联合电磁频谱作战的发展特点与技术分析

摘 要为提升联合电磁频谱作战能力，分析联合电磁频谱作战的发展趋势，针对当前作战过程中涌现的新技术与新举措，结合美军联合电磁频谱作战的建设情况，从组织形式、对抗方式等维度总结了现代战争中联合电磁频谱作战的四个崭新特点。重点分析了未来联合电磁频谱作战的四项能力需求，即体系作战能力、多源共享能力、智能认知能力和可重构能力，并围绕能力需求，研究了体系作战支撑技术和通用技术两类关键技术，为提升联合电磁频谱作战能力提供参考。

1 引 言

随着信息技术和世界新军事革命的不断发展，现代战争已经进入联合电磁频谱作战时代［1-3］，战争的重心逐渐向电磁对抗偏移［4］。电磁频谱作为信息化战争的关键因素，是侦察监视、电磁对抗、指挥控制、导弹制导等关键纽带，贯穿于作战全过程，作用于战争全要素，具有十分重要的战略意义［5］，夺取了制电磁权就意味着夺取了制信息权［6］。针对现代战争中联合电磁频谱作战展开研究，分析和梳理其中组织形式、体系特点、关键技术等，有助于把握未来联合电磁频谱作战的发展脉搏和技术需求，推动联合电磁频谱作战能力快速提升。

2 联合电磁频谱作战的崭新特点

近年来，美军为重拾电磁频谱优势，围绕电磁频谱独立成域开展深入研究［7］，提出了多种新概念及发展战略，出台了一系列条令法规，研发了多种新型武器装备，代表着世界范围内联合电磁频谱作战的最高水平，带动了联合电磁频谱作战能力跃升，影响了近年来数次局部战争的战争形式，使联合电磁频谱作战呈现出崭新的特点。

2.1　场景跨越平战

2020年美国参联会发布的《JP3-85：联合电磁频谱作战》条令确立了 “联合电磁频谱作战”（joint electromagnetic spectrum operations）与“电磁频谱作战”（electromagnetic spectrum operations）的战略地位，正式取代过往的“电磁战”（electromagnetic spectrum warfare，EMSW）和“电子战”（electronic warfare）等术语。新术语“电磁频谱作战”既包含了传统“电子战”中针对无线通信、雷达、导航、制导、激光等相关电路的电子攻击（EA）、电子防护（EP）和电子支援（ES）内容，又涵盖了所有与电磁频谱辐射利用、管理、攻击、防护相关的内容，使得联合电磁频谱作战具有更丰富的内涵（图1）［8］。

▲ 图1   联合电磁频谱作战组成 不仅如此，地方民商公司的技术优势也给争夺电磁频谱优势带来了巨大的不确定性。以SpaceX公司为例，“星链计划”不仅可以在平时提供通信传输功能，更可以在战时向美国军方提供战略服务，依托其庞大的卫星群体，协助其完成光电辐射、电磁干扰、通信对抗等，实现对全域战场的电磁频谱领域控制。据公开报道，在此次俄乌冲突之中，SpaceX公司为乌克兰提供精准的目标位置并引导精确火力实施打击，加拿大MDA公司、美国Planet公司等地方商业公司也为乌克兰提供了相当程度的卫星服务。电磁频谱作战正逐步融入联合作战进程，进一步提升了通信保障和指挥控制能力。

2.2　面向全域联合

随着智能化和信息化程度的日益提高，电磁频谱作为链接陆海空天和网络空间的重要媒介，贯穿军事行动始末，已经被广泛视为夺取胜利的关键保障［9］。近年来，外军特别是美军一直在研究面向全域的电磁频谱作战。2012年发布的《JP6-01联合电磁频谱管理运作》和2016年发布的《JDN3-16联合电磁频谱作战》提出了联合电磁频谱作战等概念雏形。联合出版物《JP3-85》表明，美军虽然已经将电磁频谱视作一个独立作战域，但是更为关注它的联合作战属性，并明确了联合电磁频谱作战的概念、组织结构、规划流程、实施步骤，为电磁频谱作战面向全域联合打下了坚实的基础。2021年3月19日，美政府问责局发布了《电磁频谱作战：国防部需要采取行动以确保优势》［10］报告，基于先前的战略部署实施情况分析，再次重申了面向全域联合的联合电磁频谱作战（图2）。

▲ 图2   电磁频谱作战面向多域联合 俄军在电磁频谱作战中同样十分重视多域联合。此次俄乌冲突伊始阶段，俄军混编使用动能攻击和电磁攻击飞行器以夺取空中和电磁频谱优势。在空中，利用挂载有“kh-31”等型号反辐射导弹和“希比内”吊舱的电子战飞机，实现对乌军地面雷达和无线电的干扰，同时在防区外使用装备有“杠杆-AV”等干扰系统的飞行器，配合完成定位和电磁防护功能；在陆上，俄军利用“里尔-3”等电子战系统干扰乌军移动通信。在作战行动中，联合了陆域、空域、网络空间等，展示了跨域联合电磁频谱作战能力。

2.3　突出技术优先

伴随着大数据分析、云计算、多源情报共享与融合等技术的飞速发展，智能化武器装备的不断列装，作战地域的电磁环境越发复杂，电磁频谱优势争夺呈现出越来越强的技术导向。2021年3月，哈德逊研究所发布了《无形战场：美国电磁频谱优势技术战略》研究报告，该报告分析了美国在电磁频谱作战的发展趋势以及电磁频谱作战概念与能力的非对称性比较，并在此基础上强调了联合电磁频谱作战的技术优先事项，这是美军在疫情危机之下对当前联合电磁频谱作战发展进度缓慢的一种适应性调整，包括针对性地发展自适应的电磁频谱能力、无源和多基地电磁传感、低截获概率/低探测概率有源单站传感、辅助决策支持与通信管理系统等技术，体现了美军对技术导向的清醒认识。

2.4　强调作战效能

联合电磁频谱作战特别注重作战效能的实现，因此特别注重对抗性检验。一方面是通过模拟演练加强联合电磁频谱作战能力。在美军的序列编制中，电磁频谱作战力量虽然还没有独立的兵种序列，由各自军种组建管理，但是在一些电子战演习和联合军演中，体现了很强的电磁频谱作战特征。比如在今年结束的“英勇盾牌-2022”演习中，美军联合使用EA-18G电子攻击机与F/A-18战斗机、F-35C战斗机和E-3预警机组成攻击机群，对目标雷达开展远距离侦测定位，并对假想敌防空系统进行电磁干扰，为战斗机开展对地攻击扫除电磁频谱空间障碍。另一方面是通过局部战争检验作战能力。在中东战场上，美军和俄军利用代理人战争展开了激烈的电磁频谱攻击和防御战，通过无人机进行电磁频谱探测，收集战场电磁频谱信息辅助决策和频谱管控，发动电磁佯动制造行动假象迷惑敌方，前沿布置电磁频谱欺骗装备等，体现了极强的战场实用导向。

3 联合电磁频谱作战能力需求分析

联合电磁频谱作战样式新颖，技术复杂度高，行动节奏快，要求必须具备很强的全局性、时效性和环境适应性，结合近年来数次局部战争体现出的特点，建设和发展联合电磁频谱作战需重点关注和发展以下四种能力。

3.1　体系作战能力

体系化作战才能最大限度发挥电磁频谱作战效能。一方面需要不断增强电磁频谱管控能力。未来战争所面临的电磁环境动态多变且十分复杂，电磁频谱攻击、防护和支援的管控要求更加精细，只有通过合理统筹规划，进一步增强电磁频谱感知和电磁频谱管控能力，才能避免因频率分配不当引起的自扰互扰，确保战斗力正常发挥。另一方面需要不断推进体系结构顶层建设，通过确认关键能力差距并量化需求，推动电磁频谱优势作战概念和能力的发展，促进相关条令、机构、装备、领导、人员、设施和政策的落实，才能够有效应对未来的作战环境。

3.2　多源共享能力

提升陆海空天及军地通用的多源情报共享能力，将有效提升部队战斗力。联合电磁频谱作战能力随着大数据分析、云计算等技术共同进步，具备多源共享、分布协同能力的联合电磁作战既有利于充分利用地方先进技术平台，有效应对敌方威胁，建立起安全可靠的情报分享链路，又有利于进一步提高定位精度，缩短定位时间，实现精准电磁攻击和战法创新。

3.3　智能认知能力

近年来，北约多次利用“弹簧刀”自杀式巡飞弹完成定点清除任务。未来战场类似的精准打击武器必然会更加广泛运用，为进一步提升作战精度和效率，需要解决复杂电磁环境下的智能认知问题。一方面需要提高态势精确感知能力，特别在感知敏感目标等时，搭载有自主学习能力的分布式战术处理器网络将进一步提升态势感知效率和准确度；另一方面智能认知能力可以促进不同领域不同平台之间的智能情报融合，生成战场通用战术图并传输给相关节点，进而生成适用的建议决策，有效提升作战效率。

3.4　可重构能力

联合电磁频谱作战能力是保障联合作战指挥链路顺畅、作战效能施展的关键保障力量。未来作战不动则已，动则雷霆，面对强敌愈发多样的电子侦察手段，愈发精确的电磁攻击，必然会经常面临行动转换频繁，指挥方式捷变，情报动态交互等情况。因此，未来的联合电磁频谱作战必须具有高强度打击下的可重构能力［11］，能依托各级模块化电磁频谱作战系统应对各种突发情况，动态重构作战保障能力。

4 联合电磁频谱作战的关键技术探究

围绕上述四种能力，为切实提升联合电磁频谱作战能力，需要从体系建设入手，面向多域联合，着眼对抗需要，加速关键技术研发，对应各种能力需求的技术挑战如图3所示。

▲ 图3   未来联合电磁频谱作战的主要技术挑战 按照技术领域划分可以区分为两类关键技术领域，分别是体系作战支撑技术和通用技术，如图4所示。

▲ 图4   未来联合电磁频谱作战的两类技术挑战

4.1　体系作战支撑技术

体系作战能力的建设除了顶层设计以外，最重要的是要把握关键的体系作战支撑技术，包括电磁频谱战斗管理技术、低-零功率对抗技术、电磁机动战资源分配管理技术和电磁作战仿真技术等。

4.1.1　电磁频谱战斗管理技术 事实上，在某一时间空域内，电磁频谱资源总是相当有限的，当今智能化装备愈发普及，用频依赖程度也越来越高，需要研发电磁频谱战斗管理技术，对战场的用频信号进行操纵，规划和管理频谱内的部队和系统。 从美国国防部和陆军等推进的相关项目以及战场实际需要来看，电磁频谱战斗管理技术首要是构建系统化、网电一体化系统，使之具备动态资源管理、电磁频谱作战规划和管理、综合电磁攻防等功能。该系统需要具备一定程度的移动性和通用模块化功能，同时拥有的强大计算能力和信号处理能力能够实时显示战场态势和辅助战斗决策，动态高效地适应调整用频计划。


4.1.2　低-零功率对抗技术 随着战场感知技术的不断进步，低-零功率对抗技术随之应用而生。低-零功率对抗技术立足于快速反应和先发制人的思想以及“静默化作战”的战斗理念，提供更高水平的电磁防护能力和更为精细的电磁攻击能力。利用低-零功率对抗策略能够有效应对敌军各类有源及无源传感器，降低被反探测的概率，增强战略威慑力和战术突然性。目前实现低-零功率对抗主要有以下三类技术途径： 第一种是多无源传感器交汇定位。通常情况下，无源传感器的定位精度低于有源传感器，利用该方式可以提高定位精度，通过分散的无源传感器协同进行三角测量或多普勒频移来确定敌辐射源位置。 第二种是多基地技术。通过使用一个发射基地和两个以上的接收基地，由一个基地发射射频或者红外能，再根据其他无源传感器接收，根据回波到达的时间对目标进行定位。 第三种是低截获概率/低探测概率技术。采用低截获概率/低探测概率技术的激光装置，与传统射频探测信号相比，探测与测距系统的精度更高，隐蔽性更好。

4.1.3　电磁机动战资源分配管理技术 美国战略预算评估中心（CSBA）发布的《制胜无形之战》［12］强调了电磁机动战的重要性。未来的电磁频谱战应尽可能面向体系优势，采用错位式的电磁机动战形式，重点在于电磁机动战资源分配管理技术。该技术旨在为分布式电磁机动战的资源和任务管理手段寻求出路，以增强指挥决策的动态频谱规划、用频优先级、用频规避和频谱共用能力。该技术的实现目前主要有以下三种技术途径： 第一种是通过开发电磁战战场管理框架，在平台框架内实现人与人、人与机器之间的交叉互联。 第二种是自适应动态管理技术。通盘统筹分布式系统和平台之间的任务需求，实时自适应地优化电磁攻击和电磁支援。 第三种是人工智能辅助计算技术。在系统内利用人工智能算力强的特点，降低系统内动态调整的工作量，保持系统效能。

4.1.4　电磁作战仿真技术 装备能在复杂电磁环境下稳定发挥作战效能是争夺制电磁权的关键。电磁作战仿真技术的研发有助于验证作战装备在复杂电磁环境下的实际工作能力，对于提升部队训练水平和快速反应能力具有重要意义。目前电磁作战仿真技术难点在于环境构建方法，主要有数字模拟仿真技术、在线注入式和外场辐射式。 数字仿真技术［13］利用计算机模拟和仿真技术等模拟产生战场的复杂电磁环境信号，通过数学计算验证复杂环境下的装备工作能力。 在线注入式［14］依托半实物仿真技术，采用计算机并行处理算法，通过综合运用远程导控模块完成战术仿真的规划设计，再通过通信协议和战场电磁信号发生器完成仿真的实时数据交互，做到复杂电磁信号的在线注入。这种方式更便捷，也更为贴近实战需要。 外场辐射式一般采用实物仿真，仿真效果最贴近实战，但是仿真条件要求较高，实施起来也较为困难。

4.2　通用技术

通用技术包括网络化协同技术、智能认知技术和动态可重构技术。

4.2.1　网络化协同技术 随着大数据、云计算、多源情报共享和融合等技术的快速发展以及“网络中心战”理念在联合电磁频谱作战领域的广泛应用，现代战场中联合电磁频谱作战需要具备网络化协同技术。网络化协同技术是“网络中心战”理念在电磁战领域应用的特例，指的是通过网络化协同手段综合提升电子战装备个体、群体、体系的能力。网络化协同技术在联合电磁频谱作战领域应用潜力巨大：一方面通过网络化协同技术，多源情报共享与融合能力进一步提升，将大幅提高作战效能、提升定位精度、实现精准电磁攻击；另一方面，利用网络化协同技术可以在分散部署的武器系统和指挥控制中心之间构建起有效的网络，有利于应对敌方威胁，保护渗透到敌方的作战单元，建立起安全可靠的数据传输链路。以美国空军的“舒特”项目为例，“舒特”可以实现多源情报融合的同时协同制定动能与非动能武器作战方案，通过人、机器、指挥节点、电磁战武器等之间的协同工作，利用网络中心协同目标瞄准（NCCT）做到实时数据融合，通过分布式系统快速计算得到规划方案，从而制定出最合适的打击规划。

4.2.2　智能认知技术 未来战场电磁环境十分复杂，信息处理效率决定着联合电磁频谱作战效能的发挥。基于先验的威胁目标特征库，识别进而采取预先编程的措施来对抗威胁，这种方法已经难以应对复杂多变的电磁作战环境。利用实时行为预测、数据挖掘和认知电子战等技术研发基于认知能力的自适应、智能化武器装备已经成为下一步发展的重要方向。有别于传统的电磁战，智能认知技术融合了人工智能和电磁战技术，更有助于把握战场讯息。通过利用实时行为预测技术、数据挖掘技术、认知电子战技术和智能态势感知技术，可以对现代战场复杂电磁环境进行充分的态势感知，在对感知到的态势加以理解和预测的基础上，最终形成决策和行动方案，进而智能化地引导其他电磁频谱作战设备有效工作［15］。

4.2.3　动态可重构技术 动态可重构技术采取模块化开放式系统方法（MOSA），MIMO电磁频谱战设计理念，实现实时的自适应可重构能力/可编程能力，有助于实现联合电磁频谱作战的鲁棒性和安全性。模块化开放式系统方法和MIMO电磁频谱战设计理念是一种更为高效的发展理念，通过将软硬件、系统平台模块化的方式，加速了新技术的作战融入效率，保证了战斗力持续更新，解决传统电子战系统升级困难、功能单一、灵活性差等问题。自适应可重构能力/可编程能力则重视模块之间的动态重构底层逻辑，通过统一的编程语言将不同武器、装备、系统之间的壁垒贯通，融汇雷达、电子战和通信纽带，大大增强了认知电子战系统的鲁棒性，不仅有利于电磁频谱资源的动态接入和管理，更方便动态部署和调整资源。目前，DARPA的多个认知电子战项目，如商业时标阵列（ACT）项目、射频现场可编程门阵列（RF-FPGA）等项目都将动态可重构能力作为关键技术因素。“小精灵”项目也强调在对抗空域可重复使用、动态重构各种武器装备完成使命任务的重要性。

5 结束语

随着电磁空间的军事斗争效益逐渐提升，世界主要军事强国均将重塑电磁频谱优势作为未来联合作战的重要发展方略。本文系统梳理了现代战场中联合电磁频谱作战的崭新特点，总结了未来联合电磁频谱作战的能力需求，重点探究分析了未来联合电磁频谱作战发展的两类关键技术挑战，对进一步提升联合电磁频谱作战能力，具有一定的参考价值和战略意义。
 

本文来源：《战术导弹技术》2022年第6期