楊 超 劉國(guó)亮

(海軍裝備部駐重慶地區(qū)軍事代表局 重慶 400042)

“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)能力需求與作戰(zhàn)模式*

楊 超 劉國(guó)亮

(海軍裝備部駐重慶地區(qū)軍事代表局 重慶 400042)

基于“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)的概念,分析了這種作戰(zhàn)對(duì)裝備網(wǎng)絡(luò)化、小型化、自適應(yīng)、多功能和捷變性等能力需求,探討了重點(diǎn)利用無(wú)源探測(cè)的零功率手段發(fā)現(xiàn)敵方和避免被探測(cè)與攻擊的低功率頻譜戰(zhàn)打擊的作戰(zhàn)模式。

電磁頻譜戰(zhàn); 無(wú)源探測(cè); 低-零功率

1 引言

電磁頻譜是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)最重要的作戰(zhàn)域之一[1]。電磁頻譜戰(zhàn)是指在電磁域中進(jìn)行的軍事通信、感知和電子戰(zhàn)行動(dòng)。盡管電磁頻譜戰(zhàn)這一名詞還尚未廣為人知,但在電磁頻譜中的軍事行動(dòng)卻由來(lái)已久。在過(guò)去一百多年來(lái),電磁頻譜戰(zhàn)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段,即有源網(wǎng)絡(luò)與無(wú)源對(duì)抗措施的競(jìng)爭(zhēng),有源網(wǎng)絡(luò)與有源對(duì)抗措施的競(jìng)爭(zhēng)以及隱身和低功率網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)。為了取得持久性優(yōu)勢(shì),在此基礎(chǔ)上,美軍最新提出了“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)概念。所謂“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)是指利用低功率的對(duì)抗措施來(lái)戰(zhàn)勝敵方的有源和無(wú)源傳感器,同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)源或具有低截獲概率的傳感器和通信系統(tǒng)來(lái)降低己方被探測(cè)概率的軍事行動(dòng)。

2 能力需求

新一代電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)必須是網(wǎng)絡(luò)化、可捷變、小型、多功能,并具有自適應(yīng)能力的系統(tǒng),以保障攻擊部隊(duì)在“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)模式下有效作戰(zhàn)[2]。

2.1 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化電磁頻譜戰(zhàn)行動(dòng)依賴兩個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)要素:控制系統(tǒng)和保密的低截獲概率數(shù)據(jù)鏈。前者對(duì)分布式參與方的行動(dòng)進(jìn)行管理和協(xié)調(diào),后者對(duì)在對(duì)抗區(qū)域作戰(zhàn)的己方部隊(duì)和裝備之間進(jìn)行互聯(lián)。如EA-18G“咆哮者”飛機(jī)可單獨(dú)或通過(guò)“海軍綜合火控網(wǎng)絡(luò)”與其它飛機(jī)協(xié)同使用無(wú)源電子偵察系統(tǒng)對(duì)威脅輻射源定位,并將定位信息經(jīng)Link16保密數(shù)據(jù)鏈傳送至E-2D飛機(jī)的機(jī)載預(yù)警與控制系統(tǒng),然后經(jīng)“協(xié)同交戰(zhàn)能力”數(shù)據(jù)鏈傳送地面(海面)作戰(zhàn)部隊(duì),使其能利用遠(yuǎn)程巡航導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)。為了滿足網(wǎng)絡(luò)化的需求,F-35、 F-22和E-2D飛機(jī)還分別采用了多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈、機(jī)間數(shù)據(jù)鏈和戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

2.2 捷變性

未來(lái)的電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)該能夠靈活改變頻率、波束方向、天線方向圖、輻射功率電平和輻射時(shí)間,以保障有效對(duì)抗敵方的電磁頻譜行動(dòng),同時(shí)降低被探測(cè)的概率。傳感器和通信系統(tǒng)應(yīng)在更大的電磁頻譜范圍內(nèi)捷變,使敵方無(wú)法發(fā)現(xiàn)或延長(zhǎng)己方被發(fā)現(xiàn)、干擾、誘騙的時(shí)間。以APG-77和APG-81為代表的有源電掃陣列系統(tǒng),采用了數(shù)字波束形成技術(shù),已實(shí)現(xiàn)了對(duì)波束大小、形狀和方向的特性進(jìn)行綜合,并能將功率調(diào)節(jié)到所需的最小值,從而降低被敵方探測(cè)和利用的風(fēng)險(xiǎn)。另外,還應(yīng)關(guān)注紅外頻段的捷變能力,有效對(duì)抗低紅外頻段傳感器能力和提高無(wú)源紅外傳感器的精度和探測(cè)距離。在電磁頻譜正變得日益擁擠的今天,這種在空域、時(shí)域和頻域中捷變的能力還會(huì)提高軍方與商業(yè)用戶共享頻譜的能力。

2.3 多功能

電磁頻譜戰(zhàn)要求在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上所有平臺(tái)和有效載荷都應(yīng)成為電磁頻譜戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)的一部分,因此,需要開(kāi)發(fā)單個(gè)電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng),使其能夠履行通信、感知、干擾、誘騙或照射目標(biāo)等功能。多功能的要求需要在頻率范圍、功率電平、動(dòng)態(tài)范圍以及工作帶寬等特性進(jìn)行折中與平衡。目前有源電掃陣列系統(tǒng)由于采用了寬帶發(fā)射機(jī)、寬帶接收機(jī)和綜合射頻技術(shù),在大部分情況下可同時(shí)完成上述功能。另外,新型半導(dǎo)體技術(shù)已為工作在紅外、可見(jiàn)光或紫外電磁頻譜波段的多功能焦平面陣打下工程化的基礎(chǔ),基于光的傳感器和通信由于具有窄波束的視距傳輸能力,而且沒(méi)有射頻信號(hào)天線陣固有的“副瓣”,可在更大的頻率范圍上提供低截獲概率通信,并充當(dāng)多基地紅外(紫外)傳感器。

2.4 小型化

隨著遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈的快速發(fā)展,“區(qū)域拒止”的范圍越來(lái)越大。對(duì)攻擊部隊(duì)來(lái)說(shuō),遠(yuǎn)距離上更高功率的有源傳感器和對(duì)抗措施意味著被發(fā)現(xiàn)的概率將顯著增大,并且作戰(zhàn)飛機(jī)和艦艇平臺(tái)提供的功率有限,另外,遠(yuǎn)距離上的無(wú)源傳感器的探測(cè)精度也會(huì)下降。這些挑戰(zhàn)促使在對(duì)抗區(qū)域使用小型投擲式無(wú)人機(jī)和帶有動(dòng)力的任務(wù)載荷,以及自主無(wú)人水面艦艇和水下裝置抵近執(zhí)行多基地?zé)o源感知和低功率干擾和誘騙作戰(zhàn)任務(wù),因此,小型分布式陣列和設(shè)備小型化的需求凸顯。例如,如果是分布式陣列,單架無(wú)人機(jī)就可以發(fā)射用紅外激光器照射目標(biāo)的導(dǎo)彈,無(wú)人機(jī)用一個(gè)陣列接收發(fā)射的紅外能量,同時(shí)使用定向射頻數(shù)據(jù)鏈通過(guò)另一個(gè)陣列與準(zhǔn)備攻擊被照射目標(biāo)的有人平臺(tái)進(jìn)行通信。另外,各種抵近的無(wú)人平臺(tái)還可發(fā)射小型化誘餌實(shí)現(xiàn)低功率干擾和誘騙目的。

2.5 自適應(yīng)

目前自動(dòng)化電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)并不具備真正的自適應(yīng)能力。它們通常不能識(shí)別或?qū)共辉谄渫{庫(kù)中的新型威脅,也不能快速轉(zhuǎn)換管理不同的功能,還缺乏在大頻率范圍中評(píng)估電磁頻譜探測(cè)威脅、確定頻譜開(kāi)放區(qū)域或敵方通信弱點(diǎn)的能力。未來(lái)自適應(yīng)電磁頻譜戰(zhàn)控制系統(tǒng)將能根據(jù)指揮員的意圖控制頻譜感知,以任務(wù)優(yōu)先級(jí)別來(lái)采取行動(dòng),把任務(wù)引導(dǎo)到其網(wǎng)絡(luò)中的敏捷、多功能頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)上,使用頻譜感知來(lái)評(píng)估其在電磁環(huán)境中產(chǎn)生的效果以及敵方的電磁頻譜行為。自適應(yīng)電磁頻譜戰(zhàn)系統(tǒng)將不僅產(chǎn)生對(duì)抗已識(shí)別的威脅雷達(dá)的干擾信號(hào)或?qū)㈩l譜移到無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的部分,還將基于特征、位置、意圖來(lái)識(shí)別威脅,并根據(jù)威脅目標(biāo)在當(dāng)前本地電磁環(huán)境中的探測(cè)或?qū)褂逊讲筷?duì)的可能性來(lái)確定采取什么行動(dòng)。

3 作戰(zhàn)模式

美軍目前正采用“輻射控制”措施和隱身技術(shù)努力降低平臺(tái)的射頻特征,為了突防進(jìn)入拒止和對(duì)抗區(qū)域,還要降低平臺(tái)的光電和紅外特征,以提高平臺(tái)的生存概率[3～4]。重要的是,降低信號(hào)特征還應(yīng)由無(wú)源或低功率有源探測(cè)和對(duì)抗措施提供補(bǔ)充,進(jìn)一步從多手段上隱蔽信號(hào)特征或保證以低功率形成更加逼真的假目標(biāo)和其它有效的干擾?！暗?零功率”電磁頻譜戰(zhàn)正是基于這一思想設(shè)計(jì)頻譜戰(zhàn)作戰(zhàn)的模式。

3.1 重點(diǎn)利用無(wú)源探測(cè)的零功率手段發(fā)現(xiàn)敵方

利用無(wú)源傳感器或多基地技術(shù)來(lái)探測(cè)敵方的射頻和紅外輻射。利用誘餌觸發(fā)敵方有源探測(cè)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后,通過(guò)對(duì)分散的多個(gè)有人或無(wú)人平臺(tái)上的無(wú)源傳感器接收的輻射信號(hào)進(jìn)行三角測(cè)量,或?qū)o(wú)源傳感器接收信號(hào)的多普勒頻移進(jìn)行分析,可確定敵方輻射源的位置。還可以從一個(gè)平臺(tái)向可疑目標(biāo)發(fā)射射頻或紅外信號(hào),由己方其它平臺(tái)上的無(wú)源傳感器接收,聯(lián)網(wǎng)可使己方接收機(jī)知曉輻射源的位置及其脈沖特征。為了防止被反探測(cè),可利用投擲式載荷向可疑目標(biāo)發(fā)射信號(hào)。

利用低截獲概率的激光裝置來(lái)進(jìn)行多基地或單平臺(tái)探測(cè)。與雷達(dá)射頻信號(hào)相比,激光波束更窄且沒(méi)有射頻天線的旁瓣特征,并能將功率精確地調(diào)整到滿足需要的電平,因此,更難被探測(cè)。單平臺(tái)上的激光探測(cè)與測(cè)距系統(tǒng)可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位、成像和分類,精度優(yōu)于雷達(dá)。也可以多基地方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),即激光照射裝置裝在與無(wú)源光電接收機(jī)分離的平臺(tái)上。敵方會(huì)通過(guò)降低平臺(tái)的諸如紅外等輻射或調(diào)節(jié)有源傳感器的功率來(lái)降低其平臺(tái)被探測(cè)的風(fēng)險(xiǎn),此時(shí)需要經(jīng)濟(jì)型無(wú)人平臺(tái)攜帶無(wú)源傳感器抵近探測(cè)。

利用非合作反射信號(hào)對(duì)威脅目標(biāo)定位。利用威脅目標(biāo)對(duì)電視、無(wú)線廣播,甚至太陽(yáng)等輻射源的反射信號(hào),無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)可對(duì)其定位。如果存在特征明顯的輻射源,單個(gè)接收系統(tǒng)與多基地系統(tǒng)一樣能探測(cè)目標(biāo)；如果缺乏特征明顯的輻射源,可利用多部聯(lián)網(wǎng)的接收機(jī)來(lái)評(píng)估潛在目標(biāo)的所有回波。無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)需要系統(tǒng)掌握周圍射頻環(huán)境以及其中明顯的輻射源特征。為了采用此方法提供精確的位置信息,需要進(jìn)行行動(dòng)前的射頻信號(hào)準(zhǔn)備、高保真建模、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)或投擲式傳感器電磁環(huán)境的實(shí)時(shí)評(píng)估。

3.2 避免被探測(cè)和攻擊的低功率頻譜戰(zhàn)打擊

突入拒止區(qū)域和對(duì)抗區(qū)域的部隊(duì)可能會(huì)遭遇敵方艦載、機(jī)載或地面無(wú)源電子支援設(shè)備、雷達(dá)或紅外傳感器以及導(dǎo)引頭的探測(cè)、定位和打擊。敵方還可能向目標(biāo)發(fā)射制導(dǎo)武器,通過(guò)遙測(cè)設(shè)備獲取信息?；谶@些情況,需要通過(guò)自衛(wèi)和誘騙提高生存概率的同時(shí)打擊敵人。

為了對(duì)抗敵方有源傳感器,平臺(tái)自衛(wèi)系統(tǒng)在寬頻帶上探測(cè)威脅信號(hào),對(duì)抗射頻、紅外和激光導(dǎo)引頭。引導(dǎo)自衛(wèi)系統(tǒng)天線波束精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo),僅在需要干擾時(shí)工作,并將其輻射功率迅速降低到所需最小功率電平,以保證低截獲概率特征。發(fā)射無(wú)源和有源誘餌以產(chǎn)生逼真而持續(xù)的欺騙干擾。敵方智能傳感器和導(dǎo)引頭可能會(huì)改變頻率、波形并在有源和無(wú)源模式之間切換以避開(kāi)對(duì)抗措施,這需要自衛(wèi)干擾機(jī)有更高的自適應(yīng)能力。

為了降低敵方無(wú)源傳感器的靈敏度,使用無(wú)人裝置或投擲式載荷發(fā)射低功率干擾噪聲,或者使用低功率激光裝置迷惑光電/紅外傳感器[5]。這些無(wú)人裝置上的設(shè)備與低截獲概率通信鏈聯(lián)網(wǎng)后,會(huì)覆蓋更廣泛的各種地理和電磁頻譜區(qū)域,并能自動(dòng)適應(yīng)敵方傳感器的行為,將部隊(duì)隱藏在噪聲區(qū)域中。同時(shí)在另外區(qū)域使用其它無(wú)人裝置和載荷,攜帶能模擬己方電磁頻譜特征的誘餌,將敵方傳感器引誘到遠(yuǎn)離攻擊部隊(duì)區(qū)域。

多部傳感器通過(guò)聯(lián)網(wǎng)能提供實(shí)時(shí)信息確定攻擊部隊(duì)位置,并可引導(dǎo)武器系統(tǒng)。對(duì)無(wú)線通信鏈路進(jìn)行欺騙和干擾是阻斷敵方傳感器、發(fā)射裝置和武器之間通信網(wǎng)絡(luò)的有效措施,但許多地面?zhèn)鞲衅髦g的通信鏈路是基本難于干擾的電纜和光纜,因此,需要分別對(duì)抗各個(gè)傳感器。在對(duì)抗區(qū)域中使用無(wú)人空中、地面(水面)和水下平臺(tái)攜帶低功率電磁戰(zhàn)系統(tǒng)抵近目標(biāo)干擾、欺騙或發(fā)射誘餌,會(huì)對(duì)傳感器和無(wú)線通信形成對(duì)抗效果。

抵近威脅目標(biāo)的假目標(biāo)或誘餌可觸發(fā)敵方火控雷達(dá)開(kāi)機(jī),為反輻射制導(dǎo)武器攻擊提供機(jī)會(huì)。另外,在精確制導(dǎo)武器上安裝的小型射頻干擾機(jī),可以迷惑導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭,或者增大齊射的精確制導(dǎo)武器周圍的總體電磁頻譜噪聲,以提高其生存能力。使用網(wǎng)絡(luò)化的精確制導(dǎo)武器,能夠協(xié)調(diào)攻擊一組目標(biāo),它們能夠傳遞目標(biāo)信息,并在飛行中自適應(yīng)地重新確定目標(biāo),以提高打擊效果[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

“低-零功率”電磁頻譜戰(zhàn)概念的提出和形成的相應(yīng)的作戰(zhàn)模式雖然有利于需要遠(yuǎn)距離投送兵力的攻擊方,但也是攻擊方的無(wú)奈之舉。隨著防御方區(qū)域拒止范圍的不斷擴(kuò)大,迫使攻擊方只能從更遠(yuǎn)的距離開(kāi)始作戰(zhàn),因此需要更高功率的有源傳感器和對(duì)抗措施。而機(jī)載和艦載裝備的功率不可能無(wú)限增大,并且更高的功率在電磁頻譜作戰(zhàn)中意味著被發(fā)現(xiàn)的概率將增大。因此,各種聯(lián)網(wǎng)的無(wú)人平臺(tái)利用其“低-零功率”裝備抵近探測(cè)、欺騙、干擾和攻擊將會(huì)是一種重要的作戰(zhàn)模式。

[1] 南明星.美軍電磁頻譜管理轉(zhuǎn)型簡(jiǎn)析[J].系統(tǒng)信息工程,2015(10):98-99.

[2] 吳海.美國(guó)防科學(xué)委員會(huì)研究美軍電子戰(zhàn)能力缺陷問(wèn)題[J].防務(wù)視點(diǎn),2016(1):26-30.

[3] 肖霞.美國(guó)空軍模擬頻譜戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng) [J].電子對(duì)抗,2015(6):36-41.

[4] 白旭堯.美海軍網(wǎng)絡(luò)司令部發(fā)布新版戰(zhàn)略規(guī)劃[J].防務(wù)視點(diǎn),2015(9):45-47.

[5] 袁仕繼.體系作戰(zhàn)中無(wú)人機(jī)系統(tǒng)頻譜管理研究[J].飛航導(dǎo)彈,2015(5):29-33.

[6] 宋建軍,方培兵.淺談復(fù)雜電磁環(huán)境下戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理[J].電子對(duì)抗,2015(5):7-10.

Capability Requirements and Operational Modes of Low-to-no Power EMS Warfare

YANG Chao LIU Guoliang

(Military Representative Bureau of Naval Equipment Department in Chongqing Region, Chongqing 400042)

Based on the concept of low-to-no power EMS warfare, the capability requirements for the EMS warfare systems such as networked, agile, small, multifunctional and adaptive are analyzed, the operational modes that find enemy forces using passive detection and protect penetrating forces form detection and attack are discussed.

EMS warfare, passive detection, low-to-no power

O44

2016年9月6日,

2016年10月17日

楊超,男,博士,高級(jí)工程師,研究方向:電子對(duì)抗。劉國(guó)亮,男,碩士,工程師,研究方向:電子對(duì)抗。

O44

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.03.035