“电磁静默战”:电磁战场新“剑谱”

来源: 解放军报作者: 杨小牛 张春磊责任编辑:吴月明2017-09-19

引 言

如何在战略层面充分展示实力、慑战止战,以及如何在战斗层面充分隐蔽实力出奇制胜,是战争永恒的主题之一。具体到电磁频谱领域内的斗争,考虑到电磁频谱固有的空域开放性,其核心工作以“隐蔽实力”为主,即如何尽可能减少电磁辐射,或以更加隐蔽的方式辐射。未来战场上用频系统的巨大价值以及失去用频系统可能造成的巨大损失,是交战双方角逐斗法的重点。这种以“不辐射或隐蔽辐射电磁能”为主要特征的“电磁静默战”已成为信息化战场上新的作战样式。

什么是“电磁静默战”?

以“电磁静默”为目标的作战方式,国内外均有相关研究。“电磁静默战”理念的萌芽距今差不多已有十几年。2000年的国际光学工程学会会议录上刊登了一篇论文,名为红外搜索与跟踪(IRST)和电子支援措施(ESM)数据融合:实现海上防空领域的全静默搜索功能。该论文首次提出了“全静默搜索”的理念,即不用任何有源设备即可实现对威胁目标的搜索与跟踪。这是关于“电磁静默战”最早的描述之一。2015年底美国战略与预算评估中心(CSBA)发布的《电波制胜》研究报告中则将“电磁静默战”称为“低功率到零功率作战”。不管如何称呼,随着信息化战场无源精确定位直接引导火力打击能力的不断提升,战场上有源电磁设备的“粗放式”应用会越来越少,未来战争朝着“电磁静默战”转型是大势所趋。

“电磁静默战”主要内涵是:战场上所有军用设备均不再主动辐射电磁信号,或者采用更加隐蔽的方式辐射电磁信号的一种作战场景或作战模式,而不是单纯地不辐射任何电磁信号。“电磁静默战”所应关注的核心问题主要有两个:敌方若采用“电磁静默战”这种作战模式,己方应如何应对(如何发现、跟踪、定位、软/硬打击敌方目标);己方若采用“电磁静默战”这种作战模式,如何在确保电磁静默的前提下确保己方电子信息系统正常运作,尤其是那些不得不辐射电磁信号的电子信息系统(如干扰机、高功率微波武器系统等)。

“电磁静默战”典型作战方式包括:一是火力打击引导与跟踪更多地依赖无源雷达、电子侦察、红外搜索与跟踪;二是通信与组网更多地以扰分多址、扩频等隐蔽方式为主;三是电子攻击更多地采用抵近式、网络化、网电一体战等低功率攻击方式;四是定位导航与授时则更多地采用不依赖GPS的方式,如基于第三方辐射源的精确导航。

“电磁静默战”所涉及的主要作战系统有:一是低截获/低检测概率传感器,包括无源雷达、电子侦察系统、信号情报系统、红外搜索与跟踪系统,在作战中的主要作用是无源定位、跟踪、火力引导。二是低截获/低检测概率通信系统。包括各类时域、频域、空域、能域、码域隐蔽式通信系统,如,空域定向通信、扩频通信等,在作战中的主要作用是降低己方电子信息系统在利用电磁频谱共享数据过程中暴露自身的概率。三是低功率电子对抗系统,包括利用网络化低功率诱饵、精确电子战系统等,在作战中的主要作用是对敌方传感器、通信系统实施抵近式、高精度、低功率干扰、诱骗。

“电磁静默战”有啥挑战?

作为一种新兴的作战方式,“电磁静默战”还面临着诸多挑战,这些挑战既涉及技术层面,也涉及战术层面,主要有:

一是动态感知的挑战。当前的态势感知能力主要依赖多种有源、无源情报监视与侦察传感器,包括各类雷达(含有源、无源雷达)、各类情报系统(信号情报、测量情报、地理空间情报、人工情报等系统)、各类电子侦察系统(无源系统)以及其它力热声光电传感器等。在“电磁静默战”中,态势感知所采用的传感器应尽可能实现无源化。然而,与有源传感器相比,无源传感器的感知能力通常要差一些,如何改进是挑战之一。

二是通信与组网的挑战。当前的战场通信与组网能力已经有意识地朝着隐蔽式方向发展并已经开发出了相关技术与装备,但主流的战场通信与组网设备仍以传统的粗放式、开放式使用为主,诸如定向功率控制、扩频通信、扰分多址等“静默式”能力与系统要么不成熟、要么仅在特定环境、特定平台使用。因此,如何在普及隐蔽式通信与组网能力的同时,确保不影响作战效能,是通信与组网能力的挑战之一。此外,随着量子通信技术的日渐成熟,或许可为“电磁静默战”提供另一种解决方案。

三是火力打击的挑战。火力打击方面所面临的主要挑战是如何从当前“单纯以有源传感器实现精确引导”的作战方式转型为“以无源传感器为主(甚至是完全采用无源传感器)来实现精确引导”。由于无源传感器在定位精度、目标识别等方面的能力通常要弱于有源传感器,因此,实现这种转型仍需克服一系列挑战。

四是电子攻击的挑战。在未来的“电磁静默战”环境下,电子攻击方面所面临的挑战最为严重,这是因为,作为一种攻击性电磁频谱作战行动,电子攻击必须要辐射电磁信号。因此,电子攻击所面临的主要挑战不是如何实现“不辐射电磁信号”,而是如何隐藏、伪装所辐射的电磁信号。

如何准备“电磁静默战”?

“电磁静默战”是一种全新的、陌生的作战方式,要满足这种新型作战方式的作战需求,就要做好“电磁环境利用”。

从资源运用的角度看,“电磁环境利用”即综合利用电磁环境信号:实现符合“电磁静默战”作战需求的态势感知、通信与组网、火力打击引导等能力。可以看出,只有同时满足如下两方面需求才可以纳入电磁环境利用的范畴:一是所利用的对象必须是战场上的电磁“环境”信号,而非由己方有意发射的电磁信号,这些“环境”信号主要包括第三方辐射信号(如卫星信号、广播电视信号、移动基站信号等)和敌方辐射信号(如敌方的通信、导航、敌我识别乃至干扰信号);二是利用的效果必须能够满足“电磁静默战”作战需求,即,必须能够确保“不辐射或隐蔽辐射电磁信号的同时不影响作战效能”。

从预期作战效能角度来看,典型的电磁环境利用方式主要有:对敌态势感知与软硬杀伤引导方面,可充分利用广播电视、移动基站以及天基卫星等各种空间无线电辐射信号的反射特性,实现对空中、地面及海上或海下敌方目标的高精度探测、定位、识别、跟踪、并最终引导火力打击、电子攻击乃至赛博攻击。己方通信与组网方面,亦可利用上述第三方辐射信号(乃至敌方辐射信号)来实现隐蔽通信。

从相关技术成熟度来看,电磁环境利用尚需突破诸多关键技术:一是异构、多源电磁环境信号的“聚集”技术,这是电磁环境利用的基础技术。这种“聚集”涉及时、频、空、能、码等多个域,主要目标是把多个高度异构的多源信号当作一个宽带信号来处理。二是高精度无源探测(无源雷达)技术。该技术有些目前已有一定基础,有些则尚需深入研究(如基于太空辐射信号的无源高精度定位技术)。三是基于第三方辐射源的自定位导航与授时技术。主要涉及时间、频率基准构建与补偿等技术,目标是实现不依赖导航卫星的高精度导航定位与授时。所依赖的第三方辐射源包括广播发射台等。四是扰分多址通信技术。即在发射端专门找有信号的信道(如第三方乃至敌方辐射源所用信道)进行通信,在接收端利用盲源分离等技术实现己方信号与背景信号的分离。(杨小牛、张春磊)

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