面向電磁頻譜戰(zhàn)的策略研究

李 佳，王長煥，劉獻(xiàn)杰，李少朋

(1.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.中國人民解放軍96901部隊(duì)，北京 100094)

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是在陸、海、空、天、電(網(wǎng))五維戰(zhàn)場進(jìn)行的軍事斗爭，要求各參戰(zhàn)兵力要加強(qiáng)信息橫向流通，不間斷地利用電磁頻譜去支持通信、偵察預(yù)警、電子對抗、武器控制、制導(dǎo)引導(dǎo)和遙控遙測等系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電磁頻譜存在于作戰(zhàn)的全時(shí)空，作用于戰(zhàn)爭的全要素，貫穿于作戰(zhàn)的全過程，是信息化戰(zhàn)爭之魂。

2015年12月2日，美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心發(fā)布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》報(bào)告，電磁頻譜戰(zhàn)可概略描述為：電磁領(lǐng)域發(fā)生的軍用通信、傳感和電子戰(zhàn)等軍事行動[1]，并指出其具備的網(wǎng)絡(luò)化、捷變性、多功能、小型化和自適應(yīng)等特點(diǎn)。隨后，國內(nèi)學(xué)者對其概念內(nèi)涵、作戰(zhàn)樣式和發(fā)展沿革等進(jìn)行了廣泛探討[2-7]，普遍認(rèn)為電磁頻譜戰(zhàn)是電子戰(zhàn)與頻譜管理行動的融合，是電子戰(zhàn)的自然延續(xù)和發(fā)展，并為我國電磁頻譜戰(zhàn)體系建設(shè)與能力提升提出了建議和參考指導(dǎo)。

本文聚焦在未來電磁頻譜爭奪中能夠隨心所欲、高效地使用電磁頻譜資源的需求和問題，旨在借鑒動態(tài)頻譜管理中策略機(jī)制[8-9]，提出和設(shè)計(jì)發(fā)展電磁頻譜作戰(zhàn)新概念、新技術(shù)，構(gòu)建電磁頻譜作戰(zhàn)策略體系，并設(shè)計(jì)一種由一系列規(guī)則的集合體構(gòu)成的策略表征方法和相應(yīng)的策略庫，為實(shí)現(xiàn)不同情況下電磁頻譜作戰(zhàn)資源的管理和調(diào)度提供基礎(chǔ)，最終形成以自適應(yīng)、智能化為特征的認(rèn)知與推理能力。

1 電磁頻譜戰(zhàn)概念內(nèi)涵

國內(nèi)眾多學(xué)者對“電磁頻譜戰(zhàn)”的概念內(nèi)涵或者定義進(jìn)行了廣泛討論[2-7]，普遍認(rèn)為電磁頻譜戰(zhàn)是電子戰(zhàn)與頻譜管理行動的融合，是電子戰(zhàn)的自然延續(xù)和發(fā)展，它使能電磁頻譜中的所有軍事行動，主要包括感知與通信、攻擊、防御和管理。電磁頻譜戰(zhàn)理念實(shí)現(xiàn)了電子戰(zhàn)、電磁頻譜管理和情報(bào)偵察監(jiān)視等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一。

根據(jù)電磁頻譜戰(zhàn)概念內(nèi)涵，電磁頻譜戰(zhàn)主要通過電磁態(tài)勢感知、電磁頻譜進(jìn)攻、電磁頻譜應(yīng)用、電磁頻譜防御和電磁頻譜管理等活動來實(shí)現(xiàn)電磁作戰(zhàn)環(huán)境中作戰(zhàn)兵力運(yùn)用的統(tǒng)一性、高效。

(1) 電磁態(tài)勢感知

利用固定式、車載、船載、機(jī)載和星載偵察預(yù)警探測裝備，對陸?？仗於嘤蛄Ⅲw戰(zhàn)場進(jìn)行偵察監(jiān)視和探測預(yù)警，生成戰(zhàn)場綜合態(tài)勢，為電磁頻譜應(yīng)用、電磁頻譜進(jìn)攻、電磁頻譜防御和電磁頻譜管理等提供基礎(chǔ)支撐。

(2) 電磁頻譜進(jìn)攻

利用車載、機(jī)載、艦(船)載、星載干擾裝備對敵方正常使用電磁頻譜的軍事行動進(jìn)行電子干擾、電子欺騙、電磁毀傷與反輻射攻擊等攻擊手段，企圖實(shí)現(xiàn)降低、抵消和破壞其基于電磁頻譜形成的作戰(zhàn)能力。

(3) 電磁頻譜管理

利用車載、固定式、機(jī)載、艦(船)載、星載頻譜監(jiān)測裝備實(shí)現(xiàn)電磁空間態(tài)勢獲取、干擾源定位、用頻沖突，通過頻譜籌劃和管控進(jìn)行電磁頻譜資源的分配、調(diào)整和沖突消解，實(shí)現(xiàn)安全、可靠的電磁作戰(zhàn)行動用頻秩序。

(4) 電磁頻譜應(yīng)用

利用電磁波傳遞完成的作戰(zhàn)行動，主要包括為保證偵察數(shù)據(jù)和指揮指令的短波通信、超短波通信、數(shù)據(jù)鏈通信、衛(wèi)星通信等以及雷達(dá)探測和導(dǎo)航定位。

(5) 電磁頻譜防御

為保護(hù)己方人員、設(shè)施和設(shè)備而采取的行動，使其免受己方、中立方、敵方使用電磁頻譜后產(chǎn)生的影響，還包括能夠削弱、抵消或破壞己方戰(zhàn)斗能力的自然現(xiàn)象。

2 電磁頻譜作戰(zhàn)策略

2.1 概念內(nèi)涵

策略機(jī)制最早應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全中，后來逐漸被擴(kuò)展應(yīng)用于頻譜管理、故障管理等領(lǐng)域。以頻譜管理策略為例，其實(shí)際上是一套指導(dǎo)和決定如何管理、控制和分配頻譜資源的業(yè)務(wù)規(guī)則，這些規(guī)則描述了在用頻場景發(fā)生變化時(shí)，用頻系統(tǒng)應(yīng)該采取動作的具體運(yùn)行方式和方法[9]。

由此可以延伸到信息化作戰(zhàn)和電磁頻譜作戰(zhàn)[10-12]，并給出電磁頻譜作戰(zhàn)策略的內(nèi)涵，即電磁頻譜作戰(zhàn)策略是一套指導(dǎo)和決定如何管理、控制和分配電磁頻譜作戰(zhàn)資源的業(yè)務(wù)規(guī)則。由于電磁頻譜作戰(zhàn)受作戰(zhàn)任務(wù)、戰(zhàn)場態(tài)勢、目標(biāo)數(shù)量和武器裝備等因素的影響，會有不同的作戰(zhàn)策略，不同的作戰(zhàn)策略會有不同的作戰(zhàn)效果。

因此，在電磁頻譜戰(zhàn)的電磁態(tài)勢感知、電磁頻譜進(jìn)攻、電磁頻譜管理、電磁頻譜應(yīng)用和電磁頻譜防御等不同業(yè)務(wù)應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行作戰(zhàn)策略的選擇和適入，以達(dá)到作戰(zhàn)效能預(yù)期。

2.2 策略體系

電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)將具有網(wǎng)絡(luò)化、分布式、智能化、靈活性和多功能等特征，旨在全面提升電磁態(tài)勢感知、電磁頻譜進(jìn)攻、電磁頻譜管理、電磁頻譜應(yīng)用和電磁頻譜防御等能力，以適應(yīng)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)需求以及應(yīng)對電磁威脅目標(biāo)智能發(fā)展、戰(zhàn)場電磁環(huán)境日益復(fù)雜等威脅。

因此，電磁頻譜戰(zhàn)策略體系主要由電磁態(tài)勢感知類策略、電磁頻譜應(yīng)用類策略、電磁頻譜進(jìn)攻類策略、電磁頻譜防御類策略和電磁頻譜管理類策略組成，如圖1所示。

① 電磁態(tài)勢感知類策略主要包括情報(bào)協(xié)同策略以及各種形態(tài)裝備的編組、部署和機(jī)動等相關(guān)的策略，用于實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)偵察和戰(zhàn)場環(huán)境態(tài)勢的全域覆蓋。

② 電磁頻譜進(jìn)攻類策略主要包括對抗協(xié)同策略以及各裝備對抗目標(biāo)、對抗方式等相關(guān)的策略，為制定干擾方案和選擇最優(yōu)干擾方案提供專家經(jīng)驗(yàn)。

③ 電磁頻譜管理類策略主要包括頻譜資源分配、頻譜資源管控、用頻沖突消解等相關(guān)策略，為用頻裝備的按需動態(tài)頻譜接入提供基礎(chǔ)。

④ 電磁頻譜應(yīng)用類策略主要包括通信手段、通信時(shí)機(jī)、通信協(xié)同等相關(guān)的策略，為完成作戰(zhàn)指令和偵察數(shù)據(jù)的可靠、安全傳輸提供技術(shù)支撐。

⑤ 電磁頻譜防御類策略主要包括協(xié)同防御、防御裝備、防御手段等相關(guān)的策略，為指定電磁頻譜防御方案提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1 電磁頻譜戰(zhàn)策略體系結(jié)構(gòu)Fig.1 The diagram of electromagnetic spectrum warfare policy framework

2.3 策略表征

根據(jù)電磁頻譜戰(zhàn)策略的概念內(nèi)涵，其主要描述的是在特定的戰(zhàn)場條件下為實(shí)現(xiàn)特定作戰(zhàn)目標(biāo)應(yīng)采取哪些方式方法和行為動作。因此，可以用“If condition and target，then action”結(jié)構(gòu)模式的語句實(shí)現(xiàn)。語句中的“條件”定義了規(guī)則所使用的參數(shù)，“目的”則定義了電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù)目標(biāo)，“動作”則定義了當(dāng)所需條件滿足時(shí)所執(zhí)行的反應(yīng)行為[13-14]。

策略表征示意如圖2所示。

圖2 策略表征示意Fig.2 The schematic diagram of policy representation

電磁頻譜作戰(zhàn)策略的邏輯描述可利用下述三元組：

policy =

問題域、約束域用多個(gè)屬性描述：

problem_field =

symptom_field =

屬性描述如下：

attribute=

針對電磁頻譜戰(zhàn)中的策略表示，策略內(nèi)容應(yīng)當(dāng)考慮到以下3部分：

情景或態(tài)勢描述：策略要解決的問題及此時(shí)的戰(zhàn)場態(tài)勢；

解決策略：對于該問題的解決策略；

結(jié)果：執(zhí)行該策略后的結(jié)果評估。

2.4 策略庫設(shè)計(jì)

策略庫的設(shè)計(jì)主要包括需求分析階段、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)階段、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段和策略庫實(shí)施階段[14]，其流程如圖3所示。

① 需求分析階段主要根據(jù)策略的應(yīng)用場景收集策略庫的要求；

② 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段對收集的信息進(jìn)行抽象，確定實(shí)體、屬性及它們之間的關(guān)系；

③ 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段將概念模型轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)，主要包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄以及記錄間的關(guān)系、安全性及一致性約束等；

④ 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段確定合理的存儲結(jié)構(gòu)和存取方法，進(jìn)行物理存儲的安排，確立索引，形成策略庫的內(nèi)模式；

⑤ 策略庫實(shí)施階段對策略進(jìn)行組織，建立一個(gè)實(shí)際的策略庫；

⑥ 策略庫運(yùn)行與維護(hù)階段主要完成對產(chǎn)生的問題進(jìn)行修復(fù)，并完善功能。

圖3 策略庫設(shè)計(jì)流程Fig.3 The process of policy database design

3 策略應(yīng)用流程

策略應(yīng)用是基于策略進(jìn)行電磁態(tài)勢感知、電磁頻譜應(yīng)用、電磁頻譜進(jìn)攻、電磁頻譜防御和電磁管控的過程，一般分為策略表示、策略檢索、策略匹配、策略調(diào)整和策略維護(hù)等5個(gè)步驟[15-16]，如圖4所示。

圖4 策略應(yīng)用流程Fig.4 The process of policy utilization

具體描述如下：

① 需求表示：采用一定的表示方法描述當(dāng)前場景所處的狀態(tài)和具體的需求信息；

② 策略檢索與匹配：從策略庫中檢索出與當(dāng)前需求相似的案例構(gòu)成候選策略集。通過分別計(jì)算候選策略與當(dāng)前需求的相似度，并考慮當(dāng)前約束挑選出最匹配的策略，作為最優(yōu)可再用策略；

③ 策略調(diào)整：運(yùn)用專家經(jīng)驗(yàn)知識和學(xué)習(xí)過程，對最優(yōu)可再用案例進(jìn)行調(diào)整或修改，得到適合于面向新作戰(zhàn)需求的策略；

④ 策略維護(hù)：形成本次工作的新策略，將其添加存儲到策略庫中。

4 后續(xù)需進(jìn)一步突破的技術(shù)

在前文策略體系、策略表征、策略庫設(shè)計(jì)以及策略應(yīng)用的基礎(chǔ)上，需要對策略庫建模、策略相似度度量和策略進(jìn)化進(jìn)行攻關(guān)研究，才能形成和加強(qiáng)電磁頻譜作戰(zhàn)的認(rèn)知和推理能力[17]：

① 策略庫建模技術(shù)

策略庫建模技術(shù)是策略庫構(gòu)建與應(yīng)用的前提與關(guān)鍵所在，需要其以支撐電磁頻譜戰(zhàn)應(yīng)用為目標(biāo)，通過統(tǒng)一的模型架構(gòu)描述電磁環(huán)境、態(tài)勢感知、干擾決策和效果評估等環(huán)節(jié)中不同類型信息。

② 策略相似度度量技術(shù)

相似度度量是執(zhí)行策略檢索和策略匹配的基礎(chǔ)，需要從正確度、覆蓋度、可信度出發(fā)，設(shè)計(jì)適應(yīng)電磁頻譜戰(zhàn)策略的度量方法和指標(biāo)。

③ 策略進(jìn)化技術(shù)

電磁頻譜戰(zhàn)中信息的不斷變化必然需要增加新策略、管理已有策略，需要策略庫能夠進(jìn)化，以動態(tài)適應(yīng)變化的信息，形成真實(shí)、全面的電磁頻譜戰(zhàn)“智庫”。

5 結(jié)束語

隨著信息化戰(zhàn)爭的不斷發(fā)展，電磁頻譜空間已成為未來戰(zhàn)場掌握戰(zhàn)場優(yōu)勢的重要制約，如何有效應(yīng)對電磁頻譜戰(zhàn)帶來的挑戰(zhàn)是現(xiàn)階段非常緊迫的研究課題。本文在充分研究電磁頻譜戰(zhàn)概念內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對電磁頻譜作戰(zhàn)策略體系構(gòu)建、表征方法、策略庫設(shè)計(jì)、應(yīng)用流程、后續(xù)研究方向等內(nèi)容進(jìn)行了廣泛研究，以此來支撐未來電磁頻譜作戰(zhàn)能力的發(fā)展。