海戰場電磁頻譜管理系統構想

黃炳濤

(中國艦船研究院，北京 100192)

海戰場電磁頻譜管理系統構想

黃炳濤

(中國艦船研究院，北京 100192)

從海戰場電磁環境的復雜性、電磁頻譜資源的重要性及電磁頻譜資源管理的緊迫性等多個方面闡述了建立海戰場電磁頻譜管理系統的必要性。闡明了海戰場電磁頻譜管理系統的任務和總體組成框架，各組成單元的功能，管理原則及與其他系統之間的關系等，為構建我國海戰場未來電磁頻譜管理體系提供參考。

海戰場;電磁頻譜管理系統

0 引言

目前，領海和制海洋權之爭已成為各國政府及軍隊關注的焦點，如何維護我國領海安全和海洋資源是我國海軍最重要、最緊迫的任務之一。我國海戰場條件下水面艦艇的電磁頻譜管理研究相對滯后，難以滿足我海軍復雜電磁環境頻譜規劃、分配和調整的需要。因此，本文提出海戰場電磁頻譜管理系統的初步構想，為下一步開展海戰場電磁頻譜管理系統研制奠定技術基礎。

1 未來海戰場的電磁環境狀況分析

隨著世界軍事裝備及信息技術的迅猛發展，現代戰爭已成為陸、海、空、天、電磁等五維一體的全空域的高科技戰爭，因此未來海戰的廣度、深度和嚴酷性是可以想象的。未來海戰場的電磁環境將具有以下特點:

1)信號方向的多重性

未來海戰場的電磁信號除了常規的海、陸、空各種載體平臺電子設備發出的電磁、光學信號外，還有來自太空中各種同步衛星、非同步衛星和飛行器的電磁信號，因此海戰場電磁信號的方向具有四面八方的立體空間特點。

2)極高的信號密度環境

在海灣戰爭后，軍事專家評估其戰場電磁信號環境密度已超過100萬脈沖/s。未來海戰隨著參戰兵力增加，信息化裝備的提升，其信號環境密度將可能達到500萬脈沖/s以上。

3)信號的復雜度將大幅度提升

近年來雷達通信、電子對抗等設備新體制、新技術不斷涌現，如相控陣技術、變頻技術、雷達成像技術、低截獲概率探測技術等已廣泛應用到裝備中，信號具有形式多樣、快速、多變，無規律，軍用民用信號混雜，信號強度高低參差不齊等多重特點，導致對環境信號的探測和復雜信號處理非常困難。

4)高能電磁、激光等新式武器投入使用導致電磁環境更加惡化

由于微波、激光武器及脈沖炸彈等高能武器技術日趨成熟，并將投入作戰使用，造成電磁環境的嚴重惡化。全面而激烈的信息戰和電子戰造成電磁頻譜混雜重疊，敵我雙方人為制造的各種欺騙干擾、偽信號等導致真假信號混淆難分，敵我友信號的區分和識別尤其困難。

2 海戰場電磁頻譜管理系統的作用、功能和組成

2.1 海戰場電磁頻譜管理系統的作用

隨著信息技術的迅速發展，現代戰爭對信息的依賴程度越來越高，無論是對目標信息的獲取與跟蹤，多種信息與作戰命令傳送，對載體平臺和武器系統的信息引導和打擊效果的評估等均依賴著信息系統性能的發揮。也就是說從戰爭準備、戰爭過程直到戰爭結束，信息系統和信息技術貫穿了戰爭的全過程。信息系統發揮作用的基本條件是確保占有充分的電磁頻譜資源，在某種程度上信息戰的關鍵是電磁頻譜資源的爭奪，誰能充分占有和利用電磁頻譜資源，誰就能占有信息戰的優勢，電磁頻譜管理系統就是在復雜的海戰場電磁環境中對電磁頻譜實時監視評估、頻譜資源爭奪決策與信息裝備用頻區間和使用時機的指揮系統，對我方電子裝備靈活占有和利用頻譜資源，充分發揮電子裝備的作戰效能將起到重要作用。

2.2 海戰場電磁頻譜管理系統的基本功能

戰略級電磁頻譜管理系統應具備以下基本功能:

1)根據進入海戰場的不同階段和預定的作戰對象，制定電磁頻譜使用預案。

2)能高靈敏度偵收戰場內電磁環境中的電子信號，并能詳細分析電子信號的頻譜分布和頻譜特征。

3)能接收戰場內各載體平臺電磁頻譜監測設備和電子對抗偵收設備傳來的電子信號參數和頻譜參數，并進行綜合處理和識別，形成海戰場電磁頻譜綜合態勢圖。

4)根據我方編隊的作戰任務和武器使用情況，實時提出我方電子設備使用頻譜分布區間、使用時機的建議及效能評估結果，供戰場電磁頻譜管理指揮員決策使用。

5)根據戰場電磁頻譜管理使用決策向己方作戰平臺電子設備發布電磁頻譜使用命令，達到占有電磁頻譜優勢的目的。

2.3 海戰場電磁頻譜管理系統的基本組成

由于未來海戰場是由海、陸、空、天等多兵種、多編隊、多載體平臺組成的一個復雜的群體，因此，海戰場電磁頻譜管理系統也是由多個載體平臺、區域電磁頻譜管理分系統和海戰場電磁頻譜中心管理系統(以下簡稱為中心管理系統)組成的大系統，如圖1所示。

圖1 海戰場電磁頻譜管理系統組成框圖Fig.1 The constitute of EM frequency

3 建立海戰場電磁頻譜管理系統構想

3.1 區域編隊電磁頻譜管理分系統

區域編隊可是若干個海上編隊、空中編隊和岸基編隊，每個區域編隊由若干個作戰平臺組成。區域編隊電磁頻譜管理分系統安裝在編隊內的1個作戰平臺上，由區域電磁頻譜監視設備和區域電磁頻譜管理設備組成。負責管理區域編隊內作戰平臺的電磁頻譜，同時將編隊內電磁頻譜監視設備所獲得的電子信號參數和頻譜信息發送給中心管理系統，并接受中心管理系統發來的電磁頻譜管理指令，執行管理命令。

1)電磁頻譜監視設備

負責偵收本區域編隊周圍環境的電子信號參數和頻譜信息，并對重點威脅信號進行定位，確定威脅信號的地理位置。

2)區域電磁頻譜管理設備

對區域內電磁頻譜監視設備送來的區域電磁頻譜信息進行處理和識別，形成區域電磁頻譜態勢。依據其數據庫中存儲的敵我友各方的電子信號參數及頻譜特征進行敵我友、作戰平臺及武器屬性的識別;按照預先確定的作戰任務、電磁頻譜使用原則和當時電磁頻譜態勢分布，確定我方編隊內電磁頻譜使用區間。實時指揮編隊內的各電子裝備占用有利的電磁頻譜資源，發揮其最有效的作戰效能。并向指揮員提供我方電子對抗資源干擾敵方電子裝備的頻譜資源，使敵方電子裝備不能有效使用頻譜資源而削弱其作戰效能。

區域電磁頻譜管理系統還將本區域電磁頻譜態勢上報中心管理系統，并接收中心管理系統電磁頻譜分配管理指令，執行其管理命令。

3.2 海戰場電磁頻譜中心管理系統

中心管理系統由中心電磁頻譜監測設備和電磁頻譜中心管理設備組成。

中心電磁頻譜監測設備負責監測載體平臺周圍的電磁信號參數及頻譜特征，并確定電磁信號方位，發送給電磁頻譜中心管理設備。

電磁頻譜中心管理設備包括以下單元:

1)電磁頻譜信息融合處理單元

中心管理設備將接收到的區域編隊電磁頻譜管理分系統和中心電磁頻譜監測設備送來的多種離散信息進行融合處理，根據信息源的方位(或地理坐標)、信號參數及頻譜特性進行歸類、分析融合(處理流程如圖2所示)，綜合形成海戰場信息源分布綜合態勢圖，如圖3所示。

2)電磁頻譜識別單元

該單元對信息源進行識別，依據信息源資料庫中存儲的大量信號參數和頻譜特性數據對信息源進行識別，得出敵、我、友和載體平臺等屬性，判斷信息源的威脅程度，信息源識別處理流程見圖4所示。

3)電磁頻譜態勢形成單元

根據電磁頻譜信息融合處理單元和電磁頻譜識別單元送來的處理結果可以形成海戰場電磁頻譜態勢圖，如圖3所示。

電磁頻譜態勢圖可根據需要分為以下幾種類型:

①電磁頻譜全景態勢

如圖5所示，其中敵(包括屬性不明)、我(含友方)信號可用不同顏色區別顯示。

②電磁頻譜分頻段態勢

當需要詳細顯示(或處理)某一分頻段電磁頻譜態勢時，可根據人工選定頻段區間顯示信息源電磁頻譜特性(如圖6)，同樣敵、我信息可用不同顏色區別顯示。

圖6 被選擇頻段區間頻譜分布態勢Fig.6 Frequency spectrum situation of selected frecquency band

③空間分區電磁頻譜態勢

根據人工選定的空間區域(方位B到方位B2)顯示該空間區域內信息源電磁頻譜分布態勢，如圖7所示。

4)電磁頻譜決策單元

電磁頻譜決策單元主要有以下2項功能:

①戰前各階段電磁頻譜分配使用預案

在航渡、警戒階段和作戰初期，電磁頻譜決策單元根據編隊組成和任務，編隊內各作戰平臺類型及電子設備的性能和頻譜使用需求制定頻譜分配使用預案，編隊中各作戰平臺按其預案使用頻譜資源。

在制定頻譜分配預案時要兼顧以下原則:頻譜資源要滿足其承擔任務的需求;頻譜資源分布要使己方、友方之間兼容工作，不會產生電磁頻譜使用沖突;盡量避免暴露我方(含友方)電子裝備電磁頻譜使用的能力和區間，在預案中要充分留有頻譜資源備份使用的區間。

②戰時電磁頻譜實時指配

電磁頻譜決策單元進行頻譜資源使用的綜合規劃決策，實時制定我方編隊使用電磁頻譜的頻譜區間。其制定的準則應滿足以下幾點:電磁頻譜資源分配應根據當時作戰任務及作戰方案進行，頻譜資源應優先滿足重要作戰任務及承擔任務的作戰平臺電子設備的電磁頻譜資源需求;編隊內及編隊之間應不產生電磁頻譜使用沖突;在頻譜資源分配中應充分考慮作戰雙方在電子戰、信息戰條件下，頻譜資源的靈活使用和變化，能在電子戰、信息戰環境中占據頻譜資源使用的主動權。

5)電磁頻譜管理單元

該單元的任務是執行電磁頻譜決策單元所做出的編隊電磁頻譜分配命令，指導各區域編隊合理使用頻譜資源，動態管理海戰場內我方編隊及作戰平臺的電磁頻譜資源，要求快速、實時、準確。

6)電磁頻譜管理效能評估單元

電磁頻譜管理效能評估單元的功能是對電磁頻譜決策單元自動做出的電磁頻譜分配計劃進行作戰效能評估。根據敵我雙方作戰平臺及武器系統的電磁頻譜使用的能力和當時實際電磁頻譜使用情況進行評估，幫助電磁頻譜決策指揮員人工修改決策使用。

效能評估準則是:我方區域編隊之間是否存在相互干擾;承擔主要作戰任務的區域編隊電子、武器系統使用頻譜需求能否滿足;敵方實施干擾后，我方實際使用頻譜損失程度和作戰能力損失程度。

7)電磁頻譜管理決策人工干預單元

該單元供電磁頻譜管理決策人工干預使用。電磁頻譜管理決策可以預定多個電磁頻譜分配方案，指揮員可以從多個預選方案中挑選某一方案，也可由指揮員在戰時根據當時電磁頻譜態勢，臨時局部修改決策方案。

4 與其他主要系統的關系

4.1 作戰指揮系統

1)接受作戰指揮系統指令，掌握當前作戰意圖，執行作戰命令，并為完成作戰任務提供電磁頻譜使用保障。

2)在敵我雙方實施電子對抗條件下，為我方武器系統實時選擇有利的電磁頻譜區間，充分發揮武器系統的作戰效能。

3)作戰指揮系統向電磁頻譜管理系統實時提供區域編隊、作戰平臺和敵方平臺的地理坐標及航向。

4.2 通信系統

電磁頻譜管理中心站與區域編隊電磁頻譜管理分系統之間電磁頻譜態勢傳輸信息量大，實時性強，需要數據鏈給予充分保障。要求數據鏈有足夠的傳輸速度。

4.3 電子對抗系統

電子對抗系統向電磁頻譜管理系統提供周圍環境信息源參數及信息源方位，供電磁頻譜管理系統進行信息源態勢和識別處理使用。

4.4 導航系統

導航系統向電磁頻譜管理系統提供本載體的地理坐標航向、海圖等信息。

4.5 敵我識別系統

接收敵我識別系統信息，供電磁頻譜管理系統進行信息源態勢和識別處理使用。

5 結語

本文提出海戰場電磁頻譜管理系統的組成和功能分配，并分析電磁頻譜管理系統與其他主要系統設備的功能接口關系，形成海戰場電磁頻譜管理系統的初步構想，為下一步解決海戰場復雜電磁環境下的電磁頻譜干擾問題奠定基礎。

［1］中船重工七院.水面艦艇編隊電磁兼容研究探討［A］.水面艦艇電磁兼容技術研討會會議資料匯編［C］，2008.3 －11.

［2］匡遠波.復雜電磁環境下海軍艦艇電磁兼容技術的發展思路［A］.水面艦艇電磁兼容技術研討會會議資料匯編［C］，2008.20 －26.

The electromagnetic spectrum management system in the ocean battlefield

HUANG Bing-tao
(China Ship Research and Development Academy，Beijing 100192，China)

In this paper，the author described the complicacy of the electromagnetic environment in the ocean battlefield to prove the necessity of the electromagnetic spectrum management system.The constitute and function of the electromagnetic spectrum management system，and the relationship among the spectrum management system and the other system are described to present reference for the ocean battlefield electromagnetic spectrum program and manage.

ocean battlefield;electromagnetic spectrum management system

E815;TNO3

A

1672－7649(2011)06－0026－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2011.06.007

2011－05－06

黃炳濤(1970－)，男，高級工程師，專業方向為艦船總體。