基于軍用認知無線電的戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用研究

黃琦志，楊竹蘋，陳 琪

（軍事交通學(xué)院汽車指揮系，天津 300161）

基于軍用認知無線電的戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用研究

黃琦志，楊竹蘋，陳 琪

（軍事交通學(xué)院汽車指揮系，天津 300161）

介紹了戰(zhàn)場頻譜管理相關(guān)概念及工作流程，在闡述軍用認知無線電戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系基本組成和構(gòu)建的基礎(chǔ)上，重點提出了軍地互聯(lián)、區(qū)域管控、柵格組網(wǎng)和全域覆蓋等4個方面的戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用模式。

軍用認知無線電；戰(zhàn)場頻譜管理；網(wǎng)系；運用

隨著戰(zhàn)場上智能化、信息化裝備的逐年增多，戰(zhàn)場的電磁環(huán)境愈加惡劣，軍用無線電頻譜資源也日益匱乏。跳頻、擴頻、軟件無線電、協(xié)同通信等新技術(shù)的出現(xiàn)不同程度地解決了上述問題。但隨著軍用無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，頻譜利用率低的問題已成為制約軍用無線通信性能提高的瓶頸。軍用認知無線電技術(shù)的出現(xiàn)為提高戰(zhàn)場頻譜管理效能提供了有效的途徑。

戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用是利用電磁頻譜管理網(wǎng)系支援作戰(zhàn)行動的活動。一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，戰(zhàn)場電磁頻譜管理工作涉及面廣、任務(wù)重。因此，研究軍用認知無線電戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用問題具有重要的現(xiàn)實意義和軍事價值。

1 戰(zhàn)場頻譜管理及相關(guān)概念

1．1 基本概念

戰(zhàn)場頻譜管理（BSM，battlefield spectrum management）是指在特定的軍事行動中通過作戰(zhàn)的、技術(shù)的或行政的手段和規(guī)程實施軍事頻譜管理。其主要任務(wù)是：統(tǒng)一劃分和指配頻率，監(jiān)督和管理無線電設(shè)備設(shè)置和使用；監(jiān)測戰(zhàn)場電磁環(huán)境，維護無線電設(shè)備工作秩序；實施戰(zhàn)場無線電管制，協(xié)調(diào)各部門的業(yè)務(wù)關(guān)系，消除己方相互干擾等。

軍用認知無線電（MCR，military cognitive radio）是一種能夠感知戰(zhàn)場電磁環(huán)境，通過對軍事環(huán)境的理解和學(xué)習(xí)，實時調(diào)整其內(nèi)部配置，以適應(yīng)外部戰(zhàn)場環(huán)境變化，最后根據(jù)感知的結(jié)果由策略決策單元選擇最佳的通信策略并進行實施的無線電技術(shù)，是認知無線電在軍事上的應(yīng)用［1］。

1．2 工作流程

戰(zhàn)場頻譜管理是通過頻譜信息感知、分析決策、管理控制和應(yīng)用服務(wù)4個環(huán)節(jié)實現(xiàn)［2］。4個環(huán)節(jié)共同實現(xiàn)頻譜信息的閉環(huán)處理，其中建立全方位、大縱深、立體化的頻譜感知網(wǎng)絡(luò)是實施戰(zhàn)場頻譜管理的基礎(chǔ)；構(gòu)建分布式、智能化頻譜信息處理決策網(wǎng)絡(luò)是核心，實現(xiàn)頻譜的動態(tài)分配和頻譜信息注入等管理控制是關(guān)鍵；最后實現(xiàn)為戰(zhàn)場各類無線電通信系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、多普傳感器系統(tǒng)、定向能量武器系統(tǒng)等提供有效頻譜接入和全域頻譜信息支撐的管理目標。在閉環(huán)處理過程中，可接收外部狀態(tài)激勵輸入信息、需求輸入信息，并可對外輸出共享頻譜管理決策信息。

2 軍用認知無線電電磁頻譜管理網(wǎng)系

戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系是軍隊電磁頻譜管理工作中使用的各種專用網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的專稱。它根據(jù)戰(zhàn)場頻譜管理實際需要，綜合運用先進信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代管理科學(xué)技術(shù)，建立一體化管理系統(tǒng)。其目標是實現(xiàn)各級電磁頻譜管理機構(gòu)在無線電頻率管理、臺站管理、監(jiān)測測向和辦公等業(yè)務(wù)的電子化、自動化以及電磁頻譜管理信息資源的共享，全面提高各級電磁頻譜管理機構(gòu)的工作效率和工作質(zhì)量。

2．1 戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系基本組成

當前，我軍的戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系主要是指“兩網(wǎng)三系統(tǒng)”，即：電磁頻譜監(jiān)測網(wǎng)、電磁頻譜探測網(wǎng)、電磁頻譜管理指揮控制系統(tǒng)、用頻裝備檢測系統(tǒng)以及電磁頻譜管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。

電磁頻譜監(jiān)測網(wǎng)擔負戰(zhàn)場電磁環(huán)境監(jiān)測和無線電信號測向定位任務(wù)，其主要功能有：測量無線電信號頻譜占用度；分析、識別有用信號和干擾信號；實現(xiàn)干擾／非法目標電臺測向與交叉定位。完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理，為頻率分配、指配及提供監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

電磁頻譜探測網(wǎng)是戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系的重要組成部分。目前建設(shè)和使用的主要是戰(zhàn)區(qū)短波頻率探測網(wǎng)，用于對電離層變化情況的實時探測，為短波頻率的預(yù)報、管理和最佳短波頻率的選用提供技術(shù)支持，實現(xiàn)短波頻率的實時探測、預(yù)報和管理。

電磁頻譜管理指揮控制系統(tǒng)是綜合運用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代管理科學(xué)等現(xiàn)代科技，集陸、海、空軍和第二炮兵電磁頻譜管理于一體，實現(xiàn)電磁頻譜管理信息獲取、傳遞、交換、處理一體化和指揮決策的科學(xué)化，支持電磁頻譜管理指揮員和指揮機構(gòu)對電磁頻譜管理活動實施高效指揮與控制的信息系統(tǒng)。

用頻裝備檢測系統(tǒng)是指測定用頻裝備各項技術(shù)指標的場地、儀器、儀表、設(shè)備等的總和，也是電磁兼容性測試系統(tǒng)，主要用于對用頻裝備進行電磁頻譜技術(shù)參數(shù)的檢測，是戰(zhàn)場電磁頻譜管理人員實施用頻裝備頻率管理的必不可少的輔助工具。

電磁頻譜管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為實施電磁頻譜管理提供數(shù)據(jù)支持的系統(tǒng)，也是戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系的一個重要組成部分。通常包括電磁頻譜管理數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和電磁頻譜數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等。

2．2 軍用認知無線電戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系構(gòu)建

一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，戰(zhàn)場電磁頻譜已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的無線電通信頻譜，靜態(tài)的、集中式的頻譜分配策略已不能滿足靈活多變的信息化戰(zhàn)爭的要求。未來通信的頻譜管理應(yīng)該是動態(tài)的，集中與分布相結(jié)合的。軍用認知頻譜管理以認知無線電技術(shù)為基礎(chǔ)，將情報偵察、通信、電子對抗、火力支持等作戰(zhàn)要素賦予頻譜感知能力，使頻譜監(jiān)測、頻譜探測及用頻監(jiān)測與頻譜管控同時進行，大大提高了電磁頻譜管理網(wǎng)系的覆蓋范圍，拓寬了頻譜管理的涵蓋頻段，為實現(xiàn)頻譜管理的動態(tài)性和實時性打下了堅實基礎(chǔ)。

利用認知無線電為情報偵察、通信、電子對抗、火力支持諸作戰(zhàn)單位賦予本地頻譜感知能力，使作戰(zhàn)諸元的本地頻譜感知與頻譜監(jiān)測系統(tǒng)、電磁頻譜探測網(wǎng)及用頻裝備檢測系統(tǒng)的緊密結(jié)合，可極大拓展頻譜監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高頻譜監(jiān)測精確度，為動態(tài)實時實現(xiàn)頻譜管理打下堅實基礎(chǔ)［3］。

在軍用認知無線電戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系結(jié)構(gòu)中，主要基于頻譜監(jiān)測、電磁頻譜探測網(wǎng)及用頻裝備檢測系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)，利用認知無線電相關(guān)技術(shù)，通過認知無線電感知與管理網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理、計算，然后將相應(yīng)的結(jié)果傳送到電磁頻譜管理指揮控制系統(tǒng)，以尋求最佳的頻譜管理方式，提高系統(tǒng)頻譜資源利用率。

3 軍用認知無線電戰(zhàn)場頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用的主要模式

3．1 軍地互聯(lián)

依據(jù)軍地電磁頻譜管理協(xié)調(diào)機制，將軍用和民用的電磁頻譜管理臺站按作戰(zhàn)要求統(tǒng)一組織；共享電磁頻譜管理數(shù)據(jù)資源信息，不斷更新電磁頻譜管理數(shù)據(jù)庫，為遂行作戰(zhàn)電磁頻譜管控任務(wù)提供信息、數(shù)據(jù)支援。一是超短波監(jiān)測站要進行軍地互聯(lián)，提高監(jiān)測覆蓋的有效范圍。民用可征用的超短波監(jiān)測站數(shù)量大，是彌補我軍作戰(zhàn)時監(jiān)測站不足的一項重要的選擇，可擴大戰(zhàn)場電磁頻譜監(jiān)測的范圍。二是短波監(jiān)測站在作戰(zhàn)的相關(guān)方向要進行互聯(lián)，提高短波監(jiān)側(cè)、測向和定位的范圍和精度。三是衛(wèi)星監(jiān)測站在適當?shù)臅r機要進行互聯(lián)，提高衛(wèi)星監(jiān)測的互補性。衛(wèi)星監(jiān)測站的目標大、投入多，軍地建設(shè)的衛(wèi)星監(jiān)測站數(shù)量十分有限，為全時、全方位盡快排查衛(wèi)星干擾源，在作戰(zhàn)運用中應(yīng)將軍地衛(wèi)星監(jiān)測站進行互聯(lián)，提高衛(wèi)星監(jiān)測的互補性。

3．2 區(qū)域管控

區(qū)域管控是指在一定的戰(zhàn)場范圍內(nèi)充分依托各軍兵種和地方既設(shè)頻譜管理網(wǎng)系，并運用相關(guān)的技術(shù)手段，達成軍兵種電磁頻譜管理網(wǎng)系之間，以及軍用電磁頻譜管理網(wǎng)系與民用電磁頻譜管理網(wǎng)系的有機互連，從而實現(xiàn)某一作戰(zhàn)區(qū)域電磁頻譜的有效管理。一是建立軍地區(qū)域信息互動、區(qū)域網(wǎng)系實時征用與區(qū)域數(shù)據(jù)實時調(diào)用機制。通過建立軍地信息互動發(fā)展機制、在地方電磁頻譜管理網(wǎng)系接口處設(shè)置國防通信終端、明確電磁頻譜管理網(wǎng)系動員的相關(guān)實施細則，達成既定區(qū)域電磁頻譜管理中心對國家和地方電磁頻譜管理網(wǎng)系的實時征用、軍隊對地方電磁頻譜管理數(shù)據(jù)的實時調(diào)用，并在聯(lián)合指揮部電磁頻譜管理中心的指導(dǎo)下，實現(xiàn)對指定作戰(zhàn)區(qū)域電磁頻譜的有效管控。二是建立區(qū)域電磁頻譜管理中心。將指定區(qū)域電磁頻譜管理網(wǎng)系通過軍事綜合信息網(wǎng)進行有機連接，并以此為基礎(chǔ)，建立區(qū)域電磁頻譜管理中心。各區(qū)域電磁頻譜管理中心通過直接對區(qū)域內(nèi)各監(jiān)測站下達指令，并在各區(qū)域電磁頻譜管理中心下設(shè)的監(jiān)測中心進行數(shù)據(jù)匯集、儲存、分析、派發(fā)和直接生成電磁頻譜態(tài)勢，為電磁頻譜管理決策提供參考數(shù)據(jù)。

3．3 柵格組網(wǎng)

柵格組網(wǎng)就是將橫向?qū)用嫔细髯鲬?zhàn)集團或諸軍兵種的電磁頻譜管理網(wǎng)系，以及縱向?qū)用娴膽?zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)電磁頻譜管理網(wǎng)系，運用軍事綜合信息網(wǎng)進行統(tǒng)一組網(wǎng)，橫跨縱聯(lián)，使之形成柵格狀、覆蓋全體作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)節(jié)點的網(wǎng)系體系，達成各網(wǎng)系相互之間的有機連接和相關(guān)電磁頻譜管理信息、數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。一是形成橫跨縱聯(lián)的柵格狀電磁頻譜管理網(wǎng)系。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不同和電磁頻譜管理的實際需要，通過對電磁頻譜管理網(wǎng)系的硬件平臺和軟件平臺進行靈活配置，可形成橫跨諸軍兵種和各戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)集團，縱聯(lián)戰(zhàn)略、戰(zhàn)役和戰(zhàn)術(shù)等不同層次柵格狀的電磁頻譜管理網(wǎng)系，并依托指揮專用網(wǎng)絡(luò)，連接形成一體化的電磁頻譜管理網(wǎng)系。二是發(fā)揮柵格的信息流通順暢、反饋及時的優(yōu)勢，建立通暢的電磁頻譜管理網(wǎng)系指令、信息和數(shù)據(jù)鏈路。結(jié)合電磁頻譜管理網(wǎng)系的相關(guān)功能，戰(zhàn)役電磁頻譜管理網(wǎng)系通常在匯總所屬作戰(zhàn)集團電磁頻譜管理網(wǎng)系指令、信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實時將指令、信息和數(shù)據(jù)上報給戰(zhàn)略電磁頻譜管理網(wǎng)系；戰(zhàn)略電磁頻譜管理網(wǎng)系在分析當前敵我態(tài)勢、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各作戰(zhàn)集團頻率使用的基礎(chǔ)上，實時將信息反饋至戰(zhàn)役電磁頻譜管理網(wǎng)系；并發(fā)布戰(zhàn)場電磁態(tài)勢。戰(zhàn)術(shù)電磁頻譜管理網(wǎng)系作為具體的執(zhí)行層，可根據(jù)作戰(zhàn)需要對電磁頻譜監(jiān)測網(wǎng)、電磁頻譜探測網(wǎng)和用頻裝備設(shè)備檢測系統(tǒng)實施有效控制，從而為電磁頻譜管理部隊（分隊）的有效編組、合理部署和作戰(zhàn)行動的順利實施提供依據(jù)。

3．4 全域覆蓋

全域覆蓋就是在進行電磁頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用時，將陸基、?；?、空基和天基電磁頻譜管理網(wǎng)系運用有線和無線連接方式有機互聯(lián)，從而形成覆蓋陸、海、空、天域的電磁頻譜管理網(wǎng)系［4］。陸地電磁頻譜管理網(wǎng)系的連接，主要包括固定電磁頻譜管理網(wǎng)系之間的連接、機動電磁頻譜管理網(wǎng)系的連接，以及固定與機動電磁頻譜管理網(wǎng)系之間的連接等3種方式。固定電磁頻譜管理網(wǎng)系之間的連接；可通過既設(shè)光纜將以有線的方式進行連接，達成電磁頻譜管理信息的相互交匯；機動電磁頻譜管理網(wǎng)系的連接，主要是通過戰(zhàn)場既設(shè)光纜和無線連接如WLAN，Ad Hoc，Mesh，Wi Max等方式。固定電磁頻譜管理網(wǎng)系和機動電磁頻譜管理網(wǎng)系之間的連接，主要是通過戰(zhàn)場既設(shè)光纜和CDMA，VPN等有線和無線連接的方式達成。陸海電磁頻譜管理網(wǎng)系的連接，主要是通過艦船與陸地之間的無線鏈路連接。陸空電磁頻譜管理網(wǎng)系的連接，主要是通過監(jiān)測飛機或在預(yù)警機及衛(wèi)星等無線連接的方式方法；達成有機互連。?？针姶蓬l譜管理網(wǎng)系的連接方面，主要是通過衛(wèi)星鏈路等無線連接的方式方法，實現(xiàn)預(yù)警機、衛(wèi)星或星載電磁頻譜管理設(shè)備與艦載電磁頻譜管理設(shè)備之間的互聯(lián)，并最終達成相關(guān)網(wǎng)系電磁頻譜管理信息的互聯(lián)互通。

［1］ 王 琰，韓朝暉，王宇輝，等．軍用認知無線電研究綜述［J］．電磁頻譜管理，2010（2）：39．

［2］ 焦 杰，紀少衛(wèi)．復(fù)雜電磁環(huán)境條件下的戰(zhàn)場頻譜管理［J］．通信導(dǎo)航與指揮自動化，2010（3）：47－48．

［3］ 劉明富，李春才，曾憲紅．認知無線電電磁頻譜管理網(wǎng)系構(gòu)建［J］．電磁頻譜管理，2009（2）：39－40．

［4］ 尹作誠，康國欽．電磁頻譜管理網(wǎng)系作戰(zhàn)運用芻議［J］．電磁頻譜管理，2010（1）：35－37．

E274

A

1008－1542（2011）12－0198－03

2011－06－20；責(zé)任編輯：張 軍

黃琦志（1968－），男，江西吉安人，副教授，碩士，主要從事軍隊指揮自動化工程方面的研究。