對彈道導彈防御系統(tǒng)的電子對抗技術分析

程 強，游敬云

(中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江 嘉興 314033)

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對彈道導彈防御系統(tǒng)的電子對抗技術分析

程 強，游敬云

(中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江 嘉興 314033)

分析了導彈防御(MD)系統(tǒng)的構成以及天基預警系統(tǒng)、作戰(zhàn)管理/指揮控制通信系統(tǒng)(BM/C3I)、雷達系統(tǒng)和攔截武器的功能及整個反導過程的信息流程，找出其薄弱環(huán)節(jié)，提出相應的對抗措施，摧毀、削弱、擾亂、中斷或欺騙MD系統(tǒng)的探測預警、跟蹤識別和攔截交戰(zhàn)各個階段的指揮控制通信數據信息的獲取、處理和傳遞。

導彈防御系統(tǒng)；彈道導彈；預警衛(wèi)星；電子對抗

0 引 言

美國為了自身安危，從上個世紀就開始精心編織一張巨大的天網——彈道導彈防御(MD)系統(tǒng)，其目的是保障美國及其盟國不會受到被侵略國家的反擊，能夠肆無忌憚地推行霸權主義和強權政治，美國想把這張網作為她擔當世界警察的盾牌。有了盾牌，出矛、揮劍就更無顧慮。將MD系統(tǒng)部署東歐，針對俄羅斯意圖非常明顯，而最近打著防御朝鮮導彈的幌子，在韓國星州郡部署“薩德”系統(tǒng)。攜帶宙斯盾反導系統(tǒng)的美航母編隊闖入我南海島礁12海里，公然對我挑釁，其防范和圍堵中國之心昭然若揭。因此我們必須對MD有清醒的認識，對其組成和功能進行深入剖析，緊密跟蹤其未來發(fā)展趨勢。如何反制其MD系統(tǒng)，成為當務之急。我們應該全面、深入、多角度地探討MD系統(tǒng)的特點，找出它的疏漏，從而為最終消除安全隱患打下堅實的技術基礎。

本文首先介紹MD系統(tǒng)的構成和功能，然后分析了整個反導過程的信息流程，找出它的缺陷以及信息對抗手段。通過研究發(fā)現(xiàn)，MD系統(tǒng)是美國推行霸權主義的護身符，看起來“天衣無縫”，實則“網洞百出”。

1 MD系統(tǒng)的構成與功能

MD系統(tǒng)包括天基預警系統(tǒng)、作戰(zhàn)管理/指揮控制通信系統(tǒng)(BM/C3I)、雷達系統(tǒng)和攔截武器4個部分，是一個以綜合電子信息系統(tǒng)為核心、融探測和攻擊為一體的彈道導彈防御系統(tǒng)。其中，BM/C3I則是實施攻擊作戰(zhàn)、主動防御和被動防御的基礎，是MD系統(tǒng)中支持各軍種聯(lián)合作戰(zhàn)的公共基礎設施。

天基預警系統(tǒng)主要是預警衛(wèi)星，以前是國防支援計劃(DSP)預警衛(wèi)星系統(tǒng)。DSP衛(wèi)星原本設計用于對戰(zhàn)略彈道導彈提供預警的，但隨著衛(wèi)星本身及地面站的逐步改進，已具備對戰(zhàn)區(qū)彈道導彈提供預警的能力。DSP衛(wèi)星經過3代發(fā)展，在導彈探測方面已經達到相當成熟的實戰(zhàn)水平。DSP系統(tǒng)存在一些問題。例如，由于受視場限制，DSP衛(wèi)星上的紅外望遠鏡必須繞星體中軸線旋轉才能覆蓋地球表面，每經過一個時間(約10 s)才能掃過特定區(qū)域。又如，DSP系統(tǒng)不具備中段跟蹤的能力。這是顯然的，因為以DSP衛(wèi)星的現(xiàn)有高度，無法探測到彈道導彈關機后的紅外輻射，對自由飛行段的目標只有低軌道衛(wèi)星才能“看”到。另外，DSP目前對虛警問題還不能徹底解決，對射程小的彈道導彈的預警時間太短。

為了克服DSP系統(tǒng)的缺點，美軍又開始發(fā)展下一個大型導彈預警計劃——SBIRS 計劃。SBIRS除了包容DSP衛(wèi)星星座以外，還將建造低軌和高軌衛(wèi)星星座。SBIRS比單獨DSP系統(tǒng)的預警能力更強。

天基紅外系統(tǒng)(SBIRS)是一種未來新式導彈預警和跟蹤系統(tǒng)，用于探測全世界的導彈發(fā)射，跟蹤飛行中的敵方導彈，并指引反導武器加以摧毀，主要彌補DSP不能探測中段的能力。SBIRS包括空間段和地面段兩部分，空間段由低軌衛(wèi)星星座、高軌衛(wèi)星星座和靜止軌道衛(wèi)星星座3種組成。低軌衛(wèi)星星座由“空間和導彈跟蹤系統(tǒng)(SMTS)”計劃支持，高軌衛(wèi)星星座由“戰(zhàn)區(qū)高度區(qū)域防御(THAAD)”計劃支持，靜止軌道衛(wèi)星沿用DSP已有的星座[1-3]。

BM/C3I系統(tǒng)主要是完成戰(zhàn)斗管理、指揮與控制以及防御過程中的通信任務，包括選擇目標并確定目標的優(yōu)先級,形成防御計劃,管理攔截過程,處理防御系統(tǒng)各部件之間的交互作用,管理分配可用資源,并在防御過程中允許人工干預等功能。

雷達系統(tǒng)包括預警雷達和地基雷達。預警雷達的功能是探測、跟蹤來襲彈道導彈，并發(fā)布預警信息,其預警信息用于引導地基雷達在準確的方位探測目標。地基雷達是火控雷達，執(zhí)行目標監(jiān)視、捕獲、跟蹤、識別、火控支援和殺傷評估等功能。該雷達自主地或根據預警系統(tǒng)傳來的引導信息搜索威脅目標。探測到一個或多個目標后，對它們進行跟蹤，并從中識別出彈頭。

攔截武器包括攔截器及其發(fā)射系統(tǒng)。在不同的階段將使用不同的攔截器，如在助推段采用機載激光器或無人機載動能攔截彈，在此階段防御的最大好處是攔截后彈體碎片，特別是攜帶的核、生、化學彈頭的彈頭碎片不會落在自己的區(qū)域。在戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御系統(tǒng)(THAAD)采用THAAD攔截導彈，在陸基低層采用“愛國者”導彈攔截。所以說，攔截器的功能是在預警信息的指示和地基雷達的引導下，對來襲彈道導彈實施有效摧毀。

2 MD系統(tǒng)的信息流程

導彈發(fā)動機點火后，DSP預警衛(wèi)星上的紅外探測器陣列立即接收到導彈尾焰的紅外輻射信號，該信號經放大、調制后送入信號處理器；信號處理器將信號變換成數字形式，并做濾波處理，測出目標的方位角和輻射強度，再從不同波長輻射強度之比以及輻射強度的變化換算出目標的速度和加速度；電視攝像機同時拍攝電視圖像，送回到地面接收站。地面接收站將預警信息通過BM/C3I系統(tǒng)送往北美航空司令部(NORAD)，同時該信息也被BM/C3I系統(tǒng)發(fā)送到預警雷達。DSP衛(wèi)星不能提供中段跟蹤能力，這個缺陷只能依靠以后的低軌衛(wèi)星來完成。預警衛(wèi)星能提供導彈的發(fā)射位置、類型和大致瞄準方位，卻不能提供精確的距離信息，這一信息只能由預警雷達彌補。預警雷達利用這些數據繼續(xù)對導彈進行跟蹤和識別，從而獲得更加精確的彈道參數，特別是距離信息，并通過BM/C3I系統(tǒng)傳輸到NORAD。這樣，來自預警衛(wèi)星的紅外數據與預警雷達的雷達數據在NORAD進行融合，并在那里形成預警信息，通過衛(wèi)星向戰(zhàn)區(qū)內的反導部隊發(fā)布，同時引導地基雷達進行跟蹤。

當來襲導彈飛到攔截彈射程以內時，攔截彈升空攔截。攔截彈在飛行過程中，不斷同地面之間通信，以更新來襲導彈的彈道參數。當接近目標后，采用引信或直接摧毀的方式進行攔截。為提高攔截概率，MD采用“射擊-觀測-再射擊”的方式。在攔截彈升空直至最終攔截的整個過程中，地面雷達一直跟蹤作戰(zhàn)過程，評估作戰(zhàn)效果。在首次攔截失敗后，馬上進行第2次攔截。整個反導過程的信息流程如圖1所示。

從以上可以看出，這張網是立足現(xiàn)有衛(wèi)星、計算機等新型技術，積極建立從高空到低空的立體反彈道導彈防御系統(tǒng)。

3 MD系統(tǒng)對抗可行性分析

看起來“天衣無縫”的天網，其實存在著很大的疏漏。下面分別討論MD系統(tǒng)中的衛(wèi)星、BM/C3I、雷達和攔截彈存在的弱點，并據此弱點實施有效的軟殺傷或硬殺傷，從而使目標設備不能正常工作，甚至被摧毀，由此而說明MD系統(tǒng)存在很大缺陷。

3.1 衛(wèi)星段的弱點和干擾可行性

在MD系統(tǒng)中，無論是預警衛(wèi)星還是偵察衛(wèi)星，都含有用以接收指揮中心遙控指令、回送遙測數據、態(tài)勢控制信息等的電子設備。這些電子設備，或者發(fā)射無線電信號，或者接收無線電信號，或者兼而有之，以便完成它們各自的功能。因此，這就給電子干擾提供了良機。首先，我們可以對衛(wèi)星遙控、遙測系統(tǒng)干擾。當敵人的衛(wèi)星將遙測信號或需要轉發(fā)的控制端發(fā)來的信號發(fā)向測控站，或者測控中心將遙控信號和其他信號發(fā)向衛(wèi)星時，敵有關重要信號就可能被我方截獲。當敵人在遙控中心接收衛(wèi)星遙測信號或衛(wèi)星接收遙控信號時，它們的接收系統(tǒng)就可能受到我方的有意干擾。當我們從截獲的信息中提取敵信號的各項參數，并選取最佳干擾樣式進行干擾時，就可能完全破壞敵遙控遙測系統(tǒng)對遙控和遙測信號的接收，從而一方面使監(jiān)控站無法產生正確的遙控指令；如采用干擾衛(wèi)星對DSP衛(wèi)星的遙控信號進行干擾，假如干擾從其天線的副瓣進入，設其副瓣電平為-30 dB，假設干擾衛(wèi)星和DSP衛(wèi)星的距離300 km，與導彈預警衛(wèi)星和地面站的距離36 000 km相比，具有41.58 dB的優(yōu)勢，考慮到大氣、宇宙噪聲等損耗，即使等效輻射干擾功率比地面站的小14 dB，也能實現(xiàn)對導彈預警衛(wèi)星的遙控系統(tǒng)的干擾壓制。另一方面，對于遙控而言，由于遙控指令的接收受到了干擾，被控衛(wèi)星也就不能被正確控制，從而處于失控狀態(tài)；甚至還可以通過注入偽指令、偽數據等手段進行欺騙性干擾，奪取對衛(wèi)星的控制權，發(fā)出指令使其改變運行軌道、改變天線波束角度、修改系統(tǒng)時間或關閉衛(wèi)星等。對衛(wèi)星信息鏈路利用干擾衛(wèi)星進行大功率干擾壓制、阻塞信息網中的星地、星間鏈路。假如預警衛(wèi)星地面站的天線波束為0.2°,導彈預警衛(wèi)星與地面站的距離為36 000 km，在干擾衛(wèi)星的軌道平面距離DSP衛(wèi)星小于125 km范圍內都可從主波束進入。我們只要把干擾星放在距離DSP衛(wèi)星125 km的地方，選用與導彈預警衛(wèi)星相同的下行發(fā)射頻率向地面站發(fā)射干擾信號，就能對地面站進行有效的干擾，使其無法正常接收。另外，還可通過電離層加熱的方法，使電離層出現(xiàn)閃爍來破壞星地間鏈路。

3.2 BM/C3I的弱點和干擾可行性

BM/C3I在彈道導彈防御系統(tǒng)中起著中樞神經的關鍵作用。它是集信息處理、信息獲取和信息傳輸于一體的復雜系統(tǒng)，主要完成預警、跟蹤、目標指示等信息的傳輸。既包含有線鏈路(光纖、光纜通信)，又有許多的無線鏈路。它的弱點是：(1)容易受到計算機網絡的攻擊和病毒的破壞；(2)無線通信設備易受高空無人飛機和地面的無線電干擾。

對抗策略：對于BM/C3I系統(tǒng)，如果把它看成信息鏈，可以采用對抗手段切斷信息的獲取和傳輸，而若看成時間鏈，使用欺騙方法延遲許多環(huán)節(jié)的信息傳輸，導致預警時間縮短或造成數據信息的誤碼。

(1) BM/C3I系統(tǒng)的核心是信息處理系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)中使用最多的是計算機和系統(tǒng)軟件及應用軟件。利用MD設備的電磁輻射造成的信號泄漏或無線接口可以竊取信息，或者利用網絡節(jié)點，直接或間接打入BM/C3I系統(tǒng)竊取信息；通過計算機病毒篡改信息數據,使計算機系統(tǒng)被滲透而造成故障,或者向其系統(tǒng)發(fā)送大量、高速傳播的病毒，擁擠有線網絡帶寬，導致BM/C3I系統(tǒng)癱瘓。

(2) 利用硬殺傷的方法，直接摧毀BM/C3I系統(tǒng)的傳感器，或者用電磁脈沖炸彈燒毀它的電子設備，使其無法獲取信息。

(3) MD系統(tǒng)的BM/C3I主要通過數據鏈傳輸。圖2為愛國者導彈營的BM/C3I系統(tǒng)的主要數據鏈路構成。對不同的數據鏈可采用不同的干擾方式和干擾樣式，如對TADIL-J可采用噪聲壓制等方法。PADIL為“愛國者”數字信息鏈路，是專為愛國者導彈營設計，提供愛國者導彈營的AN/MRC-136指揮協(xié)調中心與導彈連的AN/MSQ-104作戰(zhàn)控制站之間一個點對點全雙工的保密數據鏈路，提供愛國者導彈營內一貫雙向、多重路徑的監(jiān)視數據交換鏈路，用以傳輸指揮控制指令、監(jiān)視情報、目標跟蹤/更新數據、監(jiān)視各單位運作狀況等，以增強各單位與全營整體的生存性。PADIL傳輸速率為32 kbps，可采用超高頻或高頻頻段無線電傳輸。

對PADIL可采用投擲式和遠距離大功率干擾，投擲式是將干擾設備(如投擲式干擾彈)投到愛國者導彈陣地地面或上空附近，利用距離優(yōu)勢或升空優(yōu)勢，采用壓制干擾。如果我們完全了解PADIL的信息格式，也可通過發(fā)虛假信號或修改信息內容，達到欺騙干擾的目的。還可采用遠距離大功率干擾飛機對PADIL數據鏈實施壓制式干擾。

3.3 雷達的弱點和干擾可行性

雷達的一般弱點：雷達探測非常容易遭受主瓣干擾的損害；地基雷達難以探測低空目標；雷達波束窄，目標捕獲時間長，需要反導預警探測系統(tǒng)進行粗引導。對抗策略：應用無人機施放分布式的主瓣干擾，施放模擬飛行彈頭的雷達假目標，以假亂真；改變彈頭雷達反射特征，造假隱真；應用戰(zhàn)術彈道導彈、巡航導彈、反輻射導彈、反輻射無人機攻擊轟炸。雷達具有目標跟蹤能力，因此在雷達對目標進行跟蹤時，可采用距離、角度維欺騙干擾技術，通常可采用距離、角度拖引方法實現(xiàn)對雷達的跟蹤回路干擾[4]。

雷達探測的信息一般通過光纖、電纜和無線傳輸到指控中心?？衫眠h距離大功率干擾飛機或投擲式干擾對其無線通信鏈路進行干擾。

3.4 攔截彈的弱點和對抗方法[5]

攔截彈是MD系統(tǒng)的具體執(zhí)行者,它負責對彈道導彈進行摧毀。而每種反彈道導彈又有其弱點。像在PAC-3系統(tǒng)中，導彈的制導是一個關鍵技術，制導過程分3個階段，第1階段為導彈飛行的初始階段，采用導彈慣性制導系統(tǒng)的程序進行自主制導；第2階段為導彈的飛行中段，采用無線遙控指令制導；第3階段為導彈的飛行末段，此時導彈與目標的距離小于16 km，采用導彈跟蹤(TVM)制導；導彈轉發(fā)的頻率點也在C波段，指令控制的頻率與遙控階段相同。除自主制導階段無法進行對抗外，其余各階段都可進行對抗，都有對抗的途徑。對這些階段的制導進行干擾，使其無法有效執(zhí)行任務，容易使導彈的攻擊誤差增大，可以較好地實現(xiàn)我們的目標。而高層反導導彈THAAD完全依賴于地基雷達控制和引導；高精度的碰撞殺傷依賴于紅外導引頭，對陽光和強激光敏感(可引出強激光干擾、致盲的對抗方法)；通過撞擊方式來摧毀目標，對攔截點要求精確，對彈頭機動敏感。對抗策略：首先干擾地基雷達，應用反輻射武器摧毀地基制導雷達；在高空施放模擬彈頭的雷達誘餌或在大氣層外施放紅外誘餌；干擾制導數據傳輸鏈路。

4 結論和討論

通過以上分析，發(fā)現(xiàn)所謂的“天網”不是銅墻鐵壁，存在著不少漏洞和缺陷。從技術上，MD還在不斷試驗和測試，說明還存在缺陷，需要改進和完善。從道義上，美國這張為自己精心設計的“保護網”，明為維護全球的安全，實為世界和平進程的絆腳石。因此它必然遭到所有愛好和平的人們的反對。

[1] 蔣躍，鄧磊，臧鵬，等.美國天基紅外預警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術特點[J]．空軍雷達學院學報，2011,25(2):105-108.

[2] 浦甲倫，崔乃剛，郭繼峰，等.天基紅外預警衛(wèi)星系統(tǒng)及其探測能力分析[J]．現(xiàn)代防御技術，2008，36(4):68-72.

[3] 邴啟軍，馮書興.星載紅外預警探測器工作機制和對抗方式[J]．科技導報，2009，27(21):111-115.

[4] 文樹梁.反導預警“鋪路爪”雷達與對抗[J].航天電子對抗，2005，21(4):4-7.

[5] 高鵬，張紫浩，卞婧，等.動能攔截彈特性及其對抗措施[J].光電技術應用，2008，23(4):11-13.

Analysis of Electronic Countermeasure Technology for Ballistic MD

CHENG Qiang,YOU Jing-yun

(No.36 Research Institute of CETC,Jiaxing 314033,China)

This paper analyzes the composing of ballistic missile defense system,functions of the space-based early warning system,battle management/command control communication intelligence system (BM/C3I),radar system and the interception weapons and the information flow of whole antimissile process,finds out the weak tache,puts forward corresponding countermeasures to destroy,weaken,disturb,interrupt or cheat the acquisition,processing and transmission of the command control communication data information in various stages such as detection & early warning,tracking & identification and interception & battle of the MD system.

missile defense system;ballistic missile;early warning satellite;electronic countermeasure

2016-12-15

TN97

A

CN32-1413(2017)02-0006-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.002