艦載電子對抗系統發展趨勢與挑戰

馬 珂

(海裝上海局駐揚州地區軍事代表室，江蘇 揚州 225001)

0 引 言

隨著電子技術的飛速發展，艦載電子對抗系統需要面對更加復雜的立體化海洋環境，包含網絡化雷達系統、認知雷達系統、高速跳頻通信系統、寬帶擴譜通信系統、新一代GPS衛星導航定位系統等多種新型裝備的威脅。面對上述威脅，傳統的電子對抗系統普遍存在分選識別難度大、干擾成功率低、跨平臺協同對抗能力不足等問題。與此同時，傳統電子對抗系統中各裝備功能固化、頻段單一、迭代升級困難，作戰和維護難度較高。而未來的艦載電子對抗系統需要適應美軍馬賽克戰略下防空反導作戰需求，承擔對海面目標、空中目標探測與識別，電子偵察、電子干擾和電子情報收集，武器系統信息保障等使命任務。未來電子對抗系統需圍繞雷達、通信、電子對抗一體化設計，從優化作戰使用流程、提高作戰效能的角度，打破傳統的以獨立物理形態存在的功能分系統框架。從面向功能轉變為面向作戰任務的設計，把各設備的具體功能充分綜合，實現信息扁平共享、綜合利用及一體化設計，提升系統整體作戰能力。

1 戰場環境與作戰對象能力分析

美國海軍正在搭建進攻性反艦網絡，可從衛星、飛機、艦艇以及武器本身獲得目標信息形成致命殺傷網，使己方部隊遠離敵方遠程致命武器。這一計劃將充分融合?？仗煨畔ⅲ纬伞胺磁瀾鹦g云”，使美國海軍現役武器可對抗更遠的水面目標。該作戰體系下，我方編隊的主要作戰對象為敵方航母編隊、艦載F35戰斗機編隊、“拉薩姆”(LRASM)反艦導彈等構成的協同作戰集群。典型作戰場景圖如圖1所示，敵方航母編隊裝備艦載防空反導雷達(AMDR)，其中AMDR-S負責遠程對空對海搜索跟蹤、導彈彈道防御、支援對陸攻擊等；AMDR-X用于精確跟蹤、導彈末端照射、低空小目標探測等。F35戰斗機裝備的X波段AN/APG-81機載雷達主要承擔空空搜索跟蹤、空地攻擊、成像探測等任務。LRASM反艦導彈裝備的主被動傳感器具有智能化海上目標搜索、識別能力，可作為分布式傳感器網絡節點突破縱深防御，實施對海搜索、探測，通過主動探測、測向與被動探測對目標進行分類、識別與參數錄取。上述水面艦艇、戰斗機、反艦導彈裝備的傳感器通過戰術數據鏈進行組網協同，構成網絡化集群作戰體系，通過信息融合形成全領域進攻性反艦能力。從電子對抗角度分析美軍反艦戰術云探測體系技術，其主要包括以下3個方面：

(1) 海空探測協同，提供遠距離精確感知

通過水面艦艇與突防的戰斗機、反艦導彈雷達之間的協同探測，實現對目標的遠距離發現，提升目標探測精度，提供精確目指，使己方飛機和艦艇獲得大量目標信息后發射武器，對抗敵方水面目標。

(2) 智能化探測，增強抗干擾能力

雷達可根據不同的作戰對象、電磁環境實現自適應調整，提高系統探測能力。同時，在識別到有意電子干擾時，網絡化智能雷達可進入干擾源跟蹤模式，鎖定我方干擾信號。

(3) 集成探測引導，加速火力閉環

協同探測體系中任意一個雷達形成的目標跟蹤數據，可用于引導體系內的武器系統發射武器，武器系統的殺傷鏈通常是從導彈發射開始，極大地壓縮了武器系統火力閉環時間。

圖1為航母編隊頻譜作戰場景圖。

圖1 航母編隊頻譜作戰場景圖

2 傳統電子對抗系統問題分析

2.1 作戰流程的固化導致裝備對復雜電磁環境的認知能力不足

傳統的電子對抗系統多采用模式固化的偵收方式和靜態數據庫進行分選識別與干擾決策，不具備對戰場電磁環境和作戰對象在線推理的學習能力，對智能化目標和未知目標對抗能力不足。具體表現在以下幾點：

(1) 參數固化的接收配置，不能適應高密度電磁環境

受系統架構及處理資源的限制，現有波束形成及信號檢測的帶寬、門限、信道、處理算法等均相對固定，不能根據目標及電磁環境的變化，動態調整接收波束時空頻能等多維參數，無法實現對不同環境、不同頻段、不同方向、不同目標的接收性能的最優化。高密度電磁環境中易出現脈沖信號分裂、低截獲概率(LPI)信號無法檢測、檢測信噪比降低等問題。

(2) 參數固化的分選識別算法不具備對認知雷達的對抗能力

隨著多功能認知雷達的智能化工作模式的廣泛使用，在未來的戰場中必將出現眾多的未知雷達信號。傳統的電子偵察裝備采用靜態數據庫進行目標分選識別、數據庫編程及維護，采用離線方式，必然不具備在線未知目標的推理識別能力。這種固化的參數匹配方式，在檢測到未知信號時不能進行推理識別，導致增批與漏批問題。

(3) 特征信息提取維度不足，分選識別置信度不高

伴隨著不同功能和用途的大量智能雷達應用于戰場，雷達參數的相似性日益增高，現役裝備采用的描述方式已不能準確表征智能化雷達的參數組合細微變化特征。另一方面，以常規參數描述的組網雷達或組網通信系統不能表征系統的關聯特性及行為特性，分辨其關鍵節點和要害分系統。受特征信息維度不足的影響，現役電子戰系統面對智能化雷達、組網雷達時分選識別置信度普遍不高。

(4) 線性數據處理和系統控制的架構，對目標環境的反饋速度較慢

已有裝備的陣面前端射頻系統與數字波束形成、信號處理、系統控制間單向數據傳輸，在目標工作參數或作戰環境快速變化時，沒有利用局部感知數據進行參數快速自適應調整，容易出現目標丟失、脈沖分裂、目標增批等問題。該射頻系統難以應對認知雷達的威脅與挑戰。

2.2 系統重構能力的欠缺使得裝備智能化水平難以發揮

傳統的電子對抗系統主要基于硬件定義射頻功能，前端射頻參數固化，難以根據目標與環境進行動態調整，不能快速形成認知環路，難以適應認知對抗多自由度靈活機動的需求。具體表現在以下幾點：

(1) 固化的系統硬件架構，不能適應目標升級及智能化對抗的需求

傳統的電子裝備主要基于硬件定義射頻功能，不同功能的射頻通道以及處理通道相互獨立，系統射頻參數固化，難以根據目標與環境進行動態的柔性調整，不能快速形成認知環路，降低了系統對智能化目標的作戰能力。另一方面，傳統的電子裝備主要針對特定的裝備平臺，硬件狀態固化后系統能力基本確定，很難通過軟件升級提升作戰能力，新的作戰對象出現后，往往需要大規模硬件升級或加裝新設備才能具備對抗能力。

(2) 各頻段射頻功能單一，孔徑綜合利用率低

傳統的電子對抗裝備功能單一，不同頻段通信對抗、雷達對抗、雷達探測設備功能單一，偵察、干擾、探測、通信天線孔徑獨立配置，這一方面增加了電子信息系統的復雜度以及作戰和維護的難度；另一方面，在艦艇、飛機等安裝空間受限的平臺上，射頻系統的緊湊性要求較高，多部分立天線給平臺安裝與維護帶來了較大的挑戰，設備間電磁兼容問題也限制了射頻系統總體作戰效能的實現。

(3) 系統集成化程度不夠，平臺適裝性較差

早期的綜合射頻設備雖然在陣列前端孔徑共用，但前端射頻電路、數字電路等按各自功能配置，后端接收處理、信息處理亦獨立配置，系統集成度不夠。同時基于射頻、模擬、數字分立器件的系統集成方式下，陣面體積和重量難以實現輕量化。

(4) 無法實現陣列同時收發，多任務共用陣列時資源矛盾突出

早期的對抗系統陣列多采用模擬體制，射頻級、波束級對消處理效果不明顯，收發隔離無法解決，孔徑級同時收發難以實現，多任務并發時只能通過綜合調度分時工作，系統資源矛盾突出。

2.3 協同能力較弱，難以適應馬賽克戰場體系化博弈的要求

傳統的電子對抗系統不具備跨平臺要素級協同偵察干擾能力，多節點協作應用單一，無法發揮網絡化系統時空頻最優化優勢，對網絡化目標對抗能力弱。具體表現在以下幾點：

(1) 數據級偵察融合方式無法快速形成全域電磁態勢

傳統編隊電子戰系統協同偵察能力較弱，主要基于數據級偵察融合形成統一電磁態勢，不具備信號級電子偵察數據融合處理能力，不能通過融合獲得信息增量。系統能力相對單設備組合沒有提高，協同偵察定位精度低，速度慢，全域電磁態勢不完整。系統偵察資源固化，不具備要素級協同偵察控制能力，無法發揮網絡化系統時空頻最優化快速形成全域電磁態勢。

(2) 單平臺電子進攻，遠程支援干擾能力弱

傳統具備遠程支援干擾能力的艦載電子干擾系統與電子戰飛機、掛載電子干擾吊艙的戰斗機等干擾資源之間缺乏協同鏈路，不具備要素級協同干擾指揮控制能力，協同干擾功率合成效率較低，難以實現基于任務的干擾資源動態分配、對時敏目標的多手段協同干擾等。

(3) 單平臺電子防御，角度欺騙能力欠缺，對網絡化雷達對抗能力弱

傳統的艦載電子干擾系統之間缺乏協同電子防御能力，不具備對單脈沖跟蹤體制的機載雷達、反艦導彈末制導雷達的角度欺騙能力，限制了其在防空反導作戰中的應用。另一方面，電子對抗系統單平臺電子防御的方式，難以獲取網絡化信息系統的協同關系，識別行為特征，辨識其關鍵節點和要害分系統，對雷達或通信網中部分站點干擾不能有效破壞信息網。

3 電子對抗系統變革方向分析

3.1 馬賽克戰的作戰流程驅動認知電子對抗的發展

隨著機械化作戰逐步向信息化、智能化的體系對抗轉變，戰爭博弈的重點將逐步由平臺對抗向網電對抗轉變。馬賽克戰可以理解為：這是一種并行、大區域、高速度(AI速度)的組網式作戰模式，可以從認知層面碾壓線性對手。軍事組織架構類似于一個拼圖游戲，智能地將每一塊拼圖放在更大拼圖中的一個合適位置，而未來的軍事組織需要更像馬賽克一樣，將各個戰爭模塊的構建以各種方式組合在一起，形成無窮豐富的圖案。圖2為“馬賽克戰”概念下不同效能的“織網”。

圖2 “馬賽克戰”概念下不同效能的“織網”

未來艦艇編隊電子戰體系架構與作戰流程將會以馬賽克戰為牽引，發生巨大的變革?；陔姶耪J知智能引擎以及可重構柔性硬件平臺所構建的下一代電子戰系統體系架構，顛覆了原有固化、靜態、開環的傳統電子對抗裝備形態和體系架構。同時再造電子戰作戰方式，從被動防御、被動應對向主動進攻、提前機動轉變，使電子戰殺傷鏈前移，全面顛覆了傳統的電子戰作戰流程?；诳芍貥嬚J知電子戰系統的集群化、智能化、層次化特征構建的全新編隊電磁頻譜域作戰體系，通過電磁快速機動，在與敵方通信系統、探測系統、制導系統的博弈中獲取信息優勢，驅動編隊防空反導作戰首先從電磁域開啟，使電子戰從傳統的輔助作戰手段轉變為獨立作戰域，顛覆現有防空反導作戰方式和作戰流程。在此背景下，電子對抗系統需要有以下幾點改變：

(1) 建設知識與數據驅動的智能化態勢認知

基于知識、信息、數據的多粒度計算，將數據視為多粒度空間中對知識的最細粒度層次表達，知識視為數據在粗粒度層次的抽象，通過同類型目標的大數據學習和知識的嵌入以能夠識別未知目標，實現層次化電磁認知，提高系統應對復雜環境的能力以及快速反應能力。

(2) 設計與構建多層級柔性可重構硬件架構

基于智能化射頻架構、可重構異構處理架構以及認知協同控制架構，構建貫穿微系統至系統的智能化硬件體系。實現硬件結構的軟件化柔性定義，以及電子戰系統功能與參數的靈活重構，提高電子戰系統快速電磁機動能力，獲取戰場信息優勢。

(3) 資源虛擬化建設與體系協同勢在必行

基于系統軟硬件資源的抽象提煉，形成可虛擬化資源池，利用虛擬資源與認知服務的最優配置，按需生成系統能力。通過系統資源聯動、動態博弈和自我學習，實現系統能力的不斷增強進化，適應作戰對象和作戰環境的變化。

3.2 網絡中心戰的作戰模式驅動體系電子對抗的形成

網絡中心戰是20年代末由美國國防部所創的新指導原則：通過將戰場各作戰單位網絡化，使分布式各平臺共同感知戰場態勢協同作戰，從而發揮最大的作戰能效?！熬W絡中心戰”概念下效能網如圖3所示。

圖3 “網絡中心戰”概念下效能網

其核心可以理解為以下幾點：(1)強調作戰中心由單平臺轉向網絡；(2)突出了信息優勢在戰爭中的決定地位；(3)多作戰平臺的自適應協同，提升作戰的靈活性和多樣性。網絡中心戰基于?？兆鲬痼w系中各電子戰單元的網絡化，把戰場電磁信息優勢轉化為作戰優勢，使分散配置的作戰力量共同感知戰場態勢，協調作戰行動，最大化體系作戰效能，實現快速指揮行動與作戰單元的自同步，?？兆鲬鹩蓚鹘y的消耗型戰爭向網絡中心戰轉變。同樣，電子對抗系統網絡可以解決以下問題：

(1) 解決電磁態勢的完整性問題

通過要素級空海協同偵察，可發揮系統時空頻最優化優勢，從不同的空間維度感知電磁信息，快速融合形成全域電磁態勢，避免陷入局部態勢陷阱，影響作戰指揮的準確性。

(2) 解決網絡化雷達對抗能力弱問題

通過協同干擾，在敵方雷達網絡中產生虛假威脅目標或虛假電磁環境，干擾敵方的電磁頻譜運用，營造虛假的戰場態勢，增加網絡化雷達戰場態勢感知的不確定性。

(3) 解決智能化雷達對抗能力弱問題

通過協同偵察獲取智能化雷達的完整特征參數，通過干擾參數的分布式組合，干擾智能化雷達的波束形成及信號處理算法，降低智能化雷達探測能力。

(4) 解決末端防御能力欠缺問題

利用協同干擾在敵單脈沖跟蹤體制的機載雷達、反艦導彈末制導雷達上產生方位虛假目標，提升末端防御能力。

4 未來電子對抗作戰理念研究

本文針對未來多域戰爭中的智能化、網絡化目標對象，在傳統的壓制、欺騙、組合對抗作戰方式的基礎上，展開新型作戰理念的研究。

4.1 分布式戰場電磁態勢擾控

針對美軍“多域戰”、“反艦戰術云”、“馬賽克”等新型作戰方式，需要將單一的末端電子對抗轉化為戰場體系化電磁態勢對抗，通過電磁態勢博弈擾控敵方作戰體系，獲取防空反導全過程信息優勢。該作戰方式下，系統在精確感知敵方電磁態勢的基礎上，利用電磁空間分布式作戰力量的時空頻能組合，在敵方智能化雷達網絡中產生虛假威脅目標或虛假電磁環境，干擾敵方的電磁頻譜運用，營造虛假的戰場態勢，增加戰場態勢感知的不確定性，使敵方決策系統、目指系統或制導控制系統產生錯誤判斷。

4.2 基于智能算法的敏捷電子戰

在現代化信息作戰中，對抗雙方在一種高動態狀態下競爭博弈，對抗響應和變化的速度不斷提升，對敏捷的要求到了一個新的高度。信息時代戰爭使敏捷的重要性愈加凸顯，工業時代“以強勝弱”的重要作用將被“以快勝慢”所取代。依據OODA(Observation Orientation Decision Action)理論，在敵對雙方的對抗博弈中，OODA環節奏更快的一方將占據優勢。OODA環節奏快的一方能夠先于對手完成作戰行動，可能使對手失去了正常攻擊行動的機會。其次，OODA環節奏快的一方，在單位時間內增加了行動次數，其作戰對抗能力得到相應提高。敏捷電子戰對敏捷的要求更高，也更加顯而易見。具體到電磁頻譜對抗博弈層面，要求頻率、波形、極化、功率以及工作模式、掃描方式的敏捷響應與高效對抗。

在作戰系統層面，要求分布式組織及其行動流程更加靈活機動，決策速度由小時級、分鐘級向秒級推進。因此，智能化算法是敏捷電子戰的靈魂，智能算法戰一方面發揮我方數據資源和人工智能的優勢，通過知識學習進行算法迭代升級，從而在近同等硬件體系下以軟補硬，謀求電磁快速機動的隱性優勢。另一方面，針對敵方智能化雷達的環境感知、學習與適應能力，通過注入干擾信息在敵雷達信號處理算法中產生負向反饋，使敵方雷達波形優化、雜波抑制、目標檢測算法性能惡化，降低敵方探測的時效性、準確性和靈敏性。

4.3 基于網電體系割裂的群體降智戰

所謂網電體系割裂是指，針對強敵基于網絡化的聯合作戰體系，綜合運用電磁、網絡和火力手段，在信息獲取、信息傳遞、信息分析、信息利用全過程對強敵實施體系破擊，摧毀或者削弱組成敵方體系的關鍵戰斗力、武器或者單元的性能，實現體系割裂、戰場割裂、行動割裂，削弱和破壞強敵的信息優勢、智能優勢，進而限制敵在電磁空間和網絡空間的機動自由的網電對抗行動。網電割裂的總體目標包括：

(1) 分割敵方戰場空間，在電磁空間產生瞄準或覆蓋目標信號頻率的高功率噪聲信號，有意將其輻射至敵電磁接收設備的有效接收范圍內，使敵接收機由于能量飽和而暫時失效或效能降低，從而難以檢測有用信號或導致測量控制的誤差增大，導致敵方的電磁虛擬空間與實體空間割裂，實體行動失效。

(2) 損害敵方目標體系，運用反輻射武器、電磁脈沖武器或定向能武器對敵目標體系中的重點目標、關鍵節點進行硬摧毀，導致體系效能癱瘓、降級。

(3) 阻礙和誤導敵方作戰行動，利用有源或無源手段，生成含有虛假信息且與有用信號特征參數相同或相近的電磁信號，有意將其發射或反射至敵電磁接收設備的有效接收范圍內，向敵灌輸錯誤信息，通過迷惑敵信息感知，阻礙敵方行動進程，甚至致其判斷失準并采取錯誤行動。

5 結束語

本文首先分析了未來海戰場的電子環境，并對電子對抗系統作戰對象進行了能力分析，對美軍反艦云探測、馬賽克戰等技術優勢進行了詳細闡述，并分析了傳統電子對抗系統在面對這類新式作戰樣式下的能力缺陷，給出了電子對抗系統在未來戰場中的技術挑戰和變革方向，最后給出了未來電子對抗作戰新理念。