闭式物资调度优化问题。

2 军事应急物流网络模型

军事应急物流网络服务于军事目的, 承载应急状态下的军用物资运输保障任务。论文抽象出可计算的军事应急物流网络拓扑图, 应急物流运输网络G= (V, W, R, D) :

其中:V={v0, v1, v2, …, vn}是拓扑节点集, v0为配送中心, 其余均为需求节点, N为集合V中需求节点数量;

W={w1, w2, w3, …, wn}为各需求节点对应的应急物资需求量 (箱数TEU) ;

eij表示对应网络节点vi到vj点的网络边;

R= (Kl, Ql, L) 为运输工具参数, L为运输方式序号, Kl为相应运输方式的交通工具数上限;Ql为对应运输工具的最大载重量;

D= (T, PT, PC, F) 为各节点间网络边属性矩阵, 其中T是行程时间矩阵, PT是行程时间可靠性矩阵, PC是连通可靠性矩阵, F是费用矩阵, 其中的元素tijl、PTijl、PCijl、Fijl分别表示选择第l种交通方式时网络边eij的行程时间、行程时间可靠性、连通可靠性、单位物资运输费用。

3 军事应急物流网络基本性质

论文考虑的背景是单物流配送中心封闭式物资调度问题, 由上述的军事应急物流网络的基本构成可知其基本性质如下:

(1) 客观性。基础设施等硬件是基本前提, 军事应急物流网络由若干有限的节点和连通网络边组成, 一经形成其运输能力就客观存在了, 并通过节点之间边的互动推动网络整体涌现出复杂特征。

(2) 时效性。军事应急物流网络的运输能力 (容量) 是不能贮存累积的, 像电网中的电力一样过时作废, 因此要合理规划低代价的调度方案满足运输需求。

(3) 动态性。由于受系统内部的自我调整和外部环境的影响, 节点之间的拓扑结构和网络边的诸多属性不断调整, 实时动态变化, 可能是正面积极的调整, 也可能是负面消极的调整。

(4) 脆弱性。网络越是复杂, 物资调度任务过程中隐藏的各种安全性因素相互影响, 如一些关键节点的级联失效效应, 特别是巡回配送路线中, 每一步都对下一步造成叠加影响。

摘要：文中针对军事应急物流体系基础设施的基本特征, 把军事应急物流中的专业设施和功能设施抽象为网络节点, 按照连通性将网络节点之间的物流线路作为网络边, 最终建立了多种运输方式联合运输条件下的物流保障网络模型, 并对其基本特征进行了分析。

军事认知通信网络研究 篇7

信息隐藏技术是一门诞生于上个世纪末的新型技术, 它包含的内容非常广泛, 除了与信号处理技术、计算机技术、网络通信技术以及加密技术等相关外, 还包含心理学的一些内容, 主要应用于数字水印 (Digital Watermarking) 和隐蔽通信 (Covert Communication) 等领域。因为利用该项技术可以在公开网络中传递秘密信息, 从而实现隐蔽通信, 所以使得其在军事通信领域也有着举足轻重的地位。

在军事通信领域, 需要被隐藏的信息可以是文本信息 (如战场态势报告等) , 也可以是图像信息 (如兵力布置图等) , 还可能是音频信息 (来自指挥官的命令等) , 而这也造成了信息隐藏技术发展出了许多不同的分支, 因为所重点针对的信息类型不同, 所以造成各种信息隐藏技术的特点和应用方式也存在差异。本文针对音频信息隐藏技术在军事通信领域的应用进行了探讨, 希望对相关工作能够有所借鉴。

2 音频信息隐藏技术

所谓音频信息隐藏技术就是指将某一秘密信息隐藏在另一公开的音频信息中, 然后再借助于公开的信息网络来传递秘密信息。采用这种技术一般先要对秘密信息进行加密处理, 然后再将信息隐藏在可以公开传递的音频信息中, 从而实现高级别的军事通信。具体而言, 首先需要发送端对秘密信息进行加密处理, 这个阶段一般需要使用到音频信息加密算法, 目的则是为了提高秘密信息的安全性。然后将经过加密处理的音频信息嵌入到可以公开传输的音频信息中, 以实现借助于公开网络来达到传递秘密信息的目的。在这个过程中, 考虑到秘密信息可能会受到噪音或其他干扰, 进而导致包含秘密信息的音频信息出现失真, 所以一定要特别重视传输网络信道的质量。一般而言, 军事专业通信网络就可以胜任对秘密信息传递的任务, 当然也可以利用Internet、移动通信网等公开网络进行信息的传递。最后, 接收端在接收到内嵌秘密信息的音频信息后, 可以根据秘密信息的嵌入原理, 通过利用相应的分离算法来实现将秘密信息从公开音频信息中的分离, 然后再将分离出的秘密信息通过解密算法来达到还原秘密信息的目的。

通过对以上过程的分析不难看出, 秘密信息的嵌入和分离算法是隐蔽通信过程的关键。好的信息嵌入与分离算法, 具有良好的不可感知性和鲁棒性。前者指被隐藏的秘密信息与公开传输的音频信息具有高度的相似性, 人们很难感知二者之间的区别, 而这对于军事隐蔽通信工作具有非常重要的作用;后者主要指包含秘密信息的公开音频信息在传输过程中即使发生一定程度的失真 (可能是干扰造成的, 也可能是被攻击造成的) , 也可以通过采用一定的技术方法来将秘密音频信息进行恢复, 这为成功完成隐蔽信息的传递提供了保障。此外, 秘密信息的嵌入容量在一些军事通信场合也是需要保障的。因此, 要实现秘密音频信息的成功传递, 就必须确保秘密信息的嵌入和分离算法在不可感知性、鲁棒性以及嵌入容量这三个方面都达到一定的要求, 要尽量实现这三个方面性能的平衡。

3 音频信息隐藏技术在军事通信中的实际应用

3.1 在数据保密方面的应用

随着当前Internet和移动通信网的高速发展, 当前人们利用这些公开网络来进行信息传递的频率也空前增加。事实上, 利用这类公开网络来传递信息不仅具有快捷性和简便性, 而且信息传递的安全性也比传统的信息传输方式要安全。但是作为对信息保密性要求非常高的军事通信领域来说, 在利用此类网络进行音频等信息的传输时, 还必须对信息的隐藏能力进行充分考虑, 为了确保所传输的音频秘密信息在传输过程中不会引起敌方的注意, 还有必要采取音频信息隐藏技术。

3.2 利用该技术进行伪装欺骗

音频隐藏技术中带有的一项扩频技术, 能够在确保信息传输安全与保密的同时, 通过制造出各类虚假信息来干扰敌方指挥员的思维, 甚至利用一定的手段来给敌人传递错误信息, 进而有效地减少敌方侦察出正确信息的几率。并且, 信息的传输者还可以利用信息隐藏技术带有的伪装性能, 对敌方的指挥者进行误导, 通过发送一些不利于敌但利于己的虚假军事机密信息, 从而诱导敌方指挥者制定出对自己有利的决策, 进而为快速赢得战场胜利奠定基础。总之, 军事战争的发展已经证明, 未来的军事通信工作除了需要做好隐真之外, 示假也同样重要。如何综合性的应用多种信息隐藏方案, 在做好有效隐真的同时再给敌人展示伪装假象, 对及时掌握战场先机并获取最终胜利具有重要意义。

3.3 攻击敌人通讯的侦察系统

音频信息隐藏技术作为一种集信息隐藏与信息干扰于一身的新型现代化技术, 其在军事通信中的应用不仅在于可以有效地隐藏信息, 它还可以在敌方对我方军队发出的机密信息进行截留和窃取的同时, 将计算机病毒投入到敌方的通信设备当中, 并在必要的时间激活存在于敌方信息系统中的病毒, 从而实现对敌方通信系统的瘫痪, 进而促使我方军队取得完美胜利。

4 结语

总之, 随着音频信息隐藏技术的不断发展和完善, 它在军事隐蔽通信过程中的应用深度和广度也必将取得进一步的提高。

摘要：信息隐藏技术是一门诞生于上个世纪末的新型技术, 因为利用该项技术可以实现隐蔽通信, 所以使得其在军事通信领域也有着举足轻重的地位。本文针对音频信息隐藏技术在军事通信领域的应用进行了探讨, 希望对相关工作能够有所借鉴。随着音频信息隐藏技术的不断发展和完善, 它在军事隐蔽通信过程中的应用深度和广度也必将取得进一步的提高。

关键词：军事通信,音频信息,信息隐藏技术

参考文献

[1]郑毅.基于音频的信息隐藏技术研究进展[J].商情, 2012, (49) :247.

[2]马秀芳, 时晨, 赵洪钢.具有广泛军事应用前景的信息隐藏技术[J].电信快报 (网络与通信) , 2013, (12) :11-13.

[3]刘智涛.基于信息隐藏技术研究综述[J].工业仪表与自动化装置, 2015, (3) :13-15.

平流层通信技术在军事上应用的研究 篇8

平流层通信平台可以快速部署, 可以迅速地建立起战区的通信和侦察体系, 是现有的军事通信很好的补充。系统的造价和资费较低, 发放和回收容易;平台长期驻留在探测区域上空, 具有稳定的探测环境, 且组网时拓扑结构较稳定;其通信的距离较地面通信系统远, 覆盖区域大;具有良好的抗毁性;对隐形飞机具有很好的探测能力。这些使得平流层通信有很好的军事应用前景, 目前平流层雷达系统的研究受到很大的关注。

从图1中可看出平流层雷达系统 (图1 (c) ) 与地基和机载雷达相比, 平流层雷达系统不存在视觉盲角, 覆盖面积大, 不会受地面建筑物对无线电波的干扰, 且可以探测隐形飞机。与星载雷达系统相比, 平流层与地面的距离相对于卫星来说很短, 其通信距离短, 电波损耗小。若与地面终端进行通信, 终端的发射功率小。两者的能源供应都采用自主式供应, 功率小对平台有很大的益处。且目标都在平流层雷达系统下方, 距离近, 分辨率更高。

本文提出一种能在平流层工作以汽艇为载体的雷达系统, 并对该系统在探测、成像和目标识别、跟踪和航迹预测、组网等方面进行探讨;将已有的雷达技术移植到该平台上, 并针对平流层的特点, 进行一定的改进;最后对已有的一些成果进行总结。

论文的主要组成如下:第二部分介绍系统设计, 对各个部分所需要考虑的主要问题进行分析;第三部分对平流层雷达系统应用的技术问题进行了探讨, 主要从以下几个方面进行:成像和目标识别, 将传统ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar) 系统的成像算法移植到平流层上, 讨论运动补偿不同所引起的改变;探测技术, 基于三个方面的探测算法进行分析, 将三种算法进行综合;跟踪和航迹预测, 讨论现有的雷达跟踪和航迹预测算法, 并分析平流层的应用情况;组网技术, 考虑不同平台探测区域间的切换, 对采用Ad Hoc网络技术进行组网分析。第四部分得出结论及下一步的研究计划。

1平流层雷达系统设计

平流层雷达系统的设计可以在传统雷达系统设计的基础上根据具体的应用场景进行改进, 如增加移动系统、组网系统和定位系统等, 改进后同样可以拥有传统雷达系统的功能。目前国内外主要采用具有动力装置的汽艇作为平台的载体, 其体积较大, 较飞机能承载更大的重量, 从而可以提供更多的服务。另一方面, 汽艇通过自身携带的储能系统较飞机能更容易调整位置[1], 使得在短时间内重复探测一个区域成为可能。

平流层雷达系统的主要组成如图2所示。其中雷达系统是平台功能的主体, 其实现平台所有功能;定位系统是负责系统的空间位置的测量, 为雷达系统提供几何位置, 也可为系统提供同步功能;移动系统为系统提供动力, 同时通过地面控制台和平台之间的位置信息确定平台的位置;组网系统的作用是当需要多个平流层雷达系统协同工作时, 相邻雷达之间有必要进行数据协同交互, 以提高系统的可靠性;空中受控中心系统是通过和地面控制中心的通信来调整平台的功能实现, 是平台的调度中心。

空中通信设备, 地面通信设备的作用是实现空中受控中心和地面控制中心之间的通信;地面控制中心是整个平台和地面设施的总调度中心, 也完成系统和人的交互;雷达数据处理设备的作用是回波信号的后续处理, 对信号进行补偿、估计、分析等, 一般拥有强大的计算能力;目标显示设备是对目标进行成像、探测、航迹跟踪等处理结果进行显示。

2 应用的技术探讨

2.1 目标成像

在成像雷达方面, 根据目标和雷达相对位置的变化, 分为两类合成孔径雷达 (SAR, Synthetic Aperture Radar) 技术和逆合成孔径雷达 (ISAR, Inverse Synthetic Aperture Radar) 技术。SAR是被测目标不动, 而SAR雷达运动;ISAR, 与此相反, 是ISAR雷达不动, 而被测目标相对运动的。两类成像技术相比, 以ISAR技术难度较大, 系统和硬件的要求较高, ISAR成像过程中被测目标相对雷达来说是不合作的, 即雷达不知道目标的状况[3]。传统的雷达成像技术中, 按照雷达平台一般分为地基雷达、机载雷达和星载雷达, 但是传统这些雷达系统有许多局限性, 比如地面雷达存在探测盲区且不易布置, 机载雷达探测范围小且容易遭受攻击, 卫星雷达布置困难且价格昂贵等。

平流层雷达系统相对于传统的雷达成像系统在成像算法方面没有本质区别, 将其应用于平流层上, 主要问题在于对环境的补偿技术上不同[4]。平流层的环境特性比较固定, 其风速、温度、压强等较为固定, 在平台的稳定性方面进行较为简单的扰动补偿, 就可以达到较好成像效果。

此外, 雷达成像的任何一种算法都是只针对一个被测目标, 但是平流层雷达系统的覆盖面积非常大, 需要在所覆盖的区域实现同时对两个或者多个目标进行成像。此时, 会导致不同被测目标在目标的距离上图像模糊, 无法实现有效的聚焦, 成像质量无法达到预期的目标。要克服这个困难, 关键在于从多被测目标的回波数据中提取各个目标的回波数据, 之后分别实现成像技术。文献[5][6]提出了一种对目标回波数据对基于调斜频率估计的信号分离的多目标辨别算法, 其在机载情况下能得到很好的聚焦效果, 但是要求有较高斜率估计精度。

2.2 探测技术

平流层雷达探测不同于一般地基雷达探测, 两者主要有以下三点区别: (1) 地基雷达往天空发射探测脉冲波, 空中有反射波的基本上都是来自感兴趣的目标, 如果没有目标, 回波信号较弱, 回波数据中背景噪声较小;而平流层雷达不同, 探测脉冲波自上而下, 地面上会产生大量的回波, 需要在强背景噪声下提取有效数据; (2) 地基雷达因地面上杂波干扰的影响在去除杂波上较平流层雷达系统复杂; (3) 因为大部分隐身飞机的隐身涂层位于飞机下方, 上方相对空虚, 因此在平流层可以实现有效的反隐。

平流层雷达探测的目标不仅仅是能够探测到目标, 还需要对探测的目标进行区分, 判断目标是不是有意义的。雷达探测一般有三类方法。第一种类方法是利用接收信号功率, 将回波信号功率与杂波信号功率设定门限进行判定, 这类方法存在“虚警”的可能性较大;第二类方法利用被探测目标是具有一定高度的, 将高度设定门限进行判定, 这类方法存在“漏检”的可能性较大;第三类方法是利用被探测目标的瞬时速度, 将速度设定门限进行判定, 这类方法较精确, 但对速度测量所要求仪器精度较高。

对于第一类方法, 回波信号有两种可能性:不存在感兴趣目标时, 仅含杂波和接收机噪声;存在感兴趣目标时, 除了杂波和接收机噪声外, 还包含经过被测目标反射的回波信号。在平流层雷达探测中, 将回波信号功率与杂波信号功率设定门限进行判定, 由于回波信号大部分是被地面强背景下反射回来的, 这样两种情况下信号功率相差不是很大, 检测到目标的难度大大的增加了, 容易会产生“虚警”, 如何从多个“虚警”目标中提取出真正的目标需要进一步的研究。

对于第二类方法, 平流层雷达系统在平流层空间位置相对稳定后, 其高度也基本相对固定了。当被探测目标高度超过所设定的高度门限时, 该探测目标就是感兴趣目标, 反之则不是感兴趣的目标。但是这种方法受多方面因素影响较大, 不仅受地球曲率、地形和地面海拔高度的影响, 还存在难以判断距离地面很近的目标是否是感兴趣目标, 这样被“漏检”的可能性较大。

对于第三类方法, 平流层雷达系统可以设定目标因瞬移带来的多普勒移率门限值来判断是否是感兴趣目标, 当回波信号的多普勒频移超过门限值时, 则探测到感兴趣目标。这类方法较精确, 但对多普勒频移测量所要求仪器精度较高。

此外还可以基于上面三类方法的融合, 通过将三类的优点和特征进行信息融合。

2.3 跟踪和航迹预测技术

目前机载情况下的跟踪和航迹预测技术有一定的积累, 且有很多技术已经能够实用了。平流层雷达系统不仅是能探测到感兴趣目标, 还需要进一步的跟踪, 甚至可以建立一定的模型, 来分析和预测目标的运动轨迹。但是传统的机载研究的都是基于合作目标, 而平流层雷达所探测到的目标是外来不合作目标, 这大大增加了技术难度。此外, 传统的航迹预测的航迹变化相对较少, 一般是对目标从起飞到降落的全过程进行模拟, 其时间跨度比较大, 而平流层雷达系统因目标是不合作的, 所以是无法实现这一过程的。但是平流层雷达系统可以在雷达系统的目标跟踪结果, 根据目标前一时间段和目标当前状态, 从而建立适当的模型, 完成一个比较短时间内目标的航迹预测。

平流层雷达系统一般采用窄脉冲信号, 实时地接收回波信号, 且天线方向始终根据跟踪结果指向被测目标, 从而实现目标在速度、仰角和距离上的全方位跟踪目标[7]。速度跟踪技术是利用发射信号与回波信号之间的多普勒频移计算出目标相对于雷达的运动速度, 再根据雷达自身平台的状况计算目标的运动速度, 这样就可实现速度的跟踪;角度跟踪技术是利用雷达角度传感器连续输出脉冲波束, 通过发射信号和回波信号在方位上的变化来判定其角度的变化, 同时将天线指向实时的调整指向目标;距离跟踪技术是利用发射信号和回波信号之间的时间差, 将时间差转化为距离以实现距离跟踪。

平流层雷达系统的航迹预测可以在雷达跟踪的基础上, 不断地测量目标的方向距离、仰角和方位角, 得到目标前一时间段和目标当前状态。航迹预测需要建立一定的运动模型, 运动目标正常情况下, 不出现大转弯, 其轨迹在短时间范围内可以看作是直线运动, 在长时间范围可以看作是匀速弧线运动;出现大转弯情况下, 可以看做是加速弧形运动, 根据当前的速度和姿态也可以确定其轨迹。因此根据建立的运动模型, 和运动轨迹数据, 通过合适的算法就可以达到一个比较短的时间段的目标精确航迹[8]。

2.4 组网技术

上述讨论了平流层雷达系统在成像技术、目标探测技术和跟踪短时航迹预测技术上的特点, 这些都是基于单平台的情况下, 但是这种单平台有可能被攻击或者因出现故障而无法工作。为了提高系统的可靠性, 可以利用平台间协同组网技术, 在各种突发情况下, 也能实现雷达系统各项功能。当采用雷达组网探测时, 目标可能在不同的区域内切换, 此时需要考虑在切换情况下目标成像、探测、跟踪和航迹预测等问题。

图4是平流层雷达系统雷达组网航迹预测的俯瞰图, 不同的平台管辖区域类似于地面蜂窝通信的正六边形区域。这样一方面不同区域间不存在重叠, 比较容易负责目标探测的工作区域, 同时另一方面更有利于两相邻雷达之间的连续探测或者航迹预测工作, 实现无缝覆盖。

区域A和区域B分别代表平流层雷达系统两个相邻的监视管辖区域, 其中虚线范围代表平台的实际探测范围。从图中可看出, 目标从正区域A运动向区域B, 当目标进入区域A和区域的交界B内, 两相邻雷达能同时探测到目标, 并且区域A的雷达一旦预测航迹的点出现在了区域B内, 就可将测得的数据通过两个雷达之间的网络通信传输给区域B内的雷达, 区域B内的雷达可以继续使用这些数据进行航迹预测工作, 这种工作模式类似于地面移动通信中的“软切换”技术, 从而保障了平流层雷达系统的成像、探测、跟踪和航迹预测的工作连续性。

平流层雷达系统组网需要考虑在各种突发情况下系统都能工作, 目前研究都建议采用具有极强自适应性的Ad Hoc自组织网络技术。Ad Hoc网络是一种无中心自组织的多跳无线网络, 它不以任何已有的固定设施为基础而能随时随地组建临时性网络, 具有节点相对独立性、网络拓扑动态可变性和网络节点对等性等特点。但这种组网涉及的技术特别复杂[9], 如时间同步技术, 精确标定站位和标校技术, 数据融合技术等, 还需要结合多方面进行广泛研究。

3 结语

本文涉及到了平流层雷达系统构建以及平流层雷达成像、探测、跟踪和航迹预测和组网等方面。不仅构建了平流层雷达系统平台, 还对雷达在平流层几方面的应用技术做了分析, 并改进了一些方法来满足雷达从传统载体搬移到汽艇载体后新环境的要求。在未来的研究工作中, 我们将着重对某一个技术问题进行深入研究。

参考文献

[1]施红, 宋保银, 姚秋萍.平流层飞艇太阳能源系统研究[J].中国空间科学技术:研究探讨, 2009, 29 (1) :26-31, 40.

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[3]张直中.逆合成孔径雷达 (ISAR) 成像[J].中国电子科学研究院学报:基础理论, 2006, 1 (5) :391-404.

[4]王晓峰.临近空间慢速平台SAR运动补偿技术研究[D].北京:国防科技大学.2007.

[5]王洋, 陈建文, 刘中, 刘爱芳.多运动目标ISAR成像方法研究[J].宇航学报:论文, 2005, 4 (26) :450-454, 475.

军事认知通信网络研究 篇9

关键词：商务英语；网络阅读；元认知；PDC；应用型人才

中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.07.080

1 引言

随着中国对外贸易的不断发展，各高校的人才培养模式也随之变化。商务英语伴随着全球经济化和贸易国际化步伐，逐渐成为各个高校的热门课程。同时，网络技术的迅猛发展使得商务英语教学正在经历一场从强调书本教学转变为强调应用实践的一场革命。如何使学生在学习书本知识的同时，增强商务实践能力，扩展商务知识，成为真正的应用型人才，是商务英语课程当前面临的一个重大问题。而解决这一问题的关键就是要提高大学生的网络自主学习能力，尤其是自主阅读能力，这就应该注重元认知体系的构建。

2 商务英语网络阅读教学现状

目前很多高校都成立了基于多媒体的大学英语网络教学平台和学生网络自主学习中心。但由于商务英语课程本身的专业性质加上课堂教学的局限性，针对于商务英语课程的配套工具不甚完善。很多教师和学生借助网络资源来补充并更新书本上的知识，教师会要求学生利用网络平台来完成课程作业，进行课程实践等教学活动。但在利用网络资源过程中，过于以学生为中心，学生往往会在实践教学中偏离学习的主旨，忽视了教师的主导作用和对学生个性化自主学习的指导和支持，容易导致学生放任自流。“如果没有教师的经常性指导和帮助，网络环境下的个性化、自主学习模式很可能功亏一篑，后果不堪设想”。因此，商务英语网络阅读学习要求学生必须有较强的元认知能力，能够有针对性的选择各种文本和信息，能够正确应用阅读策略，并且能够调控个人情感。“元认知是个体对自己的认知加工过程的自我察觉、自我反省、自我评价与自我调节。在外语阅读学习中，元认知理论关注个体对认知活动的有意识的控制，顺应网络教学环境对外语学习的要求”。

以元认知理论为指导，在商务英语教学中构建阅读教学管理体系，可以有效的提升网络信息技术环境下的商务英语阅读教学的效率。目前，使用最多的多媒体英语自主学习系统通常是各高校开设的在线学习系统，大部分采用单元式设计。虽然学生可以通过在线学习系统中涉猎比较新的内容和知识，但各个部分之间缺乏连续性，很难让学生在整体内容上有关联和系统的了解。部分学校的学生使用教材附带的多媒体软件，被动的接受固定的内容设计和配套练习。较之传统教材来说，虽然在一定程度上增加了学生的积极性和主动性，但难免模式单一。很多学生的在线自主学习，只是为了赚取学分，甚至是应付学校的要求，无法从根本上改变学生被动的心理。而商务英语课程的实践教学性质，要求学生能够从自身的兴趣出发，产生积极性和主动学习的愿望，从而为不同专业的学生提供真正个性化学习途径。

3 元认知理论内涵

元认知理论的核心是元认知能力。元认知能力包括元认知知识、元认知体验和元认知监控三个部分。主体关于认知活动的一般性知识，是关于影响认知过程与结果的各种因素及其影响方式的知识。元认知知识又包括三个方面的知识：（1）关于认知主题的知识，即主体关于自己和他人作为认知加工者的特征的知识，包括个体差异和个体差异的认知方面的知识，以及不同个体之间认知相似性的知识。（2）关于认知任务的知识，指的是对个体的认知活动，对目的和要求内容的理解，并了解认知材料的性质和结构的特征。（3）关于认知策略的知识，指个体对于认知策略的内容、特点、使用方法及其有效性的知识。

元认知体验是伴随着认知活动而产生的一种认知体验和情感体验。积极的元认知体验能激发人的认知热情，充分发挥人的认知能力，提高认知加工的效率。

元认知监控是认知主体在进行认知活动的过程中，以自身的认知活动为意识对象，主动对其进行监视、控制和调节，表现为制定计划、调整策略、自我评价、检查结果、采取补救措施等。

元认知能力的这三个组成部分有着紧密的联系和相互依存的，共同制约着人们的认知活动。元认知知识只有通过元认知监控的具体过程的实施才能发挥作用。认知主体通过元认知监控这个具体环节才可以不断地检验、修正和发展元认知知识。元认知体验可以对元认知监控产生动力性作用，而可以转变成元认知知识，进入认知主体的长时记忆中。元认知理论强调认知个体的自我认识和自我调控，要求认知个体对自身认知过程进行监控和调整，从而达成自动化程度。

4 以元认知理论为指导构建商务英语网络阅读教学管理体系

商务英语教学可以以元认知理论为指导，建立商务英语网络阅读教学管理体系，从而帮助学生从根本的学习目标出发，了解知识更新，认识到这些知识的状态怎么样，需要如何提升。

元认知理论下的商务英语网络阅读教学管理体系的具体思路和操作方式包括以下几个方面。

（1）帮助学生明确自主阅读学习的愿望和目标，提出了对核心语言知识的需求。语言的意义是由读者积极建构出来的，文本意义的构建要基于读者阅读到的信息、读者先前所掌握的知识和新旧信息之间的相互作用。教师在选择阅读材料时，不能仅仅从自己的兴趣和观念出发，应该结合学生专业情况和就业需求，鼓励学生选择自己感兴趣的材料，提高学生阅读的兴趣，培养学生的自主学习能力。利用现代多媒体网络技术，学生可以根据每堂课的内容，在课后搜索该主题的相关文章和最新咨询，将新信息转换成为课堂内容的辅助练习和知识补充。学生利用多媒体网络，可以就同一话题，找到相关或类似的商务英语文章，获得较为丰富的相关信息并将它们转化为相关的背景知识，激发学生的积极性和创造性，明确英语阅读学习愿景和目标使自主阅读学历管理有效融入学习，提高商务英语实践运用能力的第一步。

（2）识别商务英语阅读学习的关键知识领域。学生通过多媒体网络技术收集到的商务英语文章中，会有很多重复出现的词汇。学生在对这些词汇的频繁接触中就会逐渐熟识这些生词，使之变成自己词汇量的一部分，弥补很多学生词汇量不足的缺点。这样，学生在自下而上的信息处理过程中就会较为轻松地语言进行解码，同时在自上而下的信息处理过程中就会利用已有的背景知识，相对快捷准确地建构语篇。这就是多媒体网络技术带给商务英语学习者的一个巨大优势。对于不同专业的学生来说，教师应该充分分析每个专业的知识领域和就业需求，据此找出适合不同学生的阅读文本。

（3）对于不同情景下商务英语阅读关键知识领域（主要包括术语、沟通、文化）进行PDC分析。将关键知识按照掌握度（proficiency）、扩散度（diffusion）、编码度（codification）来进行分析，网络教学资源使得学生可以根据自己现有的阅读水平和专业情况，选择适合自己感兴趣的文本，按照自己的阅读速度和现有知识选择适合自己文本，可以避免传统课堂中注意力不集中的现象。学生可以根据所学专业随意选择他们喜欢的主体或者他们认为合适的阅读速度，不受时间、地点的限制进行自主阅读。学生可以根据商务英语的阅读学习计划，从分级阅读语料库中选择自己感兴趣的文本进行学习。语料库中的文本应该包括多种体裁，包括记叙文、议论文、说明文、科学报告、学术论文等，文本可根据学习商务英语学科的学生所在院系专业包括多种主题，如国际贸易、金融、会计、会展、营销、文化、法律、科技、工程等，应有尽有。确定学生所在专业关键领域中的当前PDC水平，帮助学生明确改进方向，不断提升能力水平。

（4）设计知识管理提升行为并融入到商务英语网络阅读教材的管理计划体系中。通过进行阅读策略培训以及处理各种阅读文本，学生给予阅读文本更多的注意，有些商务英语的语言要素被摄入和组织，进而被纳入语言系统。与商务英语学习者初始状态的语言系统不同，此时的语言系统发展到比较高级的阶段。每个人的语言系统都有语音、词法、句法、篇章等子系统组成，而在网络阅读平台中，其他学生的语言系统又构成了一个更大的语言系统。经过自行组织的语言要素被学习者用外语分享阅读心得、阅读策略使用的体会，通过写作和其他学生及老师进行互动反馈。学生的学习状态可以从一个阶段发展到下一个阶段，每个阶段的学习状态都建立在前一个学习状态的基础之上。根据学生相关专业所需的知识的PDC状态和预期，在知识积累、共享、学习、应用和提升等不同阶段设计出具有针对性的语言知识提升行为（action），并把关键的提升行为纳入到商务英语实践性阅读教学计划体系中去，并形成回顾机制，从而实现商务英语阅读教材的PDCA循环。

5 商务英语网络阅读教学体系的实施

5.1 制定和设计教学内容和目标

教师应该根据学生对英语语言的掌握程度，在制定和设计商务英语阅读的教学目标过程中，将跨文化综合应用能力融入现有教学内容中。学生应熟悉各种类型的元认知内容，从而提高商务英语综合阅读能力。首先，学生应该在教室的指导下，客观的认识到现有的阅读能力情况，了解到自己的强项和弱项。认识到对于自己来说，阅读能力差的原因根本是什么。究竟是在词汇量缺失，无法读懂句子；在句子结构理解上有误；语法欠缺；还是缺少相关的文化背景知识。其次，学生应该认识到在阅读商务英语文章时，要根据不同的类型、主题使用不同的阅读技巧，使用网络平台资源中不同的语言材料。要实现以上的教学目标，就需要老师在教学内容设计过程中，根据不同专业，不同需要的学生情况，利用网络平台资源，把教学内容与学生的实际需要和社会需求紧密结合。

5.2 适当调整教学策略

商务英语网络阅读教学模式不再以教师单一教学为中心，而是以学生为中心，培养学生的自主阅读学习能力。教师应该帮助学生理解元认知能力的重要性，调动学生学习的主动性和积极性，增强主观能动性，从而提高阅读效率。在传统教学中，教师是整个课程的组织者和实践者，学生更多的是只是被动的接受者。而商务英语网络阅读教学模式要求老师的职责主要是在组织课堂和答疑解惑方面，将主动权让给学生，让学生成为整个课程的实践者。学生在学习过程中，参与到整个阅读过程，根据具体实际情况选择不同的阅读技巧和策略。学生可以通过网络资源，采用各种阅读方法，讲角色、场景、知识、技巧四个方面有机结合起来，身临其境地进行商务英语阅读的学习，增强阅读自主学习能力，培养阅读兴趣，从而增强学生的综合学习能力和应用能力。

5.3 运用先进网络教学手段

教师在实施商务英语网络阅读教学模式过程中，应该充分利用各种网络教学手段，将语音室，多媒体教师，网络自主学习实验室等相结合，同时搜集并购买各种学习资源，建立综合立体交叉式的自主学习平台。学生有效阅读的基础是具有丰富的元认知知识，只有学生将元认知知识通过实践转化为自己的能力，才能自觉地在阅读活动中使用这些知识，提高阅读能力。在接触多媒体和互联网的过程中，学生会在学习中产生较大的情感变化，一些学生会在美妙的音乐和生动的画面下变得轻松和自在，从而有效地激发学生阅读兴趣，提高学生英语综合能力。部分学生可能会过分沉溺于网络资源带来的轻松和自在中，忽略了本身的学习任务和内容，消极的元认知体验会影响学生阅读能力的提高。因此，只有培养积极的元认知体验，学生才能将网络资源物尽其用，充分提高自主学习能力，从而提高阅读效率。

5.4 提高教师实践性教学科研能力

在具体实施商务英语网络阅读教学模式过程中，教师可以利用网络资源，根据学生不同专业的需求，进行基于真是情景下的数据、预料分析，提高教师的教学科研能力。为了防止科研和教学的脱节，教师可以充分利用元认知基础下的网络阅读模式，进行教学管理和辅助课堂管理。利用该网络阅读学习模式，实现了目前分级教学中难以完成的专业性、实践性教学功能。

6 结语

军事认知通信网络研究 篇10

2000年以来,中国陆续发射了3颗" 北斗导航试验卫星" 并建成试验系统,目前正在建设的是第二代的北斗卫星导航系统。" 北斗" 系统先以" 双星定位" 的" 小系统" 积累经验,进行技术攻关,随后发展35颗卫星构成的" 大网络" ,实现全球覆盖,体现了从简到繁、量力而行的特点。

" 北斗一号" 开通五年来,系统运行可靠性达到99. 98% ,状态良好,及时提供了导航定位、数字短信及精确授时服务,应用覆盖水利电力、海洋渔业、 交通运输、国土测绘、气象预报、减灾救灾和公共安全等领域,牵引促进了电子、通信、机械制造、地理信息等相关产业和信息服务业的发展,产生了显著的经济和社会效益。相比" 北斗一号" ," 北斗二号" 具有诸多优势,包括可有效避免遭受电磁干扰和攻击, 实现无源定位,精确度大大提高。

2北斗定位导航系统的主要军事应用

从作战指挥角度看,作战指挥就是指挥员运用兵力兵器在一定的空间和时间内达成一定军事目的的活动。在科学技术不发达的时代,这是一个相当的难题,战争史上士兵迷失方向、找错队伍、机动失误等现象屡见不鲜。而导航定位系统的建立从根本上杜绝了这一现象。北斗定位导航系统主要军事方面应用如下:

第一、授时。北斗导航定位系统可提供准确的时间和频率,从而广泛应用于授时校频。在通信、网络的时间同步,以及部队机动、作战中统一时间标准均具有重要的意义。

第二、导航。北斗卫星定位与惯性制导相结合将是军用飞机上普遍采用的一种导航方式,这种导航方式可由北斗卫星提供精确的位置和速度信息, 而惯性制导因不易受到干扰,可在无北斗信号时提供导航信号并使系统迅速更新。

第三、单兵或部队定位。北斗导航定位接收机可以做到小型化、手持式,因而携带方便,它还可与其他手持式通信设备组合在一起,是野战部队和机动作战部队不可缺少的装备。

第四、地面作战行动。北斗定位系统本身所具有的精确性可确保进行精确的位置勘查、配置炮兵、 目标搜索和定位。全球定位系统在作战地域内建立" 共同坐标" 、" 共同时间" ,帮助建立" 共同指令" 并且可协助实施协同行动。

第五、海上行动。运用北斗导航定位系统,舰艇和潜艇可精确地判定自己的位置,这有助于在港口作业的安全和通过受限水域时所需的导航; 结合使用激光测距仪和高精确的定位信息,可对海岸线进行精确勘查; 使用空间定位、速度矢量、时间和导航支援,有助于海上集结、海上营救和实施其他行动。

第六、空中作战行动。全球导航定位系统提供的位置、速度矢量、时间的有关信息可提高空投、空中加油、搜索和营救、侦察、低空导航、目标定位、轰炸和武器发射的效能; 可为己方飞机通过作战地域设定更为精确的空中走廊; 可提高各种空射武器的精确度。

3北斗定位通信技术在军事行动中的应用

3. 1北斗定位技术在定向运动系统中的实现

北斗定位通信可接受北斗卫星RNSS和RDSS信号,实现无源定位、有源定位和信号收发等功能, 其中RDSS部分实现通信功能、有源定位功能、授时功能等,RNSS具有单频B3民码/军码捕获、跟踪、 定位功能,若是连续定位还能看到用户的运动轨迹。 在优化北斗基带芯片,功放系统等基础上,研制了单兵的定位通信模块,极大地减少了定位通信功耗,不仅能够准确定位和通信,而且抗干扰能力比较强,实现了定位通信技术在定向运动中的应用。

3. 2北斗语音及短信息通信技术原理及实现

语音通信系统主要由外设模块,语音( 短信息) 处理模块,北斗处理模块组成。系统组成方框图如图1所示。

系统工作流程: 发端用户机外设模块的话筒或键盘获取外界语音( 文字) 信息,信息在语音( 短信息) 处理模块中经A/D转换、压缩编码后形成数据流,数据流再经过北斗处理模块封装打包,由北斗天线发送给收端用户机。收端用户机将接收到的数据经北斗处理模块拆包后,送至声音处理模块对语音压缩码流进行解码,最后经D/A转换还原成模拟语音或文字信息由听筒和显示屏输出。

3. 3北斗定位通信技术在军事行动中的应用

北斗定位通信技术在遂行任务中主要对部队的位置、行进路线、完成任务的方法和过程进行全程监控,对部队行动状态适时进行调控,解决行动过程中对部队掌控不全面的问题,并对部队的实时情况、安全状态数据进行传输与监测,防止行动过程中事故的发生,弥补部队行动中" 只见结果,难控过程" 的缺陷。

一是实时监控部队状况。北斗定位技术实现了部队机动中的实时定位; 北斗短报文通信技术可以利用卫星将部队的位置、人员装备参数等信息,安全实时地传输给指挥控制中心,指挥控制中心将全部信息数据进行准确高效的分析处理后加载于地理信息系统,并通过屏显方式进行直观显示。实现部队行动全过程的信息化、可视化和高效率。

二是及时预警安全状态。传统机动过程中人员装备安全无法全面掌控,只能等到问题出现后才能被动进行补救处理,不能做到及时发现、准确掌握、 正确处理,非战斗减员情况时有发生,战斗力无法保证。北斗定位通信在军事行动中的应用,可以通过监控整个部队甚至单兵的情况,及时预警安全隐患, 针对性地指导相关安全工作的部署和实施。

三是科学进行组织指挥。基于北斗定位通信技术的军事行动组织指挥,极大地增加了部队行动的灵活性、可控性、实战性。主要通过四种方式实现: 1. 行动控制。利用北斗定位通信系统的实时定位及屏显系统,对超越行动区域或进入预先设定禁区的人员、装备进行控制,指挥控制平台及时对" 越轨" 行动做出响应,并下达相应的指令。2. 信息通报。 指挥控制中心可以随时利用北斗定位通信技术向任务部队通报天气环境、道路交通、目标状况、突发情况等信息,指导部队行动。3. 训练监察。控制中心可以根据训练需要,广播通报训练任务,要求部队在一定时间内上报所在位置的坐标信息,检验指挥员指挥技能及部队遂行任务能力。4. 提供支援。当部队无法独立完成行动任务或在任务过程中需要上级帮助时,可向指挥控制中心发送服务请求,指挥控制中心根据需要提供相关信息及物资器材支援。

4小结