淺析經(jīng)典戰(zhàn)例對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜建設(shè)的啟示

中國人民解放軍91977部隊(duì) 張 濤

中國電子科技集團(tuán)公司第七研究所 吳 皓

中國人民解放軍91977部隊(duì) 王 璐

從國外相關(guān)典型戰(zhàn)例分析入手，開展國外電磁頻譜管理建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)分析，并結(jié)合復(fù)雜電磁環(huán)境及海戰(zhàn)場(chǎng)特點(diǎn)研析，提出在海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜建設(shè)發(fā)展的一些想法和建議。

近代以來，由于軍事武器裝備逐步朝著信息化、智能化方向發(fā)展，而電磁頻譜資源作為一種重要資源要素，在作戰(zhàn)的各個(gè)領(lǐng)域中都會(huì)帶來較大改變，并且在保障電磁空間安全方面發(fā)揮著極其重要的作用，是軍事行動(dòng)指導(dǎo)信息的重要基礎(chǔ)，也是獲取信息權(quán)的重要支撐。電磁頻譜管理，是指對(duì)有限電磁頻譜資源進(jìn)行科學(xué)劃分，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)刂概浜头峙洌ＷC頻譜資源使用效能的最大化。在信息時(shí)代，戰(zhàn)場(chǎng)上電磁環(huán)境復(fù)雜多變的情況，已成為決定戰(zhàn)場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵因素。因此，針對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境，統(tǒng)一的頻譜資源規(guī)劃可以有效提高頻譜利用率，降低使用風(fēng)險(xiǎn)，并確保頻譜資源能夠支持未來的業(yè)務(wù)需求，由此實(shí)施的電磁頻譜管理對(duì)于我國整體軍事力量水平提升有著重要意義。

海洋作為一種重要的資源，一直是各國在不同方面競(jìng)爭(zhēng)的舞臺(tái)，主要包括國際社會(huì)中的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、外交博弈等等方面。由于海洋的特殊環(huán)境可以帶來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的效果，能夠在很大程度上減小自然環(huán)境對(duì)軍事行動(dòng)和武器裝備的負(fù)面影響，能有效發(fā)揮出武器裝備的最大作用，競(jìng)爭(zhēng)海洋資源也因此成為了各國海軍活動(dòng)的首要任務(wù)。海戰(zhàn)場(chǎng)以海洋為主要平臺(tái)，競(jìng)爭(zhēng)雙方通過在海洋上進(jìn)行軍事行動(dòng)，以達(dá)到其戰(zhàn)略目的。海戰(zhàn)場(chǎng)的范圍不僅包括海面，還包括海面上空、水域、臨海地區(qū)以及相關(guān)島礁等。海戰(zhàn)場(chǎng)由于其空間范圍廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局勢(shì)瞬息萬變、建設(shè)困難等特點(diǎn)，導(dǎo)致在復(fù)雜電磁環(huán)境下時(shí)，對(duì)于電磁頻譜建設(shè)帶來很大阻礙。

本文將基于歷史上電磁頻譜的典型案例，進(jìn)一步闡述在復(fù)雜電磁環(huán)境下海戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)施電磁頻譜管理的重要性。

1 典型案例/戰(zhàn)例介紹

案例1：在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國利用5部“沃森·瓦特”構(gòu)建“本土鏈”雷達(dá)，為部隊(duì)獲取到了十分重要的20min空襲預(yù)警時(shí)間，以約九百架戰(zhàn)機(jī)擊退德國納粹兩千多戰(zhàn)機(jī)。

案例2：在英阿馬島之戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)場(chǎng)上的“謝菲爾德”英國戰(zhàn)艦的衛(wèi)星通信和雷達(dá)之間的兼容性問題，無法同時(shí)進(jìn)行通訊工作，最終被阿根廷戰(zhàn)機(jī)擊沉。

案例3：1980年4月，美軍部隊(duì)與當(dāng)?shù)仃?duì)伍在聯(lián)合營救駐伊大使館人質(zhì)的撤離過程中，兩支營救隊(duì)伍使用的通信設(shè)備不兼容以及通信用頻協(xié)同失誤，最終造成直升機(jī)與運(yùn)輸機(jī)相撞，死亡8人，損失慘重。

案例4：第5次中東戰(zhàn)爭(zhēng)，以色列通過事先攔截的敘利亞雷達(dá)和導(dǎo)彈的頻譜參數(shù)，短時(shí)間內(nèi)就炸毀敘利亞的多個(gè)防空導(dǎo)彈基地。

2 案例分析

2.1 技術(shù)領(lǐng)先帶來戰(zhàn)機(jī)

在未來，海戰(zhàn)場(chǎng)的作戰(zhàn)將主要是信息戰(zhàn)，這對(duì)作戰(zhàn)雙方的信息交流效率要求很高。持續(xù)地用電磁頻譜資源進(jìn)行通信，以及支持對(duì)偵察預(yù)警、電子對(duì)抗、武器控制、制導(dǎo)引導(dǎo)、遙控遙測(cè)等系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以達(dá)到隱蔽和快速攻擊的有利作戰(zhàn)條件。然而，隨著偵察技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)達(dá)國家已實(shí)現(xiàn)了寬頻段、遠(yuǎn)距離、高速度、弱信號(hào)的全域監(jiān)控。并且攔截電磁信號(hào)的時(shí)間更短、能夠偵測(cè)到電磁信號(hào)的距離更遠(yuǎn)、偵測(cè)手段越來越多樣化。因此，在不同的時(shí)代和環(huán)境，電磁頻譜安全仍然處于嚴(yán)峻形勢(shì)，因此需要不斷加強(qiáng)提升對(duì)電磁信號(hào)的反偵察能力和反攔截能力。

在如今軍事不斷發(fā)展變革的過程中，各國的軍隊(duì)也在進(jìn)一步發(fā)展完善其指揮信息系統(tǒng)。而軍用的指揮信息系統(tǒng)要想持續(xù)在戰(zhàn)場(chǎng)中發(fā)揮作用，需要復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下能夠正常運(yùn)作，而這也是加強(qiáng)電磁空間安全戰(zhàn)略能力建設(shè)的重要組成部分。

2.2 電磁頻譜管理

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備與武器平臺(tái)的在多方面相互結(jié)合，讓電磁信號(hào)在戰(zhàn)場(chǎng)中發(fā)揮著重要作用，也使得戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境更加復(fù)雜多變。另一方面，由于越來越多的信息化武器裝備出現(xiàn)在各種作戰(zhàn)任務(wù)中，導(dǎo)致了電磁頻譜的使用率激增，造成了頻譜資源緊張。為了保證海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的有利地位，確保在戰(zhàn)場(chǎng)中的武器裝備能運(yùn)行，因此復(fù)雜環(huán)境下電磁頻譜管理顯得至關(guān)重要。這樣能保證在相同戰(zhàn)場(chǎng)中，己方的各種作戰(zhàn)裝備可以完成各自的作戰(zhàn)功能，且以更高的指標(biāo)下的共同存在。戰(zhàn)場(chǎng)上優(yōu)良的電磁頻譜管理對(duì)于提高信息化裝備作戰(zhàn)能力至關(guān)重要。因此，為了能夠有效降低頻譜管理和用頻設(shè)備兼容性等帶來的影響，則需要構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)中用頻設(shè)備的頻譜管理，并且能夠?yàn)橛妙l設(shè)備的正常運(yùn)行使用提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)制定嚴(yán)格的電磁管理與兼容性的準(zhǔn)則，進(jìn)而完成高效的戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理協(xié)調(diào)方案。

2.3 用頻協(xié)同

頻譜資源是未來現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中重要的戰(zhàn)略資源。近年來，隨著各類信息技術(shù)的發(fā)展，海量的用頻裝備大量得到應(yīng)用，日益增長的用頻需求使得頻譜資源日漸稀缺。同時(shí)，非法用戶的不規(guī)范使用和惡意用戶的電磁干擾使得電磁環(huán)境更加復(fù)雜。頻譜規(guī)劃使用主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：

（1）復(fù)雜化：用頻行為交錯(cuò)爭(zhēng)奪且錯(cuò)綜復(fù)雜。一是智能設(shè)備和無人設(shè)備的大量涌現(xiàn)，極大豐富了用頻設(shè)備的種類和數(shù)量，頻譜資源競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈；二是存在同一用頻網(wǎng)系內(nèi)多個(gè)用戶用頻競(jìng)爭(zhēng)、共存網(wǎng)絡(luò)頻譜共享、非法用戶無意干擾和惡意用戶電磁干擾等多種行為，頻譜使用趨向復(fù)雜。

（2）動(dòng)態(tài)化：電磁環(huán)境和頻譜供需關(guān)系瞬息萬變。從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部看，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化和不同時(shí)節(jié)的用頻需求都會(huì)對(duì)用頻行為和方式產(chǎn)生影響；從網(wǎng)絡(luò)外部看，未知通信樣式和復(fù)雜電磁干擾手段進(jìn)一步加劇了可用頻率資源的動(dòng)態(tài)特征。

（3）智能化：隨著認(rèn)知無線電和人工智能技術(shù)的發(fā)展，用頻設(shè)備的智能屬性日漸增強(qiáng)，用頻設(shè)備逐漸具備學(xué)習(xí)和自主決策的能力，通過歷史信息或環(huán)境反饋對(duì)自身用頻策略進(jìn)行優(yōu)化，頻率使用將呈現(xiàn)多方博弈特性。

2.4 頻譜參數(shù)泄漏危害

電磁頻譜參數(shù)泄露實(shí)質(zhì)是用頻裝備電磁頻譜參數(shù)信息以電磁信號(hào)形式被敵方電磁竊收系統(tǒng)捕獲，敵方通過分析處理截獲的電磁信號(hào)，從中獲取用頻裝備的地理位置、工作方式、頻率特征、使用規(guī)律等頻譜參數(shù)，并加以利用，由此將給用頻裝備電磁頻譜安全造成巨大威脅，電磁頻譜參數(shù)泄露后將可能造成以下主要危害：一是暴露實(shí)際信息作戰(zhàn)能力；二是暴露信息裝備能力水平；三是暴露重要軍事陣地分布；四是暴露兵力部署與作戰(zhàn)意圖。此外還可能產(chǎn)生阻礙國家戰(zhàn)略利益拓展、損害國家和軍隊(duì)合理使用電磁頻譜資源權(quán)益、阻礙用頻裝備發(fā)展進(jìn)程等危害。

3 國外發(fā)展趨勢(shì)分析

由于戰(zhàn)場(chǎng)上越來越復(fù)雜的電磁環(huán)境出現(xiàn)，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)逐漸由原來的機(jī)械化作戰(zhàn)演化為信息化作戰(zhàn)。在信息化的趨勢(shì)下，越來越多的信息化武器裝備加入戰(zhàn)場(chǎng)，導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域范圍中電磁環(huán)境復(fù)雜多變。然而，信息化條件下戰(zhàn)場(chǎng)上的電磁環(huán)境復(fù)雜絕不等于復(fù)雜電磁環(huán)境，即電磁環(huán)境復(fù)雜是客觀存在，而造成這種復(fù)雜環(huán)境主要有兩方面原因組成：其一是敵方電磁干擾造成的影響較大，而己方設(shè)備的抗干擾能力不強(qiáng)；其二是己方用頻設(shè)備的電磁兼容性和頻譜分配管理等問題，導(dǎo)致電磁信號(hào)的相互干擾影響較大。而美、俄等國由于有豐富的戰(zhàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，因此重視從問題根源上著手解決問題，防止戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜演變?yōu)閺?fù)雜電磁環(huán)境。其一，從頂層制定電子設(shè)備和信息化武器裝備的電磁兼容性與抗干擾的技術(shù)指標(biāo)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證測(cè)試，以達(dá)到部隊(duì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；其二，建立權(quán)威管理體系，加強(qiáng)對(duì)電磁頻譜的科學(xué)分配和有效管控。例如美軍頒發(fā)《聯(lián)合軍事行動(dòng)中的電磁頻譜使用指南》、《國防部指令無線電頻譜的管理和使用標(biāo)準(zhǔn)》等文件，加強(qiáng)對(duì)電磁頻譜管理的建設(shè)與發(fā)展。

4 啟示及建議

啟示之一：注重頻譜管理頂層設(shè)計(jì)

關(guān)于電磁頻譜頂層規(guī)劃，尤其是在海戰(zhàn)場(chǎng)中，在同一場(chǎng)景下需要達(dá)到作戰(zhàn)的信息化設(shè)備的功能需求和兼容性要求，就要考慮其具體用途、設(shè)備工作頻譜以及電磁收發(fā)特性；在不同場(chǎng)景作戰(zhàn)時(shí)，還需研究信息化裝備對(duì)頻譜資源的需求。由于電磁頻譜資源相對(duì)有限，并且用頻設(shè)備眾多，使得海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜規(guī)劃已不是單純的頻段劃分，而需綜合分析研究同一頻段內(nèi)多種不同工作體制的收/發(fā)設(shè)備的電磁特性參數(shù)，研究頻率相關(guān)天線之間的空間隔離度指標(biāo)，以及頻率相關(guān)設(shè)備在具體空間布置下，同時(shí)工作所需的頻率隔離度指標(biāo)等。開展頂層頻譜規(guī)劃對(duì)于信息化裝備研制立項(xiàng)驗(yàn)證具有重大意義，對(duì)相關(guān)設(shè)備使用的頻譜、頻率對(duì)裝備效能的影響和未來設(shè)備發(fā)展的頻譜需求等要逐項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)化相關(guān)設(shè)備的工作頻率的分配管理，嚴(yán)格執(zhí)行頻譜管理相關(guān)規(guī)定，確保信息化設(shè)備能具備優(yōu)良作戰(zhàn)能力的同時(shí)避免電磁兼容性問題。

啟示之二：嚴(yán)格頻譜使用程序

在戰(zhàn)場(chǎng)上，無線電導(dǎo)航、衛(wèi)星定位、雷達(dá)、遙測(cè)、通信以及定向性武器等等裝備系統(tǒng)都需要使用頻譜，以發(fā)揮出在作戰(zhàn)中裝備的作戰(zhàn)效能。因此電磁頻譜的使用將持續(xù)整個(gè)作戰(zhàn)階段，一定程度上能夠左右戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)。因此需對(duì)頻譜使用程序進(jìn)行嚴(yán)格的管理，即針對(duì)電磁頻譜感知、頻譜分析決策、頻譜管理控制和頻譜應(yīng)用服務(wù)等頻譜使用程序進(jìn)行嚴(yán)格管理：

（1）電磁頻譜感知

對(duì)于海戰(zhàn)場(chǎng)上執(zhí)行頻譜管理，主要措施是建立一種全方位、分布式、立體化的電磁頻譜感知架構(gòu)，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上所有信息化裝備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)管理，并進(jìn)行相應(yīng)分析與評(píng)估。其中頻譜監(jiān)測(cè)計(jì)劃主要包括對(duì)電磁頻譜監(jiān)測(cè)力量的協(xié)調(diào)、管理和應(yīng)用的計(jì)劃，具體實(shí)施需要與頻譜使用計(jì)劃保持一致。

（2）頻譜分析決策

戰(zhàn)場(chǎng)頻譜分析決策通常是在戰(zhàn)役準(zhǔn)備階段以及具體作戰(zhàn)任務(wù)前實(shí)施的，而最終的決策也會(huì)直接提供指導(dǎo)頻譜規(guī)劃、用頻籌劃和用頻協(xié)同等方面的內(nèi)容。其中頻譜規(guī)劃是對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)各種用頻裝備系統(tǒng)的工作頻率、信息傳輸通道等頻譜資源實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃和管理。這種規(guī)劃根據(jù)頻率分配的相關(guān)規(guī)定、設(shè)備的頻率特性、頻譜監(jiān)測(cè)獲得的海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)和實(shí)戰(zhàn)中收集到的數(shù)據(jù)等，然后整合相關(guān)數(shù)據(jù)并加以分析，以減小或消除裝備之間的用頻沖突以及干擾。用頻籌劃是對(duì)信息化設(shè)備的頻譜需求進(jìn)行分析、規(guī)劃和決策，其重點(diǎn)是根據(jù)特定的需求和任務(wù)計(jì)劃執(zhí)行步驟，利用已獲取的信息完成相應(yīng)籌劃安排，盡可能降低信息化設(shè)備之間的頻率干擾，合理規(guī)劃頻譜分配，確保作戰(zhàn)任務(wù)能成功完成。用頻協(xié)同是一種頻譜管理方式，在作戰(zhàn)期間為確保己方重要的信息化裝備免于電子戰(zhàn)的頻譜干擾，保證己方通信系統(tǒng)與電磁網(wǎng)絡(luò)的正常工作，盡可能地減小影響，從而左右戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)。

（3）頻譜管理控制

頻譜管理控制是一種頻譜資源分配的過程，通過現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)中使用到的頻譜資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。通常來說，可以根據(jù)平臺(tái)優(yōu)先級(jí)、設(shè)備優(yōu)先級(jí)、用頻時(shí)間、用頻地域、用頻需求、調(diào)制方式等為依據(jù)，進(jìn)行合理的動(dòng)態(tài)頻率分配。在實(shí)際作戰(zhàn)環(huán)境中執(zhí)行頻率分配時(shí)，各設(shè)備的工作頻段盡量分散，這種方式較與僅僅投入更多頻譜資源更加有效。例如，在30～512MHz頻段上分布50個(gè)頻率比在450～460MHz頻段上分布100個(gè)頻率更有效。相對(duì)而言，敵方難以實(shí)現(xiàn)對(duì)30～512MHz頻段整體干擾覆蓋，但實(shí)現(xiàn)對(duì)450～460MHz整個(gè)頻段的干擾就相對(duì)簡(jiǎn)單。在更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)基礎(chǔ)之上，動(dòng)態(tài)頻譜分配通過預(yù)測(cè)海戰(zhàn)場(chǎng)中用頻裝備在時(shí)域、頻域、空域等各個(gè)方面的頻譜資源相關(guān)信息，為更好的頻譜資源分配提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并可實(shí)現(xiàn)頻譜資源動(dòng)態(tài)管理。

（4）頻譜應(yīng)用服務(wù)

頻譜應(yīng)用服務(wù)能夠?yàn)楹?zhàn)場(chǎng)各類用頻設(shè)備提供良好的系統(tǒng)接口，以減小裝備之間由于頻率使用規(guī)劃產(chǎn)生的沖突或干擾，從而使得信息化武器裝備充分發(fā)揮其能力；并且能夠依據(jù)截獲的敵方頻譜信息，相應(yīng)改變調(diào)整己方裝備所使用的頻率，根據(jù)需求分配提供服務(wù)。

啟示之三：注重電磁兼容管理

隨著武器裝備日益信息化，電磁兼容管理與維護(hù)變得越來越重要。其一是電磁環(huán)境的復(fù)雜持續(xù)加劇導(dǎo)致信息化設(shè)備間的干擾更加嚴(yán)重；其二是部分信息化設(shè)備自身在運(yùn)行時(shí)的信號(hào)輻射也會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。因此，設(shè)備之外以及設(shè)備間的干擾，均會(huì)限制信息化裝備正常運(yùn)行，通暢會(huì)有指令失效，通信鏈路中斷，雷達(dá)檢測(cè)失誤等重大問題。其次，不同信息化設(shè)備與系統(tǒng)之間的電磁兼容性也是一個(gè)關(guān)鍵要素，尤其是當(dāng)涉及到裝備的更新?lián)Q代問題時(shí)。因此，電磁兼容的系統(tǒng)管理與維護(hù)是今后信息化設(shè)備研究和發(fā)展的關(guān)鍵問題。

隨著電磁兼容技術(shù)指標(biāo)越來越細(xì)致和規(guī)范，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的要求也更高，因此在設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)品的過程也更加復(fù)雜，并且在整個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。而這些數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在一個(gè)專門的數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)庫可以更輕松的進(jìn)行管理以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的利用。目前，國家相關(guān)規(guī)定要求對(duì)艦載裝備從設(shè)計(jì)階段開始考慮電磁兼容性，以確保裝備在整個(gè)生命周期內(nèi)能完全發(fā)揮其特有的能力，維持穩(wěn)定。同時(shí)數(shù)據(jù)庫管理也需要保證其長期有效性，而這些數(shù)據(jù)還可以作為之后的裝備設(shè)計(jì)與更新提供一定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，甚至能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過分析設(shè)備電磁兼容性變化規(guī)律并進(jìn)行后續(xù)預(yù)測(cè)，也能一定程度上確保設(shè)備功能正常。

結(jié)束語：本文簡(jiǎn)要介紹了歷史上電磁頻譜的典型案例/戰(zhàn)例，介紹了國外電磁頻譜領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)展以及外軍頻譜管理的研究成果，并提出幾點(diǎn)啟示和建議，力求能為我開展海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理建設(shè)提供有益的借鑒和參考。