復雜電磁環境中基于馬賽克戰的無線通信系統構建

【摘要】隨著現代戰爭中大量射頻傳感器的引入，使得戰場電磁環境日益復雜，提升戰場復雜電磁環境中無線通信系統的頑存能力，是未來戰場終極致勝的法寶。提出復雜電磁環境下的通信系統創新通信技術和創新通信模式兩大需求。基于馬賽克戰的思想提出了模塊化開放式通信系統、基于決策中心戰的通信系統、攻擊型通信系統和數字孿生通信系統等構想，并從應用角度提出了所構想系統的優點，為未來復雜電磁環境中無線通信系統構建提供了思路。

【關鍵詞】復雜電磁環境|馬賽克戰|通信頑存能力

現代戰爭中的雷達、通信、導航、電子戰等均大量使用射頻傳感器，這使得戰場的電磁環境日益復雜。作為各作戰平臺鉸鏈的無線通信系統，支持戰場信息共享、態勢實時更新，提升了作戰平臺間的協同能力。復雜的戰場電磁環境直接影響著戰場無線通信系統的信息傳輸能力，如何提升復雜電磁環境中無線通信系統的通信頑存能力，是戰爭終極致勝的法寶。

一、復雜電磁環境下的通信系統需求分析

現代作戰越來越依賴于各種各樣的信息化作戰裝備和系統，并且融合了雷達、光電、通信、導航、識別、衛星導航、遙測遙控等多終端情報數據，整合后上報作戰指揮中心進行統籌管理、綜合運用、直接控制與指揮等工作，因而需要基于多頻譜在戰場復雜電磁環境下進行陸、海、空、天多軍種協同作戰。[1]

除此之外，隨著電子戰的不斷發展，通信對抗裝備更是對無線通信系統形成巨大威脅。典型的有美海軍艦載通信對抗系統已經實現系統一體化，具備多頻帶監測掃描、目標檢測、識別和分析能力，還可干擾20 MHz～2500 MHz 頻率范圍內的多個波形信號。美海軍機載通信對抗裝備工作頻率寬，信號情報和測向系統的頻率范圍覆蓋 1kHz～40GHz，通信干擾能力強，干擾功率為 5W～10kW，能壓制敵指揮控制系統和導航設備及無線電通信，使敵人的通信對抗設備和防御網失效，精確干擾能力、具備全頻譜干擾和網電一體戰能力、以及重點向無人作戰系統能力轉變。[2]

面對日益復雜的戰場電磁環境，如下圖所示，電子戰工作頻段基本實現了對作戰平臺的無線通信系統頻段的全覆蓋，通信系統的生存空間正在被不斷壓縮，本文認為需要從以下兩個方面提升無線通信系統的頑存能力。

（一）創新通信技術

當無線通信系統受到電子戰裝備干擾時，可采取跳頻、擴頻、自適應濾波器等技術實施反干擾，但從通信和通信對抗的發展歷程來看，當通信方式從單網臺工作向綜合多網臺發展時，通信對抗也迅速從單部干擾機作戰轉向系統對抗。新的通信方式跳頻、擴頻通信一出現，則多種干擾樣式，跳頻、擴頻通信干擾也立即跟上。要面對通信對抗日益加劇的挑戰，需要不斷創新通信技術才能提升無線通信系統的通信頑存能力。

（二）創新通信模式

未來戰場通信將是一種通信態勢感知、通信方式智能選擇和通信效果評估的綜合協調。基于網絡中心通信模式的大型YJ機、指揮機、艦船平臺，當被敵方電子戰作戰平臺偵收到通信信號實施定向全頻帶干擾后，將使得受其指揮的武器平臺、傳感器平臺通信中斷，造成不可預估的后果。依靠固定網絡、固定模式的通信方式未來將無法適應復雜多變的戰場環境，因此需要不斷創新通信模式提高無線通信系統在復雜電磁環境下的通信頑存能力。

二、基于馬賽克戰的無線通信系統構建

2019 年 9 月， 美軍正式提出重塑競爭力的馬賽克戰概念，試圖打造一個由先進計算傳感器、多樣化集群、作戰人員和決策者等組成的具有高度適應能力的彈性殺傷鏈， 將發現、定位、跟蹤、瞄準、交戰、評估等階段分解為不同力量結構要素，以要素的自我聚合和快速分解的無限多種可能性來降低己方脆弱性，并使對手面臨的問題復雜化， 從而制造新的戰爭 “迷霧”。[3]

“馬賽克戰”的核心思想是廉價、快速、靈活且功能可擴展， 它把作戰過程視為一個快速、復雜的系統，將原來功能集中、昂貴的單平臺作戰體系變更為將小型無人系統與現有能力進行創造性、持續動態組合， 利用不斷變化的戰場條件和快速響應資源建立連接， 使用低成本無人蜂群編隊以及其他電子、網絡等手段來擊潰對手。“馬賽克戰”強調分散部署、動態組合，使得武器平臺的小型化、無人化、智能化成為趨勢，傳統的無線通信系統已經無法滿足該作戰樣式的需求，因此需要構建基于馬賽克戰的無線通信系統。

（一）模塊化、開放式通信系統

要實現“馬賽克戰”中作戰平臺分布式部署，具有高度互操作性的，可快速組合、重組和部署的要求，無論是搭載于各作戰平臺的通信系統終端還是各個終端組成的通信系統都應具備模塊化、開放式的特點。

1.模塊化、開放式通信終端

隨著軟件無線電技術的成熟使得通信、導航、識別、雷達、電子戰等功能從中頻甚至射頻層面集成為一個模塊成為可能。但相比于軟件無線電技術的高集成度，寬帶射頻技術的發展稍顯滯后，尤其對超寬帶大功率的需求尤為迫切。針對這種硬件和軟件發展不平衡的局面，模塊化、開放式通信終端便應運而生。在模塊化開放式通信終端構建初期，開發人員只需要建立適當的應用程序接口，就可以開始通信終端規劃建設。應用程序接口不是諸如頻率、功率、帶寬等特征的靜態指標，相反它們描述了各單元交互、通信和數據共享的過程， 這些過程通常與特定的信號或屬性無關。應用程序控制接口的使用減輕了創建開放式通信終端開發人員與射頻前段交互工作。

2.開放式通信系統

在通信系統中，配置于各平臺的通信終端對外也應具備適當的應用程序接口，這樣每個終端變也具備模塊化特征，應用控制接口描述各個終端交互、通信和數據共享的過程，這樣每個終端便可隨時接入、退出通信系統，體現了通信系統的開放性。

（二）場景中心型的通信系統

以場景為中心的作戰概念，其核心在于使得指揮官能夠更快、更有效地決策。為支撐指揮官決策，基于戰場頻譜環境態勢，組建場景中心型無線通信系統，通過人工智能輔助決策，在帶寬、通信覆蓋范圍、通信延遲等參數間權衡，實現各戰斗單元通信能力的快速組合的同時兼顧通信系統的隱身性能，最終實現有效戰力的快速組合。

通過戰斗單元通信能力的隨感組合，增加了各個戰斗單元對戰場的適應性，增加了通信能力組合的復雜性和不確定性，降低了被敵方預測到通信架構和能力的風險，降低了敵方決策速度和質量，提升了我方通信在戰場上的生存時間，從而形成對敵方的壓制效果和不對等優勢。

（三）進攻型通信系統

針對日益復雜的戰場通信環境，如何在敵方強干擾條件下保證己方無線通信系統的基本通信能力也是“馬賽克戰”在復雜電磁環境下的新需求。

雖然通信相對于通信對抗有先發的優勢，但是這一優勢很容易被趕超。若只是一味被動地適應復雜的電磁環境，通信系統的通信能力終將被日益復雜的電磁環境所淹沒。因此要適應日益復雜的戰場電磁環境，通信系統除了要求規避不利于自己的電磁干擾，還應結合前突出的分布式無人系統對敵偵測設備進行偵測、誘騙、干擾，使敵方干擾設備出現飽和或者降級，同時對敵方傳感器位置進行分析并傳回后方指揮系統。即使敵方先進偵測設備偵測到無人系統與后方系統間的通信，并對其進行干擾，前突的分布式無人系統因其具備的人工智能屬性，可對敵偵測系統進行自主攻擊，從而形成我方通信空域的保護盾。

（四）數字孿生通信系統

運用云計算、數字孿生等新技術，構建數字孿生通信系統。各種戰場傳感器感知到的戰場通信環境，在數字孿生通信系統內進行戰場態勢回放，訓練平臺通過仿真、推演、驗證等對各種通信能力組合進行評估，根據評估結果持續迭代通信能力組合，給出最優通信能力組合方案。通過數字孿生通信系統，不斷提升了通信系統對戰場實際通信環境的應變能力，提升了系統輔助決策的準確性。

三、系統優勢

基于“馬賽克戰”的復雜電磁環境中的無線通信系統構想有助于實現從預先配置的通信數據鏈向適應性更強的通信數據網轉變，這一構想有力支撐了分布式作戰以及各戰斗平臺快速組合和重組，保證了戰場通信的穩定性。

（一）低預測性

戰時通信系統的通信能力構建，均是基于衛星、YJ機、無人機等戰場傳感器傳回的戰場頻譜態勢，戰場指揮官依據人工智能輔助決策系統給出的方案，再根據原有作戰經驗進行構建的通信架構和能力。由于戰場頻譜的特征是動態變化的，因而構建的通信系統的架構和通信能力也是實時變化的，如此構建的通信系統，大大降低了我方通信架構和能力被預測的風險。

（二）高韌性

場景中心型通信系統，能根據戰場態勢快速給出通信系統組建方案，在實現本方通信的同時又注重自身通信系統的隱蔽性，保障了通信系統的高可靠性。由于構建的通信系統具備攻擊特性，因此在我方完成戰場態勢感知后，便可派出通信干擾編隊對敵方通信、干擾設備進行偵測和干擾，在對敵方通信進行干擾的同時，誘騙敵方干擾設備對我方編隊的誘餌彈進行干擾，使得我方通信能力得以頑存，提升了通信系統的韌性。

（三）高適應性

“馬賽克戰”理念下的戰場通信系統，能夠基于通信效能，不斷加深、迭代戰場通信環境的識別和理解，基于戰場實際通信環境所獲取的數據信息，實現基于云計算等技術的智慧決策，實現決策功能的自進化、自學習，提升了通信系統的戰場適應性。

四、結語

面對日益復雜的戰場通信環境，為了把控戰場信息主導權，基于馬賽克戰作戰概念構建的無線通信系統與傳統固定模式無線通信系統多有不同，基于馬賽克戰的通信系統更強調各通信單元、關鍵子系統之間的按需組合、集成和互操作性，最終形成“馬賽克戰”持久、快速、開放的未來戰場適應性。本文采用馬賽克戰作戰概念，是從復雜電磁環境下作戰對無線通信系統的需求出發，提出了模塊化開放式通信系統、基于決策中心戰的通信系統。攻擊性通信系統和數字孿生通信系統等構想，并從使用角度提出了所構想系統的優點，為未來復雜電磁環境中無線通信系統構建提供了思路。中國軍轉民

參考文獻

[1]李楠，王標，底明曦，邵榮營.海戰場復雜電磁環境構建研究[J].艦船電子對抗，2021（02）.

[2]王思博，王澤毅，袁楊.美國海軍通信對抗裝備分析及發展現狀[J].通信技術，2021，54（6）：1461-1464.

[3]李強，王飛躍.馬賽克戰概念分析和未來陸戰場網信體系及其智能對抗研究[J].指揮與控制學報，2020，6（2）：87-93.

（作者簡介：杜云飛，中國電子科技集團公司第十研究所，工程師，碩士研究生，研究方向為為射頻通信研制；作者單位：田禮，93147部隊）