海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)構(gòu)想

黃炳濤

(中國(guó)艦船研究院，北京 100192)

海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)構(gòu)想

黃炳濤

(中國(guó)艦船研究院，北京 100192)

從海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的復(fù)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(gè)方面闡述了建立海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的必要性。闡明了海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的任務(wù)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(tǒng)之間的關(guān)系等，為構(gòu)建我國(guó)海戰(zhàn)場(chǎng)未來(lái)電磁頻譜管理體系提供參考。

海戰(zhàn)場(chǎng);電磁頻譜管理系統(tǒng)

0 引言

目前，領(lǐng)海和制海洋權(quán)之爭(zhēng)已成為各國(guó)政府及軍隊(duì)關(guān)注的焦點(diǎn)，如何維護(hù)我國(guó)領(lǐng)海安全和海洋資源是我國(guó)海軍最重要、最緊迫的任務(wù)之一。我國(guó)海戰(zhàn)場(chǎng)條件下水面艦艇的電磁頻譜管理研究相對(duì)滯后，難以滿(mǎn)足我海軍復(fù)雜電磁環(huán)境頻譜規(guī)劃、分配和調(diào)整的需要。因此，本文提出海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的初步構(gòu)想，為下一步開(kāi)展海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)研制奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境狀況分析

隨著世界軍事裝備及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)已成為陸、海、空、天、電磁等五維一體的全空域的高科技戰(zhàn)爭(zhēng)，因此未來(lái)海戰(zhàn)的廣度、深度和嚴(yán)酷性是可以想象的。未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境將具有以下特點(diǎn):

1)信號(hào)方向的多重性

未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)的電磁信號(hào)除了常規(guī)的海、陸、空各種載體平臺(tái)電子設(shè)備發(fā)出的電磁、光學(xué)信號(hào)外，還有來(lái)自太空中各種同步衛(wèi)星、非同步衛(wèi)星和飛行器的電磁信號(hào)，因此海戰(zhàn)場(chǎng)電磁信號(hào)的方向具有四面八方的立體空間特點(diǎn)。

2)極高的信號(hào)密度環(huán)境

在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后，軍事專(zhuān)家評(píng)估其戰(zhàn)場(chǎng)電磁信號(hào)環(huán)境密度已超過(guò)100萬(wàn)脈沖/s。未來(lái)海戰(zhàn)隨著參戰(zhàn)兵力增加，信息化裝備的提升，其信號(hào)環(huán)境密度將可能達(dá)到500萬(wàn)脈沖/s以上。

3)信號(hào)的復(fù)雜度將大幅度提升

近年來(lái)雷達(dá)通信、電子對(duì)抗等設(shè)備新體制、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如相控陣技術(shù)、變頻技術(shù)、雷達(dá)成像技術(shù)、低截獲概率探測(cè)技術(shù)等已廣泛應(yīng)用到裝備中，信號(hào)具有形式多樣、快速、多變，無(wú)規(guī)律，軍用民用信號(hào)混雜，信號(hào)強(qiáng)度高低參差不齊等多重特點(diǎn)，導(dǎo)致對(duì)環(huán)境信號(hào)的探測(cè)和復(fù)雜信號(hào)處理非常困難。

4)高能電磁、激光等新式武器投入使用導(dǎo)致電磁環(huán)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(shù)日趨成熟，并將投入作戰(zhàn)使用，造成電磁環(huán)境的嚴(yán)重惡化。全面而激烈的信息戰(zhàn)和電子戰(zhàn)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(hào)等導(dǎo)致真假信號(hào)混淆難分，敵我友信號(hào)的區(qū)分和識(shí)別尤其困難。

2 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的作用、功能和組成

2.1 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的作用

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)信息的依賴(lài)程度越來(lái)越高，無(wú)論是對(duì)目標(biāo)信息的獲取與跟蹤，多種信息與作戰(zhàn)命令傳送，對(duì)載體平臺(tái)和武器系統(tǒng)的信息引導(dǎo)和打擊效果的評(píng)估等均依賴(lài)著信息系統(tǒng)性能的發(fā)揮。也就是說(shuō)從戰(zhàn)爭(zhēng)準(zhǔn)備、戰(zhàn)爭(zhēng)過(guò)程直到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束，信息系統(tǒng)和信息技術(shù)貫穿了戰(zhàn)爭(zhēng)的全過(guò)程。信息系統(tǒng)發(fā)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(zhàn)的關(guān)鍵是電磁頻譜資源的爭(zhēng)奪，誰(shuí)能充分占有和利用電磁頻譜資源，誰(shuí)就能占有信息戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，電磁頻譜管理系統(tǒng)就是在復(fù)雜的海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境中對(duì)電磁頻譜實(shí)時(shí)監(jiān)視評(píng)估、頻譜資源爭(zhēng)奪決策與信息裝備用頻區(qū)間和使用時(shí)機(jī)的指揮系統(tǒng)，對(duì)我方電子裝備靈活占有和利用頻譜資源，充分發(fā)揮電子裝備的作戰(zhàn)效能將起到重要作用。

2.2 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的基本功能

戰(zhàn)略級(jí)電磁頻譜管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能:

1)根據(jù)進(jìn)入海戰(zhàn)場(chǎng)的不同階段和預(yù)定的作戰(zhàn)對(duì)象，制定電磁頻譜使用預(yù)案。

2)能高靈敏度偵收戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)電磁環(huán)境中的電子信號(hào)，并能詳細(xì)分析電子信號(hào)的頻譜分布和頻譜特征。

3)能接收戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)各載體平臺(tái)電磁頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備和電子對(duì)抗偵收設(shè)備傳來(lái)的電子信號(hào)參數(shù)和頻譜參數(shù)，并進(jìn)行綜合處理和識(shí)別，形成海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜綜合態(tài)勢(shì)圖。

4)根據(jù)我方編隊(duì)的作戰(zhàn)任務(wù)和武器使用情況，實(shí)時(shí)提出我方電子設(shè)備使用頻譜分布區(qū)間、使用時(shí)機(jī)的建議及效能評(píng)估結(jié)果，供戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理指揮員決策使用。

5)根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理使用決策向己方作戰(zhàn)平臺(tái)電子設(shè)備發(fā)布電磁頻譜使用命令，達(dá)到占有電磁頻譜優(yōu)勢(shì)的目的。

2.3 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的基本組成

由于未來(lái)海戰(zhàn)場(chǎng)是由海、陸、空、天等多兵種、多編隊(duì)、多載體平臺(tái)組成的一個(gè)復(fù)雜的群體，因此，海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)也是由多個(gè)載體平臺(tái)、區(qū)域電磁頻譜管理分系統(tǒng)和海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜中心管理系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為中心管理系統(tǒng))組成的大系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)組成框圖Fig.1 The constitute of EM frequency

3 建立海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)構(gòu)想

3.1 區(qū)域編隊(duì)電磁頻譜管理分系統(tǒng)

區(qū)域編隊(duì)可是若干個(gè)海上編隊(duì)、空中編隊(duì)和岸基編隊(duì)，每個(gè)區(qū)域編隊(duì)由若干個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)組成。區(qū)域編隊(duì)電磁頻譜管理分系統(tǒng)安裝在編隊(duì)內(nèi)的1個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)上，由區(qū)域電磁頻譜監(jiān)視設(shè)備和區(qū)域電磁頻譜管理設(shè)備組成。負(fù)責(zé)管理區(qū)域編隊(duì)內(nèi)作戰(zhàn)平臺(tái)的電磁頻譜，同時(shí)將編隊(duì)內(nèi)電磁頻譜監(jiān)視設(shè)備所獲得的電子信號(hào)參數(shù)和頻譜信息發(fā)送給中心管理系統(tǒng)，并接受中心管理系統(tǒng)發(fā)來(lái)的電磁頻譜管理指令，執(zhí)行管理命令。

1)電磁頻譜監(jiān)視設(shè)備

負(fù)責(zé)偵收本區(qū)域編隊(duì)周?chē)h(huán)境的電子信號(hào)參數(shù)和頻譜信息，并對(duì)重點(diǎn)威脅信號(hào)進(jìn)行定位，確定威脅信號(hào)的地理位置。

2)區(qū)域電磁頻譜管理設(shè)備

對(duì)區(qū)域內(nèi)電磁頻譜監(jiān)視設(shè)備送來(lái)的區(qū)域電磁頻譜信息進(jìn)行處理和識(shí)別，形成區(qū)域電磁頻譜態(tài)勢(shì)。依據(jù)其數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的敵我友各方的電子信號(hào)參數(shù)及頻譜特征進(jìn)行敵我友、作戰(zhàn)平臺(tái)及武器屬性的識(shí)別;按照預(yù)先確定的作戰(zhàn)任務(wù)、電磁頻譜使用原則和當(dāng)時(shí)電磁頻譜態(tài)勢(shì)分布，確定我方編隊(duì)內(nèi)電磁頻譜使用區(qū)間。實(shí)時(shí)指揮編隊(duì)內(nèi)的各電子裝備占用有利的電磁頻譜資源，發(fā)揮其最有效的作戰(zhàn)效能。并向指揮員提供我方電子對(duì)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(zhàn)效能。

區(qū)域電磁頻譜管理系統(tǒng)還將本區(qū)域電磁頻譜態(tài)勢(shì)上報(bào)中心管理系統(tǒng)，并接收中心管理系統(tǒng)電磁頻譜分配管理指令，執(zhí)行其管理命令。

3.2 海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜中心管理系統(tǒng)

中心管理系統(tǒng)由中心電磁頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備和電磁頻譜中心管理設(shè)備組成。

中心電磁頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)載體平臺(tái)周?chē)碾姶判盘?hào)參數(shù)及頻譜特征，并確定電磁信號(hào)方位，發(fā)送給電磁頻譜中心管理設(shè)備。

電磁頻譜中心管理設(shè)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(shè)備將接收到的區(qū)域編隊(duì)電磁頻譜管理分系統(tǒng)和中心電磁頻譜監(jiān)測(cè)設(shè)備送來(lái)的多種離散信息進(jìn)行融合處理，根據(jù)信息源的方位(或地理坐標(biāo))、信號(hào)參數(shù)及頻譜特性進(jìn)行歸類(lèi)、分析融合(處理流程如圖2所示)，綜合形成海戰(zhàn)場(chǎng)信息源分布綜合態(tài)勢(shì)圖，如圖3所示。

2)電磁頻譜識(shí)別單元

該單元對(duì)信息源進(jìn)行識(shí)別，依據(jù)信息源資料庫(kù)中存儲(chǔ)的大量信號(hào)參數(shù)和頻譜特性數(shù)據(jù)對(duì)信息源進(jìn)行識(shí)別，得出敵、我、友和載體平臺(tái)等屬性，判斷信息源的威脅程度，信息源識(shí)別處理流程見(jiàn)圖4所示。

3)電磁頻譜態(tài)勢(shì)形成單元

根據(jù)電磁頻譜信息融合處理單元和電磁頻譜識(shí)別單元送來(lái)的處理結(jié)果可以形成海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜態(tài)勢(shì)圖，如圖3所示。

電磁頻譜態(tài)勢(shì)圖可根據(jù)需要分為以下幾種類(lèi)型:

①電磁頻譜全景態(tài)勢(shì)

如圖5所示，其中敵(包括屬性不明)、我(含友方)信號(hào)可用不同顏色區(qū)別顯示。

②電磁頻譜分頻段態(tài)勢(shì)

當(dāng)需要詳細(xì)顯示(或處理)某一分頻段電磁頻譜態(tài)勢(shì)時(shí)，可根據(jù)人工選定頻段區(qū)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(qū)別顯示。

圖6 被選擇頻段區(qū)間頻譜分布態(tài)勢(shì)Fig.6 Frequency spectrum situation of selected frecquency band

③空間分區(qū)電磁頻譜態(tài)勢(shì)

根據(jù)人工選定的空間區(qū)域(方位B到方位B2)顯示該空間區(qū)域內(nèi)信息源電磁頻譜分布態(tài)勢(shì)，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(xiàng)功能:

①戰(zhàn)前各階段電磁頻譜分配使用預(yù)案

在航渡、警戒階段和作戰(zhàn)初期，電磁頻譜決策單元根據(jù)編隊(duì)組成和任務(wù)，編隊(duì)內(nèi)各作戰(zhàn)平臺(tái)類(lèi)型及電子設(shè)備的性能和頻譜使用需求制定頻譜分配使用預(yù)案，編隊(duì)中各作戰(zhàn)平臺(tái)按其預(yù)案使用頻譜資源。

在制定頻譜分配預(yù)案時(shí)要兼顧以下原則:頻譜資源要滿(mǎn)足其承擔(dān)任務(wù)的需求;頻譜資源分布要使己方、友方之間兼容工作，不會(huì)產(chǎn)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(qū)間，在預(yù)案中要充分留有頻譜資源備份使用的區(qū)間。

②戰(zhàn)時(shí)電磁頻譜實(shí)時(shí)指配

電磁頻譜決策單元進(jìn)行頻譜資源使用的綜合規(guī)劃決策，實(shí)時(shí)制定我方編隊(duì)使用電磁頻譜的頻譜區(qū)間。其制定的準(zhǔn)則應(yīng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn):電磁頻譜資源分配應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)作戰(zhàn)任務(wù)及作戰(zhàn)方案進(jìn)行，頻譜資源應(yīng)優(yōu)先滿(mǎn)足重要作戰(zhàn)任務(wù)及承擔(dān)任務(wù)的作戰(zhàn)平臺(tái)電子設(shè)備的電磁頻譜資源需求;編隊(duì)內(nèi)及編隊(duì)之間應(yīng)不產(chǎn)生電磁頻譜使用沖突;在頻譜資源分配中應(yīng)充分考慮作戰(zhàn)雙方在電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)條件下，頻譜資源的靈活使用和變化，能在電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)環(huán)境中占據(jù)頻譜資源使用的主動(dòng)權(quán)。

5)電磁頻譜管理單元

該單元的任務(wù)是執(zhí)行電磁頻譜決策單元所做出的編隊(duì)電磁頻譜分配命令，指導(dǎo)各區(qū)域編隊(duì)合理使用頻譜資源，動(dòng)態(tài)管理海戰(zhàn)場(chǎng)內(nèi)我方編隊(duì)及作戰(zhàn)平臺(tái)的電磁頻譜資源，要求快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確。

6)電磁頻譜管理效能評(píng)估單元

電磁頻譜管理效能評(píng)估單元的功能是對(duì)電磁頻譜決策單元自動(dòng)做出的電磁頻譜分配計(jì)劃進(jìn)行作戰(zhàn)效能評(píng)估。根據(jù)敵我雙方作戰(zhàn)平臺(tái)及武器系統(tǒng)的電磁頻譜使用的能力和當(dāng)時(shí)實(shí)際電磁頻譜使用情況進(jìn)行評(píng)估，幫助電磁頻譜決策指揮員人工修改決策使用。

效能評(píng)估準(zhǔn)則是:我方區(qū)域編隊(duì)之間是否存在相互干擾;承擔(dān)主要作戰(zhàn)任務(wù)的區(qū)域編隊(duì)電子、武器系統(tǒng)使用頻譜需求能否滿(mǎn)足;敵方實(shí)施干擾后，我方實(shí)際使用頻譜損失程度和作戰(zhàn)能力損失程度。

7)電磁頻譜管理決策人工干預(yù)單元

該單元供電磁頻譜管理決策人工干預(yù)使用。電磁頻譜管理決策可以預(yù)定多個(gè)電磁頻譜分配方案，指揮員可以從多個(gè)預(yù)選方案中挑選某一方案，也可由指揮員在戰(zhàn)時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)電磁頻譜態(tài)勢(shì)，臨時(shí)局部修改決策方案。

4 與其他主要系統(tǒng)的關(guān)系

4.1 作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)

1)接受作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)指令，掌握當(dāng)前作戰(zhàn)意圖，執(zhí)行作戰(zhàn)命令，并為完成作戰(zhàn)任務(wù)提供電磁頻譜使用保障。

2)在敵我雙方實(shí)施電子對(duì)抗條件下，為我方武器系統(tǒng)實(shí)時(shí)選擇有利的電磁頻譜區(qū)間，充分發(fā)揮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

3)作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)向電磁頻譜管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供區(qū)域編隊(duì)、作戰(zhàn)平臺(tái)和敵方平臺(tái)的地理坐標(biāo)及航向。

4.2 通信系統(tǒng)

電磁頻譜管理中心站與區(qū)域編隊(duì)電磁頻譜管理分系統(tǒng)之間電磁頻譜態(tài)勢(shì)傳輸信息量大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，需要數(shù)據(jù)鏈給予充分保障。要求數(shù)據(jù)鏈有足夠的傳輸速度。

4.3 電子對(duì)抗系統(tǒng)

電子對(duì)抗系統(tǒng)向電磁頻譜管理系統(tǒng)提供周?chē)h(huán)境信息源參數(shù)及信息源方位，供電磁頻譜管理系統(tǒng)進(jìn)行信息源態(tài)勢(shì)和識(shí)別處理使用。

4.4 導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)向電磁頻譜管理系統(tǒng)提供本載體的地理坐標(biāo)航向、海圖等信息。

4.5 敵我識(shí)別系統(tǒng)

接收敵我識(shí)別系統(tǒng)信息，供電磁頻譜管理系統(tǒng)進(jìn)行信息源態(tài)勢(shì)和識(shí)別處理使用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的組成和功能分配，并分析電磁頻譜管理系統(tǒng)與其他主要系統(tǒng)設(shè)備的功能接口關(guān)系，形成海戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理系統(tǒng)的初步構(gòu)想，為下一步解決海戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境下的電磁頻譜干擾問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。

［1］中船重工七院.水面艦艇編隊(duì)電磁兼容研究探討［A］.水面艦艇電磁兼容技術(shù)研討會(huì)會(huì)議資料匯編［C］，2008.3 －11.

［2］匡遠(yuǎn)波.復(fù)雜電磁環(huán)境下海軍艦艇電磁兼容技術(shù)的發(fā)展思路［A］.水面艦艇電磁兼容技術(shù)研討會(huì)會(huì)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(jí)工程師，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)榕灤傮w。