艦艇編隊通信對抗體系研究

何躍宏，孫良偉，王首斌

(中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江 嘉興 314033)

0 引 言

隨著科學技術的進步和信息化程度的不斷提升，艦艇編隊已成為各國海軍遂行海上軍事任務的主要作戰(zhàn)力量。艦艇編隊以航母為核心，由防空驅逐艦、反潛護衛(wèi)艦、攻擊型核潛艇、艦載機、綜合補給艦和各類支援保障力量組成，具備防空、反潛、反艦和對陸攻擊等綜合作戰(zhàn)能力，是海上作戰(zhàn)的主要兵力和重要的編組形式[1-2]。通信對抗是艦艇編隊對抗的重要內容，可對敵編隊內的指揮控制、語音通信和戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈等電磁信號進行截獲偵察，獲取敵目標電磁態(tài)勢和通信情報，并在必要時實施干擾，阻斷和破壞敵通信鏈路，同時保障己方通信信號不被敵截獲和干擾。通信對抗貫穿于艦艇編隊對抗的始終，在很大程度上直接影響了編隊對抗的成敗[3-4]。

在未來高度信息化條件下的海上艦艇編隊作戰(zhàn)中，通信對抗越來越重要，且日益表現(xiàn)為體系與體系之間的對抗。目前，國內對通信對抗技術發(fā)展和作戰(zhàn)使用的研究大都停留在單艦單平臺[5]，沒有形成通信對抗體系。因此，開展艦艇編隊通信對抗體系研究，發(fā)揮編隊的規(guī)模效應，十分必要。本文從艦艇編隊通信對抗的內容出發(fā)，開展編隊通信對抗的基本需求、關鍵技術和效能提升研究，對編隊通信對抗體系的建設和發(fā)展具有重要的參考價值。

1 編隊通信對抗概述

海上艦艇編隊通信對抗體系是以編隊指揮中心為核心，通過特定的網(wǎng)絡將編隊空中、水面和水下等各平臺中的通信對抗系統(tǒng)連接起來，組成一個強大且完備的通信對抗體系，以滿足艦艇編隊立體化信息攻防的需求[6]。編隊通信對抗體系根據(jù)編隊的使命任務和編成模式，優(yōu)化整合編隊內通信對抗資源和兵力，使其具備強大的偵察感知能力、信息進攻能力和信息防護能力。

圖1 編隊通信對抗能力框圖Fig. 1 The schematic diagram of communication countermeasure of warship formation

編隊的偵察感知能力由預警探測功能和電子偵察功能構成，其主要性能指標包括預警探測的縱深、偵察的頻域和空域、漏警率和虛警率以及系統(tǒng)的反應時間等。預警探測是指利用編隊內各平臺的通信對抗設備，對來自空中、水面和水下的威脅目標進行大縱深、寬頻域、全方位的早期預警，形成海戰(zhàn)場的通信電磁態(tài)勢，是開展編隊通信對抗的前提條件。電子偵察是指運用編隊內的通信偵察設備對敵編隊的語音數(shù)據(jù)通信、指揮控制通信和戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈等進行截獲偵察，分析其性能參數(shù)和工作情況，進而獲取目標通信參數(shù)和情報，是有效實施電子干擾的基礎。

編隊的信息進攻能力由電子干擾功能和干擾效能評估構成，其主要性能指標包括干擾頻域和空域、干擾功率、干擾的目標數(shù)以及系統(tǒng)的響應時間等。電子干擾是利用編隊內的通信對抗裝備，通過編隊協(xié)同配合，調度、整合和優(yōu)化編隊內的干擾資源，對敵編隊的通信網(wǎng)絡進行壓制干擾和欺騙干擾，阻斷、破壞甚至欺騙敵通信目標和網(wǎng)絡，是編隊進行信息攻擊的主要手段和武器。干擾效能評估通過對干擾目標的偵察和監(jiān)視，獲取干擾目標的通信參數(shù)、狀態(tài)和情報等，對干擾效能進行實時評估，為優(yōu)化電子干擾方案、決策和實施提供基礎。

編隊的信息防護能力由電子防護功能和網(wǎng)絡防護功能構成，其主要性能指標包括通信的隱蔽性和抗干擾性能、信息傳輸質量和實效性、網(wǎng)絡吞吐量等。電子防護是指通過編隊內的電磁頻譜管控，優(yōu)化電子信息設備的電磁輻射和工作模式，提高反偵察和抗干擾性能，進而保障電子信息設備的穩(wěn)定運行和信息安全。網(wǎng)絡防護是指利用加密傳輸、訪問控制、網(wǎng)絡隔離等措施來保障己方編隊內指揮控制和通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全和信息暢通，是進行編隊通信對抗扼守海戰(zhàn)場的信息屏障。

2 編隊通信對抗基本需求

2.1 規(guī)范流程體系

單艦單平臺的通信對抗規(guī)范流程體系顯然不能滿足艦艇編隊通信對抗體系的需求。為了適應信息化海戰(zhàn)場中編隊通信對抗體系，從編隊通信對抗的使命任務和功能需求出發(fā)，設計符合編隊通信對抗需求的規(guī)范流程體系。該體系包含科學合理的編組形式和工作模式，具備情報綜合處理、作戰(zhàn)輔助決策和指揮控制流程等標準，發(fā)揮編隊的規(guī)模效應。艦艇編隊可根據(jù)規(guī)范流程體系，開展編隊內海空潛平臺多層次、立體化的協(xié)同合作和信息融合，充分發(fā)揮編隊通信對抗的體系優(yōu)勢和作戰(zhàn)效能。

2.2 統(tǒng)一時空基準

艦艇編隊協(xié)同作戰(zhàn)的前提條件具備統(tǒng)一的時空基準。因此，建立統(tǒng)一的時間頻率標準和一致的空間坐標體系，為艦艇編隊內成員單位獲取的原始數(shù)據(jù)和初級情報信息增加時空標識，進而提供時空一致的目標態(tài)勢和情報信息，實現(xiàn)艦艇編隊內外的信息融合和互聯(lián)互通。在時空統(tǒng)一的總體架構下，艦艇編隊內各平臺保持時空基準同步，開展艦艦協(xié)同、艦機協(xié)同等，為后續(xù)的綜合情報處理和編隊對抗提供基礎。

2.3 信息融合標準

從信息感知與融合的功能定義出發(fā)，建立適用于艦艇編隊通信對抗體系的開放統(tǒng)一的信息融合標準。艦艇編隊可根據(jù)信息融合標準，對編隊內各平臺的多源數(shù)據(jù)和信號進行檢測、關聯(lián)、分析、判斷、統(tǒng)計等綜合信息處理，逐級向上，依次形成傳感器層面、系統(tǒng)層面、平臺層面和編隊層面的信息感知與融合，以獲取準確的目標狀態(tài)、屬性分析以及完整的電磁態(tài)勢和威脅估計。通過編隊層面的信息融合，可提供編隊情報處理和綜合態(tài)勢生成，進而輔助編隊作戰(zhàn)指揮和決策。

3 編隊通信對抗關鍵技術

3.1 優(yōu)化指控流程

編隊指揮控制流程是艦艇編隊內各種兵力和資源緊密聯(lián)系的紐帶，是發(fā)揮編隊體系對抗能力的基礎條件[7]。優(yōu)化編隊指控流程，是開展編隊通信對抗體系建設的核心內容，是充分發(fā)揮編隊通信對抗效能的關鍵所在。

艦艇編隊指控體系由編隊指控系統(tǒng)、平臺指控系統(tǒng)和任務指控系統(tǒng)等不同層次的系統(tǒng)組成，是編隊執(zhí)行海上軍事任務的中樞系統(tǒng)。加強編隊信息化體系建設，優(yōu)化編隊指控流程，根據(jù)編隊通信對抗的使命任務和作戰(zhàn)部署，將編隊內各平臺偵察到的數(shù)據(jù)和情報進行信息融合。首先，結合通信目標庫內輻射源信息進行同源數(shù)據(jù)融合，然后結合雷達探測、雷達偵察、上級通報等編隊作戰(zhàn)信息，進行異源數(shù)據(jù)融合，得到目標的平臺、類型、敵我等屬性，從而進一步確定目標的威脅等級，最終實現(xiàn)對抗目標的精確識別，并根據(jù)作戰(zhàn)任務的需求，制定實施編隊通信干擾的策略。優(yōu)化編隊指控流程，可以充分發(fā)揮編隊的規(guī)模效應，使編隊通信對抗效能最大化，為科學整合和合理運用編隊通信對抗兵力提供了保障條件。

圖2 編隊通信對抗指控流程圖Fig. 2 The block diagram of command and control of warship formation

3.2 協(xié)同定位技術

單平臺通信對抗系統(tǒng)一般只能對目標進行測向，并不能獲取目標的位置信息。而編隊通信對抗體系可以利用編隊內的資源優(yōu)勢，進行跨平臺信息融合，對目標進行協(xié)同定位，獲取目標的位置信息，增加了情報信息維度，可以為編隊作戰(zhàn)指揮提供更為精確和全面的目標態(tài)勢。

艦艇編隊通信對抗體系的協(xié)同定位技術主要有測向交叉定位和時差定位，如圖3所示。測向交叉定位是指利用編隊內各平臺對目標輻射源的測向數(shù)據(jù)進行信息融合，測向方位線交叉得到目標的位置信息。交叉定位技術較為簡單，所需融合的信息量較少，定位精度不高，且容易被干擾而產(chǎn)生虛假定位結果。時差定位則是在統(tǒng)一的時空基準下，利用目標輻射源同一信號到達編隊內各平臺時刻的不同，精確提取時差信息，進而通過時差曲線交匯得到目標的位置信息。時差定位技術對傳輸數(shù)據(jù)量要求較高，所需融合的信息較多，定位精度高，且抗干擾性能強，可對目標進行持續(xù)跟蹤監(jiān)視。連續(xù)獲取同一輻射源位置信息后，結合航跡融合算法，對目標運動規(guī)律進行分析和平臺類型進行識別，為后續(xù)編隊電子干擾乃至火力打擊提供精確的引導信息。

3.3 目標識別技術

圖3 協(xié)同定位示意圖Fig. 3 The schematic diagram of cooperative location

編隊通信對抗體系通過對編隊內各平臺的信息資源進行優(yōu)化整合，深度挖掘信息情報價值，對輻射源信號參數(shù)和特征進行屬性關聯(lián)，從而實現(xiàn)輻射源目標識別。

輻射源目標識別主要包括軍民屬性、敵我屬性、平臺屬性和國別屬性4個方面的內容。AIS，ACARS，ADS-B一般為民用信號，跳頻信號、戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈、敵我識別等一般為軍用信號，通過對信號體制和類型分析，可以有效區(qū)分目標的軍民屬性。通過對海戰(zhàn)場有效的頻譜監(jiān)視和管控，結合對敵用頻規(guī)律和體制的歷史積累數(shù)據(jù)，可以有效區(qū)分敵我屬性。通過對數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡拓撲結構、節(jié)點流量、時隙分配規(guī)律等分析，結合目標協(xié)同定位和航跡融合結果，可以對平臺屬性進行判別，甄選出威脅等級高的目標。通過對報文類型、話音語種等的監(jiān)聽分析，結合目標的區(qū)域特征和活動規(guī)律信息，可以有效區(qū)分國別屬性。

進一步建立開放統(tǒng)一的通信目標輻射源數(shù)據(jù)庫標準和體系，結合大數(shù)據(jù)和人工智能等先進技術，統(tǒng)計和挖掘目標歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對目標的個體識別和未來活動預測。

3.4 網(wǎng)電復合攻擊

圖4 目標屬性識別技術示意圖Fig. 4 The schematic diagram of characteristic identification technology

海戰(zhàn)場無線網(wǎng)絡利用計算機和網(wǎng)絡技術，將分布在海戰(zhàn)場中所有的偵察、情報、監(jiān)視系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和武器系統(tǒng)等連接成一個立體化的信息柵格體系，貫穿信號截獲、分析處理、情報傳輸和目標對抗的全過程，實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢和情報的共享，提升協(xié)同作戰(zhàn)能力，是艦艇編隊的“戰(zhàn)斗力倍增器”。因此，海戰(zhàn)場無線網(wǎng)絡是未來編隊通信對抗的主要作戰(zhàn)對象。

網(wǎng)電復合攻擊是海戰(zhàn)場無線網(wǎng)絡對抗的一種重要手段。網(wǎng)電復合攻擊將傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)和先進的網(wǎng)絡中心戰(zhàn)有機融合和提升，并結合技術偵察的深度信息提取與解析，對無線網(wǎng)絡的物理層、網(wǎng)絡層、應用層等進行干擾和欺騙，實現(xiàn)遍及電磁頻譜與賽博空間的作戰(zhàn)效能。物理層攻擊是指破壞電磁信號中的同步載波、同步脈沖串等，導致信號層面的傳輸失敗，達到阻塞、癱瘓網(wǎng)絡的目的。網(wǎng)絡層攻擊是指對鏈路層的同步幀、校驗幀、起始碼、地址碼和前置碼等協(xié)議類信息實施準確攻擊，強制占用網(wǎng)絡資源，擾亂網(wǎng)絡時序，從而破壞無線網(wǎng)絡的正常運轉。應用層攻擊是指信息業(yè)務層面的干擾和欺騙，包括注入木馬病毒、篡改或偽造系統(tǒng)信息、指控命令、情報信息等，達到欺騙和控制網(wǎng)絡的目的。

4 編隊通信對抗效能提升

在編隊指揮中心的指揮控制下，艦艇編隊對各平臺的通信對抗資源進行了科學管理和調度，實現(xiàn)了編隊內各種作戰(zhàn)力量、作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)要素的有機融合，充分發(fā)揮了編隊通信對抗體系的整體作戰(zhàn)效能。

編隊通過協(xié)同偵察，提升了編隊的偵察感知能力。編隊具備組網(wǎng)探測、超視距偵察和接力偵察等能力，拓寬了預警縱深，形成全時域、寬頻域、廣空域的態(tài)勢和情報，為編隊對抗爭取了時間和空間。編隊具備協(xié)同定位、跟蹤監(jiān)視、目標識別和威脅分析能力，充分掌握目標特征和活動規(guī)律，及時預判目標的動向和作戰(zhàn)意圖，形成更深層次的預警情報信息，并且對隱蔽目標和時敏目標的預警探測能力大大加強。

編隊通過協(xié)同干擾，提升了編隊的信息進攻能力。根據(jù)編隊隊形和通信對抗資源分布情況，合理配置，互為引導，以敵關鍵通信節(jié)點和骨干鏈路為主要對抗目標，分層次實施干擾，并充分利用編隊資源優(yōu)勢，提升多目標干擾能力。在對目標充分偵察的基礎上，對信號參數(shù)進行精確分析，電子干擾可由粗獷的大功率壓制干擾升級為精細化的瞄準干擾和靈巧干擾。同時，利用編隊資源進行在線的干擾效能評估，實時調整干擾樣式和策略，實現(xiàn)編隊的干擾效能最大化。

圖5 編隊協(xié)同工作示意圖Fig. 5 The schematic diagram of cooperative work of warship formation

編隊通過網(wǎng)電復合攻擊，提升了編隊的網(wǎng)絡對抗能力。編隊具備對無線網(wǎng)絡協(xié)議分析、特征提取、時隙分析和流量統(tǒng)計等能力，得到網(wǎng)絡通聯(lián)關系和拓撲結構，形成敵編隊部署、組織特點和兵力配備等戰(zhàn)略戰(zhàn)術情報。通過對無線網(wǎng)絡的物理層、網(wǎng)絡層、應用層等多個層次進行深入分析，獲取網(wǎng)絡薄弱環(huán)節(jié)，確定網(wǎng)電復合攻擊入口和策略。滲透進入目標網(wǎng)絡，對敵網(wǎng)絡實施干擾和欺騙，使其指揮控制信息失效，預警探測系統(tǒng)失控，從而破壞敵作戰(zhàn)體系的正常運行。同時，利用網(wǎng)絡的互聯(lián)互通特性，具備跨節(jié)點、跨平臺、跨區(qū)域的網(wǎng)絡攻擊能力，形成遠程網(wǎng)絡對抗能力。

編隊通過協(xié)同防護，提升了編隊的信息防護能力。編隊通過電磁頻譜管控措施，合理控制電子設備的發(fā)射時間和功率，減少我方電磁輻射信號被敵截獲偵察的概率。充分發(fā)揮編隊內多手段、多層次的立體化組網(wǎng)通信優(yōu)勢，科學運用定向通信、中繼通信、猝發(fā)通信、跳頻通信、擴頻通信以及跳擴結合等隱蔽通信手段，必要時可采用電磁佯動，進行虛假目標欺騙，從而掩護真實的信息傳遞。通過編隊協(xié)同防護，保障了我方編隊指揮控制、預警探測、通信情報等信息的正常流轉。

5 結 語

為了適應未來信息化海戰(zhàn)場中編隊體系對抗的需求，本文開展了艦艇編隊通信對抗體系建設研究。詳細論述了編隊通信對抗的主要內容、基本需求和關鍵技術，以及編隊體系對抗所帶來的效能提升。這些將對編隊通信對抗裝備發(fā)展和作戰(zhàn)使用具有重要的意義。