網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下分布式電子對抗裝備建設分析

王玉林

(中國兵器科學研究院，北京 100089)

0 引言

目前美俄等軍事強國均注重提高其偵察、打擊武器裝備的技術水平，并以通信網絡為媒介發(fā)展出新一代偵察打擊體系，該體系具備組網協(xié)同化、快速化和認知化的典型特點。針對這一現(xiàn)實威脅，本文從網絡中心戰(zhàn)形態(tài)出發(fā)，探討了下一代電子對抗裝備，特別是分布式對抗裝備的技術需求，給出設計思路建議。

1 傳統(tǒng)電子對抗手段已難以有效抑制新一代偵察打擊體系

1.1 新一代偵察打擊體系概述

在近幾場現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，以美國為代表的西方國家基于通暢的通信鏈接能力和先進的偵察探測手段，使用各種精確制導武器實施“外科式手術”打擊和定點精確打擊，使對方失去防衛(wèi)和反擊能力，然后地面部隊實施圍剿，最后取得戰(zhàn)爭的勝利。同時，軍事技術的不斷發(fā)展使得打擊平臺和打擊目標不斷拓展，未來戰(zhàn)爭突出體現(xiàn)為網絡中心化、多任務、攻防兼?zhèn)涞捏w系對抗態(tài)勢。

在信息化作戰(zhàn)條件下，要實施精確、快速偵察打擊需要具備以下三個要素：信息、武器和作戰(zhàn)樣式。其中，信息是決定性因素，起著主導作用。戰(zhàn)場C4ISR系統(tǒng)則是信息截獲、處理和分發(fā)的中樞，分散在戰(zhàn)場各位置的偵察感知手段感知戰(zhàn)場環(huán)境，探測、識別威脅目標[1]。根據(jù)戰(zhàn)場配置，在信息處理中心進行信息融合和處理，生成戰(zhàn)場綜合威脅態(tài)勢圖，提供打擊的決策方案，并按需下發(fā)至各個作戰(zhàn)單元。圖 1給出了信息化戰(zhàn)爭偵察打擊體系示意圖，可以看出該系統(tǒng)由C4ISR系統(tǒng)、發(fā)射平臺網和打擊平臺群三部分組成。

通過對美、俄等國的新一代偵察打擊體系[2]進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其具備以下發(fā)展趨勢：

1)組網協(xié)同化

戰(zhàn)場不同位置的偵察打擊裝備通過網絡化數(shù)據(jù)鏈具備協(xié)同偵察、協(xié)同打擊能力。同時，隨著傳感器技術、保密數(shù)據(jù)鏈技術、導航定位技術的發(fā)展與應用， 偵察打擊裝備的協(xié)同方式有了極大的拓展。如新一代打擊裝備已經兼具了一定的偵察探測能力，不僅可以作為精確打擊節(jié)點，同時可以承擔信息采集節(jié)點、打擊效果評估節(jié)點的功能。

圖1 信息化戰(zhàn)爭偵察打擊體系示意圖

2)快速化

新一代偵察打擊體系通過寬帶戰(zhàn)場信息網絡高速實現(xiàn)目標探測、跟蹤識別、指揮控制、火力打擊、戰(zhàn)場防護、作戰(zhàn)機動和毀傷評估等作戰(zhàn)功能，縮短從信息獲取向對抗和打擊兵器的傳遞時間，大大減少了從偵察到打擊的反應時間，實現(xiàn)了“偵察即打擊”。

3)認知化

為了提高復雜戰(zhàn)場環(huán)境中的打擊效能，提高認知化程度已經成為了近年來偵察打擊體系發(fā)展的重要方向。新一代的偵察打擊裝備已具備綜合抗干擾能力、目標自動識別能力、自主編排目標優(yōu)先攻擊策略、航跡實時重新規(guī)劃能力、發(fā)射后目標重新瞄準能力。

1.2 傳統(tǒng)電子對抗手段存在的問題

電子戰(zhàn)從誕生發(fā)展至今，已由單純的戰(zhàn)場保障手段發(fā)展成為集偵察與反偵察、干擾與反干擾、摧毀與反摧毀為一體的新型作戰(zhàn)樣式，由在作戰(zhàn)或戰(zhàn)爭中處于從屬地位和起輔助作用發(fā)展成為占主導地位和起決定性作用。

傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)能力雖可有效對抗大量的常規(guī)威脅，但面對新一代偵察打擊體系存在明顯的問題，具體包括：

1)體系架構落后

傳統(tǒng)電子對抗裝備在功能上分立的，是以平臺為中心。各作戰(zhàn)平臺主要依靠自身的感知系統(tǒng)和武器系統(tǒng)進行作戰(zhàn)，平臺之間的信息共享非常有限。在復雜時變的戰(zhàn)場環(huán)境下這種功能分立的系統(tǒng)架構難以與體系化的偵察打擊體系相抗衡，即任何單一的電子戰(zhàn)裝備或多種電子戰(zhàn)裝備的簡單疊加，都難以保證對敵方體系化、智能化的偵察打擊體系的有效和可靠壓制，將偵察設備與電子干擾設備松散地組合在一起所構成的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，在性能和反應時間上都難以應對威脅。

2)復雜時變的戰(zhàn)場環(huán)境適應能力差

從單體裝備角度上來說，傳統(tǒng)電子對抗裝備基于戰(zhàn)場環(huán)境的自適應能力偏弱，表現(xiàn)為以下兩方面：其一，傳統(tǒng)電子對抗裝備的抗復雜戰(zhàn)場環(huán)境能力偏弱，而電磁環(huán)境已極為復雜，信號密集度極高，達到百萬脈沖/秒量級，同時新一代雷達在抗干擾能力上有了極大地提升，具備波形域、頻域、空域、極化域、能量域等多域聯(lián)合抗干擾手段；其二，傳統(tǒng)電子對抗裝備的識別和對抗策略依賴威脅輻射源的先驗信息，存在輻射源識別率不高、干擾資源分配不當?shù)葐栴}。

因此，亟需建立滿足信息化戰(zhàn)爭要求的電子戰(zhàn)理論和裝備，這對于獲取戰(zhàn)場“制信息權”和戰(zhàn)爭的勝利具有重要意義。

2 網絡中心戰(zhàn)與分布式作戰(zhàn)對電子對抗裝備的要求

網絡中心戰(zhàn)與分布式作戰(zhàn)是兩種相互關聯(lián)又相互區(qū)別的概念，前者偏重于作戰(zhàn)形態(tài)，影響著戰(zhàn)場中電子對抗體系的構建方式，后者則更貼近于作戰(zhàn)樣式，影響著電子對抗裝備作戰(zhàn)方式和功能性能需求。下面分別論證這兩個概念對電子對抗的影響。

2.1 網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下的電子對抗

網絡中心戰(zhàn)[3]是以各種武器平臺、傳感器、用戶為節(jié)點，構建成網絡，把分散在戰(zhàn)場各處的各種偵察探測設備、指揮控制系統(tǒng)和武器打擊系統(tǒng)聯(lián)成網絡，完成戰(zhàn)場情報搜集、處理、傳輸以及目標打擊等過程的網絡化、一體化和實時化，實現(xiàn)戰(zhàn)場各作戰(zhàn)單元的信息共享，各級指揮員能實時掌握戰(zhàn)場態(tài)勢，縮短決策時間，提高指揮速度和協(xié)同作戰(zhàn)能力，增強系統(tǒng)自身的生存力和武器的殺傷力，以便對敵方實施快速、精確、連續(xù)的打擊，從而大幅度地提高部隊的戰(zhàn)斗力。

網絡中心戰(zhàn)概念把以往以平臺為中心的戰(zhàn)爭形態(tài)向以網絡為中心的戰(zhàn)爭形態(tài)轉變，將以消耗能量為基礎的戰(zhàn)略向以信息優(yōu)勢為基礎的戰(zhàn)略轉移。網絡中心戰(zhàn)從概念轉變?yōu)楝F(xiàn)實時需要重點處理的一個關鍵問題是：在各種作戰(zhàn)空間環(huán)境或條件下，能否對作戰(zhàn)空間中各個實元進行有效的鏈接，從而獲得先于敵人了解戰(zhàn)場空間獲得靈活性和抓住機遇的能力。

基于網絡中心戰(zhàn)概念，傳統(tǒng)的點對點電子戰(zhàn)方式，對個別或局部裝備進行電子攻擊，已經很難實現(xiàn)戰(zhàn)場制電磁權的目標，已經不能滿足未來信息作戰(zhàn)的要求。只有把不同種類、不同頻段和不同用途的電子戰(zhàn)設備與多種電子戰(zhàn)手段通過網絡集成在一起，綜合控制、綜合管理、綜合運用，構成一個以網絡為中心的電子戰(zhàn)作戰(zhàn)體系，才能從根本上改善以平臺為中心的電子戰(zhàn)裝備的不足和實際運用的局限性。

圖 2給出了典型空中作戰(zhàn)場景下網絡中心電子戰(zhàn)的作戰(zhàn)示意，從圖2中可以看出針對敵方空中、地面威脅，進攻方通過網絡將防區(qū)外專用電子對抗平臺的遠區(qū)支援干擾、中間區(qū)的隨隊支援干擾、載機自衛(wèi)干擾和防區(qū)內無人機載近程支援干擾集成在一起，構建了一個體系化電子對抗手段，全過程、全域支持作戰(zhàn)任務。

圖2 空軍作戰(zhàn)中網絡中心電子對抗示意圖

2.2 分布式作戰(zhàn)樣式下的電子對抗

分布式作戰(zhàn)[4]是美軍著眼未來強對抗環(huán)境而提出的新型作戰(zhàn)理念，其核心思想是將昂貴的大型裝備的功能分解到大量小型平臺上，通過自主、協(xié)同等技術達到相同或更高的作戰(zhàn)能力，具有成本低、靈活性強、對抗性強等優(yōu)勢。美國在近幾年開展了大量的基于動態(tài)與分布式作戰(zhàn)模式的項目，從指揮控制、信息綜合、態(tài)勢融合生成到載荷適應性研究都有涉及，是近期研究的熱點，具體的項目如表 1所示。

表1 美國近期開展的動態(tài)與分布式作戰(zhàn)項目列表

分布式作戰(zhàn)樣式打破了近30年來作戰(zhàn)中的各種武器裝備的固定搭配模式，作戰(zhàn)力量分散部署，作戰(zhàn)流程高度靈活，也更復雜。從裝備體系的角度來看，削弱了平臺的中心地位，真正體現(xiàn)了以信息、火力的集成作為作戰(zhàn)力量的核心。

圖3 傳統(tǒng)作戰(zhàn)和分布式作戰(zhàn)中干擾對比圖(以“小精靈”為例)

得益于新型傳感器技術、微系統(tǒng)技術快速成熟，各種武器小型化、能力拓展(同時保持廉價)成為可能，推動著電子對抗裝備新作戰(zhàn)模式的產生。使用多樣化、廉價的小型武器替代原有的大型、昂貴的武器，將交戰(zhàn)過程中的之前作戰(zhàn)飛機平臺承擔的對抗功能分散到不同的小型飛行器上，使得整個作戰(zhàn)模式有了革命性的變化，體現(xiàn)出了動態(tài)與分布式的特點。下面以美國“小精靈” 無人機集群項目[5]為例說明。圖 3(a)是傳統(tǒng)的遠距支援干擾機在敵防區(qū)外釋放有源干擾，使得戰(zhàn)斗機成功避過敵方綜合防空武器系統(tǒng)的雷達探測，成功突防。圖 3(b)是使用大量小型無人機攜帶電子對抗載荷，誘使敵方綜合防空武器系統(tǒng)的雷達系統(tǒng)開機，并釋放大量逼真虛假假目標來掩護突防飛機進入。相對于傳統(tǒng)的整體式作戰(zhàn)方式，這種分布式作戰(zhàn)方式在戰(zhàn)術靈活性、作戰(zhàn)費效比和安全性上更有優(yōu)勢。

以美軍為代表的西方國家認為分布式對抗在強對抗環(huán)境中有較高的效費比。首先在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中，小型無人機以個體方式滲入敵防區(qū)的能力強；其次小型無人機以群體方式作戰(zhàn)將使敵防御系統(tǒng)產生“飽和”而無法全部應對，即便防御也需耗費昂貴的地空導彈打擊廉價的單個小型無人機，使防御成本顯著增加；最后，小型無人機集群還可依據(jù)敵情和自身損失，實時排列組合出最優(yōu)的作戰(zhàn)能力，以在F-22、F-35等有人機有限的指揮下實現(xiàn)以群體方式完成任務，作戰(zhàn)靈活性較強。

小型平臺集群分布式作戰(zhàn)與當前的作戰(zhàn)樣式大相徑庭，對裝備的要求也會有變化。同時，機體廉價化、平臺智能化、載荷小型化等特點將對電子對抗作戰(zhàn)裝備的發(fā)展思路產生重大影響。因此，為了適應網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下分布式作戰(zhàn)需求，電子對抗裝備的設計思路相應地發(fā)生了巨大的變化。

2.3 網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下分布式電子對抗裝備應具備的特點

為了適應網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下分布式作戰(zhàn)樣式，電子對抗裝備應具備以下幾個特點：

1)“多能化”：裝備可以通過當前戰(zhàn)術要求完成電磁環(huán)境偵察、壓制干擾、欺騙干擾、電磁域擾亂等多種功能。

2)“小型化”：采用微系統(tǒng)最新的技術和工藝，大幅降低載荷的質量、體積和功耗，以滿足小型平臺的平臺需要。

3)“模塊化”：一方面采用模塊化設計理念提高裝備的可靠性；一方面采用統(tǒng)一的硬件接口和信息協(xié)議，實現(xiàn)功能與硬件模塊化。

4)“軟件化”：通過將裝備進行梳理分層，在應用層面上針對不同的工作場景設置不同的工作模式，在使用時根據(jù)需要調用不同的工作模式來滿足作戰(zhàn)使用要求，同時可以根據(jù)需要通過外部接口進行升級，可升級部分包括對抗關鍵算法等。

5)“認知化”：基于對敵方區(qū)域內的存在輻射源的偵察結果，采用優(yōu)化實時策略實現(xiàn)最佳對抗，并基于評估結果實時調整對抗策略，以適應復雜時變的戰(zhàn)場環(huán)境。

3 網絡中心戰(zhàn)形態(tài)下分布式電子對抗裝備設計思路

3.1 分布式電子對抗裝備的總體構架

從功能架構上來說，電子對抗裝備分為三層：分布式協(xié)同任務管理層、綜合信息管理層、設備管理層。其中分布式任務管理層包括分布式任務管理；綜合信息管理層包括區(qū)域電磁態(tài)勢感知、戰(zhàn)場情報分析；設備管理層包括任務調度管理、數(shù)據(jù)記錄與存儲、狀態(tài)監(jiān)控與測試。分布式任務管理層根據(jù)指揮控制方式和通信網絡形態(tài)變化可裁剪。其示意圖如圖4所示。

圖4 分布式電子對抗裝備功能架構示意圖

圖5 分布式電子對抗裝備邏輯構成圖

3.2 分布式電子對抗裝備功能組成

分布式電子對抗裝備是由有多部電子對抗載荷組成，通過組網協(xié)同完成分布式感知與智能決策，從功能上該系統(tǒng)可以分為以下四個部分：基于學習的偵察感知模塊、智能推理和決策模塊、動態(tài)數(shù)據(jù)庫和自適應對抗模塊，邏輯構成如圖 5所示。

1)基于學習的偵察感知模塊

該模塊通過對戰(zhàn)場環(huán)境的持續(xù)性、不同策略下的偵察得到威脅輻射源的全域信息，既包含了工作頻率、脈寬、重頻特性等常規(guī)參數(shù)，同時包含脈內細微特征、處理幀級行為特征，綜合得到輻射源的部署、動機和威脅信息。通過學習之前的偵察結果可以確定下一步偵察的空域、時域和特征項，并實時調整偵察策略。

2)智能推理和決策模塊

該模塊根據(jù)預加載數(shù)據(jù)庫的先驗信息和學習來的信息自動合成能夠有效打擊目標的對抗手段，并優(yōu)化對抗分配方案(單個/多個電子對抗載荷對多威脅目標)和干擾方式。

3)自適應對抗模塊

該模塊實時接收威脅環(huán)境感知信息和干擾決策信息，監(jiān)視威脅信號在己方對抗手段下產生的變化情況，如威脅雷達頻率特性、重頻特性、波形參數(shù)的變化等威脅目標動態(tài)信息，基于這些信息進行對抗效能評估，并推斷威脅目標的真實性。同時根據(jù)對抗效能優(yōu)化制定有針對性的電子攻擊方法，優(yōu)化對抗參數(shù)與干擾波形。

4)動態(tài)知識庫

該模塊為其它三個模塊提供所需知識，并利用反饋信息進行認知學習，持續(xù)性動態(tài)更新知識庫。

由多個電子對抗載荷構成的具有通過先驗知識(即事先加載的輻射源數(shù)據(jù)庫)與自主交互學習來偵察作戰(zhàn)環(huán)境輻射源，并基于雙(多)站對輻射源進行實時定位?；诋斍皯B(tài)勢實施智能對抗決策來最大化地削弱敵方偵察探測與通信能力的智能、動態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)，可在實時感知電磁環(huán)境的基礎上，高效自主調整系統(tǒng)特性以適應威脅環(huán)境的變化，提高分布式電子對抗裝備的快速反應能力與可靠性，其功能示意圖如圖 6所示。

圖6 分布式電子對抗裝備功能示意圖

4 結束語

分布式電子對抗裝備是信息技術、分布式技術、電子對抗技術的有機結合。電子對抗裝備作為與新一代偵察打擊體系爭奪戰(zhàn)場“制信息權”的關鍵裝備，在信息化戰(zhàn)爭中起著至關重要的作用。研究分布式電子對抗裝備的作戰(zhàn)使用方式、功能性能需求和設計思路，對于完善電子對抗體系建設、提高作戰(zhàn)效果和作戰(zhàn)效率有著重要作用，將成為未來一個重要的研究方向。■

[1] 尼卡拉伊維. 偵察-打擊一體化系統(tǒng)和對地觀測雷達[M].北京：國防工業(yè)出版社, 2005.

[2] 王祥,林春應,王海.現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的偵察打擊一體化系統(tǒng)[J].艦船電子對抗, 2007,30 (1) :12-14.

[3] Alberts DS , Garstka JJ , Stein FP. Network centric warfare: developing and leveraging information superiority[M]. CCRP Serials Publication, 2000:11-19.

[4] 凱爾斯.分布式網絡化作戰(zhàn)：網絡中心戰(zhàn)基礎[M]. 北京：北京郵電大學出版社, 2006.

[5] 王璐菲. DARPA研發(fā)“小精靈”無人機用于分布式空中作戰(zhàn)[J]. 防務視點, 2015 (11) :62-63.