电子频谱技术应用 只有高效的电子频谱管理,才能有电子对抗作战的胜利

小编 2025-02-05 电子头条 23 0

只有高效的电子频谱管理,才能有电子对抗作战的胜利

随着信息技术的飞速发展及其在军事领域的广泛运用,电磁领域的斗争更趋激烈,战场电磁环境也日益复杂,各类武器和信息系统对电磁频谱的依赖性进一步增强,制电磁权成为决定现代信息化战争成败的至关因素。频谱管理与电子对抗是维护我方电磁空间安全并实现制电磁权的两种主要手段,在信息化作战中都占有十分重要的地位,两者既有交叉,又有不同,能够相互共存发挥作用,也能相互制约影响效能,只有将两者达到协调统一,和谐共存,增加协同战斗力,才能为打赢高技术战争提供重要保证。

频谱管理与电子对抗是两个相互依存度很高的概念。频谱管理是指对电磁频谱资源的划分、分配、指配和控制的过程,主要采用行政和技术相结合的手段综合管理,充分、合理地利用有限的频谱资源,确保无线通信系统有效工作,使其不产生系统内和系统间的相互干扰,同时也避免受到敌方干扰的影响。电子对抗是指为了肖U弱、破坏敌方对电磁频谱的利用,同时保护我方对电磁频谱的有效使用,使我方各种电子设备、系统充分发挥作战效能所采取的措施。频谱管理和电子对抗之间既存在着某些相同之处,也同时具有很多明显的差异性,正确认识频谱管理与电子对抗的异同性是分析和处理两者之间关系的重要基础。

频谱管理和电子对抗的相同点主要体现在作用范围、根本目标和应用范畴等方面。频谱管理与电子对抗都是在同一个电磁频谱空间范围内发挥作用,都是针对电磁频谱而展开的具体工作,这是两者能够实现共存的根本因素。频谱管理与电子对抗的根本目标都是为打赢现代信息化战争而采取的行动。无论是采取电子进攻破坏敌方的频谱使用,还是进行频率管制保护我方通信系统有效工作,这些都是为了确保夺取信息化战场上的制电磁权。由于电磁频谱己成为军事信息系统、主战武器系统、信息化支撑环境以及“三战”的主要依托,因而频谱管理和电子对抗都将向全频谱、全时域和全方位的应用方向发展,这也决定了必须加快解决两者实现共存中出现的问题,以便更好的面对信息战场上的更大挑战。

频谱管理和电子对抗的差异性主要表现在作用对象、频率使用和作战运用等方面。频谱管理和电子对抗在主要作用对象上存在着很大不同。频谱管理主要是针对己方的电子设备用频情况进行管理,它主要通过行政和技术的综合运用来解决我方内部出现的频谱使用问题。而电子对抗针对目标主要是敌方,用电子进攻手段破坏敌方的频谱正常使用,用电子防御来阻止敌方对我方频谱使用的影响,因而电子对抗的主要作用对象是敌方的电子用频设备。在频率使用上,频谱管理主要是针对我方的使用频率进行管理,所以对各频率的具体使用情况比较明确,即使是存在未知干扰信号,也可以根据受干扰业务的使用频率而推断出干扰信号的频率情况。而电子对抗主要针对的是敌方的用频设备,因而它的频率使用是随敌方而变的,难以预先规划和准确掌握,这也是两者在信息化战场上实现共存的突出矛盾。频谱管理和电子对抗在作战运用上也存在明显差别,频谱管理是信息化战场的作战支援保障要素,而电子对抗是千里之外就可以攻敌致胜的信息作战要素,两者在运用上具有不同性质的任务职能,但同样也都是缺一不可的。

由于频谱管理与电子对抗都是在同一个电磁频谱空间内发挥作用,所以两者之间无可避免的要相互产生影响,尤其是在频率使用方面。一方面,频谱管理无法明确分配、指配电子对抗的使用频率,而且为了不影响电子对抗的作战效能,对电子对抗的频率管制也难以实现。另一方面,电子对抗部门在实施对敌电子进攻时,一般以追求最大干扰效果为目的,有时会忽视对我方自身的影响,而且它使用频率的不定性以及大功率、宽频段的干扰信号和强辐射泄漏都可能会给我方用频系统带来非预期干扰,使得频谱管理效能发挥受到一定限制,进而给两者的共存带来影响。

针对频谱管理和电子对抗共存中出现的实际问题,分别从技术手段措施、协调机制建立和人才队伍培养等方面给出相关建议,逐步提高频谱管理和电子对抗的共存性,确立电磁斗争中进攻与防御的完备化和一体化,形成“以管助抗,以抗协管”的有利局面,使信息化战场下的电磁空间能够始终受到我方掌控。

先进实用的技术手段是解决频谱管理和电子对抗共存问题的最有效途径,它可以从根本上避免和消弱两者由于技术缺陷和用频冲突所造成的相互影响,技术手段主要包括数据信息共享技术、频谱共享技术和现代信号处理技术等。

数据信息共享技术可包括两个方面,一是系统参数的数据信息共享;二是频谱监测和电子侦察的数据信息共享。系统参数的数据信息共享主要指将电子对抗系统参数数据库与频谱管理台站数据库实现共享,两个数据库按照规定的统一数据格式编写,使双方都便于对数据库进行查询和更新,可为双方的系统部署和频率使用提供重要参考依据。频谱管理中的监测和电子对抗中的侦察在技术上具有相通性,根据这一特性,可以使两者进行信息共享。一方面,频谱监测可以将其掌握的战场电磁频谱综合态势和敌我双方的频谱使用信息与电子对抗部门共享,帮助其了解电磁环境实际情况,在采取电子干扰行动时能适当调整参数和部署,在不影响其作战效能的情况下避免对我方设备产生影响。

另一方面,电子侦察可以将其获得的敌方频谱信息及分析结果与频谱管理部门共享,使其能够及时准确掌握敌方电磁态势,了解可能对我方重要频率造成干扰的频率使用情况,并和电子对抗部门一起协作,采取变换频率、优化部署、电磁欺骗和干扰压制等有效措施来避免敌方的干扰影响。频谱管理和电子对抗的数据共享技术必须依靠稳定可靠的网系建设来实现,并采取人工和自动化相结合手段保证数据共享和信息传递,从而可以使两者在频率保护、敌我识别和态势分析等方面相互支持,共同发挥作用。

频谱共享技术是指在同一个电磁空间内,分别从时域、空域、频域和调制方式等几个方面对频谱使用进行有效规划,确保频谱的重复使用,以提高频谱的使用效率。对于频谱管理和电子对抗之间存在的频率使用冲突问题,也可以通过频谱共享技术得到很好解决。电子对抗对敌实施干扰时,在频谱管理部门的协作指导下,可以采用时间分离、空间分离、频率分离和信号分离等频率共用技术,避免对我方产生有害干扰。在时域方面,电子对抗部门需要将工作时间范围与频谱管理部门进行协调沟通,在保证完成任务的基础上尽量避开我方重要频率的保护时间,或由频谱管理部门将可能受干扰的频率保护时间进行调整,确保两者能够在使用时间上尽量避免相互重叠,产生不利影响。在空域方面,频谱管理和电子对抗要对作用空间进行细致分析,研宄在同一空域内相互影响的可能性,并通过采用窄波束定向天线、不同极化方式、自适应抗干扰天线、副瓣抑制、多波束频率复用和站点屏蔽等手段解决空域共存性问题。在频域方面,频谱管理和电子对抗需要针对各自的任务进行密切配合。

电子对抗要准确掌握敌方频率使用信息,对敌采取精确干扰,避免不必要的带外辐射和无效发射信号,以免对我方产生有害干扰。频谱管理要针对保护频率采取必要的技术措施,如信道复用、频分多址和分集接收等,以确保系统不受电子干扰的影响,实现两者频率共存。在信号分离方面,可采用信号编码、前向纠错、扩频、高阶调制和交织技术等方法提高系统在干扰环境中的顽存性,使其在受干扰情况下也能保证系统的正常工作,从而可更好的解决电子对抗给频谱管理带来的影响,确保两者的有效共存。

近年来,随着计算机技术的发展,现代信号处理技术的理论和方法都得到了迅速发展,高阶统计量方法、循环平稳信号处理、时频分析理论,盲信号处理、小波分析和智能天线等技术己经越来越广泛的应用到无线通信领域。现代信号处理技术在解决频谱管理和电子对抗共存性问题方面也具有很大的应用前景,它可以为提高频谱利用率,实现电磁共存提供重要技术支撑。比如频谱管理部门可以利用盲信号分离、循环平稳信号处理、小波分析和智能天线等现代信号处理技术,实现复杂电磁环境下同频段多信号混叠时的信号分离、目标提取和信息还原,将干扰信号从有用信号中识别分离出来,一方面可以提高系统的抗干扰性能和隐蔽通信能力,保障我方用频系统的正常工作。另一方面也可以根据干扰信号特性查找干扰源,如是由我方电子对抗或其它用频设备产生的干扰,可进行沟通协调和综合管理,采取有效手段尽量消弱影响。如是敌方的电子干扰影响,可上报电子对抗部门,引导其对敌实施欺骗性或压制性干扰,确保我方用频系统效能正常发挥。

电磁频谱技术:撬动无形战场

图为“小精灵”电子战无人机群示意图。

随着战争形态演进、作战环境变化和新技术发展,电磁频谱由战场信息获取、传输的重要载体,逐渐演变为继陆、海、空、天、网之后的新质作战域。作为夺取战场制电磁权、有效掌控电磁频谱的新型作战概念,电磁频谱战得到广泛关注和深入研究。

有观点认为,电磁频谱战是电子战的延伸。一些专家将传统电子攻防拓展为“电子战+电磁频谱控制”,上升为电磁频谱领域整体的战争。

近年来,为获取电磁频谱战优势,世界军事强国不断推进认知无线电、人工智能、捷变频、自适应选频、动态频谱接入等电磁频谱技术的开发与应用。

用于战场的电磁频谱技术走过百年历程

“电磁频谱战”概念,于2015年由美军在《电波制胜:重获美国在电磁频谱领域的主宰地位》报告中首次提出。不过,在电磁频谱领域开展军事作战行动由来已久,可追溯到无线电台发明与应用初期,距今已有上百年历史。

100多年来,在新兴技术发展驱动下,电磁频谱战的方式发生了巨大变化,可归纳为四个重要阶段:

——“有源网络”与“无源对抗”措施的竞争阶段。自从无线电台发明后,就出现了电磁频谱领域的对抗行为。1905年日俄战争中,日方就有意识地用电台干扰俄方无线电通信。在第一次世界大战中,这种早期的电子对抗行为得到进一步应用。1930年,无线电探测与测距系统(即雷达)开始在战场部署,利用舰船和飞机等大型目标反射的无线电波确定目标位置。

该阶段的电磁频谱战主要表现为:主动使用有源电台网络协调部队行动并引导火力打击,以及使用无源测向设备定位或监听敌方无线电传输,形成以无线通信为代表的“有源”手段和通信侦察为代表的“无源”手段的竞争。

——“有源网络”与“有源对抗”措施的竞争阶段。随着导弹、航空、航天等技术的进步,电子干扰和电子欺骗技术以及有源对抗措施在飞机和舰船上得到越来越多应用。战斗人员在截获和利用敌方电磁频谱信息传输的同时,也有阻断这些传输的迫切需求。远程有源传感器、近程有源自卫对抗系统、有源红外对抗措施系统等有源对抗措施,随着战场需求的加大得以全面发展。

——“隐身”与“低功率网络”的竞争阶段。该阶段开始于冷战后期,主要利用隐身技术降低平台的雷达散射截面积,使用无源传感器以及波形和功率可调的传感器,降低隐身平台的电磁信号辐射。自20世纪80年代起,美军相继研制出F-117“夜鹰”隐身攻击机、B-2“幽灵”轰炸机、F-22型战斗机等。俄罗斯等国也加强了低可探测平台、先进传感器和通信网络以及针对“隐身”与“低功率网络”能力的对抗措施研究。

——“低-零功率”网络对抗措施的竞争阶段。该阶段始于2015年“低-零功率”电磁频谱战新型作战概念的提出。主要使用无源工作模式或低截获概率/低探测概率技术,降低自身被发现的概率,最大化发挥自身的探测效能,并迷惑或压制敌方探测能力,强化己方突防攻击能力。无源传感器、电子反对抗、抗扰抗毁的无线通信网络等新技术的发展应用,为提升“低-零功率”网络能力提供了支撑。

如数字射频存储干扰技术,能将接收到的信号数字化并稍加修改,然后向敌方传感器发送假信号。该技术的应用,推动了雷达对抗措施的发展。

电磁频谱技术应用如火如荼

技术的迅猛发展是电磁频谱战演进发展的内在驱动力。据报道,俄罗斯、美国、以色列等国积极开展电磁频谱技术创新,不断加强网络化、信息化、智能化、自适应等电磁频谱战装备在军事领域中的应用。

当前,俄军电磁频谱战手段以电子战系统为主,应用于电磁压制、电磁干扰、战场侦察等军事行动。“克拉苏哈”电子战系统是一款典型的俄军电磁频谱战装备,分为“克拉苏哈”“克拉苏哈-2”“克拉苏哈-4”等系列装备,具备电子压制、电磁干扰、电磁防护等多功能的高机动平台,不仅能实时造成电磁杀伤,还可迅速规避打击。今年1月,俄国防部正式列装一款隐身多功能战斗机——苏-57战斗机。该战机采用低可探测性技术,配备有源电扫阵列一体化多功能雷达系统、光学传感器系统、无线电侦察和对抗系统等,能在不打开雷达、不暴露自己的情况下,发现敌人并实施干扰。

近年来,美军相继开展认知电子战、人工智能、主动电子扫描阵列、自适应雷达对抗、动态频谱接入等技术研究,掌握了电子战规划与管理、多功能电子战、防御性电子攻击、电磁指挥与控制、机载电子侦察等手段,并注重电子战系统和频谱管理工具之间的融合集成,实现以电子战和频谱管理为基础的联合电磁频谱作战。

随着武器装备越来越依赖于电磁频谱,频谱管理已成为电磁频谱战中日益复杂而又关键的要素。在提升频谱管理效率方面,美军采取在传统电台上增加硬件或软件插件的办法,使之具备动态频谱接入能力。此外,美军在下一代无线通信计划等项目中,深入研究应用动态频谱接入技术,通过灵活选择数字化频谱策略,自动快速地调整频率,实现装备自主有序用频。

以色列也投入巨资发展电磁频谱战能力。研制人员用最新电子战技术升级F-35I战机的通信、控制系统,挂载自行研制的空空、空地精确制导武器,安装先进的电子情报系统,大幅提升了原机瞄准和探测干扰能力。

电磁频谱技术发展令人瞩目

随着战争形态向信息化、智能化演进,世界军事强国在电磁频谱领域不断开展技术创新,新一代电磁频谱战系统将更加精确、智能、敏捷,支撑电磁感知、预警探测、导航定位、电子对抗、频谱管控等电磁频谱作战行动实现能力跃升。

——网络化频谱自主协同。在电磁频谱域作战行动中,各类管频、用频系统采用自组网自主选频模式一体化运行,将有助于共享电磁频谱感知信息,高效协同电磁空间频谱行动。其作战效能将远超单系统独立运用。

近年来,无人作战蜂群受到广泛关注,“小精灵”电子战无人机群就是一款具有网络化频谱自主协同特征的典型电磁频谱战系统。从技术实现的角度分析,“小精灵”是由大量功能单一的小型低成本异构无人机组成的无人化作战集群,通过突破人工智能、认知电子战精确感知与协同、自适应电子战行为学习、自适应雷达对抗等关键技术,未来可实现空中发射、空中回收、分布式空中作战、多平台间协同配合,以群体高效协作的方式完成作战任务。

——认知化频谱动态共享。军事电磁频谱领域,认知无线电、认知电子战等新概念不断涌现。其中,认知电子战重点发展基于目标信号的威胁感知、基于认知的干扰策略优化、干扰效果的在线评估等关键技术,通过实时共享电磁频谱感知信息,实现高效灵活的电磁频谱战系统认知对抗能力。认知无线电是一种以软件无线电为平台的智能无线通信技术,通过软件无线电台、先进传感器和自主机器学习的融合,能从简单的频谱感知或自适应,转变为智能认知化无线电通信能力,进而提高频谱资源利用率,提升装备作战效能。

“认知”实质上就是智能,认知技术将助力电磁频谱作战行动朝着动态、自主、智能的方向发展。

——敏捷化频谱行动控制。未来电磁频谱战系统需要适应激烈对抗的复杂电磁环境,及时调整频率、波束方向、功率电平等用频参数,实现在电磁频谱域中作战行动自由,从而夺取并保持制电磁权。通过引入“策略捷变”概念,发展敏捷化频谱行动控制技术,可提升动态频谱管控效率,实现自主有序用频,高效服务于电磁频谱域作战行动。

对提升电子对抗能力来说,策略捷变不仅能敏捷地对抗敌方的传感器或通信系统,还能降低敌方无源传感器的探测概率。未来,相关技术可应用于导弹和小型无人机上,以提升电磁频谱机动能力。(邵芳 李戈 韩峰)

来源: 解放军报

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