現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電磁頻譜相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

烏日娜

（武警內(nèi)蒙古總隊參謀部綜合信息保障中心 內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市 010010）

1 電磁頻譜的特點與應(yīng)用

電磁頻譜就是電磁波按照波長或頻率排列起來形成的一個譜系結(jié)構(gòu)，頻率從低到高可以分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線以及伽馬射線。電磁頻譜是一個廣泛的活動領(lǐng)域，包括物理上可觀測的活動以及不可觀測的現(xiàn)象，它是一種特殊而寶貴的自然資源，主要體現(xiàn)在以下四個方面[1]：

（1）三維特性：它同時存在于頻率、空間和時間的三維空間，也就是在不同的空間、不同的時間、不同的頻率范圍內(nèi)都可以同時使用電磁頻譜；

（2）有限特性：對某一個頻段或頻率而言，在一定時間和區(qū)域內(nèi)是有限的，導致其經(jīng)常處于供應(yīng)緊張的狀態(tài)，必須進行有序管理，避免資源不足和浪費；

（3）共享特性：作為存在于整個自由空間內(nèi)的一種自然資源，電磁波可以不受行政區(qū)劃的限制任意傳輸，所以電磁頻譜是具有共享性的，無線電頻譜的無序使用，則可能對正常使用者產(chǎn)生干擾和影響；

（4）排他特性：在一定的時間、地區(qū)和頻域內(nèi)，一旦某個頻率被使用，其他設(shè)備則不能以相同的技術(shù)模式同時使用該頻率，也就是頻道被占用。

對于不同頻段的電磁波，其應(yīng)用也有所不同。其中，無線電波的應(yīng)用最為廣泛，不論是在民用領(lǐng)域的移動通信、廣播電視、衛(wèi)星導航等各種無線電業(yè)務(wù)，還是在軍事領(lǐng)域的導航定位、情報偵察、指揮通信中都起著至關(guān)重要的作用。

2 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的電磁頻譜戰(zhàn)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，信息化聯(lián)合作戰(zhàn)的模式將占主導地位，信息化條件下的作戰(zhàn)能力是掌握戰(zhàn)場主動權(quán)的關(guān)鍵，而制電磁權(quán)則是制信息權(quán)的核心。電磁頻譜作為信息化戰(zhàn)爭的靈魂，是所有軍事行動所依賴的戰(zhàn)略資源，它將跨陸、海、空、天、網(wǎng)各個領(lǐng)域的協(xié)同作戰(zhàn)緊密連接在一起。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電磁頻譜一直被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場的各個領(lǐng)域，不論是指揮控制方式、偵察預(yù)警手段還是精確打擊行動、全維度防御，戰(zhàn)爭的方方面面都與電磁頻譜息息相關(guān)，這些涉頻的軍事行動已經(jīng)緊密融合為一體、無法分開。未來戰(zhàn)爭的發(fā)展將愈加重視對電磁頻譜的管理、監(jiān)測和使用。美軍早在20 世紀50年代就認識到電磁頻譜的重要性，開始實施電磁頻譜的利用和控制，大力發(fā)展相關(guān)技術(shù)，鞏固其優(yōu)勢，并在20 世紀90年代將戰(zhàn)場的概念從“陸、海、空、天”的四維結(jié)構(gòu)拓展到第五維空間——電磁空間，于2007年提出電磁

頻譜作戰(zhàn)的概念，并在2015年由美軍戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心出版的《電波致勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》一書中首次提出了“電磁頻譜戰(zhàn)（Electromagnetic Spectrum Warfare,EMSW）”這一專用術(shù)語[2]。從美軍提出的電磁頻譜戰(zhàn)概念來看，主要是指在電磁頻譜領(lǐng)域內(nèi)執(zhí)行的通信、傳感、電子戰(zhàn)和頻譜管理等所有行動，最關(guān)鍵的能力是對電磁頻譜的態(tài)勢感知、利用、攻擊和防御。作為在信息化條件下由電子戰(zhàn)逐漸演變而來的一種全新的作戰(zhàn)概念，電磁頻譜戰(zhàn)的內(nèi)涵更加升華、內(nèi)容得到拓展、作戰(zhàn)領(lǐng)域相互融合、技術(shù)裝備快速發(fā)展，其在以信息化為指導的現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位將愈加重要，誰握有制電磁權(quán)，誰就扼住了戰(zhàn)爭的咽喉。

3 電磁頻譜戰(zhàn)中的相關(guān)技術(shù)形態(tài)

隨著科學技術(shù)的不斷進步，軍事領(lǐng)域的新技術(shù)也在以前所未有的速度發(fā)展著，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的形態(tài)已發(fā)生深刻變革。未來戰(zhàn)爭不再以兵力數(shù)量，火力大小為關(guān)鍵，而是發(fā)展成為信息為主導的前提下，通過網(wǎng)絡(luò)鏈接形成的多兵種協(xié)同作戰(zhàn)的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)模式。它將打破陸、海、空各軍種在傳統(tǒng)空間領(lǐng)域作戰(zhàn)的傳統(tǒng)模式，而是通過偵察監(jiān)視、指揮控制、精確打擊、全維防護和支援保障五大作戰(zhàn)職能來實施軍事行動，也不再通過“武力規(guī)?！闭碱I(lǐng)戰(zhàn)場主動權(quán)，而主要以電磁對抗技術(shù)為基礎(chǔ)的各種信息系統(tǒng)，例如偵察預(yù)警、指揮控制、情報獲取、通信雷達、導航定位、作戰(zhàn)保障等模塊彰顯軍力優(yōu)勢[2]。所以，電磁頻譜已經(jīng)不是簡單意義上的承載信息的一種方式，而是成為了未來信息化戰(zhàn)爭中的一種獨立的戰(zhàn)爭形態(tài)，未來戰(zhàn)爭也將向一體化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

電磁頻譜戰(zhàn)是一種全新的戰(zhàn)爭狀態(tài)，是電磁頻譜域內(nèi)包括通信、傳感、電子戰(zhàn)和頻譜管理等在內(nèi)的所有軍事行動的有機集成，概括來說就是對電磁域的利用、進攻、防御和管控。所以，涉及到的技術(shù)領(lǐng)域主要包括對電磁頻譜的監(jiān)測、管理、控制以及傳統(tǒng)電子戰(zhàn)中的電子對抗、電子攻擊和電子防御。

電磁頻譜監(jiān)測是軍隊對電磁頻譜管控行動的基礎(chǔ)性工作。它以任務(wù)部隊用頻裝備及其使用頻率為監(jiān)控對象，貫穿整個軍事行動，大致可以分為信道遴選分級、電磁環(huán)境監(jiān)測、民用設(shè)備占用軍頻情況排查、任務(wù)部隊違規(guī)用頻行為糾察、軍隊用頻設(shè)備受擾情況處置、境外及地方單位申請頻率對軍隊用頻潛在影響分析、重要活動地域電磁環(huán)境保護性監(jiān)測等任務(wù)組成。

電磁頻譜管理就是根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境特點和己方需求，將有限的電磁頻譜資源進行最優(yōu)分配，使每個使用頻譜的設(shè)備與系統(tǒng)能夠同時正常運行，不產(chǎn)生相互干擾，達到共同有效使用電磁頻譜的目的，并且將電磁頻譜的兼容性發(fā)揮到最優(yōu)，充分提高電磁頻譜的技術(shù)價值，使得軍隊在相同頻譜資源條件下可以掌握在戰(zhàn)場主動權(quán)[3]。

而在電磁頻譜域內(nèi)的對抗、攻擊、防御主要是為了剝奪敵方對電磁頻譜的使用權(quán)，破壞敵方涉頻設(shè)備、擾亂敵方電磁秩序、干擾敵方電磁傳播，確保己方能夠占有更多頻譜資源，獲得在電磁頻譜域中的更為突出的優(yōu)勢，保護己方不被干擾，實現(xiàn)在電磁空間中的行動自由。其最終的目標就是確保己方的行動自由而限制敵方的行動自由[4]。

4 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中電磁頻譜技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用前景

科技進步顯著改變了電磁對抗態(tài)勢，電磁頻譜對抗不再是僅僅停留于物理層面的電磁能的對抗，而是向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化的方向發(fā)展，無人戰(zhàn)爭、智能對抗的新型作戰(zhàn)方式也隨之應(yīng)運而生。

信息化條件下的未來戰(zhàn)爭模式中，對電磁頻譜的控制和利用將處于更加突出的位置。未來戰(zhàn)場，具有電磁頻譜自動感知能力的智能無線電設(shè)備，如具有認知能力的認知無線電、認知雷達和認知電子戰(zhàn)武器等將被廣泛使用，再與穿戴型電子信息對抗設(shè)備在戰(zhàn)場上的聯(lián)合應(yīng)用，就可以將戰(zhàn)場上海量的電磁頻譜信息捕捉并匯總起來，從而精確呈現(xiàn)整個戰(zhàn)場的電磁分布特征與電磁態(tài)勢。自動感知的設(shè)備加上智能頻譜管理、電磁作戰(zhàn)管理等理論應(yīng)用，未來戰(zhàn)場將更加透明、信息互聯(lián)互通將更加高效，武器裝備將更加自主和智能。

可見，未來的電磁頻譜技術(shù)將向以下幾個方向發(fā)展[5]：

4.1 網(wǎng)絡(luò)化

就是在電磁頻譜應(yīng)用中將傳感器和反制手段之間，以及分散部署的武器系統(tǒng)和指揮控制中心之間建立起有效的網(wǎng)絡(luò)。這樣的網(wǎng)絡(luò)化布局將有助于共同應(yīng)對敵方威脅，強化協(xié)同作戰(zhàn)和電磁頻譜使用的能力，保護滲透到敵方的作戰(zhàn)單元。其關(guān)鍵在于可以協(xié)調(diào)、管理分散式作戰(zhàn)的各控制系統(tǒng)，能夠在作戰(zhàn)區(qū)域中的己方軍隊之間建立起安全可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。

4.2 靈活性

未來的電磁頻譜系統(tǒng)在頻率、電磁波方向、功率級別以及自動控制方面是可以變化的，這樣就可以在空間、頻率和時間這三個維度實現(xiàn)有效機動，更加有效地實施作戰(zhàn)行動，并且有助于提高軍用、民用共享頻譜的能力。比如，頻率或者光譜的瞬時改變可以大大降低被敵方被動監(jiān)測到的可能性，大幅降低傳感器和通信系統(tǒng)的功率可以降低被敵方利用的風險。

4.3 多功能

未來的電磁頻譜戰(zhàn)要求軍隊所有的作戰(zhàn)平臺、承載任務(wù)和運載工具都要有機融入到一個龐大的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中。這就要求電磁頻譜相關(guān)技術(shù)和設(shè)備可以將原本獨立的通信、感應(yīng)、干擾、誘導等多種功能融為一體。這些不同的功能所需的頻譜、功率以及帶寬都各不相同，所以需要使用新的技術(shù)將其組合到一起。比如，可以利用新型半導體技術(shù)，使得焦平面陣列系統(tǒng)的信號探測頻率范圍更加寬廣，同時還可以作為被動式傳感器和通信接收器工作，這些系統(tǒng)若使用低功率的激光器或發(fā)光二極管，則能夠?qū)崿F(xiàn)可攔截度低和可探測度低的通信傳輸。

4.4 小型化

在未來的電磁頻譜戰(zhàn)中，使用小型的、低成本的無人機和功能單元，在作戰(zhàn)區(qū)域?qū)嵤┒嗷睾捅粍痈袘?yīng)、低功率干擾任務(wù)，可以使得軍事行動更加靈活、機動。更多的小型的電磁陣列裝配在大型的作戰(zhàn)平臺上，可以增加電磁傳輸和接收覆蓋的范圍。為了實現(xiàn)未來電磁頻譜戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)化、多功能的特點，各作戰(zhàn)單元功能系統(tǒng)的體積就必須更小，且成本需要控制的更低。

4.5 自適應(yīng)性

為了更大程度發(fā)揮出電磁域作戰(zhàn)的潛力，就需要更加靈活、機動、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)和平臺，這樣的作戰(zhàn)系統(tǒng)必須具備更加高效的自適應(yīng)性。自適應(yīng)性與自動化不盡相同?，F(xiàn)今的自動化系統(tǒng)是指能夠在限定的范圍內(nèi)自動轉(zhuǎn)換頻率，同時可以自動查找敵方特定的頻率或轉(zhuǎn)為誘餌查找敵方傳感器，與真正意義上的自適應(yīng)還有一定差距，這些自動化系統(tǒng)還不具備對已知威脅范圍之外的新生威脅主動識別并迅速作出反應(yīng)的能力，同時，這些自動化系統(tǒng)也對寬頻內(nèi)的電磁頻譜監(jiān)測能力不足。而具有自適應(yīng)功能的電磁頻譜系統(tǒng)可以對整個戰(zhàn)場頻譜環(huán)境進行態(tài)勢感知，并作出相關(guān)決策，它不僅僅針對敵方的雷達進行干擾，或者是適時調(diào)整電臺頻率，而是能夠根據(jù)目標的各類參數(shù)對其進行識別，通過感知其所處的電磁環(huán)境和通聯(lián)概率給己方?jīng)Q策提供依據(jù)，向作戰(zhàn)部隊下達任務(wù)，并運用頻譜感知能力評估這些系統(tǒng)對己方和敵方的電磁環(huán)境能夠造成影響。

5 結(jié)束語

電磁頻譜像一張看不見、摸不著的大網(wǎng)，已經(jīng)將陸、海、空、天四個維度通過電磁波在全時域、全空域、全頻域的范圍內(nèi)緊密聯(lián)系在一起，其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要作用和地位已有目共睹。制電磁權(quán)就是制勝權(quán)是所有國家的共識，在電磁頻譜領(lǐng)域中取得關(guān)鍵的理論創(chuàng)新和技術(shù)進步將決定著未來戰(zhàn)爭的成敗。