美國電磁頻譜戰(zhàn)發(fā)展分析

蔡亞梅，趙 霜，陳利玲

(中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007)

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美國電磁頻譜戰(zhàn)發(fā)展分析

蔡亞梅，趙 霜，陳利玲

(中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007)

從單平臺擴展到多平臺，從電子戰(zhàn)裝備擴展到所有用頻設(shè)備，從電磁空間擴展到賽博空間，是電磁頻譜控制發(fā)展的必然，也正是電磁頻譜戰(zhàn)的實踐。簡要講述了電磁頻譜戰(zhàn)的定義和內(nèi)容，列出幾個典型的電磁頻譜戰(zhàn)項目，最后對電磁頻譜戰(zhàn)未來發(fā)展趨勢進行了分析。

電磁頻譜;電磁頻譜戰(zhàn);電磁頻譜管理

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是在陸、海、空、天、電(網(wǎng))五維戰(zhàn)場進行的軍事斗爭，貫穿于現(xiàn)代戰(zhàn)爭全過程的電子戰(zhàn)、光電對抗，就是奪取電磁頻譜控制權(quán)和使用權(quán)的斗爭，占優(yōu)勢的一方往往能夠掌握戰(zhàn)斗的主動權(quán)，取得作戰(zhàn)的勝利。21世紀，圍繞電磁頻譜展開的爭奪戰(zhàn)將成為軍事斗爭的焦點。

近年來，美軍不斷進行電子戰(zhàn)戰(zhàn)斗管理試驗，其發(fā)展正從單平臺擴展到多平臺，從電子戰(zhàn)裝備擴展到所有用頻設(shè)備，從電磁空間擴展到賽博空間，這是電磁頻譜控制發(fā)展的必然，也正是電磁頻譜戰(zhàn)的實踐。2013年，美國防部擬定了《聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)》條令。2014年12月，美海軍提出“電磁機動戰(zhàn)”新概念。2015年發(fā)布的《關(guān)于國家安全的突破性技術(shù)》戰(zhàn)略指南中明確指出“未來幾年DARPA的研究重點是確保制電磁權(quán)”。美國國防系統(tǒng)網(wǎng)2015年12月10日報道，國防部正在考慮將頻譜作為陸地、空中、海洋、太空和網(wǎng)絡(luò)空間之外的第六個作戰(zhàn)領(lǐng)域。2015年12月2日，美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心(CSBA)發(fā)布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》研究報告，提出了“零至低功率電磁頻譜戰(zhàn)”，重點闡述對美國未來電磁頻譜戰(zhàn)中如何重拾霸主地位的一些建議。據(jù)媒體報道，美國空軍研究人員正在創(chuàng)建一個仿真頻譜戰(zhàn)的戰(zhàn)場，用于測試新型電子戰(zhàn)和光電對抗系統(tǒng)，幫助美國空軍在未來沖突中控制電磁頻譜。美第三次抵消戰(zhàn)略中關(guān)注領(lǐng)域之一就是電磁頻譜——空中電子威脅，提出了“頻譜戰(zhàn)持久性挑戰(zhàn)”(SWEC)。美國防部啟動動態(tài)頻譜管理項目，正在積極尋求解決方案，實現(xiàn)對整個電磁頻譜的態(tài)勢感知，為各作戰(zhàn)域和任務(wù)領(lǐng)域遂行進攻性和防御性電磁頻譜作戰(zhàn)進行指揮與控制。

1 電磁頻譜戰(zhàn)定義及內(nèi)容

電磁頻譜戰(zhàn)，如圖1所示，即交戰(zhàn)雙方圍繞制電磁權(quán)展開的爭奪，目的是限制或剝奪敵方有效使用電磁頻譜，保障己方有效使用電磁頻譜。電磁頻譜戰(zhàn)涉及的內(nèi)容包括：電磁頻譜管理、頻率分配、電磁頻譜策略、主盟國協(xié)調(diào)等。涉及所有C4ISR、傳感器、數(shù)據(jù)鏈、防空系統(tǒng)、空間飛行器互聯(lián)性等，還包括電磁攻擊(如高能激光、電磁脈沖武器、高功率微波武器等)。

圖1 21世紀的電磁頻譜戰(zhàn)

從電磁頻譜應(yīng)用方面分，電磁頻譜戰(zhàn)包括三部分：電磁頻譜攻擊(EMSA)、電磁頻譜利用(EMSE)、電磁頻譜保護(EMSP)。

EMSA指的是利用電磁能量、定向能或反輻射武器攻擊人員、設(shè)備或裝置，目的是降低或損壞敵方的戰(zhàn)斗能力，或者是使敵方的戰(zhàn)斗能力失效。

EMSE指的是采取措施搜索、攔截、識別、確定或定位有意或無意輻射電磁能量源，目的是立即識別威脅、挽救、瞄準、規(guī)劃并實施未來的行動。EMSE主要是為了立即作戰(zhàn)應(yīng)用，而不是為了之后的分析。

EMSP指的是技術(shù)和過程屬性，目的是為了保護人員、設(shè)備或裝置不受任何可能會降低、失效或損壞友方戰(zhàn)斗能力的電磁能量使用的影響。

CSBA《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》的研究報告，主要提出了如下幾方面的建議：

1)將電磁頻譜戰(zhàn)視作一項長期的競爭活動，并對該領(lǐng)域未來構(gòu)想有明確規(guī)劃；

2)開發(fā)新型電磁頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)概念；

3)提出電磁頻譜戰(zhàn)的新能力需求；

4)加速開發(fā)新型電磁頻譜戰(zhàn)技術(shù)；

5)實現(xiàn)電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)采購的集成；

6)演示新型電磁頻譜戰(zhàn)能力。

該報告首次提出了“低功率乃至零功率”作戰(zhàn)理念。即，將來在戰(zhàn)場上將盡量少使用或不使用主動發(fā)射電磁信號的系統(tǒng)，以確保己方各類資產(chǎn)不會暴露自己?？傊磥砻儡娫趹?zhàn)場上作戰(zhàn)時，將盡可能不主動發(fā)射電磁信號?！暗凸β誓酥亮愎β省弊鲬?zhàn)理念中主要涉及以下幾類系統(tǒng)：低功率電子對抗系統(tǒng)，如利用網(wǎng)絡(luò)化低功率誘餌對敵方傳感器實施抵近式干擾；低截獲概率/低檢測概率(LPI/LPD)傳感器，如無源雷達與多基地雷達、無源相干定位系統(tǒng)。

2 典型電磁頻譜戰(zhàn)項目

DARPA將頻譜控制和復(fù)用作為“改變戰(zhàn)場游戲規(guī)則”的重要技術(shù)，并立項支持了多個頻譜共享和復(fù)用研究計劃。美軍電磁頻譜戰(zhàn)方面的發(fā)展思路包括電磁頻譜管理理論模式、電磁頻譜戰(zhàn)裝備計劃及其進展、電磁頻譜行動未來規(guī)劃。

美海軍正在研究一種新型的電子戰(zhàn)戰(zhàn)略——電磁機動戰(zhàn)(EMW)，旨在探索電磁域中的機動戰(zhàn)術(shù)。該項工作獲得了美國防部高層的關(guān)注。在美海軍2015年1月發(fā)布的《美海軍科技戰(zhàn)略》中，電磁機動戰(zhàn)被作為海軍未來九大重點科技領(lǐng)域之一而重點發(fā)展。

美海軍戰(zhàn)略文件《信息優(yōu)勢路線圖2013—2028》概述了海軍未來的三個基本能力域：有保障的指揮控制、戰(zhàn)斗空間感知以及綜合火力。保密通信；定位、導(dǎo)航與授時(PNT)；賽博、信號與圖像情報以及非動能武器在這三個領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，并且都嚴重依賴于電磁頻譜。顯然，無障礙地接入電磁頻譜與信息優(yōu)勢能力一樣都是美國的重心。其基本原理是在電磁作戰(zhàn)環(huán)境(EMOE)中獲得機動自由以及對變化環(huán)境的適應(yīng)速度，以保持己方的信息優(yōu)勢，以此作為電磁敏捷(EMA)措施。高度電磁敏捷將為部隊在嚴密防護或復(fù)雜電磁地形中提供機動能力，使部隊能夠選擇與敵交戰(zhàn)的最佳時間、地點和手段。此外，還能使部隊的反應(yīng)比敵方更快，迫使敵方在不利的電磁地形中進入防御狀態(tài)。

美空軍研究實驗室的三個項目凸顯了頻譜戰(zhàn)日益增長的重要性和軍方的重視程度：

1)頻譜戰(zhàn)評價和評估技術(shù)工程研究(SWEATER)項目，旨在開發(fā)傳感器評估技術(shù)，涉及使用基于軟件定義或RF認知技術(shù)的數(shù)字射頻存儲器(DRFM)和器件的AESA雷達和干擾系統(tǒng)；

2)頻譜戰(zhàn)評估技術(shù)(SWAT)項目，目的是在先進的模擬器上集成傳感器和電子戰(zhàn)技術(shù)來確定開發(fā)機遇和風險；

3)先進新穎的頻譜戰(zhàn)環(huán)境研究(ANSWER)項目，有七個承包商參與。ANSWER尋求開發(fā)自適應(yīng)頻譜戰(zhàn)技術(shù)，以保持在對抗和拒止環(huán)境中的作戰(zhàn)能力。

美空軍的SWEATER、SWAT和ANSWER三個新的軍用技術(shù)研究項目說明了兩件事： “頻譜戰(zhàn)”術(shù)語快速發(fā)展，得到廣泛認可并成為主流用法；頻譜戰(zhàn)迅速成為美國軍方的重中之重。

近年來，為了充分利用新的電子戰(zhàn)系統(tǒng)能力，美國電磁頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)概念將使用大量干擾機和誘餌，如將MALD聯(lián)網(wǎng)以在電磁頻譜中形成假目標、“對綜合傳感器的多元素信號特征”(NEMESIS)等，即利用電磁頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)概念和技術(shù)來混淆或欺騙這些傳感器，從而實施電磁頻譜戰(zhàn)。美軍還先后開展了認知電子戰(zhàn)、軍事信息系統(tǒng)體系架構(gòu)、先進電子戰(zhàn)組件等一系列新技術(shù)研究計劃，并在下一代干擾機、定向能武器等裝備技術(shù)方面取得了里程碑進展。

3 電磁頻譜戰(zhàn)發(fā)展趨勢分析

《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》報告中闡述了電磁頻譜戰(zhàn)領(lǐng)域未來的幾種關(guān)鍵技術(shù)與能力，包括網(wǎng)絡(luò)化、靈活性、多功能、小型化、自適應(yīng)，這些其實也是電子戰(zhàn)領(lǐng)域近幾年的主要發(fā)展趨勢。

1)網(wǎng)絡(luò)化、抵近式電子攻擊系統(tǒng)有望成為典型的下階段電磁頻譜戰(zhàn)(低功率到零功率作戰(zhàn))系統(tǒng)。

根據(jù)電磁頻譜戰(zhàn)相關(guān)闡述，下階段電磁頻譜戰(zhàn)(低功率到零功率作戰(zhàn))將主要依賴如下三類系統(tǒng)：低功率電子對抗系統(tǒng)、低截獲概率/低檢測概率傳感器、低截獲概率/低檢測概率通信系統(tǒng)。這三類系統(tǒng)中，最犀利、最具攻擊性的無疑是低功率電子對抗系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)化低功率抵近式電子攻擊系統(tǒng)。其實，美軍已經(jīng)擁有類似系統(tǒng)。從最初的“狼群”系統(tǒng)到最近DARPA正在開發(fā)的“小精靈”系統(tǒng)都屬此類，它們具備共同的特點——網(wǎng)絡(luò)化、小型化、低功率、抵近式運作。

“小精靈”電子戰(zhàn)無人機項目是DARPA于2015年9月提出的，旨在開發(fā)一種小型、網(wǎng)絡(luò)化、集群作戰(zhàn)電子戰(zhàn)無人機，如圖2所示。該無人機屬于一種“半一次性”(semi-expendable，即，盡可能回收并重復(fù)使用)偵察與電子戰(zhàn)無人機，可以由C-130運輸機攜帶至防區(qū)外并發(fā)射出去，無人機之間通過網(wǎng)絡(luò)化來實現(xiàn)壓制敵方導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、切斷敵方通信乃至向敵方數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中注入惡意代碼等功能。

圖2 “小精靈”無人機作戰(zhàn)應(yīng)用示意圖

2)基于無線注入的賽博攻擊系統(tǒng)有望成為典型的頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)。

作為電子戰(zhàn)與賽博戰(zhàn)融合的產(chǎn)物，頻譜戰(zhàn)可以視作“具備賽博戰(zhàn)能力的電子戰(zhàn)”，亦可視作“具備電子戰(zhàn)能力的賽博戰(zhàn)”。從技術(shù)層面來講，可以簡單地稱之為“基于無線注入的賽博戰(zhàn)”。

除了“舒特計劃”(Project Suter)，下一代干擾機據(jù)稱就具備向敵方戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)注入惡意代碼的能力。最近美軍正在研究的賽博攻擊吊艙則進一步體現(xiàn)了其對于“基于無線注入的賽博攻擊”這種典型頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)樣式的堅持。據(jù)2015年3月17日的報道，美國正在為F-35“聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機”研制一種吊艙形式的賽博攻擊系統(tǒng)。

3)未來電磁頻譜作戰(zhàn)，需要從體系架構(gòu)設(shè)計、作戰(zhàn)協(xié)同和系統(tǒng)融合層面開展研究。

對技術(shù)上實現(xiàn)通信、雷達、電子戰(zhàn)頻譜共享、完全可重構(gòu)的射頻系統(tǒng)，新型感知電子系統(tǒng)與平臺等的研發(fā)是當務(wù)之急，這為未來實現(xiàn)頻譜控制提供了可行的解決方法。

4 結(jié)束語

隨著電子戰(zhàn)技術(shù)的突飛猛進，在未來日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)化、自適應(yīng)、靈活捷變、多功能、小型化的電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。采用新型電磁頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)概念并部署相應(yīng)的能力，即可在未來作戰(zhàn)中取得致勝先機?！?/p>

[1] 朱松.電磁頻譜戰(zhàn)構(gòu)想[J].國際電子戰(zhàn)，2010(11)：26-29.

[2] Bryan C，Mark G. Winning the airwaves[R].CSBA,2015.

[3] 羅金亮，王雷，楊健,等.美“電磁頻譜戰(zhàn)”作戰(zhàn)概念解析[J].中國電子科學研究院學報,2016,11(5):474-477.

[4] 呂躍廣，等.對電磁頻譜戰(zhàn)的認識與思考[J].外軍信息戰(zhàn)，2016(3)：2-7.

Development analysis of electromagnetic spectrum warfare programs in USA

Cai Yamei, Zhao Shuang, Chen Lilin

(No. 8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

It is necessary for electromagnetic spectrum control development from single platform to multi-platforms, from electronic warfare devices to all frequency-dependent devices, from electromagnetic space to cyberspace, also it is practice of electromagnetic spectrum warfare (EMS). Definition and content of EMS are described briefly. Several typical EMS programs are introduced. Future development of EMS is analyzed.

electromagnetic spectrum; EMS; electromagnetic spectrum management

2017-06-05；2017-07-20修回。

蔡亞梅(1971-)，女，高工，主要研究方向為電子對抗。

TN973

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