超视距国防通信系统：最新进展与未来挑战

超视距（BLOS）通信是国防通信战略中不可或缺的要素，可在传统视距（LOS）方法遇到障碍的情况下促进信息交流。本文深入探讨了推动 BLOS 通信的前沿技术，重点介绍了虚拟网络、纳米网络、空中中继和基于卫星的国防通信等先进系统。此外，我们还介绍了一个使用优化技术在有辐射威胁的战区进行无人机路径规划的实际案例，增加了具体的相关性，强调了 BLOS 国防通信系统的实际应用。此外，我们还介绍了国防系统中 BLOS 通信的几个未来研究方向，如弹性增强、异构网络集成、有争议频谱的管理、多媒体通信的进步、自适应方法以及蓬勃发展的军事物联网（IoMT）领域。对 BLOS 技术及其应用的探索为产业界和学术界之间的协同合作奠定了基础，促进了国防通信模式的创新。

关键词--国防通信系统、超视距、空中中继、虚拟网络、军事物联网

图 1. BLOS国防通信系统示意图。

I. 引言

全球国防通信系统市场正蓄势待发，预计 2023 年将达到 467 亿美元，到 2033 年将飙升至 1206.2 亿美元，复合年增长率（CAGR）将达到 9.9%[1]。该行业占全球航空航天和国防市场的近四分之一，由于其对商业无线技术的依赖以及对卫星通信设备不断升级的需求，该行业的需求不断增加。从地区来看，受大量国防开支的推动，北美占据了市场主导地位，2022 年的市场份额将达到 36.5%。欧洲，特别是英国、法国和德国，占据了 24.8% 的市场份额。亚太地区由于政府对军事和国防设备的大量投资，2022 年的市场份额为 28%，显示出良好的增长前景[1]。中东和非洲的增长速度较慢，但预计到预测期结束时将有所改善。值得注意的是，美国在国防通信系统现代化方面的工作，包括对新型手持式单兵无线电的大量投资。德国凭借其强大的工业基础，在欧洲军事通信市场中占据突出地位。与此同时，在沿海安全需求和海上商业活动增长的推动下，中国的海洋通信系统产业也将大幅扩张[1]。从细分市场来看，在国际边界紧张局势升级的推动下，国防通信卫星的销售呈现明显上升趋势。市场未来的发展轨迹取决于战略合作、持续的技术创新以及物联网（IoT）的整合[2]。制造商可利用先进的通信系统、低延迟无线链路和物联网集成来扩大业务规模，这为国防通信领域的增长提供了巨大机遇。

通信系统是军事行动的关键所在，可使武装部队内不同单元之间实现无缝信息交流。在错综复杂的国防威胁中，有效的通信不仅仅是必要的，它还具有战略必要性，对战术任务的成功和总体作战准备具有深远的影响[3]。如图 1 所示，这一专业通信领域所面临的挑战远远超出民用网络，面临着电子战（EW）、指挥与控制战（C2W）以及超视距（BLOS）通信固有的困难等独特障碍。面对不断变化的威胁和作战环境，防务通信作为协调军事行动的核心，其固有的复杂性增强了其战略意义。此外，军事力量横跨地面、水域和空域的多面性也为国防通信带来了额外的复杂性。作为协调军事行动的纽带，它使部队在面对各种不断变化的威胁时能够随机应变、制定战略并取得胜利[4]。因此，国防通信成为最重要的支柱，使部队有能力驾驭现代战争的复杂性，并在全球国防的动态环境中取得胜利。

最近，五大趋势重塑了国防通信的格局。首先，太空技术在国防行动中的地位提升，天基连接在各种国防应用中举足轻重[5]、[6]。军方的投资优先考虑在不同运输工具和轨道上运行的专用和弹性空间系统，将空间视为新冲突的潜在前线。其次，美国国防部（DoD）越来越多地采用多星座、多传输和软件定义网络，重点关注低地球轨道（LEO）系统的弹性和低延迟[7]。展望未来，低地轨道卫星和地球静止卫星将通过软件定义网络进行协调。第三，围绕发展联合全域指挥与控制（JADC）、聚合项目和超配项目开展的关键工作。其目标是建立一个跨越不同军种的统一指挥与控制系统，强调与行业利益相关者的合作。第四个趋势强调了国防网络对商业技术的依赖不断升级，将商业创新和现成产品整合到天基网络中，以增强网络的弹性[7]。最后，为国防部量身定制的独立 5G 部署可在设施内提供高速、安全和私密的无线通信，具有零信任安全架构和运行采用人工智能和机器学习的边缘应用的能力。这些趋势与满足最终用户需求、促进合作和探索商业技术以增强国防通信能力的战略目标相一致。

虽然国防通信已吸引了相当多的学者关注，研究范围包括认知无线电[8]、基于区块链的隐私保护[9]、动态频谱抗干扰通信[10]、雷达互联网、联合雷达通信[11]和 BLOS 幻影网络[12]。然而，就作者所知，现有文献中还没有对国防通信系统中的 BLOS 通信进行全面研究。因此，本文旨在通过深入研究明确针对军事背景下 BLOS 场景量身定制的最新技术和策略来弥补这一空白。

本文的其余部分安排如下。首先，介绍了最先进的 BLOS 国防通信技术，包括虚拟网络（Phantom networks）、纳米网络、卫星网络和空中中继。随后，介绍了一个综合案例研究，说明无人机在国防通信中的 BLOS 路线规划。随后，阐述了新出现的挑战和未来的研究方向，最后是本文的总结部分。

II. 用于超视距国防通信系统的尖端技术

国防通信包括军用无线电、C2W、电子战、安全传输和警报测量系统等重要组成部分。直接波传播依赖于信源（发射机）和目的地（接收机）之间畅通无阻的视线（LOS），是信息交换的最佳解决方案，频率低于约 50 MHz 时有利于表面波或地波传播[13]。然而，较高的频率会面临明显的衰减，因此需要在对流层两层内设置管道，以实现信号的长距离传播。此外，地球曲率、自然或人为障碍等也会阻碍 LOS 通信的有效性，因此需要采用超视距通信技术 [3]。军事领域广泛依赖各种超视距技术，包括虚拟网络、纳米网络、卫星网络和空中中继。虚拟网络为超出范围的设备提供了一种按需空中通信方法，而纳米网络则由雾化水雾中的纳米节点组成，是虚拟网络的基础。

历史上，气球、无人机和无人驾驶飞行器（UAVs）为超视距通信提供了便利。尽管这些超视距技术很有用，但也遇到了挑战。表 I 提供了超视距技术的比较概述，突出了主要特点和相关挑战。

表 I 各种超视距通信网络和挑战。

A. 虚拟网络

虚拟网络（Phantom Networks）是国防和军事应用领域超视距通信战略的创新基石，它标志着一种范式的转变，即在传统 LOS 通信不足的地方实现按需、无形的空中连接[12]。在动态和充满挑战的军事环境中，这些网络的适应性和响应能力证明是不可或缺的，可增强通信效果，提高军用无线电系统的多功能性。例如，虚拟 MESH 结合了最先进的通信技术和先进的干扰技术，采用 MESH 无线电--一种基于令牌传递的移动 ad-hoc 网络 [14]。这种自愈式网络架构可在极具挑战性的环境中建立稳健的射频路径，这对于非直接目视或无线电接触的行动至关重要。该解决方案中的 iMESH 套件（包括 iMESH KRIP 和 iHIVE）可确保灵活性、安全性和快速部署性。其他幻影技术，如 Eagle 108 无人机干扰器和 EW1600 军用战术卫星通信（SATCOM）干扰器，可消除来自未经授权的无人机的威胁，确保超视距情况下的安全保障。Blu Wireless 公司推出了专为 BLOS 军事通信优化的开创性 V 波段无线电节点 PhantomBlu，具有动态网状网络功能，数据传输速率高达多千兆比特，适用于多样化的 BLOS 场景[15]。该系统可在战术边缘高效处理高带宽传感器数据和视频，为在 BLOS 环境中运行的地面部队提供隐蔽和弹性通信。PhantomBlu 的不断进步旨在纳入 W 波段收发器，使其符合 IEEE 6G 标准，并将其定位为用于近距离战术行动的多功能 BLOS 解决方案。

B. 纳米网络

纳米网络为国防和军事应用领域的超视距（BLOS）通信奠定了开创性的技术基础[16]。这些网络在纳米尺度上运行，采用悬浮在雾化水雾中的纳米节点，为强大的超视距通信提供了基本的复杂性。它们的复杂性为克服动态作战环境中的环境障碍提供了一种微妙的解决方案[17]。其纳米级组件大大提高了灵活性和适应性，可在传统方法难以奏效的情况下实现有效通信[18]。此外，纳米技术对超视距军事应用的潜在影响还延伸到医疗和材料进步领域。军事纳米技术专门针对超视距应用场景，侧重于提高人体装甲的有效性。这些技术包括二氧化硅 Si、二氧化钛 TiO2 和二氧化硅 SiO2 纳米粒子。这些纳米粒子构成的纳米器件旨在为士兵提供轻便而又有弹性的保护，以应对直接视觉或无线电接触受阻的情况[19]。此外，纳米技术推动了传感器的发展，为超视距作战提供了更小、更灵敏的传感器。这方面的例子包括高灵敏度红外热传感器、带 GPS 的紧凑型加速度计（用于运动和位置传感）、微型高性能摄像系统和生化传感器，这些都说明了纳米材料在增强超视距环境下军事传感器能力方面的适应性。将纳米技术集成到超视距机器人系统和控制机制中可进一步提高效率，这强调了纳米技术对超视距军事技术的变革性影响。

C. 基于卫星的超视距通信

基于卫星的国防通信是超视距作战行动中的关键，可保障跨越广袤而充满挑战的地形的通信，确保在执行关键军事任务期间的持续连接，并通过加密传输保护敏感数据[20]、[21]。然而，信号延迟和易受电子战影响等长期存在的挑战凸显了持续技术进步的必要性。包括新兴低地轨道星座和自适应通信协议在内的关键创新技术有望增强现代军事通信战略的弹性和有效性[22]。国防卫星通信系统（DSCS）是美军全球卫星通信的重要组成部分，由大容量军用卫星组成，通过其六信道转发器系统为不同的国防实体提供支持[23]。该星座以安全、核加固、抗干扰和高数据速率通信而著称，是在有争议环境中进行长途通信不可或缺的部分。其他基于卫星的国防通信网络，如德国的 SATCOMBw、法国的 Syracuse IV 和英国的 Skynet，在超视距行动中充当重要的通信中继站，确保军事场景中的不间断连接[24]。这些系统采用加密数据传输协议，确保国防通信的保密性和完整性。目前正在取得的进展旨在应对信号延迟和易受电子战影响等挑战，目的是提高现代军事通信战略的有效性和复原力。

D. 空中中继

这种超视距通信技术包括有人驾驶飞机和无人驾驶飞行器充当空中中继器，建立和维护远距离通信链路[25]。配备先进通信系统的有人驾驶飞机是军事通信网络的关键节点，可增强超视距通信的通用性和覆盖范围。同时，无人机是一种动态的、适应性强的解决方案，善于在具有挑战性的环境中航行，并能在有争议的空域迅速部署以建立通信链路[26]。使用系留无人机、系留气球和浮动气球进一步丰富了空中中继的种类，为在不同作战场景中进行持续通信提供了独特的解决方案[27]。这些空中中继从战略上克服了视距限制，确保为军事行动提供持续、弹性的通信支持。下文将讨论国防通信系统中用于超视距通信的前瞻性空中中继。

1. 有人驾驶飞机： 有人驾驶飞机在国防和军事应用领域的超视距通信中起着关键和多方面的作用。这些飞机配备了先进的通信系统，可充当空中中继器，形成远距离的关键链路。它们的多功能性超越了传统通信，可在各种作战场景中进行战略部署。这些飞机具有无与伦比的覆盖范围和适应性，是军事通信网络中的重要节点。除了发挥中继作用外，它们还为情报、监视和侦察（ISR）工作做出了重大贡献，提高了对军事行动整体态势的认识。有人驾驶飞机的人工操作性质引入了动态决策，允许实时调整通信策略，以应对复杂军事环境中不断变化的需求。有人驾驶飞机是超视距通信的有效渠道，是将通信、监视和战略能力全面整合到国防行动中的基石。

2. 无人机（UAV）： 无人机被誉为现代军事战略中的变革性资产，是超视距通信中适应性和创新性的缩影。这些无人系统专为在具有挑战性的环境中航行而设计，在传统方法不可行的情况下，可极大地增强军队的通信能力。无人机为超视距方案带来了无与伦比的灵活性，可快速部署，在有争议的空域、难以接近的地形或高风险区域建立通信链路 [28], [29]。除了作为通信中继器的作用外，无人机还可广泛用于情报搜集和监视，提高对动态军事环境的态势感知能力。无人机的自主性使其能够对不断变化的作战需求做出迅速敏捷的反应，从而展示了其在实时决策过程中的关键作用。作为军事超视距战略不可或缺的组成部分，无人机增强了通信复原力，并在不断变化和复杂的安全环境中，在提高国防行动的敏捷性和有效性方面体现了变革力量。

3. 系留无人机： 系留无人机是国防和军事应用超视距通信中一种独特的多功能解决方案。这些无人机系在一个固定点上，具有独特的持续通信能力，适合执行长时间监视和通信中继任务。系留可延长飞行时间，确保平台稳定，有助于提供持久可靠的通信支持。在军事场景中，系留无人机可适应各种作战环境，即使在具有挑战性的环境中也能为监视和通信提供动态有利位置。它们能够在特定高度长时间盘旋，这使它们成为在复杂多变的军事战场上保持持续通信联络的宝贵资产。除了在通信方面的作用，系留无人机还有助于情报收集、监视和监测，展示了其在增强超视距通信复原力之外的军事能力方面的多方面用途。系留无人机的战略用途凸显了其作为现代国防通信战略中灵活而持久的工具的重要意义。

4. 系留气球： 系留气球在国防和军事应用的超视距通信中提供了一种独特且具有战略价值的解决方案。这些气球安全地系在地面上，可作为稳定的高架平台，改善信号传播。系留气球提供了一种具有成本效益的解决方案，可确保在广阔区域内保持持久稳定的通信链路。在军事应用中，系留气球可以进行战略定位，以增强特定作战区域的覆盖范围和连接性，为在具有挑战性的地形中建立通信提供动态和适应性强的手段。系留气球的稳定性、适应性和在不同高度运行的能力使其成为在多样化和动态军事环境中保持通信弹性的宝贵资产。除通信作用外，系留气球还有助于情报、监视和侦察工作，展示了其作为军事行动组成部分的多功能性。系留气球以其持久的存在和战略定位，体现了增强超视距通信能力的微妙方法，为现代防御场景提供了可靠而全面的解决方案。

5. 浮空气球：浮空气球装有通信有效载荷，是国防和军事应用超视距通信领域的创新和动态解决方案。这些气球在高空飞行，为在具有挑战性的地形中保持通信联络提供了一个机动灵活的平台。浮空气球的机动性和在不同高度运行的能力使其成为确保在不同作战场景中实现持续通信覆盖的有效工具。在军事应用中，这些浮空气球为建立弹性和广阔的超视距通信网络做出了巨大贡献，尤其是在传统方法可能无法覆盖的偏远或交通不便地区。浮空气球的创新方法符合现代战争不断发展的需求，通过提供灵活而强大的通信能力，提供战略优势。除了在通信方面的作用，浮空气球还有助于情报收集、侦察和监视工作，展示了其在增强超视距通信复原力之外的军事能力方面的多面效用。浮空气球的战略部署凸显了其在不断变化的国防通信战略中作为前瞻性和多功能资产的重要意义。

III. 案例研究：用于国防通信系统超视距路由规划的无人机

如上一节所述，在国防通信系统中，无人机在应对超视距挑战方面发挥着至关重要的作用。在超视距挑战中，各种场景的直接目视或无线电接触都会受到阻碍，这就要求采用创新的解决方案来建立稳健的通信链路。作为灵活、适应性强的平台，无人机可在复杂地形中航行，在敌对威胁中行动，克服超视距环境中的障碍[30]。为超视距路由规划战略性地部署无人机变得至关重要，可确保在错综复杂的作战环境中优化路径，以提高通信可靠性和任务成功率。将路径优化技术等前沿技术整合到基于无人机的超视距路由规划中，可进一步提高功效[31]。无人机在具有挑战性的环境中进行路径规划是现实世界中的一项优化挑战，需要一个最佳规划器来实现高效导航。这就需要将路径规划任务概念化为优化问题，而进化计算正是应对此类挑战的有效方法。粒子群优化（PSO）等受大自然启发的优化技术可以动态优化无人机的飞行路径，这对导航雷达密集的战区至关重要。这种集成强化了国防通信系统，提高了敏捷性、响应速度和安全性，实现了跨越挑战性距离的无缝通信链路，极大地促进了任务的成功[32]。本节重点讨论雷达威胁战区的无人机路径规划，将其视为一个优化问题。

我们将重点放在无人机在具有挑战性的雷达限制环境中的路径规划上，在这种环境中，确定性搜索算法由于搜索空间的巨大复杂性而被证明是不切实际的。由于存在规则定位的环形雷达威胁，且被限制在预定的全局范围内，优化过程变得更加复杂。该方法优先优化无人机在预定义三维地形环境中的性能。在军事行动中，无人机在起点和目标点之间的高效路径规划对于缩短时间和提高任务效率至关重要。规划过程包括三个相互关联的阶段：(1) 建立成本和约束函数，(2) 根据任务环境调整数字地图，(3) 优化和完善飞行路线。在作战场景中，无人机导航会遇到来自地形、雷达、火炮和禁飞区等各种危险源的挑战。考虑到无人机的物理限制因素，规划的路线必须绕过这些障碍物，以确保安全穿越和避免碰撞。在无人机航线规划过程中，如何应对各种风险和限制所带来的众多目标和约束是一项挑战[33]。如图 2 所示，开发有效的规划器对于处理多目标有限无人机路线规划的复杂性至关重要，尤其是在错综复杂的情况下。

图 2. 军事行动中的无人机路径规划示意图。

在无人飞行器路径规划中，PSO 在预定义的约束条件和初始速度范围内对每个粒子的路径进行显著优化。尽管粒子倾向于向自己的速度矢量移动，但 PSO 中的粒子会遵守虫群约束，交换信息，并在保留当前位置和速度的同时保留之前的最佳位置。在 PSO 的迭代过程中，粒子群的整体最佳粒子（即全局最佳粒子）会出现。PSO 的迭代过程通过更新粒子的位置和速度来完善粒子的位置 [34]。在路径优化过程中，粒子利用其先前的速度、全局最佳位置和个人最佳位置等向量来确定最佳路径。在无人飞行器路径规划中，这种优化方法可引导无人飞行器穿越复杂环境，促进高效导航，实现任务目标。利用 PSO 在具有挑战性的动态场景中寻找最佳解决方案的能力，该方法可帮助无人机在各种障碍和限制条件下确定安全有效的路线。

利用 PSO 算法，我们制定了无人机在战区航行的最佳飞行路径，尤其是在雷达系统和地面火炮存在的情况下。雷达系统对定位和跟踪空域物体至关重要，因此在敌对环境中要想取得任务成功并确保安全，就必须躲避雷达探测。此外，地面火炮也对无人机构成重大威胁。要应对这些地面威胁，导航策略不仅要考虑飞行高度，还要考虑威胁的动态性质，要求飞行路径灵活、适应性强。要想有效躲避敌方雷达探测和火炮等地面威胁，就必须采取全面的策略，认识到每种威胁源带来的不同挑战。我们提出的无人机轨迹路由设计旨在保持一致的海拔高度，从而简化导航模型，并为无人机的飞行轨迹建立可靠的基准。相比之下，地面导航往往需要适应地形和地面障碍物，因此必须偏离无人机的一致高度方法。基于 PSO 算法的无人机航线规划如图 3 所示，图中红色小圆圈表示无人机的初始位置，蓝色圆圈表示目标位置。大圆表示雷达威胁，小圆表示火炮威胁。黑色虚线表示 PSO 算法生成的路径。这些场景的复杂程度各不相同，因此会产生独特的导航问题。我们假定无人机事先知道目标位置，目标是在导航的同时躲避各种威胁，以达到指定目标。我们引入了三种复杂程度不同的场景，每种场景都呈现了不同的雷达和火炮威胁配置。复杂度越高，从起点到目标的轨迹上分布的雷达和火炮威胁就越复杂。我们还在图 4 中说明了所有三种情况下路径长度的收敛速度。

图 3. 不同场景下的无人机航线规划 (a) 低复杂度 (b) 中等复杂度 (c) 高复杂度。

图 4. 3 种不同方案的收敛曲线

IV. 挑战和未来研究方向

现代战争的形势不断发展，要求通信系统善于在各种网络中机动，管理有争议的电磁频谱，并满足不断升级的多媒体密集型通信要求。在军事行动中整合无人自主系统和各种传感器，提升了自适应通信战略的重要性，尤其是在超视距情况下。本节深入探讨了超视距环境下特有的前沿挑战，为军事通信技术的未来及其在塑造成功防御行动中的关键作用提供了有价值的见解，特别是在直接视距或无线电接触有限的条件下。

A. 恶劣基础设施环境下的恢复能力

国防通信系统在多样化和分散的环境中运行，会遇到与成熟商业网络不同的基础设施挑战[35]。从密集的城市景观到偏远的严酷地区，国防通信系统的适应性对于确保在不可预测的作战场景中实现可靠、安全的连接至关重要。有效应对这些超视距基础设施的挑战凸显了采用战略方法优化网络性能和增强动态地形复原力的必要性。超视距研究的一个新兴前沿领域是探索天基系统在关键基础设施框架中不断演变的作用，为未来军事行动提供关键机会[36]。了解和利用超视距天基系统的潜力可以彻底改变军事行动的规划和执行。这些系统是大多数超视距军事行动不可或缺的，其可靠性凸显了超视距卫星控制与地下系统之间的相互依存关系[36]。未来的研究应探索国家安全与保护关键基础设施之间错综复杂的关系。考虑到由技术进步驱动的威胁的持续演变，应探索创新方法，包括对联邦法规的调整和对潜在危机情景的积极预测，以加强这种重要联系。

B. 用于超视距通信的异构网络

异构网络在超视距国防通信系统中至关重要，它提供了一个可无缝集成各种技术、标准和设备的统一基础设施[37]。这种方法有助于应对军事行动中时间和空间变化带来的挑战，提供可根据不断变化的条件进行动态调整的自适应解决方案，并确保持续通信 [38]，[39]。在简化采购、快速部署和成本效益等优势的推动下，商用现成（COTS）技术越来越多地融入军事通信领域，这就要求对其进行精心定制，以符合严格的安全性和可靠性标准。战术通信的特点是 COTS 衍生解决方案与军用标准并存，因此需要对超视距通信场景中的异构网络进行精确规划和集成测试。例如，意大利海军研究中心、Selex ES 和 ELMAN 合作开发了一个模块化测试平台，该平台有助于快速集成各种技术，为各种测试活动提供可定制的环境，特别是与海上和濒海行动相关的测试[40]。这些举措凸显了异构网络在军事领域的广泛应用，解决了实验、安全、路由架构、传感器网络能效以及无人机联盟网络监控和频谱接入优化等方面的挑战[41]。这些工作共同强调了异构网络在满足超视距场景下现代军事行动复杂通信要求方面的关键作用。

C. 有争议的电磁频谱

军事通信会遇到在有争议的电磁环境中航行的挑战，在这种环境中，适应性对于维持超视距链路性能和抵御脆弱性仍然至关重要 [42]，[43]。随着军事行动扩展到直接视距或无线电接触之外，对超视距的考虑变得越来越重要。这种战略转移旨在确保在有争议的电磁频谱中的行动自由，同时认识到超视距系统在通过快速技术进步寻求全球霸权方面的局限性。在以普及高端电子技术为特征的当代全球格局中，国防科学委员会对美军在复杂电磁环境中的作战能力进行了全面调查[44]。这项调查显示，美军在不同任务领域的作战支持方面存在重大缺陷，凸显了美军在感知、通信、联网和同步作战方面面对近邻和地区强国时可能存在的局限性。电磁频谱已成为一个战略领域，将陆地、空中、海上、太空和网络领域相互联系在一起。虽然西方军队在历史上一直保持着电磁优势，但随着频谱日益复杂和拥挤，不断变化的形势对这种优势提出了挑战。俄罗斯和非国家行为体等竞争对手利用不断进步的技术，威胁着西方在这一领域的主权。应对这一挑战需要采取务实的方法，强调战术层面的灵活频谱管理、效应集中和辅助性等问题，以便在特定时空框架内建立电磁局部优势。

D. 日益增长的多媒体密集型通信需求

在当代军事行动中，超视距通信的范围超越了传统的语音和数据传输，涵盖了高度多媒体密集的能力，包括视频和宽带。这种演变反映了 21 世纪军事能力的动态性质，要求士兵体现基本属性（Be）、掌握知识（Know）和执行行动（Do），以便在多样化的作战环境中取得成功[45]。在更广泛的超视距军事通信范围内应对灵活、快速部署通信系统的挑战，也需要多媒体密集型能力。美国国防部高级研究计划局（DARPA）强调了无绳通信的必要性，倡导开展研发工作，以满足国防部对安全性、互操作性和灵活性的要求[46]。可以研究 5G 及更先进的技术，以便在未来国防领域提供实时决策支持，实现超融合连接和安全数据网络。此外，它还能促进海量数据的传输，提供即时态势感知，增强训练和战场能力。

E. 适应不断变化的需求

集成无人自主系统和各种传感器提出了动态和不断变化的要求，对军事通信系统的灵活性和适应性提出了很高的要求。在瞬息万变的作战环境中，这些不断变化的需求对于确保超视距通信的有效连接至关重要。虽然军事机构曾经在无线通信市场中的份额较小，但目前的商业部门在很大程度上影响着技术的发展[47]。然而，关键的差距依然存在，包括在缺乏维护良好的基础设施的地区进行超视距通信的必要性、多跳网络的整合以及同一地区内多个异构网络的运行。连接这些不同的网络，尤其是在有争议的电磁环境中，仍然是一项艰巨的挑战[48]。随着军方努力应对不断变化的作战环境，培养分析和分析人员的新道德观并强调认知工程原则，对于确保超视距军事通信战略的适应性和有效性至关重要。

F. 迈向军事物联网 (IoMT)

在国防系统领域，军事物联网（IoMT）驱动的统一网络是未来的发展趋势。这种互联系统通过边缘计算、人工智能和 5G 技术，将各种资产--舰艇、飞机、地面车辆、无人机和人员--汇集在一起。它增强了指挥结构，允许在实时场景中做出即时决策[49]。超视距通信在塑造 IoMT 的未来方面举足轻重，它统一了三个关键领域：来自传感器和观察者的物理数据生成、信息传输和存储以及认知数据处理。这种互联网络支持部队指挥、武器系统管理、监视和医疗等各种军事功能。然而，除了要满足战场的连接性、互操作性和电源要求外，确保设备和网络的稳健安全仍是一项重大挑战。

V. 结论

本文探讨了超视距通信在防御中的关键作用，尤其是在传统的视距方法无法胜任的情况下。为了强调超视距功能，我们研究了虚拟网络、纳米网络、空中中继和卫星国防通信等先进技术。在火炮环境中进行的无人机路径规划案例研究巩固了这些概念，展示了超视距防御系统在真实场景中的实际影响。此外，论文还强调了未来的几个研究方向，包括弹性增强、异构网络的整合、有争议频谱的管理、多媒体通信的进步、自适应方法以及蓬勃发展的军事物联网（IoMT）领域。总之，这项研究对学术界和工业界都具有重要意义，它为优化超视距通信系统开辟了道路，并以安全和网络复原力为重点指导技术进步。它展示了超视距技术在军事行动中的实际应用，鼓励国防机构、技术开发人员和学术界开展合作。这与可持续发展目标产生了共鸣，在促进和平、安全和技术创新的同时，也为学术和工业前沿架起了桥梁。