賽博空間下雷達技術發展思考

胡　波，黃孝鵬

(1.海軍裝備部裝備采購中心，北京 100071；2.中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 211153;3.海軍裝備研究院 博士后科研工作站，北京 100161 )

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賽博空間下雷達技術發展思考

胡波1，黃孝鵬2,3

(1.海軍裝備部裝備采購中心，北京 100071；2.中國船舶重工集團公司第七二四研究所，南京 211153;3.海軍裝備研究院 博士后科研工作站，北京 100161 )

分析賽博空間下雷達技術發展的需求，重點追蹤了美軍賽博攻擊和防護裝備的現狀與發展，提出了賽博空間下雷達裝備和技術的發展趨勢，最后給出了發展建議與對策，為賽博空間下雷達探測裝備和技術的發展提供支撐。

賽博空間；態勢感知；雷達

0　引　言

與傳統的物理空間相比，賽博空間(Cyberspace)具有技術創新性、融合性、隱蔽性、無界性、高速性、層次性、關聯性、自適應性、開放性等鮮明的特點。在軍事上，賽博空間已成為陸、海、空、天等作戰領域的延伸和拓展，是真實存在的一個全新領域，是一個存在激烈對抗格局的領域[1-4]。賽博空間被認為是信息時代特有的新戰爭概念，將成為一個看不見硝煙的戰場，可能比傳統戰爭更加激烈。目前，方興未艾的賽博空間態勢感知、信息通信、指揮決策、賽博打擊、作戰評估等技術是各軍事強國爭相發展、重點突破的關鍵技術之一。

1　賽博空間下雷達技術發展的需求

作為戰場環境感知的核心傳感器之一，雷達系統是作戰指揮系統最重要的實時信息源。不論是和平時期還是戰爭時期，雷達系統都要常備不懈，并需具備全天候、遠距離、強實時的戰場環境態勢聯合感知能力，能夠在各種惡劣環境條件下完成情報獲取、遠程預警探測及作戰信息引導、防御系統控制和為武器系統提供精確目標指示等多種作戰使命。它與其他系統(如情報偵察、通信系統、電子戰、指揮控制、武器等系統)相互關聯、緊密配合，構成一個功能互補、綜合集成的網絡信息體系。它直接影響到態勢感知、信息通信、指揮決策、作戰行動、作戰評估等整個軍事行動的全過程[5]。

雷達技術的發展趨勢取決于軍事能力的需求(如目標、環境、任務等)和新技術突破的推動(如固態發射器件、超高速集成電路、大數據、云計算、并行計算、柵格技術等)兩大因素。

作為十分重要的情景傳感器，雷達是賽博空間情景感知的重要裝備。而賽博空間帶給人以壓縮的時空和膨脹的信息空間，其出現和發展對雷達探測系統帶來了新的挑戰和機遇，也勢必會給雷達探測系統的體系架構、技術體制、實現技術、作戰模式、作戰效能等帶來顯著變化。反過來，雷達探測系統的發展也會進一步推動和豐富賽博空間的發展。

在賽博空間下，雷達面臨的探測任務、能力、對象和環境均發生著巨大變化：一是探測任務更加多樣，在不斷增強對海、防空探測能力的同時，反導、對陸、瀕海探測要求日益迫切；二是探測能力要求更高，探測威力、探測精度、分辨能力以及識別、跟蹤能力方面都提出了更高要求；三是探測對象更加多元，軍民用目標種類越來越多，目標特征更復雜，目標隱身漸成常態，突防手段更靈活，探測難度更大；四是探測環境更加復雜，敵我中三方目標高度混雜，自然環境、社會環境、電磁環境和對抗環境都更加復雜。這些新的需求和挑戰對雷達探測能力提出了越來越高的要求，如對雷達的威力范圍、探測精度、目標容量、數據率、探測信息共享能力、復雜環境下抗干擾能力、抗隱身目標、抗輻射導彈、抗低空突防等信息保障要求越來越高。

因此，為適應賽博空間作戰能力需求變化，需突破傳統雷達關鍵技術以構建賽博空間下功能強大的探測系統，滿足復雜電磁環境下強實時、多功能、多任務探測感知需求，進而使作戰效能大大提升，成為亟需解決的一項具有重要理論意義與實踐價值的課題。這也是一項具有戰略性、前瞻性和基礎性的研究與探索任務。

2　外軍賽博攻擊和防護裝備的現狀與發展

雷達技術是賽博空間下戰場環境態勢感知的重要裝備，也是體現賽博感知能力和水平的標志，在賽博空間中發揮著越來越重要的作用。為適應未來賽博空間的軍事需求，必須大力發展賽博空間作戰能力。作為戰場環境重要感知手段的雷達系統，其核心關鍵技術的研究與突破也得到各軍事強國的重視。

2009年10月，海軍陸戰隊賽博司令部具備初始作戰能力；2010年1月海軍艦隊賽博司令部成立。2010年美軍發布《美國陸軍賽博空間作戰概念能力規劃2016-2028》；2010年10月，海軍艦隊賽博司令部具備完全作戰能力；2012年1月11日，美國總統奧巴馬公布了新的國防軍事戰略，在賽博領域建立了艦隊賽博司令部；2013年，海軍海軍陸戰隊賽博司令部具備完全作戰能力。2013年，美國防部在《賽博安全研制測試與評估指南》1.0版本中提出積極發展賽博空間測試評估能力，并注重云計算賽博安全，挖掘云計算賽博作戰潛能，提升賽博作戰能力。2014年，美軍優先向賽博及網絡與信息技術等領域提供經費支持。2015年10月，“老烏鴉”協會與美國陸軍共同舉辦了“電磁賽博行動2015”會議，探討如何“整合電磁賽博行動，在復雜世界中贏得戰爭”。2015年12月召開的第52屆“老烏鴉”協會國際研討會，其主題是“同步電子戰與賽博，奪取頻譜優勢”。作為全球電子戰發展的倡導者，“老烏鴉”協會正在積極推動、正向引導兩者的動態融合。目前，美軍研制的賽博武器裝備多為電子戰、網絡戰攻擊武器裝備，以及它們的綜合集成與改進型武器裝備。外軍賽博空間態勢感知攻擊和防護裝備發展態勢具體分析如下[6-8]。

(1) 在軟攻擊方面，美軍已經研制出2000多種計算機病毒武器，如“邏輯炸彈”、“陷阱門”等；在硬殺傷方面，美國正在研制或已研制出能對別國網絡的物理載體進行攻擊的電磁脈沖彈、次聲波武器、動能攔截彈和高功率微波武器等裝備和系統。

(2) “Suter”機載系統的研制。美國空軍發起“Suter”計劃目的在于驗證“從傳感器到射手”的無縫一體化網電戰思想，最終實現監視、偵察和情報信息共享，以及進攻性電子壓制和進攻性防空作戰橫向一體化集成。該系統能夠滲透并入侵通信網電、雷達光電及計算機系統，特別適合入侵、攻擊聯合防空系統。它將傳統電子戰的“偵察-干擾-物理摧毀”過程改變為“偵察-處理-網絡入侵-控制”過程，通過無線注入等方式入侵并操縱對方網絡與傳感器，使得對方喪失空戰預警探測能力，從而獲取制信息權。與傳統的以偵察、干擾為主要作戰樣式的電子戰不同，美軍賽博作戰研制的“Suter”充分顯示了美軍在未來作戰中控制賽博空間的一種新戰法。

(3) “賽博飛行器”的研制。它是一種能在網絡空間中自由“飛翔”的攻擊型公用軟件平臺，可以掛載不同的“載荷”(病毒、蠕蟲、木馬等)，完成賽博ISR和賽博攻擊任務。

(4) 下一代干擾機(NGJ)的研制。NGJ能夠替換目前在美國海軍EA-6B、EA-18G等電子戰飛機安裝服役的ALQ-99干擾吊艙；從傳統的區域壓制干擾向反應式干擾、精確的瞄準式干擾和賽博攻擊過渡；可作為無線注入工具，具備向敵方無線網絡發送惡意邏輯(蠕蟲、木馬、病毒等)的能力。

(5) 多項關鍵技術的突破，主要包括病毒植入、病毒固化、計算機網絡系統嗅探、服務否認、信息篡改、中途竊取和欺騙、嗜食集成電路芯片的微生物，以及破壞電路的微米/納米機器人等。

(6) 空海一體戰的“致盲”行動。對特定高威脅目標進行早期預防性侵入打擊，提高地面反衛星能力，是削弱對方空間態勢感知能力的主要內容。攻擊對方信息空間系統，干擾、爭奪地面控制站運行，干擾、篡改敵方空中情報、監視與偵察傳感器和通信中繼平臺，是賽博入侵、攻擊與對抗的關鍵內容。探測、定位對方超視距雷達、地基情報、監視與偵查節點，并對這些節點進行先期侵入式動能和非動能打擊，摧毀區域電子戰和作戰欺騙平臺，阻斷、破壞水下情報、監視與偵察和通信連路，是削弱對方戰場感知探測能力的重要途徑[8]。

(7) CybAIR RadBox系統。美國雷神系統公司推出軍民兩用的CybAIR RadBox系統，用于監測雷達、計算機網絡與空中交通管制中心的異常行為，保障空中監視雷達避免賽博攻擊，防范干擾空戰/交管系統的入侵行為。CybAIR RadBox可基于用戶調查提供用戶培訓、系統升級。CybAIR RadBox能夠實現與安全作戰中心的全面互操作，彌補了傳統系統網絡保護方案的不足，目前正在接受法國空軍和國防采購局的評估測試。

賽博空間融合了傳統電子戰、計算機網絡戰等信息對抗的所有功能。此外，虛擬信息環境也是賽博空間的重要組成部分，心理戰也對戰爭勝負起到很大作用。在美國的全球指揮控制系統、陸軍“陸戰網”、海軍“部隊網”、空軍“星座網”、海軍/海軍陸戰隊內聯網等也開展了賽博空間的相關技術研究。

實際上，不僅僅是美國，俄、法、英、德、韓、日等國也都將發展賽博空間能力提高到了一個新的高度，積極開展賽博空間或賽博作戰方面的技術研究和部署。

3　賽博空間下雷達技術發展探討

賽博空間對雷達系統功能需求變化會導致雷達系統裝備和技術研究方向的變化，勢必帶來雷達技術在體系架構、能力需求、作戰使用模式、技術體制、軟硬件技術等方面的顯著變化，以適應復雜、激烈的賽博對抗環境。另外，由于雷達系統會更多地利用賽博空間資源，這將加快雷達系統向數字化、軟件化、智能化、分布式網絡化等方向發展，給雷達系統的裝備研制帶來空前的復雜度。

首先在硬件的體系架構層面，對雷達系統的天線、發射機、接收機、終端顯控器等會帶來顯著變化；其次在能力需求方面，對雷達系統產生了更多的感知能力拓展要求，如環境感知能力、智能化資源調度能力、海量數據并行計算能力等；接著在典型作戰使用模式上，對雷達系統的攻防能力、協同作戰能力、協同感知能力、時敏目標探測和識別能力等提出了新的挑戰；最后在技術層面上，勢必會涌現出基于知識輔助的信號處理技術、面向信息應用的信號與數據處理技術、多源信息融合技術、分布式信息處理技術、感知態勢可視化技術、智能化資源管控技術、分布式網絡化探測技術及綜合抗干擾技術等一系列關鍵技術亟待攻克?？傊?，在賽博空間中，雷達系統的形態和內涵肯定會發生顯著變化。

在賽博空間下，雷達系統的任務將是全空域監視、反應快速和精細的目標分類和識別。作為信息感知核心傳感器的雷達系統形態和內涵將發生變化，其核心技術特征是分布式網絡化、信號級融合和動態協同控制。因此，雷達系統必須實現精準的三同步，即時間同步、空間同步和頻率同步，在某些狀態下還需實現相位同步。同時，為實現面向不同實時應用的多模式處理、信號級融合和動態協同控制，要求雷達具備大容量強實時數據傳輸能力[9]。

為滿足賽博空間帶來的強實時、多功能、多任務等嚴峻感知需求，需從以下幾方面對雷達系統進行突破與改進：(1)雷達系統本身探測性能提升；(2)雷達裝備型譜擴展；(3)探測資源跨域動態重組；(4)多源信息融合處理；(5)大數據下高威脅目標挖掘提??；(6)綜合抗干擾[5]。

在日趨復雜的戰場電磁環境下，預警雷達作為主要探測設備面臨隱身目標探測、低空突防、反輻射導彈威脅、電子干擾等四大嚴峻挑戰。特別是隨著隱身技術自20世紀90年代日趨成熟，對雷達提升覆蓋空域、提高探測隱身目標能力的需求變得十分迫切。美國海軍開展“現代雷達計劃”(RMP)，已經為E-2C及后繼機型E-2D“先進鷹眼”研制出電子掃描雷達APY-9，比現有的AN/APS-145雷達性能改善明顯，能夠滿足提高探測小目標能力的需求，并可接入協同作戰能力系統(CEC)。

隨著電子信息技術發展，現代戰爭正從平臺中心站發展為網絡中心站。傳統中心站式作戰方式存在各平臺主要依靠自身的探測設備和武器進行作戰等信息共享能力薄弱缺點，不能滿足信息化條件下的作戰需求。美軍依賴先進信息技術研制了協同作戰系統(CEC)，實現網絡化協同作戰，其核心設備是數據分發系統(DDS)、協同作戰處理器(CEP)。CEC系統采用高速、寬帶數據傳輸網絡，具備復合跟蹤與識別、精確提示與協同作戰等三大功能。協同作戰網絡用戶數量在24個及以上，信息精度達到火控級要求。

在賽博空間中，雷達系統面臨著感知網絡易被攻擊進而被控制的威脅。雷達系統在賽博空間條件下面臨的自然和電磁環境隨著作戰任務的不同日益惡化。復雜的電磁環境、多樣的目標特性、紛繁復雜的電子戰干擾使得雷達系統必須在復雜的環境下具有抗截獲能力、很強的生存能力和自恢復能力。同時，針對電子干擾靈巧化的發展趨勢，采取分布式靈巧干擾抑制技術、多通道處理技術和主動防御技術，提高處理的自由度和系統抗干擾能力。因此，在構建預警探測網絡時必須進行安全可信設計，既要采用常規的系統防御手段，又要采用新技術堵塞賽博空間攻擊的任何漏洞。

由于賽博空間安全和打贏賽博空間作戰的軍事需求和新技術突破的推動，亟需研制開發新型雷達。新型雷達應用了大量的新理論、新技術，加快了雷達系統向隱身化、數字化、分布式等方向發展。當前，雷達研究的重點主要有多功能有源相控陣雷達、雙/多基地雷達、多傳感器一體化系統、分布式網絡化雷達等。新型雷達要有利于構建單平臺(單艦、單機)綜合探測系統和便于構建多平臺(編隊或跨編隊)雷達協同感知網絡，以滿足未來戰場基于信息系統的體系作戰需求[10]。前瞻性雷達技術研究采用新體制，如量子雷達、認知雷達、MIMO雷達等。

賽博空間下，對雷達技術的軍事需求是遠中近、高中低、全空域、大范圍、多層次的監視，快速的反應能力[11]，精細的目標分類和識別。雷達技術發展態勢也遵從雷達技術演化發展規律，向多功能多任務相控陣、低截獲概率、分布式網絡化探測、認知智能化、一體化等方向發展。實際上，無論是單平臺雷達系統還是編隊雷達協同感知系統都是賽博空間中的典型系統?；蛘咭部蛇M一步說，分布式網絡化雷達探測系統所涉及的編隊或跨編隊協同感知體系架構、網絡協議控制、資源管理、協同感知策略設計等技術也是賽博空間下雷達技術中的典型技術。

在賽博空間下，雷達的發展重心是分布式網絡化方向，各單設備將作為一個分布式節點，需要在系統的統一調度下進行工作。對于單平臺(共址)的各雷達設備以及多平臺(多址)的雷達均要進行適應性改進，以滿足賽博作戰需求。

賽博空間的發展對雷達探測技術提出了新的挑戰和機遇。雷達系統功能和性能的潛力提升需要發掘和利用賽博空間的新技術和方法，也勢必會帶來體系架構、若干關鍵技術等技術難題亟待突破。

因此，需要開展賽博空間下雷達系統總體設計、發射、接收、處理、顯控等基礎性技術研究和工程化技術研究，并創新、突破遠程戰略預警探測體系設計與優化、探測資源跨域動態重組、云處理架構下多雷達信息處理、大數據下高威脅目標挖掘提取、綜合抗干擾、高度自適應感知、MIMO、高精度閉環跟蹤制導、區域一體化防空反導探測系統構建等一系列系統性關鍵技術，并通過仿真、試驗、演示驗證等手段進行關鍵技術的驗證評估與反饋，以實現雷達在賽博空間下對目標“遠中近、高中低、全空域、大范圍、多層次”的高效探測能力，并具備復雜環境下的高度自適應能力，以滿足賽博空間下戰場的強實時、多功能和多任務的雷達探測能力需求，最終提升作戰效能[12]。

4　建議與對策

從目前賽博空間下雷達技術的發展目標、發展階段和技術要求出發，需要加大賽博空間雷達感知技術研究的步伐，采取分階段、持續滾動的研究措施，要做到“頂層設計牽引，保障體系牽引，技術創新跟進”，具體建議和對策如下：

(1) 在頂層設計層面，加強在賽博作戰環境下雷達感知系統的頂層設計、總體規劃研究及其作戰裝備形態研究，以強化體系。

(2) 在保障體系層面，及時增加預研課題/基金支持，并組建研究團隊開展研究。加強對賽博空間下雷達感知系統的理論、頂層體系結構、實現技術和方法的探索研究，主動作為，超前部署，并積極爭取技術領先。

(3) 在技術創新層面，重點針對現有技術的不足，圍繞目標，積極安排關鍵技術創新突破研究，以夯實基礎。

(4) 加強雷達感知技術預研與現有裝備系統銜接，加快預研成果的轉化和工程化應用，以推進賽博空間體系作戰能力快速構建的步伐。

5　結束語

本文針對賽博空間下雷達技術的發展需求，重點梳理美軍賽博空間態勢感知攻擊裝備的發展與現狀，分析了賽博空間下雷達技術面臨的發展趨勢，最后給出建議與對策，為賽博空間下雷達探測技術發展提供參考。

[1]U.S. Air Force. United States Air Force Cyberspace Science and Technology Vision 2012-2025[R]. 2012:1-84.

[2]Lois M Davis，Daniela Golinelh，Robin Beckman . The national computer security survey (NCSS): Final methodology[R]. 2008 RAND Technical Report , 2008.

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[5]童志鵬,劉興.綜合電子信息系統—信息化戰爭的中流砥柱[M].北京:國防工業出版社,2010:1-15.

[6]周未,張宏,李千目，等. 賽博空間網絡體系架構研究與設計[J]. 南京理工大學學報,2013,37(6):845-849.

[7]馬林立.外軍網電空間戰——現狀與發展[M]. 北京:國防工業出版社,2012:109-142.

[8]蘭迪·福布斯. 美國太平洋“空海一體戰”構想[N].李響譯，杜健校.世界軍事參考，2012-06-07.

[9]于文震.網絡空間(Cyberspace)及其認識[J].現代雷達,2010,32(8):1-7.

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[11]中國國防科技信息中心.2030年的武器裝備[M].北京: 國防工業出版社, 2014:300-380.

[12]余洋,黃鋒，等.2014年世界軍事電子發展年度報告[M] .北京: 國防工業出版社, 2015:100-170.

Considerations for radar technology development in cyberspace

HU Bo1, HUANG Xiao-peng2,3

(1.Equipment Procurement Center of Navy Armament Department, Beijing 100071;2. No.724 Research Institute of CSIC, Nanjing 211153;3. Postdoctoral Scientific Research Station, Navy Armament Academy, Beijing 100161)

The requirements of radar technology development are analyzed in cyberspace, and the status quo and development of cyber attacks and protective equipment of the US army are emphatically discussed. The development trends of the radar equipment and technology are presented in cyberspace. Finally, the development proposals and strategies are given, providing support for the development of the radar detection equipment and technology in cyberspace.

cyberspace; situation awareness; radar

2016-03-30；

2016-04-20

胡波(1968-)，男，高級工程師，研究方向：電子信息裝備總體技術等；黃孝鵬(1981-)，男，高級工程師，博士，研究方向：雷達系統總體技術等。

TN95

A

1009-0401(2016)03-0005-04