光线通信技术在军事上的应用重点讲义资料.docx

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1、光纤通信题目：光纤通信技术在军事上的应用班级:通信13-3班姓名：崔红梅学号：1306030302指导老师：李新春成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系光纤通信技术在军事上的应用1绪论光纤通信在社会信息化发展的进程中扮演着重要的角色，是通信技术的一个重要分支。随着新型光电器件的不断出现，光线通信技术也得到快速的发展，十七传输容量得到了极大地提高，目前，光纤己经在许多场合取代了铜线而成为主要的传输媒介。无论电信骨干网还是以太网或是校内网乃至智能建筑内的综合布线系统，无论是陆地还是海洋，都有光纤的存在。光纤通信是以光波作为载波，以光纤作为传输媒介的种新兴仃线通信技术。它首先要在放射端将需传送的电

2、话、电报、图像和数据等信号进行光电转换，即将电信号转换为光信号，再经光纤传输到接收端，接收端将接收到的光信号转变成电信号，最终还原成原信号。图1-1为光纤通信系统的构成示意图.图1.1.光纤通信系统的构成Fig1.-ITheCUmPsi1.inoftheoptica1.fibercommunicationsystem2光纤通信技术在军事上的应用由于光纤作为一种传输媒质，与传统的铜电缆相比具有一系列明显的优点，因此，臼上世纪70年头以来，光纤技术不仅在电信等民用领域取得了K速的发展,而且因其抗电蹂干扰、保密性好、抗辐射实力强，以及重量轻、尺寸小等优点，使它也得到了各发达国家政府和军方的重视和青睐

3、。特殊是在美国，早在80年头中期，先后安排的光纤军事应用项目就达400多项，这些项目包括固定设施通信网、战术通信系统、遥控侦察车辆和飞行器、光纤制导导弹、航空电子数据总线和设备集路、舰载光纤数据总线、反潜战网络、水声拖曳阵列、遥控深潜器、传感器和核试验等,这些项目接连有报道取得/不同的进展.进入90年头以来，光纤技术的军事应用接着受到美、欧等国军方的重视。在美国，三方光纤技术开发活动的安排项目分成五大部分：有源和无源光元件、传感器、辐射效应、点对点系统和网络系统。由三军光纤协调委汕会进行组织，每年投资为5千万美元。在面对21世纪的今日,美国国防部已把“光子学、光电子学”和“点对点通信”列为20

4、10年十大国防技术中的两项。其中光纤技术占据若举足轻重的地位。这预示着美国等西方国家对光纤技术军事应用的探讨将全面绽开并加速进行。而各项先期应用及演示、验证表明，21世纪的军事通信和武器装备离开了光纤技术将无“现代化”或“先进”可言，在将来斗争中将处于被动挨打的局面。2.1 光纤技术在陆军军事上的应用2.1.1 光纤技术在军事通信的应用光纤技术在陆上的军事通信应用主要包括三个方面：a.战略和战术通信的远程系统：b.基地间通信的局域网：C卫星地球站、雷达等设施间的链路。自从“信息高速马路”概念的出现，美国就在军用信息高速马路的发展走在了世界各国的前面.1992年6月，美国参谋长联席会议下发了名为

5、“武士C4T”的关美军21世纪通信和协同作战总体规划的框架文件。“武士C4T”安排的目标是按军用“信息高速马路”的要求，建立一个全球性的实时军用通信网，即称为“信息球”的全球通信网。它将是一个连通士兵、指挥所和各种传感涔的指挥网，是一个反应灵敏的C8系统。它的基础就是国防信息系统网（DISN）,由地面及北星的军用和民用通信系统所构成“目标DISN是一个宽带综合业务数字网，传输容量将高达几Gb/s。战场信息系统是支持美国陆军21世纪作战理论的将来军用信息系统。在该系统中，光纤局域网，特殊是光纤分布数据接口（FDDI）是关键技术之一。1 .美军三军联合战术通信系统（TR1.TAC）美军三军联合战术

6、通信系统（TRI-TAC）在海湾斗争中发挥了韭要作用，但也暴露出不少问题。美军依据暴露出的问题和将来的作战要求，从以下三个方面对TR1.-TAC进行了技术改进：一是由空军负货TAG1.光缆系统，它将代替同轴电缆，装备分布在全球的美军TR1.TAC系统：二是有陆军负责野战光缆传输系统（FOTS）,拟用100（X）km的光缆代为CX-II230型网轴电缆：三是有海军陆战队负货野战光缆系统（FOCS）,用丁连接数字交换机和无线电设备。2 .美军陆军战术指挥自幼化系统（C）美军陆军战术指挥白动化系统，常称为C/系统。它的目的就是在故场态势瞬息万变的现代斗争中把情报信息获得系统、通信设备与系统、数据分析

7、和处理系统、显示系统等综合起来，从而构成一个统一的、高度自动化的指挥限制系统。按作战任务的性质和规模的不同，C/系统可分为战略C/系统和战术C/系统，其中战术C/系统一般是指军及以下的单位运用的C/系统，主要用于实现战场的实时限制指挥“美国战术。）系统的研制工作起先于20世纪59年头，但由要求其机动敏捷抗击毁、便于维护、工作牢靠、适用于战场环境，直到20世纪80年头随着计算机、光探测、网络、光纤传输等技术的发展，该系统才达到好用化的程度。运用光纤代替O/系统的同轴电缆，能使系统的信息输出方式由电学信息传递改为光学信息传递，由此带来下面一系列的优越性：（I）通信容量大以激光作我频的光纤通信，其载

8、频频率可达1010Hz,比微波筑率高10IO倍。理论上，按通信带宽为载频的11（X）计算，那么它的通信带宽比微波1010）若取典型频率为31.0Hz,则通信带宽为31.0Hz,（2）损耗小，中继距离长目前，光纤的传输损耗己下降到01.4dBkm（单模光纤），可实现几百公里无中继传输。通常的运用水平是：多模光纤的传输损耗达1.3dBkm,中继距离可达I53km。单模光纤的传输损耗为05dBkm,中继距离可达5060km.（3）高牢旅性光纤不受电磁干扰，能避开核爆炸可电磁脉冲引起的信号衰减和设备性能的降低，也不易受太阳辐射的电离干扰，同时间纤自身也不向外将射电磁能量，这为高牢兼、高保密的通信供应了

9、必要的保证。（4）高通信质量光纤通信是光子传输方式，通信系统无需短路和接地环路，I1.信道间无串扰，这是高通信系统所必需的。（5）通信系统体积小、重量轻Ikg石英玻璃可拉制100km长的光纤，成缆后的重fit也比电缆轻得多，一般仅为电缆重量的1/100或WoO0。轻的电缆不仅便于敷设，而且有利于快速转移和直升机快速布线。就整个系统而言，光通信设备体积较之电缆通信设备的体积大大减小，而且光纤通信的中继距离很长，相同的传输距离可使中继器个数削减80%。所以，光纤通信系统的总翦献较电缆通信削减了67%75%2.1.2 光纤制导导弹系统光纤制导导弹系统是以光纤作为制导信息传输介质的种导弹系统，是有线制

10、导武器领域一项新的突破，近年来在国外受到极大地盘视。主要用于打坦克，也可以打低空飞行的直升机。这种导弹的头部装有微光电视摄像机或红外成像导引头，尾部仃卷光纤与放射限制装置相联。导弹飞行时间纤从尾部放出，同时导引头的摄像机将拍摄的目标图像传到放射限制装置，限制指令通过光纤传给导弗的制导系统，限制导弗命中目标由于光纤传输的信息量大、频带宽、功耗低、自身辐射微小，所以光纤制导导弹目前仍处F工程研制阶段，美国、法国、德国和巴西等国家都在研制。其中巴西研制的一种光纤制导导弹，长1.5米，直径180充米，可从地面、舰艇和飞机上放射，最大射程达20公里：采纳空心装药战斗部，可击穿100o亳米厚的钢装甲。光纤

11、制导导弹系统的结构如图3-1所示，主要由导弹、限制站和光纤三部分构成图34光纤制导导弹系统的结构示意图Fig31.Thestructureoftheoptica1.fiberguidedmissi1.esystemschematicdiagram1 .导弹导弹主耍是由寻的器,万第支架、惯性测限装置、限制器,光源、探测器和双向耦合器等组成。其中，？的器是用于探测目标的关键部件，可装配可见光摄像机、前视红外成像器和塞米波雷达等成像设备，实时获得目标及景物成像：万象支架用于限制和稳定导弹的飞行轴向；惯性测量装置用于测量并实时供应导弹的运动状态信息；限制器可以依据限制站发出的指令，限制导弹的先行状态：

12、光源可向限制站发送光信号：探测器用于接收来自限制站的光信号：光纤双向耦合器用于光信号的分别与合成。2 .限制站光纤制导导弹系统的限制站可以设置在地面或者车辆上，它主要通过双向耦合器将光源发出的带有信息的光信号经过上行线路传送至导弹，或者利用光探测器接收由导弹经下行线路传来的目标消息。探测器接收的目标消息经信号处理后，最终在监视器上显示出来.以供操作人员为导弹的飞行姿态进行调整。3 .光纤光纤是导弹与限制站之间的光信息传输通道。光纤制导导用系统的工作原理是：装配在导如头部的摄像机将拍摄到的目标及场景光学图像转换成电信号（视频信号），与其他电信号（如导弹的飞行姿态数据）一起，调制附上的光源（1.D

13、或1.ED）,形成波长为小的光信号。光信号经过光纤卜.传到限制站。限制站利用探测罂（P1.N光电二极管或APD）将光信号转换为电信号，经信号处理，变为图像等有用信息。操作人员依据这些信息，发出对导师执行部件的各种限制吩咐，限制指令经站内的光发送机转换成波长为力的光信号，光信号通过光纤上传至弹内的光接收机，经光电转换，变为电信号，从而限制导弹的飞行姿态，实现对目标的自动跟踪，直至摧毁目标。因此，在光线制导导弹系统中，光纤是制导系统功晶得以实现的基础桥梁，无论是限制指令的上传还是弹体状态信息或目标信息的下行，都离不开这一传输介侦。光纤制导导弹系统对其所用的光纤有一些特殊的要求：（1）光纤直径小。制

14、导用光纤是由高强度光纤经过外部加强二制成的单芯光纤，为了尽可能减小制导光纤的体积，节约导弹的空间，提高有效载荷，制导光纤的直径一般都很小，大都在0.5mm以下。不同应用场合下须选用不同的光纤。工作波长为55（）nm的单模光纤多用中、远程（大于10km）制导：工作波长为131Onm的多模光纤多用于近程（小于IOkm制导）。高强度。在制导过程中，光线从飞行导弹上的线轴中放出，它必需能够经受住弯曲所引起的张力和导用飞行时间内相当高的动态拉力。这些都要求直到光线应有比一般光纤更高的抗张强度“拼接效果好。对于远程制导，要求光纤的长度在IOKm以上。但实际不管制造工艺多么精细，光纤在这么长的距离上都难免出

15、现裂纹。因此.往往须要对光纤进行很好的拼接。若拼接不好，则会引起较大的能域传输损耗及断线或绞缠等故障。光纤拼接是光纤制造的一项关键技术,典型的制导光纤的技术指标包括：（1）抗张强度:1.379103Nmn（2）不拼接长度:10km（3）芯径：多模光纤3O-5Opm,单模光纤5-6”（4）损耗：不大于O3dBKm（工作波长为131Onm时）（5）带宽距离积：IOMHzkm另外，要是光纤以捣蛋的长行速度顺当地放开，除了要合理的设计绕线轴外，更重要的是如何缠绕光纤。光线的绕放也是一项关键技术。为降低微弯损耗，光纤的绕放过程中要限制拉力如何分布和防止回绕。为使光线包装件在各种环境下都能保持稳定，且在高速放线时不出现绊线等故障，缠绕是还要运用合适的粘合剂。与其他制导（如金属线制导等）系统相比，光纤制导导冲系统有以卜.优点：（I）有效打击距离远.由右光纤损耗极低（商用石英光纤现已达到的损耗水平是：在131Onm波特长的损耗为O.35dB.%m,在155Onm波特长的损耗为0.20dBkm,比最好的同轴电缆的损耗还要低），通过光纤可使知道信息的传输距离更远。（2）光纤制导是非视线指令制导，因此刻隐藏放射，增加导用系统的踣藏实力，提高射手的战场实力。（3）可实现远程F1.标的图像跟踪。由于光纤传输频带极宽，导弹可通过光缆招引导头捕获的图像信息传至限制站，实现远程目标的图像跟踪实力。（