【防务评论】决胜电磁波：“低-零功率”电磁频谱战潜在的作战概念
【决胜电磁波】
“低-零功率”电磁频谱战潜在的作战概念
为在第三阶段的电磁频谱战竞争中确立优势地位，美国国防部需要制定新的作战概念，利用低功率对抗措施来对付敌方有源和无源传感器、低截获概率/低探测概率传感器与通信系统，从而降低美国部队被反探测的概率。这些作战概念将利用到一点，即所有发射和/或接收信号的平台、装置甚至载荷都会对未来电磁频谱战的结果产生正面或负面影响。
美国各军种都已在寻求一些“低—零功率”能力。美国海军正在开发EA-18G“咆哮者”（EA-6B“徘徊者”的替代飞机）使用的战术，即单独或通过“海军综合火控网络”（NIFC）与其它飞机协同使用无源ESM系统对威胁辐射源进行定位。利用“海军综合火控网络”，EA-18G上的无源目标定位信息可经Link-16保密战术数据链传送至E-2D AWACS飞机，然后经“协同交战能力”（CEC）数据链传送至地面作战人员，使其能采用远程巡航导弹攻击目标。
虽然这些新战术有助于为迈向”低—零功率”电磁频谱作战环境作准备，但类似的概念必须更广泛地应用于联合部队以及各种任务与场景。以下章节描述了几个可能的作战概念。
利用无源或多基地探测发现敌方部队
未来的感知与通信网络将需要采用可降低美国部队被反探测的风险的作战概念，图10描述了三种实现方式。
图10 无源与多基地探测概念
第一种方式是利用无源传感器来探测敌方的射频和红外辐射。通过对分散的多个有人或无人平台接收的辐射信号进行三角测量，或对无源传感器接收的电磁辐射信号的多普勒频移进行分析，就能确定敌方辐射源的位置。火控雷达等目标很可能只是在接收到传感器引导后才发射信号。图10描述了美国军方是如何利用诱饵辐射信号来触发火控雷达开机、然后引导无源传感器对其进行定位的。
美国部队可以使用的第二种方式是利用多基地技术来定位敌方平台和系统，这些平台和系统不发射能被探测的电磁能。在这种情况下，一个辐射平台向可疑目标发射射频或红外能，然后由己方其它无源传感器接收。联网能确保己方接收机知晓辐射源的位置及其照射脉冲的特征。由于辐射源很可能会被反探测，它们可以是投掷式载荷。
第三种方式是采用低截获概率/低探测概率激光装置来进行多基地或单平台探测。与雷达相似，扫描目标的激光装置产生一个可被传感器接收的反射“回波”。激光探测与测距系统（LIDAR）中的回波可被用来对目标进行定位、成像和分类，其精度优于雷达。LIDAR能够以单站方式使用，即激光装置和接收机位于同一平台；也可以多基地方式使用，即激光装在一个与无源光电接收机分离的平台上对探测目标进行照射。与射频信号相比，激光更不易被探测，因为比射频波束能更好的聚焦、没有射频天线的旁瓣特征、并能精确地调整到只需使用最小的激光能即可探测目标。
与美国军方一样，潜在对手很可能会通过降低红外辐射和调节有源传感器的功率来降低其平台被探测的风险。因此，美国的无源传感器就必须非常靠近敌平台才能探测到它们。以可承受的风险实现这种抵近可能需要用突防无人机或导弹等来携带无源传感器。
利用反射能定位敌方部队
图11描述了美国部队如何利用反射的电磁能来探测潜在目标。这种方法称为无源雷达或无源相干定位，它能利用来自敌方通信系统、电视和无线电广播等机会辐射源、甚至太阳的辐射。如果某区域内存在特征明显的已知辐射源，单个接收系统与多基地系统一样能探测目标；如果缺乏特征明显的辐射源，美国部队可能会利用多部联网的接收机来评估潜在目标的所有回波。
无源雷达要求系统掌握周围射频环境以及其中明显的电磁辐射源的特征。为了采用此方法提供精确的位置信息，需要进行冲突前的射频环境情报准备和高保真模型以及来自平台载或投掷式传感器的气象和电磁频谱环境的实时评估信息。
在敌反介入/区域拒止包络中作战
远程地对空导弹、巡航导弹和弹道导弹能迫使美国的兵力投送力量远离敌方作战。这就要求美国的兵力投送力量使用作用距离更远、功率电平更高的有源传感器和对抗措施，但是随着反介入/区域拒止威胁的范围不断扩大以及受远征部队的规模和兵力限制，这种方式可能无法持续。另一种选择是开发能使美军在反介入/区域拒止包络内作战而不被探测的新能力。虽然美国国防部正在沿着这些思路寻求新的战术，但却受到了当前部队中传统技术的障碍。特别是，美国国防部的电子攻击系统主要是在威胁武器的射程外实施高功率防区外电子攻击，或者利用单个平台上的低功率超近程自卫电子攻击系统来对抗制导武器。
在新兴的“低-零功率”电磁频谱战阶段，反介入/区域拒止网络将越来越依赖无源传感器。美国国防部希望这些系统能采用旨在发现、识别潜在目标的大视野无源射频感知（电子情报）系统。由于远程无源传感器提供的目标信息精度较低，敌方也可能采用光电/红外传感器或聚焦的雷达波束来建立精确的目标瞄准信息以实施攻击。
图12描述了在敌方反介入/区域拒止包络内作战的美军击败敌有源和无源传感器组合所采取的方式。为降低敌无源传感器的灵敏度，美国军方可能转向使用在射频频谱内发射低功率干扰噪声（可以采用数字射频存储技术）的无人装置或投掷式载荷，或者使用低功率激光装置来迷惑光电/红外传感器。与低截获概率/低探测概率通信链联网后，这些无人装置上的电磁频谱战系统将会覆盖更广泛的各种地理和电磁频谱区域，并能自动适应敌方传感器的行为。其它装置和载荷可以携带能模拟美国武器系统电磁频谱特征的诱饵，从而把敌方传感器引诱到远离美国部队的区域。
图12 采用联网的诱饵和低功率防区内干扰对付无源和有源传感器
“引诱和欺骗”作战方式的目的是给敌方部队创建一幅虚假的战场态势图。如图13所示，干扰把美部队的真实位置隐藏在东边的高噪声区域中，而敌方在南边探测到的诱饵具有与他们预计的美部队相似的电磁特征。
图13 诱饵和干扰行动是如何影响传感器探测的
阻断敌传感器、发射装置和武器之间的通信也许是破坏“反介入/区域拒止”包络内敌方网络的最具挑战性的一个方面。如果美国诱骗和干扰行动未能很好地实现跨区域协调，敌方部队就能通过比较多部传感器提供的实时信息来确定美国部队的位置。许多地面传感器之间的通信链路是基本不会受干扰和欺骗的硬连接电缆或光缆。这样，美国部队将不得不对付单个威胁传感器。尽管敌机动平台、机动传感器和武器以及指挥中心之间的无线通信链路可能会遭到破坏，但攻击它们仍需要美国的低功率电磁战系统首先抵近其目标。因此，在对抗的区域中最好是使用无人系统，尤其是无人水下系统来执行通信阻断行动。
保护美国突防部队不被探测和攻击
突入“反介入/区域拒止”区域的美国部队仍需避免被敌近程传感器和武器导引头探测到。即使上述作战概念能有效对抗“反介入/区域拒止”传感器，敌方也可能部署装有近程无源电子战支援设备、雷达或红外传感器的舰船和飞机来搜寻美国部队。敌方还可能向每个可能的目标发射制导武器，从而通过武器遥测设备获取信息。因此，具有以下特征的自卫能力才能提高美军平台的生存能力：
为对抗敌远程无源传感器和近程有源传感器，自卫系统必须能在宽频带上探测威胁并产生效果，并能对付射频天线、红外焦平面阵和激光导引头。它们还必须具备低截获概率/低探测概率特征，如能将其波束精确引导到威胁传感器、仅在需要时工作并能将其辐射迅速地降低到所需的最小功率电平。
突防部队必须加大使用其能与其它电磁频谱战能力协同的可部署诱饵。目前美国的“小型空射诱饵”（MALD）、机载拖曳式诱饵ALE-50和火箭推进式Mk-53“纳尔卡”舰射对抗措施等还不具备能对新型无源传感器产生可信而持续的欺骗所需的电磁频谱捷变性与互连能力。
对抗控制系统需要补偿能力，因为敌方智能传感器和导引头可能会改变频率、波形并在有源和无源模式之间切换以避开美国的对抗措施。这需要具备比目前自卫干扰机更高程度的自适应能力。
下面的例子描述了在新兴的“低－零功率”电磁频谱战阶段，如何综合使用低可观测有人与无人平台、投掷式干扰机和诱饵来提高突防攻击部队的生存能力。
实例：
“低－零功率”电磁频谱战模式的打击行动
图14示出了用来对抗美国打击力量的四组防空设备及相关的有源和无源传感器（红色）。为击败敌方传感器并进入对抗性区域，美国部队将从攻击飞机中发射干扰机和诱饵，或为了更加有效，也会从其它平台投放它们。例如，图14描述了潜艇和无人水下装置如何利用其抵近目标区域的能力来发射大量小型近程诱饵和干扰机，破坏敌防空系统。并且，无人水下装置的使用并不需要武器发射所需的“人在环路中”的指控，它会成为载荷的最佳应用平台。
突防到对抗性区域后，美国监视与打击系统可能使用无人装置上的诱饵和低功率防区内干扰机或者使用投掷式载荷来掩盖其真实位置，并且对敌防空系统生成虚假目标。投掷式载荷能够触发未工作的敌方地空导弹系统开机，激活其火控雷达从而为美国反辐射制导武器攻击提供机会。
图14 美国在对抗区域中实施打击行动的新方式
由防区外和突防平台发射的高功率电磁能武器也能帮助击败敌防空系统。研制可利用高功率微波来破坏或损毁传感器和通信系统中特定部件的投掷式武器的技术已相当成熟。未来五年内，美国国防部将部署可从防区外发射的、带有高功率微波弹头的巡航导弹，以攻击基于电子设备的“反介入/区域拒止”系统。
一旦开始实施打击，敌方就会试图拦截来袭的精确制导弹药。下面这些概念可以提高这些精确制导弹药命中指定目标的概率：
武器协同作战。美国打击部队可以使用网络化的精确制导武器，这些武器能够自动协调攻击来对付一组目标。这些武器能够传递目标信息，并能在飞行中自适应地重新确定目标，以弥补其它武器被拦截所形成的空缺。
采用高生存能力的武器。通过优化设计以及采用经济可承受的雷达吸波材料等手段来降低信号特征，能够提高单个精确制导武器的生存能力，这类武器包括相对廉价的小口径炸弹（SDB）和联合防区外武器（JSOW）。而且，还可以在精确制导武器上安装小型射频干扰机和红外干扰机，以迷惑敌地空导弹的导引头，或者增大齐射的精确制导武器周围的总体电磁频谱噪声，以提高其生存能力。
“隧道”作战。对攻击方而言，与目标位于一处的敌近程要地防御武器（如速射炮和近程导弹）是很难对付的。不过，如果齐射的武器中包括辐射电磁能来模仿大型攻击武器的小型投掷式诱饵，那么精确制导武器的生存能力就能得到提高。这些诱饵将迷惑敌方的攻击武器，从而在真实目标附近空域形成一个临时的无防御“隧道”。
图15描述了能在地对地打击中提高生存能力的类似概念。该实例的任务是在发动地对地导弹攻击前，由特种作战部队向位于东北方向的敌指挥部发起进攻。位于南边的一个美军营发射诱饵，模仿己方飞机以引诱敌防空与导弹防御系统，使它们在整个攻击过程中与美军的诱饵和干扰机交战。在北边，特种作战部队部署了携载低功率干扰机的无人机，帮助掩护攻击小组攻入敌方指挥部。并且，由作战人员发射的无人机携载有高功率微波武器，它们负责搜寻并攻击敌方的干扰机。
图15 美军在对抗性区域的地面攻击新方法
新型作战概念需求总结
美国国防部以作战概念作为出发点来评估其未来的能力需求。美军先前从制定新的作战概念开始，跨越式提出电磁频谱战动议，使其获得了长达25年多的作战优势（至少在隐身方面是这样）。现在，通过创建新型作战概念，并对实现这些概念所需要的技术和能力进行投资，美国国防部又有机会重复这一过程。正如下一章将讨论的，转型到电磁频谱战下一阶段所必备的技术已经成熟，或正在迅速成熟。
前文阅读：
【决胜电磁波】
引 言
电磁频谱是现代战争中最关键的作战域之一。就像智能手机和互联网重新定义了信息共享、学习、工作、购物以及生活方式一样，传感器和网络技术在过去二三十年里的进步已经从根本上改变了美军的作战方式。20年前，美国的舰船、飞机和其它主要武器系统之间通过语音通信或通过低带宽数据链发送联络报告。如今，美军各个军用平台可以在更广泛的电磁频谱范围内跟踪多个目标，同时通过宽带卫星通信和基于互联网协议的无线电网络与远处的平台和指挥中心不间断地分享数据。
应当说美军部署了世界上最广泛而有效的网络使能的感知和通信能力，但其网络面对敌方攻击也越来越脆弱和易损。过去二三十年中，由于没有对手能够挑战美军的电磁频谱优势，美国国防部忽略了对能保持其在未来电磁频谱域中作战效能所必须的能力进行投资。结果导致美军曾经在电磁频谱中取得的巨大优势日渐消逝，事实上在许多方面已无优势可言。中国和俄罗斯等对手抓住了美国国防部暂停投资的时机，利用美国传感器和通信的弱点制造了大量系统，意图在发生冲突时中断美国的军事网络。他们部署了工作在美国干扰机频率范围之外的雷达，并针对美国传感器和无线电通信系统的工作频率研制出其自己的干扰机。此外，中国、俄罗斯以及其它对手利用其主场优势部署了复杂的大型传感器阵列，作用距离超过了美军兵力投送力量所携载的大多数传感器的作用距离。
美国国防部可以通过采用多种措施，如使用新型有源传感器、避开敌方干扰机工作的电磁频谱范围、针对新出现的威胁改进己方的电子攻击系统等，重新领先于对手。但靠这种增量式、短期的做法只能获得暂时性的优势，其优势只会存在于敌方采取相应的对抗措施之前。
更好的应对之道是将电磁频谱战视为由一系列阶段构成的长期竞争，各个阶段用部队实施感知、通信和电磁频谱对抗行动的主要措施来表征。从这个视角出发，美国国防部可以通过发展新的作战概念和能力，先于对手进入电磁频谱战的下一阶段，从而建立更为持久的优势。实现这种飞跃所需的技术正在快速成熟，新的作战概念也已经开始出现。如果美国国防部能够采纳这种思路，国会对此予以投资，那么美国军队就可以另辟蹊径重新夺回电磁波，掌控电磁频谱域这一决定未来战争胜负的关键作战域。
电磁频谱战定义
电磁频谱行动大致可以分为通信、感知和电子战三部分。大部分人都熟悉工作在电磁频谱射频部分的电台和雷达等通信系统和感知系统。未来，军事系统将使用更宽的电磁频谱，包括使用激光、红外和紫外辐射能力或者工作在频谱的X射线和伽玛射线区域的辐射源和探测器。图1示出了电磁频谱中的各种频段。
图1 电磁频谱
电子战是指使用电磁能和定向能来控制电磁频谱或攻击敌方的能力。美国国防部将电子战行动划分为三大类：
电子攻击：是指使用电磁能、定向能或反辐射武器攻击敌方人员、设施或装备，旨在削弱、压制或摧毁敌方的战斗能力的行动，被认为是一种火力形式。
电子防护：是指为保护人员、设施和装备不受己方、中立方或敌方使用电磁频谱以及自然发生现象削弱、压制或摧毁己方战斗能力的影响而采取的行动。
电子战支援：是指为搜索、截获、识别、定位或标定有意和无意电磁辐射源所采取的行动。
尽管这种分类方法对电子战的各个组成部分进行了描述，但在现实中，电磁频谱中的军事行动正变得越来越相互关联。例如，基于计算机的现代信号处理方法可以让同一射频信号或激光波束既可以像雷达一样去感知目标，又可以像无线电通信系统一样传输信息，还可以像干扰机一样阻碍其它信号的传输。一个电磁频谱系统的运行也可能会对其它电磁频谱系统的运行造成影响。使用电子战系统必须与同时使用的无线电通信和雷达进行协调，确保后者不受干扰，同时还必须与无源传感器的应用进行协调，以确保无源传感器能够区分敌我。这与陆海空的军事行动并没有太大区别，单个武器系统的行动将影响到同一个域中其他武器系统。因此，本报告将美军在电磁频谱中进行的所有行动都视为电磁频谱战的组成部分，就像把所有在地面进行的作战行动都视为陆战的一部分、或把所有在空中进行的作战行动都视为空战的一部分一样。
由于目前大多数计算机网络都采用了无线部件，因此计算机网络行动（即赛博行动）这一相对较新的任务也可以通过电磁频谱来完成。本报告没有将赛博战视作一个单独的任务领域，而是主要关注美军如何能最佳地利用电磁频谱来维持己方的通信和感知网络，同时阻止敌方利用电磁频谱。美军获取电磁频谱优势的能力可以帮助美国的赛博作战人员使用电磁频谱来利用、扰乱或攻击敌方的计算机网络。
以长期的电磁频谱战竞争思路思考
电磁频谱战也许是个新称谓，但电磁频谱中的军事行动却由来已久。一个多世纪以来，美国陆海空三军都在使用电磁频谱能力（不包括简单的视频信号）为作战行动提供支援。但在过去100多年里，美国军方实施电磁频谱战的方式却发生了巨大变化。这些变化可以描述为几个主要阶段，每个阶段对有源和无源电磁能力及其对抗措施的侧重各不相同。电磁频谱战竞争的主要历史可以描述为三个阶段，如图2所示。
图2 电磁频谱战的各个阶段
有必要指出，在电磁频谱战的各个阶段内，增量式的改进可以形成竞争优势，但这种优势本质上通常是暂时的。持久的优势源自新的作战概念和能力，可以使一支军队先于对手转入竞争的下一阶段。本报告的主要论点就是：美军有机会进行一次这样的转型，从而使美军重新获得并长久保持在电磁频谱域的优势地位。
现代电磁频谱战的起始阶段：
有源网络对无源对抗措施
现代电磁频谱战竞争的起点可以追溯到无线电台的发明及其在第一次世界大战等大规模军事行动中的应用。电磁频谱竞争的这一早期阶段，主要表现为主动使用电台来协调部队的行动并引导火力，以及使用无源测向设备来定位或监听敌方的无线电传输（见图3）。
图3 电磁频谱战的起始阶段
虽然在电磁频谱战竞争的第一个阶段就已经出现了通信干扰，但它并没有被作战人员广泛使用。早期无线电台的操作人员发现一直按住发报键就可以产生白噪声，从而淹没相同频率上工作的其它无线电台。这种电磁频谱战战术的作战价值有限，因为它也会阻止相同频率上己方的无线电通信。由于早期的无线电台的工作频率范围很窄且无法精确调谐，所以很难在干扰一个频率的同时使用另一个频率进行通信。
此外，与扰乱敌方的无线电通信相比，利用敌方的无线电通信通常更有价值，这一因素也削弱了早期干扰战术的价值。初期的测向系统可以定位敌方的无线电台，还可能通过监听其传输来获取情报。第一次世界大战期间交战速度较慢，通常为步兵推进速度，有时为第一代军用卡车或坦克的速度，在这种情况下通常可以及时调整己方部队的方向来规避威胁或在有利位置阻击敌军。但由于作战节奏较慢，即使干扰了敌方的无线电通信，敌方的机动部队也可以使用其它的替代通信手段，如旗语和人力传送，还可以推迟作战，直至无线电通信恢复正常。
军用无线电探测与测距系统，即通常所说的“雷达”，从1930年代开始在战场上部署。早期的雷达就是简单的无线电，它利用舰船和飞机等大型目标反射的无线电波来确定目标位置。雷达天线可以旋转，用于确定舰船和飞机的大致方位。操作员利用示波器来观察雷达波从发射到返回雷达接收机所用的时间，依此确定潜在目标的距离。
部队利用无源测向战术来对抗新出现的雷达，但很少试图对其实施干扰。由于早期的雷达工作在电磁频谱的高频频段（HF），为了获得较高的有效辐射功率，天线口径通常达到几米。舰船可以搭载这样庞大的雷达系统，但由于舰船本身运动速度很慢，敌方可以利用测向系统对舰船进行定位，然后直接对其实施攻击而无需对舰船上的雷达进行干扰。同样，虽然岸基雷达很容易被干扰，但却很少受到干扰，因为舰载干扰机和地基干扰机很容易被无源测向系统定位。
电磁频谱战的第二阶段：
有源网络对有源对抗措施
电磁频谱战的第一阶段可以描述为有源网络和无源对抗措施之间的竞争，有源网络是指用来发现敌方并协调己方行动的无线电台和雷达，无源对抗措施是指用来定位敌方辐射和利用敌方通信的测向系统。随着技术的进步，出现了机载雷达和干扰机，战争的节奏也加快了，战斗人员在截获和利用敌方电磁传输的同时，也有了阻断这些传输的迫切需求，于是电磁频谱战进入了第二阶段。
对提升空中导航精度的需求促进了有源网络和有源对抗措施之间的竞争。在空射精确制导武器出现之前，轰炸的效果很大程度上取决于飞机导航系统的精度。二战初期的轰炸机由于缺乏精确导航系统，极大地削弱了高空轰炸的效果。平均而言，英国皇家空军的轰炸机投出的炸弹只有10%落在了距离目标5英里范围之内，德国轰炸机的命中率差不多也是这个水平。提高轰炸行动效能的迫切需求导致了将无线电台和雷达作为空中导航辅助系统。在大不列颠战役中，德军使用名为Knickebein的无线电导航系统引导轰炸机轰炸英国的飞机制造厂。1942年，英国皇家空军部署了一个名为GEE的无线电双曲线导航系统，使英军轰炸机上的机组人员可以利用英国地面站发射的信号来确定自身在飞行中的位置。
无线电导航系统应用的不断增长催生了第一个专用有源电磁频谱对抗措施。1940年，英国部署了代号为“阿司匹林”的假信标来对抗德国的Knickebein系统，而德国的防空部队则使用干扰机来阻止英国皇家空军的轰炸机接收GEE的信号。有源对抗措施还被用于对抗敌方的传感器和通信网络。如图4所示，英国皇家空军的轰炸机在空中布撒了金属箔条云，制造了成千上万的雷达假目标，以迷惑德国的防空系统，同时还使用名为Jostle的甚高频（VHF）通信干扰机来干扰德国的地面指挥站，使其无法引导德军的战斗机飞向目标。
图4二战期间有源网络与有源对抗措施之间的竞争
电磁频谱战的第二个阶段仍然使用了无源电磁对抗措施。在大西洋战役中，德国的侦听哨破译了盟军船队的指令，并据此部署潜艇截击来往于美国和欧洲之间的货运船只。盟军的舰船和岸基站则利用德军的无线电辐射来确定德军潜艇的巡逻区域，对德军海上“狼群”进行定位，并引导盟军船队规避威胁。二战时期的船只和潜艇的速度都在10节以下，有足够的时间来截获、破译和利用敌方的通信，从而使得这种“猫鼠”游戏得以进行。
到了1950年代，随着苏联成为全球和平与稳定的新威胁，有源网络与有源对抗措施之间相辅相成的博弈开始加速。技术进步使得电磁频谱战系统的功率更大，频率范围更宽，波形也更复杂，从而使有源对抗措施在飞机和舰船上获得了越来越多的应用。在越南战争期间，美国空军使用了大量有源对抗措施来压制和挫败北越不断改进的防空系统。图5显示的是1968年“滚雷行动”末期越南战场上的电磁频谱战。
图5越南战争期间有源网络与有源对抗措施间的竞争
美军使用干扰机对北越防空网络的各个环节实施对抗，攻击的对象包括预警雷达、火控雷达、战斗机与地面指挥站之间的通信链路、SA-2地空导弹上的导引头等。在美军突防进入北越防御空域的空中突击编队中，将近半数的飞机携带了这些对抗系统，从而压缩了每个编队中真正实施打击行动的飞机数量，成为美军的一种虚拟损耗。
电磁频谱战的有源网络对有源对抗在冷战期间持续发展，美国空军装备了多种高功率传感器平台，能在更远的距离上发现目标和威胁。其中包括E-8“联合监视与目标攻击雷达”(JSTARS)、E-2和E-3“机载预警与控制系统”（AWACS）飞机以及舰载SPY-1雷达等。EF-111A“渡鸦”和EA-6B“咆哮者”则成为美军应对敌方传感器的主要高功率防区外干扰飞机。
除了远程有源传感器及其对抗外，美军还增加了对近程有源自卫对抗系统（如图5中F-105战斗机搭载的QRC-160-8干扰机）的使用。这些干扰机通过发射射频脉冲淹没敌方雷达接收到的己方飞机的回波信号，或通过发射调制脉冲解除敌方雷达对飞机的锁定。自卫干扰机后来还增加了有源红外对抗措施（IRCM）系统作为补充，采用曳光弹、最近也使用了低功率激光来干扰空空导弹和地空导弹的红外导引头。
美国海军在舰船上安装了自卫系统用于协助对抗苏联的反舰巡航导弹。但在1960年代和1970年代，苏联反舰巡航导弹的数量和技术都得到提升。美国海军意识到依靠舰载防空火炮和舰空导弹等动能武器已经无法应对反舰巡航导弹的大规模齐射。为应对这个挑战，美国海军针对反舰巡航导弹需要利用外部雷达和/或弹载导引头来引导攻击目标，优先发展了非动能的电子战系统。期间，美国海军采购了几种电子战系统，但存在效果不好或费用太高的问题，直到1970年代中期研制出了SLQ-32系统为止。如图6所示，SLQ-32能够远距离探测电磁频谱辐射信号，并采用多种电子战技术同时应对多枚反舰巡航导弹，解除导弹导引头对舰船的锁定或者对导引头进行位置欺骗。
图6 有源网络与有源对抗的海上竞争
为了缩短SLQ-32这样的系统对来袭巡航导弹的探测距离，苏联军队研制了能超低空飞行或潜射的反舰巡航导弹。美国海军为了能对掠海飞行的反舰巡航导弹提供足够的告警，采购了由直升机携载的ALQ-142 ESM系统，对海平面之外的威胁辐射进行探测。苏联为此又研发了具备干扰寻的功能或在受到干扰后能保持预定方向飞行的反舰巡航导弹。这迫使美国和澳大利亚合作研发了“纳尔卡”电子战诱饵，该系统能够诱使反舰巡航导弹偏离目标舰船，为舰载SLQ-32提供补充。
美国海军还采购了“宙斯盾”战斗系统和SPY-1雷达，以提升水面舰队的防空和反导能力。“宙斯盾”战斗系统对SPY-1雷达和“标准”系列防空导弹进行控制，并与SLQ-32和“纳尔卡”联网，协调对来袭反舰巡航导弹的动能与非动能防御。随着时间的推移，苏联反舰巡航导弹的数量和发射平台不断增加，美军动能和非动能防御系统明显不足以应对，必须要在苏联舰船和飞机发射导弹之前对其进行打击。1970年代末，美国海军制定了“外围空战”概念，强调使用远程F-14“雄猫”战斗机搭载AIM-51“不死鸟”远程空空导弹，在苏联轰炸机向美国航母发射反舰导弹之前对其实施攻击。
总之，作为电磁频谱战第二阶段竞争主要特点的有源网络与有源对抗的应用在冷战期间变得越来越不可持续。为了实施有效对抗，防区外干扰飞机需要形成足够强的干扰能量，这是当时技术无法满足的。防区内作战中，面对具备制导防御性武器（例如面对空导弹）的敌人，美军需要在进攻部队中分配越来越多的力量用于对抗敌方传感器（包括武器导引头）和通信。越南战争后期，美国攻击机组中有1/2-3/4的飞机用于压制敌方防空威胁。1972年“滚雷行动II”和1972-1973年“赎罪日战争”中，单次任务中机组的损失数量约为2%，相当于15次作战行动后飞机损失的比例达25%。由于动能和非动能相结合的防御系统无法应对制导导弹的大规模齐射，美军还制定了攻击导弹发射平台的作战概念。当意识到这种循环不可持续，美军开始探索另外的途径来实施电磁频谱战。
电磁频谱战竞争的第三个阶段：
隐身对低功率网络
随着苏联军队传感器、面对空导弹、反舰巡航导弹的数量和质量不断提升，美国国防部希望利用新兴的隐身技术来打破有源传感器与对抗措施之间的竞争。自1950年代以来，美国防御界开始探索如何降低舰船和飞机的射频、红外、音频和视频特征。由于雷达是当代远程探测舰船和飞机上能力最强的系统，因此美国防部最初重点在于研发隐身技术和工艺来降低平台的雷达截面积，同时使用无源传感器以及波形和功率可调的传感器来降低隐身平台的电磁信号辐射。
1970年代，美国国防高级研究计划局（DARPA）研制出首架使用了隐身技术的飞机，即“拥蓝”演示飞机（见图7）。“拥蓝”的设计利用了飞机的雷达信号特性主要取决于飞机的轮廓形状和表面反射射频能的棱边数目和构造、而不是飞机的轮廓尺寸这一特性。“拥蓝”是被称作“突袭终结者”的“系统之系统”概念的一部分，该概念计划使用装备有低可探测雷达（被称为Pave Mover）的隐身飞机和水面发射的远程制导武器来攻击敌方地面部队。
虽然“突袭终结者”计划并没有最终完成，但美国空军利用“拥蓝”作为起点，开发出新的F-117“夜鹰”隐身攻击飞机。F-117在“沙漠风暴”行动中获得了成功，但它的设计仍具有一定局限性。例如，F-117设计时减少了机头和机尾方向对当时火控雷达使用频段的射频反射特性，但F-117在侧翼以及其它频段（包括远程预警雷达使用的频段）的雷达信号特征要大很多。使用F-117的一个重要领悟在于，具有隐身雷达信号特征的飞机可以使用低功率干扰机和其他对抗措施来降低被发现的风险。
美国空军用于替代B-52的新型战略轰炸机也将降低雷达信号特征作为优先事项。“先进技术轰炸机”（即后来的B-2“幽灵”轰炸机）的设计师，结合F-117的经验教训选择了无尾翼设计并使用先进技术降低了飞机在所有方向的射频特性。
图7 “拥蓝”验证机和B-2轰炸机
F-117和“先进技术轰炸机”项目展示了对抗有源传感器和通信网络的一个新途径。这个途径不是研发功率更大的干扰机和诱饵，而是依靠使用隐身技术、低功率通信和对抗措施来对抗敌方传感器。到1980年代，美国国防部意识到在其它新的平台设计中也应该使用这种方法。美国海军的DD(X)驱逐舰项目和美国空军的“先进战术战斗机”（ATF）都通过外观设计以及使用无源或低功率感知和通信系统来降低雷达特性。DDG-1000由DD(X)项目发展而来，计划配备SLQ-32以及比SPY-1精度更高、隐身性更好的雷达。ATF项目竞标的获胜者就是F-22，它装备有新的无源光电和红外传感器，并集成了ALR-94综合电子战系统，该电子战系统通过对威胁进行无源探测并对飞机的通信进行管控，从而降低了被发现的几率。
美国国防部向隐身和低功率电磁频谱能力的转型随着冷战的结束嘎然而止。由于缺乏明显的电磁频谱战对抗方，美国防部决定维持并改进其基于SPY-1雷达、E-3 AWACS、E-8 JSTARS的有源网络以及EF-111、EA-6B和SLQ-32等有源对抗措施。美国国防部在生产了21架后停止了B-2轰炸机的生产，美国空军只采购了187架F-22战斗机。同样，美国防部限定DDG-1000只采购3艘，并简化了其雷达系统。
但是，新型电磁频谱战的发展并没有随着美国防部决定削减新能力的采办而停滞。中国以及重新崛起的俄罗斯，已经采办了各自的低可探测平台、先进传感器和通信网络，以及设计用于应对美国冷战时期电磁频谱战能力的对抗措施。下一节将概述这些能力对美国军队当前能力构成的挑战。
美国兵力投送力量所面临
的电磁频谱战挑战
美国四周被海洋包围，可以将美国与发生冲突的远方战区隔离，而缺点是美军必须经过组织、训练并投入装备来远距离投送兵力才能为盟军和伙伴国家提供保护。这种地理状况为美国的电磁频谱战行动带来以下劣势。
敌人可以利用主场优势
远方战区的敌人能够利用其本土的战略纵深优势，构建美军远征部队无法比拟的通信和传感器网络。如图8所示，防守方能够使用大型低频（HF或VHF）传感器实现远距离探测，同时利用大型、功能先进的计算处理器提升探测精度。他们还通过空间分布的传感器阵列实现多基地雷达探测，利用一个阵列发射而其它阵列接收反射信号。由于这些陆基分布式阵列可以通过电缆实施相互通信，因此很难被干扰。
利用对当地环境的掌握，防守方可通过先进的大型计算处理手段实现无源探测。这些技术能够通过多个无源阵列利用三角测量法确定辐射源位置，或者通过多普勒频移实现定位。他们还可以安放无源电磁接收机来探测来袭飞机和舰船反射回来的电磁能。由于这些无源技术需要对当地电磁频谱和气象环境进行复杂建模，因此美国远征部队很难使用这样的技术。
敌人可以通过鲁棒、抗干扰通信将远程有源传感器和无源传感器结合起来，而美国远征部队只能使用小型、低功率有源传感器和对抗措施，缺乏线缆通信，且不便于使用多阵列感知技术，这又为敌方提高了相对美军的优势。图8中的红色区域表示传感器的探测区域，此图表明对手能够比美国远征部队更早地实现对其对手的探测、跟踪和交战。
图8 电磁频谱战中的主场优势
“反介入/区域拒止”威胁
中国、伊朗和俄罗斯等潜在对手能够使用岸基传感器和通信网络、防空导弹、巡航导弹和弹道导弹对美军的舰船、飞机和其它兵力投送力量实施远程打击，美国国防部将其称为“反介入/区域拒止”（A2/AD）威胁。“反介入/区域拒止”威胁随着这些国家武器精度、射程和数量的提升而提高。例如，俄罗斯的S-400防空导弹其射程将近200海里，最近已出口给中国。中国和伊朗都拥有大量弹道导弹，其中部分射程超过1000海里，能够对世界任何位置的目标实施攻击。
“反介入/区域拒止”网络范围不断扩大，将迫使美军只能从距离敌方更远的地方开始作战，需要使用更高功率的有源传感器和对抗措施。但更高功率和更远距离在电磁频谱战中意味着被发现的概率将增大 ，而且作战飞机和舰船能够提供的功率有限，可能无法满足需求。更为糟糕的是，美国国防部缺乏足够的隐身平台和低截获概率/低探测概率或无源传感器、通信系统，无法在高度对抗的“反介入/区域拒止”环境中实施大规模作战。
电磁频谱能力缺乏敏捷性
理论上讲，美国国防部可以更多地使用其它频段，避开敌方电磁频谱能力覆盖的频段，从而在短时间内减少美军的易损性。但实际上，这是一个巨大的挑战。因为美军目前缺乏电磁频谱机动能力。当前美军使用的电磁频谱传感器和通信系统大部分已经服役了几十年，尽管对其进行了升级，但仍然工作在固定频段且具有冷战时期系统的特征（如图9所示）。由于它们的性能参数基本固定，要调整至新的工作频段或使用新波形将付出巨大成本。
美国国防部的电磁频谱战系统还受到管理条款的制约。美国联邦通信委员会要求军用频谱使用特定的频段范围，并要求将其中部分转让给商业应用。美国国防部目前的电磁频谱战系统尚缺乏与商业系统实现频段共用的敏捷性。
对手已经利用美国军方电磁频谱战能力上的这一静态特征。当前，俄罗斯、中国、伊朗等国家已经针对美国系统的特点，部署了干扰机和诱饵等对抗措施。此外，他们也投入足够的时间针对美军的对抗手段研发出了自己的有源传感器和通信系统。
图9 美国传感器和通信系统的电磁频谱分配图
下一阶段的电磁频谱战竞争
面对这些挑战，美军应当因势而变，在电磁频谱中获得更大的作战优势。具体地讲，美军应当完成冷战后期开始的转型，优先部署“低－零功率”网络和对抗措施，能无源工作或以能降低被敌人从电磁环境背景噪声中识别的方式工作。当前的技术发展能为这个转型提供支撑。
无源传感器及其应用
过去25年间，计算技术发展迅速，这使得当前的无源传感器性能获得空前提升。尤其是大规模计算处理（即“大数据”）和改进的电磁频谱环境模型，将有助于无源和低功率射频传感器的发展，能极大地提升传感器的探测距离和探测精度。无源红外传感器，长期以来主要局限于夜视仪和其它近距离的应用上，随着分辨率的提高和采用可能提供大数据的更低频率，其在远程探测上更加有效。当前，美国军方越来越倾向采用无源红外搜索与跟踪传感器（IRST）作为远程射频传感器的备选或补充。
为应对这些挑战，美国军方需要降低在整个电磁频谱的特性。美国国防部正采用“辐射控制”措施和隐身技术努力降低其平台的射频特性。为了突防进入对抗和拒止区域，还要降低平台的光电和红外特性。降低信号特征还应由无源或低功率有源对抗措施提供补充，进一步隐蔽平台的信号特征，或者形成更加逼真的假目标。当前已经存在此类对抗手段，例如无源的AN/ALQ-49“橡皮鸭”诱饵、AAQ-24(V) 定向红外对抗系统和AN/ALQ-165射频自卫干扰机。但如第三章所说的，它们需要结合新技术才能继续有效。
对敌人的对抗措施实施反对抗
计算机处理能力的提升也带动了雷达对抗措施的发展，雷达对抗变得更加灵活并能对抗电子反对抗措施。例如，数字射频存储干扰技术能够将接收到的信号数字化，改变信号，然后向敌方传感器发送假信号。对抗技术不久将发展到能对先前未知的传感器进行特征描述，适应其信号，产生混淆或者欺骗效果，而不是简单地进行压制，甚至能预测传感器的响应。
为了降低被探测和被干扰机与诱饵挫败的几率，美军的传感器和通信网络需要使用无源模式工作或采用低截获概率/低探测概率技术。其中包括要具备能控制波束宽度和波束指向、辐射功率、信号频率的能力，并采用激光和发光二极管等新技术。基于光的传感器和通信由于具有窄波束的视距传输能力，而且没有射频信号固有的“副瓣”，因此被敌方传感器探测的概率更低。
总之，下一阶段电磁频谱战将围绕“低－零功率”的传感器、通信和对抗措施展开竞争。美军需要制定新的作战概念，研发新的能力，才能在这一竞争领域建立其持久优势，后续两章将进行详细描述。
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