從幾種國外新型電子戰系統看電子戰的未來發展

張 燚，陳楠楠，王月悅

(1.海裝駐杭州地區軍事代表室，浙江 杭州 310000；2.海裝駐上海地區第八軍事代表室，上海 200083；3.中國船舶重工集團公司第七二三研究所,江蘇 揚州 225101)

0 引 言

現代信息化戰爭已不僅是敵對雙方單兵、武器、軍種或平臺之間的博弈，更是雙方作戰體系之間的對抗，并且不再局限于陸地、海洋和空中等傳統空間，而是拓展到太空、網絡、電磁頻譜甚至心理領域[1]。近年來美軍大力主導電磁頻譜的優先地位，先后提出“電磁機動戰”、“電磁頻譜戰”等作戰概念，電磁頻譜作為態勢感知的重要手段和信息傳遞的主要載體，正朝著獨立作戰域的方向不斷邁進。

電磁頻譜戰圍繞控制電磁頻譜或取得電磁頻譜控制權而展開，無論在美軍“電磁頻譜戰”概念中還是在我軍全域作戰的框架下，電子戰都是多域作戰的基礎，只不過相對于傳統的電子戰而言，其內容和意義有了較大范圍的擴展。另一方面，電磁環境日益復雜，新體制雷達不斷投入使用，反艦導彈的精確制導和超視距突防能力大幅提升，對水面艦艇的威脅越來越大。電子戰手段作為水面艦艇防空反導至關重要的組成部分，為適應新變化有了較大發展，新體制、新技術得到廣泛應用，新裝備不斷涌現，綜合作戰能力不斷提升。本文闡述了主要國家海軍近些年來具有代表性的電子戰系統的開發歷程和特點，綜合分析艦載電子戰的發展共性和發展趨勢。

1 主要國家海軍電子戰系統發展現狀

1.1 美國水面電子戰改進計劃(SEWIP)

AN/SLQ-32是美國海軍上世紀70年代開發的標準艦用電子對抗系統，采用的是晶體視頻接收測向與瞬時測頻相結合、介質透鏡饋電多波束天線陣的技術體制，廣泛裝備美國各型水面艦艇。為適應水面作戰威脅的新變化，美國海軍于2002年正式啟動水面電子戰改進計劃(SEWIP)，分4個階段(Block)以“螺旋升級”的方式進行增量改進。其中，引人關注的Block 2是對原系統的一次重大改進，推出了在技術體制上和以往完全不同的新型電子戰系統，關于Block 2的改進內容，普遍文獻總結為：采用新型寬帶數字接收機和天線、統一作戰系統接口，通過擴展頻率覆蓋范圍、提高靈敏度、引入精確到達角測量實現輻射源探測性能和測量精度的大幅提升。更細節的內容則要從“多功能電子戰先進開發模型”(MFEW ADM)的偵察樣機說起[2]。

MFEW ADM是著眼于下一代電子戰能力的技術演示項目，由諾斯羅普·格魯曼負責開發。MFEW ADM采用20個雙正弦接收單元的干涉儀天線，測頻支路包括16～24個寬帶(400 MHz)調諧器、數字接收機、1組窄帶(32 MHz)濾波器和與之匹配的檢波器。為縮短系統響應時間，測頻支路通過預估頻率中心并利用已知輻射源的頻率參數進行全頻掃描，檢測通道的窄帶特性也有效降低了電磁干擾，提高了系統的靈敏度。測向天線陣列由2個正交干涉儀構成，陣列包含14個接收單元，為減小多路徑效應所引起的到達角誤差，MFEW ADM改進了多信號分類(MUSIC)算法，實現高精度的測向。調諧器和接收單元在資源配置管理器(RAM)的控制下，根據需要在測頻和測向之間進行動態調整。MFEW ADM同時還具備兩項輔助功能：電子進攻支援和信息戰支援。經過技術演示后，MFEW ADM滿足了關鍵設計指標要求，并將相關技術過渡到Block 2采購項目中。Block 2作為獨立的更新換代產品，目前已定型為AN/SLQ-32(V)6，正處于全速率生產階段。圖1為Block 2安裝位置示意。

圖1 SEWIP Block 2 安裝位置

SEWIP 當前的開發重點是Block 3。Block 3陣面示意見圖2。Block 3將先進的電子攻擊能力集成到系統中，包括引入新型發射機、基于氮化鎵(GaN)功放的有源電子掃描陣列、新型相關干擾技術等。與以往的組合式電子戰系統在相對較窄的頻率覆蓋范圍對抗已知威脅相比，這種新型攻擊能力適應了新型反艦導彈導引頭的作戰需求，將頻率覆蓋范圍擴展到毫米波段，還運用了新型“智能化”電子戰的數字處理技術，能夠對不含在數據庫中的未知威脅進行響應，具備了一定的“自適應”對抗能力。

圖2 SEWIP Block 3陣面示意圖

SEWIP Block 3對集成桅桿(InTop)子項目——多波束電子戰/信息戰/視距通信樣機的關鍵技術進行工程轉化，將通信功能和資源管理器軟件移植到Block 3中，在資源配置管理器(RAM)軟件的統一控制下，通過2組高增益發射和接收孔徑同時實現通信、信息作戰和電子戰能力，標志著多功能綜合射頻系統在艦載平臺裝備。美國海軍還將進一步開發先進舷外電子戰(AOEW)載荷，借助Block 3嵌入的軟殺傷武器協同系統(SKCS)和Link 16數據鏈對AOEW進行引導和控制，從而進一步發揮艦載電子戰系統和艦載機電子戰載荷之間的協同效應，擴大系統作戰范圍，提高多平臺武器系統效能。根據報道，在經歷項目延期和重大成本增加后，2019年1月SEWIP Block 3通過“里程碑-C”設計評審，進入低速率初始生產階段。

1.2 英國海軍電子戰項目演進

泰勒斯公司開發的UAT系列雷達電子支援系統是英國皇家海軍最主要的電子戰裝備，經過2003年以來的系列化改進，最新型號為UAT Mod 2[3]。它采用的是數字化接收機，在天線上完成全頻段直接射頻采樣，并廣泛使用商用現貨軟、硬件，顯著提高了在瀕海和復雜電磁環境下的電子戰支援能力，也為后期適應威脅新變化而采取的進一步開發提供了巨大優勢。英國海軍于2015年完成對包括45型驅逐艦在內的所有水面艦艇電子戰支援天線的全數字化升級工作。

這種數字天線技術和寬帶接收機也運用到了泰勒斯的Vigile電子支援系統中[4]。Vigile作為DRS 3000的替代型號，是一種模塊化、可根據平臺擴展的雷達電子支援設備，具備超靈敏度搜索能力，可高效地截獲頻率調制連續波和相位調制連續波等低截獲雷達信號，還可準確地分析提取雷達“指紋”特征和脈間調制特征，并能根據獲得的信息進行快速威脅分類與識別。Vigile的雙極化陣列天線保證了較高的測向精度，在架構和接口上實現與作戰系統的完全集成，并通過數據鏈與其他平臺的傳感器相連，顯著增強態勢感知，適裝于水面艦艇、潛艇、海事巡邏飛機、地基裝備等多種平臺。Vigile的最新型DPX于2012年公開，為適應瀕海作戰環境，顯著優化了對時域重疊信號的處理和接收能力，即使在有干擾的情況下也能完成威脅輻射源的偵收。Vigile DPX組成以及天線單元如圖3所示。

圖3 Vigile DPX 組成以及天線單元

英國海上電子戰的改進是持續的，著眼于2035年的射頻威脅，為23型護衛艦和45型驅逐艦開發下一代相干電子支援和軟殺傷防御系統，英國國防部啟動了“海上電子戰監視系統”(MEWP)和“水面艦艇防御輔助系統”(DAS-SS)項目。2016年英國國防部又將二者合并到單獨的海上電子戰項目中以提高項目的采購類別，圍繞下一代艦載電子戰支援能力，重點實現對復雜、相參、擁有功率管理能力的高頻輻射源的探測，改進軟殺傷協調能力，提供新型射頻對抗措施，包括電子戰指揮和控制功能。

1.3 意大利新型艦載干擾機

歐洲的防務公司經過上世紀90年代數次重組與并購后，在電子戰領域泰勒斯公司和意大利電子公司形成相對明確的分工，泰勒斯主要提供電子戰支援解決方案，而意大利電子公司則主要開發電子干擾設備。一直以來意大利電子公司在干擾機架構設計、先進欺騙干擾和靈巧噪聲干擾方面具有明顯的技術優勢，早在上世紀90年代就成功地將固態有源相控陣技術應用到艦載雷達干擾機上，比較有代表性的是“海王星-4100”(Nettuno 4100)。“海王星-4100”是一種全固態二維相控陣干擾機，包含2個天線陣列，所采用的固態架構能獲得與行波管功放同量級的有效輻射功率，而且重量更輕，尺寸更小，效率更高。“海王星-4100”通過先進的時間管理(波速標準開關轉換時間約幾百納秒)和資源管理同時對抗多頻段、多方向的多個目標，它與泰勒斯Vigile系列、RESM系列電子偵察設備組合而成的電子戰系統裝備在歐洲多個新型水面艦艇上，包括“地平線”級護衛艦、歐洲多功能護衛艦和意大利“加富爾”號航母。

在借鑒“海王星-4100”和機載有源相控陣開發經驗的基礎上，意大利電子公司推出了最新一代基于GaN的可擴展的艦載雷達干擾設備——Virgilius，它把數字接收機和多位DRFM集成到同一響應通道[5]，通過雙極化接收和發射，可以有效對抗采用先進抗干擾措施的雷達威脅。Virgilius目前的頻率覆蓋范圍為I～J波段，配套毫米波段干擾樣機還處于開發中。圖4為Virgilius干擾機固態收發單元。

圖4 Virgilius干擾機固態收發單元

交叉眼是一種針對單脈沖末制導雷達的角度欺騙技術，需要精準調節不同位置干擾機的發射，產生幅度近乎相同的反相干擾信號，從而達到欺騙效果。實現這一干擾技術難度較大，在意大利電子公司干擾機的固態架構下，通過相同的天線進行接收和發射信號，實現相位中心完全一致，通過固態有源相控陣實現發射信號相位和幅度精準匹配，通過多位DRFM實現高保真信號復制和精確相位/時間控制。經過多次模擬試驗和作戰試驗，意大利電子公司在“海王星-4100”和Virgilius干擾機均驗證了交叉眼干擾技術的有效性、可靠性和持久性。

1.4 以色列“碧海”電子戰系統

“碧海”(Aqua Marine)是以色列埃爾比特公司開發的新型電子戰系統，采用干涉儀測向、多位數字儲頻和多波束陣列發射等技術，兼具I～J波段和毫米波監視以及大功率有源干擾功能。該電子戰系統能適應2 MPPS的信號密度，靈敏度在-65 dBm和-75 dBm之間，集成窄帶接收機后優于-80 dBm，在復雜電磁環境下的信號分選能力以及同時多目標對抗能力較突出，具備遠程和超視距雷達偵察功能。值得注意的是，“碧海”還采用了復雜的目標識別軟件，這套軟件建立在統計模型和機器學習的算法基礎之上，對已知和未知威脅均能自動識別，用戶還可以自定義干擾樣式文件生成器，針對不同威脅做出不同的干擾響應。

“碧海”系統集成性和互操作性強，能與作戰系統完全集成，不同平臺之間的該系統可通過數據鏈形成網絡，從而提供綜合的態勢感知、執行協同電子對抗任務。

埃爾比特(Elbit)公司是以色列海軍電子戰系統最主要的供應商，“碧海”電子戰系統的有源干擾部分由上一代NS-9005系列干擾機迭代開發而來，它與雷達偵察、通信偵察和雷達激光告警設備一起構成了該公司的第五代綜合電子戰系統，適裝于各類中小型水面艦艇。埃爾比特公司一直壟斷著以色列海軍的電子戰系統供應，2018年以色列國防部授予埃爾比特8 500萬美元電子戰系統采購合同，用于列裝以海軍最新型SA’AR 6級護衛艦。

2 水面艦艇電子戰系統發展趨勢

2.1 系統架構靈活化

隨著雷達數字化、智能化處理技術以及相參低截獲雷達的發展，艦載電子戰系統需要一種更敏捷、反應更迅速的結構來應對。將數字化的接收機、有源電掃陣列天線和多通道技術產生器集成至模塊化、開放式體系架構中是一種重要的發展趨勢。在電子支援方面，射頻信號數字化處理在天線端不斷前移，接收功能大部分可以由軟硬件的算法實現，英國的Vigile 系列ESM以及美國SEWIP Block 2是其中的典型。SEWIP Block 2的意義不僅在于大量使用商用現貨升級天線和數字接收機，更為重要的是，它搭建起一種開放式的電子戰系統架構，用統一的作戰系統接口替代以往多個獨立接口，支持基于軟件定義的快速插入，為今后不斷引入電子戰新技術提供便利。模塊化結構還能帶來通用性方面的好處，Block 2為適配小型艦艇，在尺寸上進行裁剪和重新封裝，形成了精簡版——AN/SLQ-32(V)6C，系統性能與AN/SLQ-32(V)6差異并不大，計劃裝備在近海巡邏艇和瀕海戰斗艦(LCS)上。在電子攻擊方面，艦載干擾機也趨向于靈活設計，基于GaN寬帶有源相控陣ECM將陸續在多個國家海軍形成裝備。GaN與有源相控陣的結合不僅可以提高干擾信號的等效輻射功率，生成更大的帶寬，還能提供更靈活的波束控制和多波束能力，推動著電子戰實現由“末端被動防御”向“進攻性干擾”的轉變，此外，GaN有源相控陣的超寬帶特性使得雷達、通信和電子戰共享射頻孔徑成為了現實。Block 3在設計之初，根據裝艦平臺RCS大小設計了大雷達截面積(LRCS)型和小雷達截面積(SRCS)型兩種，后來經過驗證，SRCS型便能夠滿足美國各大中型水面艦船的作戰需要，LRCS的方案因此被廢棄。不僅如此，得益于GaN功放和DRFM的小型化，舷外有源誘餌也將采用固態GaN收/發天線，例如改進型納爾卡(E-Nulka)，這種新型誘餌還將頻率范圍擴展至35 GHz，在頻率覆蓋上與艦載系統擴展保持同步。

2.2 處理能力智能化

與人工智能的結合是未來艦載電子戰系統發展的另一大顯著趨勢。關于人工智能發展歷程，DARPA在2017年總結認為：第一代人工智能系統主要基于手工化處理知識或狹義任務規則，對嚴格定義的問題具有較好的推理能力，由于缺乏學習能力，對不確定問題的處理能力差，典型代表是專家學習系統；第二代人工智能系統以統計學習為主要特征，依靠大量高質量的訓練數據，可以提供有限的可靠性能保證，但缺乏解釋和推理能力，無法適應不斷變化的環境；第三代人工智能系統將突破第一代和第二代人工智能系統的局限性，能夠利用情境模型來感知、學習、抽象和推理，并具有很強的情境適應能力。根據這個劃分，當前絕大多數電子戰系統是基于規則的推理和專家先驗知識，在戰時通過偵察引導輔助人工決策支持實施干擾，屬于第一代人工智能系統；具有“智能化”處理能力的電子戰系統已經在一些國家海軍出現，這些系統通過統計數據和模型來優化電子戰信號處理、目標識別和特征提取，提高對復雜電磁環境的適應能力，實現對未知威脅的快速響應能力，符合第二代人工智能系統的部分特征；以認知電子戰系統為代表的第三代人工智能電子戰系統則是將機器學習、深度學習等人工智能關鍵技術運用到電子戰領域，使其具有頻譜感知、頻譜推理、自適應對抗、評估反饋等能力。美國在認知電子戰領域進行多次嘗試，先后開展了4個核心項目：自適應雷達對抗(ARC)、自適應電子戰行為學習(BLADE)、響應式電子攻擊措施(REAM)、射頻機器學習系統(RFMLS)。目前前2個項目已結束，后2個項目旨在開發新的機器學習算法。

2.3 作戰方式協同化

未來作戰形態將由“平臺中心戰”向“網絡中心戰”轉變，軟殺傷武器系統通過組網協同控制，形成網絡作戰能力則是艦載電子戰系統的另一重要發展趨勢。協同偵察可以增強對作戰環境的態勢感知，提供更加精確的輻射源位置信息，協同干擾則能增強電子干擾的效能。隨著傳感器技術、保密數據鏈技術、導航定位技術的發展與應用，各國海軍在發展新型電子戰系統時，一方面強化了平臺電子戰系統內部軟殺傷措施的協調，另一方面通過成熟的數據鏈將不同平臺的電子戰系統組網，構建起海空立體協同作戰的電子防御體系。以美國海軍為例，雖然水面電子戰改進仍是以平臺電子戰能力為主，但從2009年開始，美國海軍研究實驗室就在實施新型軟件架構，為電子戰戰斗管理(EWBM)提供通用語言和協議，以便同步多個艦載電子戰系統形成協同效應。Block 3包括了一項重要內容——由霍普金斯大學應用物理實驗室開發的“軟殺傷武器協調系統”，該系統期望將AOEW、舷外有源以及無源對抗措施同Block 3形成電子戰一體化網絡，為反艦導彈提供遠距離、全方位綜合防御能力，構成美軍“電磁機動戰”的重要基石。通過第二章節的介紹還可以看出，英國在下一代電子戰技術開發中尤其關注軟殺傷武器協同和電磁頻譜控制能力，其他國家新型電子戰系統的協同能力都有不同程度的進展。

3 結束語

海戰場的復雜電磁環境以及作戰對象采用的新技術、新戰法促使海戰場的電子戰系統以更開放的架構嵌入智能化和協同化處理技術。在電磁頻譜戰等新型作戰概念的推動下，當前電子戰處于重要轉型發展期，艦載電子戰系統的新技術和新裝備還將不斷涌現，值得我們關注。