淺析經(jīng)典戰(zhàn)例對復(fù)雜電磁環(huán)境下海戰(zhàn)場電磁頻譜建設(shè)的啟示

中國人民解放軍91977部隊 張 濤

中國電子科技集團公司第七研究所 吳 皓

中國人民解放軍91977部隊 王 璐

從國外相關(guān)典型戰(zhàn)例分析入手，開展國外電磁頻譜管理建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析，并結(jié)合復(fù)雜電磁環(huán)境及海戰(zhàn)場特點研析，提出在海戰(zhàn)場電磁頻譜建設(shè)發(fā)展的一些想法和建議。

近代以來，由于軍事武器裝備逐步朝著信息化、智能化方向發(fā)展，而電磁頻譜資源作為一種重要資源要素，在作戰(zhàn)的各個領(lǐng)域中都會帶來較大改變，并且在保障電磁空間安全方面發(fā)揮著極其重要的作用，是軍事行動指導(dǎo)信息的重要基礎(chǔ)，也是獲取信息權(quán)的重要支撐。電磁頻譜管理，是指對有限電磁頻譜資源進行科學(xué)劃分，并進行適當(dāng)?shù)刂概浜头峙洌ＷC頻譜資源使用效能的最大化。在信息時代，戰(zhàn)場上電磁環(huán)境復(fù)雜多變的情況，已成為決定戰(zhàn)場建設(shè)的關(guān)鍵因素。因此，針對復(fù)雜電磁環(huán)境，統(tǒng)一的頻譜資源規(guī)劃可以有效提高頻譜利用率，降低使用風(fēng)險，并確保頻譜資源能夠支持未來的業(yè)務(wù)需求，由此實施的電磁頻譜管理對于我國整體軍事力量水平提升有著重要意義。

海洋作為一種重要的資源，一直是各國在不同方面競爭的舞臺，主要包括國際社會中的政治、經(jīng)濟、軍事、外交博弈等等方面。由于海洋的特殊環(huán)境可以帶來規(guī)避風(fēng)險的效果，能夠在很大程度上減小自然環(huán)境對軍事行動和武器裝備的負面影響，能有效發(fā)揮出武器裝備的最大作用，競爭海洋資源也因此成為了各國海軍活動的首要任務(wù)。海戰(zhàn)場以海洋為主要平臺，競爭雙方通過在海洋上進行軍事行動，以達到其戰(zhàn)略目的。海戰(zhàn)場的范圍不僅包括海面，還包括海面上空、水域、臨海地區(qū)以及相關(guān)島礁等。海戰(zhàn)場由于其空間范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局勢瞬息萬變、建設(shè)困難等特點，導(dǎo)致在復(fù)雜電磁環(huán)境下時，對于電磁頻譜建設(shè)帶來很大阻礙。

本文將基于歷史上電磁頻譜的典型案例，進一步闡述在復(fù)雜電磁環(huán)境下海戰(zhàn)場實施電磁頻譜管理的重要性。

1 典型案例/戰(zhàn)例介紹

案例1：在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國利用5部“沃森·瓦特”構(gòu)建“本土鏈”雷達，為部隊獲取到了十分重要的20min空襲預(yù)警時間，以約九百架戰(zhàn)機擊退德國納粹兩千多戰(zhàn)機。

案例2：在英阿馬島之戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)場上的“謝菲爾德”英國戰(zhàn)艦的衛(wèi)星通信和雷達之間的兼容性問題，無法同時進行通訊工作，最終被阿根廷戰(zhàn)機擊沉。

案例3：1980年4月，美軍部隊與當(dāng)?shù)仃犖樵诼?lián)合營救駐伊大使館人質(zhì)的撤離過程中，兩支營救隊伍使用的通信設(shè)備不兼容以及通信用頻協(xié)同失誤，最終造成直升機與運輸機相撞，死亡8人，損失慘重。

案例4：第5次中東戰(zhàn)爭，以色列通過事先攔截的敘利亞雷達和導(dǎo)彈的頻譜參數(shù)，短時間內(nèi)就炸毀敘利亞的多個防空導(dǎo)彈基地。

2 案例分析

2.1 技術(shù)領(lǐng)先帶來戰(zhàn)機

在未來，海戰(zhàn)場的作戰(zhàn)將主要是信息戰(zhàn)，這對作戰(zhàn)雙方的信息交流效率要求很高。持續(xù)地用電磁頻譜資源進行通信，以及支持對偵察預(yù)警、電子對抗、武器控制、制導(dǎo)引導(dǎo)、遙控遙測等系統(tǒng)的正常運行，以達到隱蔽和快速攻擊的有利作戰(zhàn)條件。然而，隨著偵察技術(shù)的進步，發(fā)達國家已實現(xiàn)了寬頻段、遠距離、高速度、弱信號的全域監(jiān)控。并且攔截電磁信號的時間更短、能夠偵測到電磁信號的距離更遠、偵測手段越來越多樣化。因此，在不同的時代和環(huán)境，電磁頻譜安全仍然處于嚴(yán)峻形勢，因此需要不斷加強提升對電磁信號的反偵察能力和反攔截能力。

在如今軍事不斷發(fā)展變革的過程中，各國的軍隊也在進一步發(fā)展完善其指揮信息系統(tǒng)。而軍用的指揮信息系統(tǒng)要想持續(xù)在戰(zhàn)場中發(fā)揮作用，需要復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境下能夠正常運作，而這也是加強電磁空間安全戰(zhàn)略能力建設(shè)的重要組成部分。

2.2 電磁頻譜管理

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備與武器平臺的在多方面相互結(jié)合，讓電磁信號在戰(zhàn)場中發(fā)揮著重要作用，也使得戰(zhàn)場電磁環(huán)境更加復(fù)雜多變。另一方面，由于越來越多的信息化武器裝備出現(xiàn)在各種作戰(zhàn)任務(wù)中，導(dǎo)致了電磁頻譜的使用率激增，造成了頻譜資源緊張。為了保證海戰(zhàn)場電磁環(huán)境的有利地位，確保在戰(zhàn)場中的武器裝備能運行，因此復(fù)雜環(huán)境下電磁頻譜管理顯得至關(guān)重要。這樣能保證在相同戰(zhàn)場中，己方的各種作戰(zhàn)裝備可以完成各自的作戰(zhàn)功能，且以更高的指標(biāo)下的共同存在。戰(zhàn)場上優(yōu)良的電磁頻譜管理對于提高信息化裝備作戰(zhàn)能力至關(guān)重要。因此，為了能夠有效降低頻譜管理和用頻設(shè)備兼容性等帶來的影響，則需要構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)戰(zhàn)場中用頻設(shè)備的頻譜管理，并且能夠為用頻設(shè)備的正常運行使用提供數(shù)據(jù)支持。同時制定嚴(yán)格的電磁管理與兼容性的準(zhǔn)則，進而完成高效的戰(zhàn)場電磁頻譜管理協(xié)調(diào)方案。

2.3 用頻協(xié)同

頻譜資源是未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中重要的戰(zhàn)略資源。近年來，隨著各類信息技術(shù)的發(fā)展，海量的用頻裝備大量得到應(yīng)用，日益增長的用頻需求使得頻譜資源日漸稀缺。同時，非法用戶的不規(guī)范使用和惡意用戶的電磁干擾使得電磁環(huán)境更加復(fù)雜。頻譜規(guī)劃使用主要有以下發(fā)展趨勢：

（1）復(fù)雜化：用頻行為交錯爭奪且錯綜復(fù)雜。一是智能設(shè)備和無人設(shè)備的大量涌現(xiàn)，極大豐富了用頻設(shè)備的種類和數(shù)量，頻譜資源競爭日趨激烈；二是存在同一用頻網(wǎng)系內(nèi)多個用戶用頻競爭、共存網(wǎng)絡(luò)頻譜共享、非法用戶無意干擾和惡意用戶電磁干擾等多種行為，頻譜使用趨向復(fù)雜。

（2）動態(tài)化：電磁環(huán)境和頻譜供需關(guān)系瞬息萬變。從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部看，網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)變化和不同時節(jié)的用頻需求都會對用頻行為和方式產(chǎn)生影響；從網(wǎng)絡(luò)外部看，未知通信樣式和復(fù)雜電磁干擾手段進一步加劇了可用頻率資源的動態(tài)特征。

（3）智能化：隨著認(rèn)知無線電和人工智能技術(shù)的發(fā)展，用頻設(shè)備的智能屬性日漸增強，用頻設(shè)備逐漸具備學(xué)習(xí)和自主決策的能力，通過歷史信息或環(huán)境反饋對自身用頻策略進行優(yōu)化，頻率使用將呈現(xiàn)多方博弈特性。

2.4 頻譜參數(shù)泄漏危害

電磁頻譜參數(shù)泄露實質(zhì)是用頻裝備電磁頻譜參數(shù)信息以電磁信號形式被敵方電磁竊收系統(tǒng)捕獲，敵方通過分析處理截獲的電磁信號，從中獲取用頻裝備的地理位置、工作方式、頻率特征、使用規(guī)律等頻譜參數(shù)，并加以利用，由此將給用頻裝備電磁頻譜安全造成巨大威脅，電磁頻譜參數(shù)泄露后將可能造成以下主要危害：一是暴露實際信息作戰(zhàn)能力；二是暴露信息裝備能力水平；三是暴露重要軍事陣地分布；四是暴露兵力部署與作戰(zhàn)意圖。此外還可能產(chǎn)生阻礙國家戰(zhàn)略利益拓展、損害國家和軍隊合理使用電磁頻譜資源權(quán)益、阻礙用頻裝備發(fā)展進程等危害。

3 國外發(fā)展趨勢分析

由于戰(zhàn)場上越來越復(fù)雜的電磁環(huán)境出現(xiàn)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭逐漸由原來的機械化作戰(zhàn)演化為信息化作戰(zhàn)。在信息化的趨勢下，越來越多的信息化武器裝備加入戰(zhàn)場，導(dǎo)致戰(zhàn)場區(qū)域范圍中電磁環(huán)境復(fù)雜多變。然而，信息化條件下戰(zhàn)場上的電磁環(huán)境復(fù)雜絕不等于復(fù)雜電磁環(huán)境，即電磁環(huán)境復(fù)雜是客觀存在，而造成這種復(fù)雜環(huán)境主要有兩方面原因組成：其一是敵方電磁干擾造成的影響較大，而己方設(shè)備的抗干擾能力不強；其二是己方用頻設(shè)備的電磁兼容性和頻譜分配管理等問題，導(dǎo)致電磁信號的相互干擾影響較大。而美、俄等國由于有豐富的戰(zhàn)場經(jīng)驗，因此重視從問題根源上著手解決問題，防止戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜演變?yōu)閺?fù)雜電磁環(huán)境。其一，從頂層制定電子設(shè)備和信息化武器裝備的電磁兼容性與抗干擾的技術(shù)指標(biāo)，并對設(shè)備進行嚴(yán)格的驗證測試，以達到部隊規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；其二，建立權(quán)威管理體系，加強對電磁頻譜的科學(xué)分配和有效管控。例如美軍頒發(fā)《聯(lián)合軍事行動中的電磁頻譜使用指南》、《國防部指令無線電頻譜的管理和使用標(biāo)準(zhǔn)》等文件，加強對電磁頻譜管理的建設(shè)與發(fā)展。

4 啟示及建議

啟示之一：注重頻譜管理頂層設(shè)計

關(guān)于電磁頻譜頂層規(guī)劃，尤其是在海戰(zhàn)場中，在同一場景下需要達到作戰(zhàn)的信息化設(shè)備的功能需求和兼容性要求，就要考慮其具體用途、設(shè)備工作頻譜以及電磁收發(fā)特性；在不同場景作戰(zhàn)時，還需研究信息化裝備對頻譜資源的需求。由于電磁頻譜資源相對有限，并且用頻設(shè)備眾多，使得海戰(zhàn)場電磁頻譜規(guī)劃已不是單純的頻段劃分，而需綜合分析研究同一頻段內(nèi)多種不同工作體制的收/發(fā)設(shè)備的電磁特性參數(shù)，研究頻率相關(guān)天線之間的空間隔離度指標(biāo)，以及頻率相關(guān)設(shè)備在具體空間布置下，同時工作所需的頻率隔離度指標(biāo)等。開展頂層頻譜規(guī)劃對于信息化裝備研制立項驗證具有重大意義，對相關(guān)設(shè)備使用的頻譜、頻率對裝備效能的影響和未來設(shè)備發(fā)展的頻譜需求等要逐項進行統(tǒng)計分析，優(yōu)化相關(guān)設(shè)備的工作頻率的分配管理，嚴(yán)格執(zhí)行頻譜管理相關(guān)規(guī)定，確保信息化設(shè)備能具備優(yōu)良作戰(zhàn)能力的同時避免電磁兼容性問題。

啟示之二：嚴(yán)格頻譜使用程序

在戰(zhàn)場上，無線電導(dǎo)航、衛(wèi)星定位、雷達、遙測、通信以及定向性武器等等裝備系統(tǒng)都需要使用頻譜，以發(fā)揮出在作戰(zhàn)中裝備的作戰(zhàn)效能。因此電磁頻譜的使用將持續(xù)整個作戰(zhàn)階段，一定程度上能夠左右戰(zhàn)場局勢。因此需對頻譜使用程序進行嚴(yán)格的管理，即針對電磁頻譜感知、頻譜分析決策、頻譜管理控制和頻譜應(yīng)用服務(wù)等頻譜使用程序進行嚴(yán)格管理：

（1）電磁頻譜感知

對于海戰(zhàn)場上執(zhí)行頻譜管理，主要措施是建立一種全方位、分布式、立體化的電磁頻譜感知架構(gòu)，對戰(zhàn)場上所有信息化裝備進行實時的監(jiān)測管理，并進行相應(yīng)分析與評估。其中頻譜監(jiān)測計劃主要包括對電磁頻譜監(jiān)測力量的協(xié)調(diào)、管理和應(yīng)用的計劃，具體實施需要與頻譜使用計劃保持一致。

（2）頻譜分析決策

戰(zhàn)場頻譜分析決策通常是在戰(zhàn)役準(zhǔn)備階段以及具體作戰(zhàn)任務(wù)前實施的，而最終的決策也會直接提供指導(dǎo)頻譜規(guī)劃、用頻籌劃和用頻協(xié)同等方面的內(nèi)容。其中頻譜規(guī)劃是對海戰(zhàn)場作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)各種用頻裝備系統(tǒng)的工作頻率、信息傳輸通道等頻譜資源實施統(tǒng)一規(guī)劃和管理。這種規(guī)劃根據(jù)頻率分配的相關(guān)規(guī)定、設(shè)備的頻率特性、頻譜監(jiān)測獲得的海戰(zhàn)場電磁環(huán)境數(shù)據(jù)和實戰(zhàn)中收集到的數(shù)據(jù)等，然后整合相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，以減小或消除裝備之間的用頻沖突以及干擾。用頻籌劃是對信息化設(shè)備的頻譜需求進行分析、規(guī)劃和決策，其重點是根據(jù)特定的需求和任務(wù)計劃執(zhí)行步驟，利用已獲取的信息完成相應(yīng)籌劃安排，盡可能降低信息化設(shè)備之間的頻率干擾，合理規(guī)劃頻譜分配，確保作戰(zhàn)任務(wù)能成功完成。用頻協(xié)同是一種頻譜管理方式，在作戰(zhàn)期間為確保己方重要的信息化裝備免于電子戰(zhàn)的頻譜干擾，保證己方通信系統(tǒng)與電磁網(wǎng)絡(luò)的正常工作，盡可能地減小影響，從而左右戰(zhàn)場局勢。

（3）頻譜管理控制

頻譜管理控制是一種頻譜資源分配的過程，通過現(xiàn)代信息技術(shù)對海戰(zhàn)場中使用到的頻譜資源進行動態(tài)分配。通常來說，可以根據(jù)平臺優(yōu)先級、設(shè)備優(yōu)先級、用頻時間、用頻地域、用頻需求、調(diào)制方式等為依據(jù)，進行合理的動態(tài)頻率分配。在實際作戰(zhàn)環(huán)境中執(zhí)行頻率分配時，各設(shè)備的工作頻段盡量分散，這種方式較與僅僅投入更多頻譜資源更加有效。例如，在30～512MHz頻段上分布50個頻率比在450～460MHz頻段上分布100個頻率更有效。相對而言，敵方難以實現(xiàn)對30～512MHz頻段整體干擾覆蓋，但實現(xiàn)對450～460MHz整個頻段的干擾就相對簡單。在更精準(zhǔn)的預(yù)測基礎(chǔ)之上，動態(tài)頻譜分配通過預(yù)測海戰(zhàn)場中用頻裝備在時域、頻域、空域等各個方面的頻譜資源相關(guān)信息，為更好的頻譜資源分配提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并可實現(xiàn)頻譜資源動態(tài)管理。

（4）頻譜應(yīng)用服務(wù)

頻譜應(yīng)用服務(wù)能夠為海戰(zhàn)場各類用頻設(shè)備提供良好的系統(tǒng)接口，以減小裝備之間由于頻率使用規(guī)劃產(chǎn)生的沖突或干擾，從而使得信息化武器裝備充分發(fā)揮其能力；并且能夠依據(jù)截獲的敵方頻譜信息，相應(yīng)改變調(diào)整己方裝備所使用的頻率，根據(jù)需求分配提供服務(wù)。

啟示之三：注重電磁兼容管理

隨著武器裝備日益信息化，電磁兼容管理與維護變得越來越重要。其一是電磁環(huán)境的復(fù)雜持續(xù)加劇導(dǎo)致信息化設(shè)備間的干擾更加嚴(yán)重；其二是部分信息化設(shè)備自身在運行時的信號輻射也會對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。因此，設(shè)備之外以及設(shè)備間的干擾，均會限制信息化裝備正常運行，通暢會有指令失效，通信鏈路中斷，雷達檢測失誤等重大問題。其次，不同信息化設(shè)備與系統(tǒng)之間的電磁兼容性也是一個關(guān)鍵要素，尤其是當(dāng)涉及到裝備的更新?lián)Q代問題時。因此，電磁兼容的系統(tǒng)管理與維護是今后信息化設(shè)備研究和發(fā)展的關(guān)鍵問題。

隨著電磁兼容技術(shù)指標(biāo)越來越細致和規(guī)范，對相關(guān)產(chǎn)品的要求也更高，因此在設(shè)計開發(fā)產(chǎn)品的過程也更加復(fù)雜，并且在整個過程中會產(chǎn)生大量相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)對相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析從而對系統(tǒng)進行改進。而這些數(shù)據(jù)可以存儲在一個專門的數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)庫可以更輕松的進行管理以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的利用。目前，國家相關(guān)規(guī)定要求對艦載裝備從設(shè)計階段開始考慮電磁兼容性，以確保裝備在整個生命周期內(nèi)能完全發(fā)揮其特有的能力，維持穩(wěn)定。同時數(shù)據(jù)庫管理也需要保證其長期有效性，而這些數(shù)據(jù)還可以作為之后的裝備設(shè)計與更新提供一定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，甚至能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過分析設(shè)備電磁兼容性變化規(guī)律并進行后續(xù)預(yù)測，也能一定程度上確保設(shè)備功能正常。

結(jié)束語：本文簡要介紹了歷史上電磁頻譜的典型案例/戰(zhàn)例，介紹了國外電磁頻譜領(lǐng)域的研發(fā)進展以及外軍頻譜管理的研究成果，并提出幾點啟示和建議，力求能為我開展海戰(zhàn)場電磁頻譜管理建設(shè)提供有益的借鑒和參考。