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【中科国腾科普】认知电子战:开启智慧电磁对抗的“金钥匙”

2017-08-30 中科国腾CASGTVAC

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信息化战争中,谁夺取了制电磁权谁就掌控了战争进程,而电子战就是夺取制电磁权的重要手段。



其实,电子战和电子战部队早已不是什么新鲜事。那么,电子战是如何发展起来的?它在现代战场上如何发挥作用?发达国家在电子战领域的情况如何呢?


电子战已有百年历史

虽然说“电子战”这个名词在近年来才慢慢进入人们视野,但实际上它已有100多年的历史。

十九世纪末,科学家们发明了无线电报,该技术被逐步运用于军事通信。电子战就是从那时开始的。1905年的日俄海战中,日方利用无线电侦察设备截获了俄方舰队的无线电电报,掌握了俄舰的作战动向并进行伏击,使俄军舰队全军覆没。自那场海战以后,电子战如“幽灵”般很快在战争中应用起来。


“只要是通过电磁波进行传输和接受的装备,理论上都可以适用于电子战。电子战的主体是无线通信、雷达、导航、制导、红外、激光等电子设备,而无论哪种电子设备,其核心功能都是通过电磁波的发射、空间传输、接收和识别来实现的。由于电磁波本身的空间特性是开放的,这就会导致电磁信号在传输过程中,不仅能够被己方接收获取,同样也可能被对方截获、识别和干扰。”尹照武对电子战的原理科普道。


据介绍,二战后,电子计算机技术、导弹技术、航空航天技术等促进了电子战技术的全面发展,专用电子战飞机开始出现,以前利用电波进行固定小范围欺骗或干扰的方式转变成覆盖范围更广泛的移动式欺骗与干扰。


“特别是海湾战争后,电子战引起了各国的广泛重视,电子战成为战争中至关重要的一环。这个阶段中,由于新型电子战装备大量涌现,电子战作战样式也更加丰富多彩。”尹照武说,“也因此电子战已经有了新的含义,即利用电磁能和定向能以控制电磁频谱或用电磁频谱攻击敌方的任何军事行动,主要包括电子进攻、电子防御及电子支援三个部分。”



 电子战已经改变战争形态




电子战虽已有百年历史,但真正进入人们视野,或者说真正的经典战役却是发生在现代。



1982年6月9日,电子战史上著名的“贝卡谷地之战”爆发。以色列空军派出波音707电子侦察/干扰飞机开始对该地区的警戒、导弹目标指示雷达和指挥通信设备进行干扰,并向叙利亚导弹防御地区发射“壮士”假目标无人机及“侦查员”和“猎犬”遥控飞行器,引诱叙利亚的导弹制导雷达开机,从而侦察获取了目标雷达的准确信号参数。随后,大批F-4战斗机,在E-2C“鹰眼”预警机的引导下,携带AGM-45“百舌鸟”或AGM-78“标准”反辐射导弹,“幼畜”电视制导导弹等向叙军发动攻击。叙利亚则因雷达和通信被干扰,得不到地面的指挥引导,处处被动挨打,损失飞机22架、坦克60辆,而整个行动中以军没有损失一架飞机。

EC-130电子战飞机


在“沙漠风暴”行动中,多国部队派出EA-6B、EF-111A和EC-130H等电子战飞机,配合地面电子干扰设备,对伊军雷达和指挥通信系统实施全频段强烈干扰,掩护空袭的时间、方向和编组。出动F-4G“野融鼠”、EA-6B等电子战飞机,使用“哈姆”反辐射导弹对伊军导弹制导雷达实施集中攻击,伊拉克的雷达和防空导弹阵地受到严重破坏。“沙漠风暴”空中作战持续38天,电子战贯穿其始终。特别是空袭作战的第一周,以美国为首的多国部队综合运用多种电子战手段、多种电子战方式和灵活的电子战战术,“软”“硬”结合,夺取电磁优势,为最终空袭行动的大获全胜做出了重要贡献。


“纵观几次战争,美军通常的手段包括在战前动用空间的各种侦察卫星、空中的各种侦察平台实施连续多方位的情报侦察,每轮空袭前进行强大的电子干扰和远程精确打击。在地面战中,特种部队利用便携式GPS定位系统、激光指示器、卫星通信设备和便携式电脑,随时把战场情报报告给指挥员,并引导作战飞机或远程攻击武器实施打击。这种战争模式建立在信息技术基础上,是对电子战运用的一种新发展,对改变战争形态意义深远。”





延伸阅读


自主实现对作战目标的探测识别、分类定位和快速攻击,有效提升战场电磁环境实时感知能力——

认知电子战:开启智慧电磁对抗的“金钥匙”


核心提示

据美国一家网站报道,美国国防部高级研究计划局正在致力于新一代基于人工智能的认知电子战系统的研究工作。这种认知电子战系统,可以在战场环境实时根据遭遇威胁和敌方电磁频谱信息有针对性地产生特定对抗信号,将对未来电子对抗作战模式产生重要影响。

认知电子战主要依托认知无线电和认知雷达技术发展而来,作为近年来新兴起的电子战概念,有望解决复杂电磁环境下精确态势感知难题,可对战场电磁环境快速作出响应,代表着未来电磁对抗领域发展的必然趋势。


洞悉电磁战场巧“认知”

自第二次世界大战以来,电子战在历次战争和局部冲突中发挥了巨大威力。传统的射频电子战系统可识别固定频谱威胁,利用预先编程的对抗技术对预定威胁开展有效对抗。近年来,随着电磁频谱技术的发展,以自适应多功能雷达为代表的一大批新型电子战装备相继出现,战场射频系统更加复杂灵活,对电子对抗技术提出了新的更高要求。软件化电子战系统的出现,初步解决了复杂电磁频谱的应对问题,但在实战应用中仍面临一些不足。随着认知无线电和认知雷达技术的发展,具备自主态势感知、决策和自适应电子防护的认知电子战技术,逐渐走上电磁对抗的舞台。

作为认知电子战的“顺风耳”,认知雷达避免了传统雷达发射与战场环境无关的重复波形,根据获取的战场信息实时改变发射波形。“灵活善变”的认知技术使认知雷达能有效把脉战场电磁环境,拥有与电磁环境最匹配的波形,有效提升了雷达的抗杂波和抗干扰能力,具有高度的环境适应性。

美国国防部高级研究计划局开展的“自适应雷达对抗”项目,旨在探索电子战系统对未知雷达信号开展实时干扰对抗,将认知电子战技术应用于战场实践。传统作战模式下,当战场电子对抗系统截获到诸如敌方的雷达信号等全新的无线电信号时,通常需要将数据记录传回后方基地,由专业电子战人员进行为期数月的电磁频谱分析。“自适应雷达对抗”项目将通过采用认知电子战系统,搜集无线电波形信号,并使用最新的人工智能和机器学习方法进行分析处理。该项目可实时判断敌方电子战的最新行动,并对下一步敌方行为展开预测,不仅可以有效分 45 40610 45 18646 0 0 6099 0 0:00:06 0:00:03 0:00:03 6099析应对瞬息万变的电磁信号,更可对敌方的电子战系统产生有效干扰。


实时感知探寻“最优解”

认知电子战使用人工智能技术针对环境开展学习,可以实时感知战场频谱环境,根据探测到的频谱有针对性地改变载波频率、调制技术和发射功率等参数信息,从而实现复杂多变的战场频谱对抗环境下,对通信和频谱资源的有效利用。

目前,各类武器装备上射频系统种类繁多,通信对抗、敌我识别、雷达对抗、导航对抗和目标探测等多种作战需求进一步增加了电子对抗设备的复杂性。传统电子对抗模式中,通过各类电子侦察装置接收波形数据,经过实验室分析后建立干扰配置文件,最终写入电子战系统用于战场对抗,其周期往往长达数月甚至数年。美军使用的电子战系统配备了专业电子战人员对未知波形进行分析识别,一定程度上可提高电子对抗的快速响应作战能力。随着信息技术的飞速发展,电磁系统的波形可以使用软件微调直接修改,变化迅速难以捉摸,传统电子战系统经常成为“睁眼瞎”,实现实时战场频谱态势感知成为当务之急。

战场态势瞬息万变,通过实时感知与动态数据库融合,可进一步提升电子战信息对抗的作战效能,找寻到战场电磁作战的“最优解”。美军已经在F-22和F-35战斗机内配置了敌方雷达信号和干扰配置文件的预置数据库,一旦战机遇到未遭遇过的电磁频谱信号,该系统可自动识别并对信号进行标记。美国空军主导的认知干扰机项目,将利用人工智能技术改进电磁侦察系统,实现从传感、学习到适应新环境,最终实现电磁频谱对抗过程所需时间从“数天数月”到“数分钟数秒”的转变。

目前,美国国防部正在加紧实施第三次“抵消战略”,重点开展人工智能领域的技术研究,并将对人工智能深度学习过程的理论基础开展深入研究。可以预见,随着人工智能技术的发展,未来战场的指挥员不需要实时监控全部战场态势,在人工智能作战系统的辅助下,只需要对关键节点做出判断即可。


未来战场智能作战“弄潮儿”

认知电子战技术应用前景广阔,不仅有助于提升电磁对抗技术实力,还将对信息战和网络空间战产生重要影响。认知电子战技术可实现自主电磁环境扫描定位,自主确定电子攻击的方式,并通过严格频谱管控提高电磁防护能力,代表了未来智能作战的发展方向。

认知电子战技术可有效解决传统电子战态势感知精度不足问题,避免因大功率压制手段而暴露干扰信号并招致反辐射打击问题,有效提高电子战系统的隐蔽性和抗摧毁性。美国陆军开发的“城市军刀”项目,旨在依托认知技术对高优先级电子战目标实现自主探测、识别、分类、定位和快速攻击,提升战场频谱管控能力。美国空军主导的“先进电子战组件”项目,通过先进光电元件进一步提升电磁对抗领域分布式技术和认知技术的发展。

作为人工智能技术的重要应用方向,认知电子战技术将有效适应未来战场复杂电磁态势,解决复杂电磁环境下精确态势感知问题,其具备的实时动态学习能力,可在应对新型复杂环境时快速作出响应。未来,集众多高新技术于一身的认知电子战,将向着具备学习、思考、推理和记忆等认知能力方向发展,成为未来战场智能作战的“弄潮儿”。


无形沙场的无声较量

—— 某基地电子对抗训练大队提升部队信息作战能力纪实

■ 邹维荣  杨 欣  王 薇

盛夏时节,某黄河滩涂数千平方公里的古战场上,一场信息化条件下的实兵对抗演练悄然展开——

没有硝烟弥漫,没有战车驰骋,只有成千上万束不同方位、不同频率的电磁波,在看不见的无形空间进行着无声较量。

压制干扰、信息佯攻、群狼战术……由某基地电子对抗训练大队扮演的蓝方招招出奇,逼迫红方在险局危局中探寻应对之策。

沙场无形,较量无声。自组建以来,该大队一直在电磁空间“侦、测、扰、防”,砥砺全军数十支雄师劲旅完成作战理念、作战方式的转变,业已成为打赢未来信息化战争的新型作战力量。


使命召唤,目光聚焦未来信息化战场


当今,电磁空间的较量,已经成为影响战争胜负的关键。

“我军的信息作战部队发展很快,但始终缺少对手,也缺少对抗训练需要的真实复杂电磁环境。”该基地领导说,建设一支专业的电子对抗训练大队势在必行。

2005年,该基地承担全军首次电子对抗部队实兵实抗训练试点任务,临时组成的蓝方分队奉命出击。

开机调试、跳频规避、节点中继……复杂电磁环境下的对抗开始后,来自某集团军的电子对抗部队吃尽苦头,但训练抗干扰能力大幅提升。

之后的短短几年间,这支电子对抗分队参加演练演习10余次,在对抗训练中打出了名气,一支支红方部队也在厮杀中收获颇丰。

2009年,在千百年来鼓角争鸣的古战场上,一面崭新的军旗冉冉升起,某基地电子对抗训练大队正式组建。

两年后的黄海之滨,演习地域静谧无声,红方指挥通信却长时间处于瘫痪状态。究其原因,是全新亮相的蓝方电子分队对其指挥通信和协同通信实施了全程不间断侦察和干扰。

记者在演习现场采访时,正碰上去年与该大队交过手的某集团军防空旅旅长黄会伦,他说:“今年我们主动找上门来,就是希望与他们多过招,把实战能力提上去。”

事实上,该大队今年以来已经接连收到来自陆军、空军、火箭军等多支部队的邀请。该大队大队长丁兆忠说:“他们都表达了同一个愿望:尽早展开对抗训练。”



沙场砺兵,全力锻造我军信息战尖刀


2014年的一次对抗,红方指挥员在导演部连夜召开的讲评会上,把失败原因归咎于蓝方不按套路出牌,未按作战部署配置装备。

战争从不会按预案演进,敌人也从不按套路出牌。该大队副大队长李文生说:“我们就是要让他们在对抗中发现弱项短板,找出解决办法,最终能够在未来战场打得赢。”

那一年,先后有3支部队与该大队扮演的蓝方进行对抗。他们专挑红方弱项设置危局、难局、险局,在一次次对抗中让这些部队看清自己的短板弱项。

一年后重上演兵场,红方的表现让该大队官兵刮目相看。蓝方实施大功率电磁干扰后,红方通信分队随即采用改频、骗频等抗干扰手段保持通信联络。与此同时,红方还通过软件升级、嵌入信息技术改造,让抗干扰能力成倍提升。

无形空间的对抗,摸不着看不见,谁胜谁负,常有不同意见。2015年的一次对抗结束后,红方指挥员并不服气。

“从干扰的频率和强度分析,你们的装备有几个功能模块没有使用。”丁兆忠通过数据回放的方式,复盘对抗期间蓝方通信节点所在位置、采取的电磁干扰规避方法,以及红方在实施电磁干扰中存在的优长不足,甚至细化到天线如何调整等具体操作细节。

红方指挥员一时哑口无言。

如今,来基地进行对抗的参演参训部队,都要跨过该大队设置的“面对面”和“背对背”两道关:“面对面”培训学操作、学机理、学经验;“背对背”对抗考分析、考判断、考处置。

李文生介绍说,几个回合对抗下来,受训官兵的信息作战理论素养和实战能力迅速得到提升。


创新超越,探索信息作战能力生成之路


2016年夏末,一场电子对抗实战化演练拉开序幕。

破晓时分,红方装备屏幕上突然出现20多批信号,信号参数和样式变换之快,让红方一时难以招架。

原来,蓝方在与红方交手之前,对原有战术战法进行针对性创新,并通过自主研发的仿真推演系统进行可靠性验证。担任蓝方的该大队技术组组长韩新文深有感触地说:“只有平时绞尽脑汁让红方常败常思,才能确保战时红方战无不胜。”

兵无常势,水无常形。近年来,该大队紧盯前沿、紧跟形势、紧贴实战,系统掌握受训部队作战要素的刚性需求,定期召开电子对抗部队建设座谈会、邀请院士专家介绍信息作战前沿技术,每年开展作战运用学术研讨,清晰规划出从训练场走向战场的“路线图”。

演习场上的优异表现,源于创新的有力支撑。

记者在该大队采访时发现,“创新因子”如今已渗透到作战研究、战术战法运用、装备技术革新等战斗力生成的各个环节。此外,他们还专门组建了某重点实验室、信息作战实验室、战术推演室,先后开发出了指挥对抗模拟训练系统、电子对抗作战仿真推演系统和信息作战战术对抗推演平台等多个能够直接用于战术实验、战法推演的平台系统。

针对演训评估难的问题,该大队还建立了作战能力评估指标体系,量化制定红蓝自主对抗检验评估的50余条标准,编制出《合同战术训练电磁环境数据采集要求》等10余项国军标。


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