海战场电磁频谱管理系统构想

黄炳涛

(中国舰船研究院，北京 100192)

海战场电磁频谱管理系统构想

黄炳涛

(中国舰船研究院，北京 100192)

从海战场电磁环境的复杂性、电磁频谱资源的重要性及电磁频谱资源管理的紧迫性等多个方面阐述了建立海战场电磁频谱管理系统的必要性。阐明了海战场电磁频谱管理系统的任务和总体组成框架，各组成单元的功能，管理原则及与其他系统之间的关系等，为构建我国海战场未来电磁频谱管理体系提供参考。

海战场;电磁频谱管理系统

0 引言

目前，领海和制海洋权之争已成为各国政府及军队关注的焦点，如何维护我国领海安全和海洋资源是我国海军最重要、最紧迫的任务之一。我国海战场条件下水面舰艇的电磁频谱管理研究相对滞后，难以满足我海军复杂电磁环境频谱规划、分配和调整的需要。因此，本文提出海战场电磁频谱管理系统的初步构想，为下一步开展海战场电磁频谱管理系统研制奠定技术基础。

1 未来海战场的电磁环境状况分析

随着世界军事装备及信息技术的迅猛发展，现代战争已成为陆、海、空、天、电磁等五维一体的全空域的高科技战争，因此未来海战的广度、深度和严酷性是可以想象的。未来海战场的电磁环境将具有以下特点:

1)信号方向的多重性

未来海战场的电磁信号除了常规的海、陆、空各种载体平台电子设备发出的电磁、光学信号外，还有来自太空中各种同步卫星、非同步卫星和飞行器的电磁信号，因此海战场电磁信号的方向具有四面八方的立体空间特点。

2)极高的信号密度环境

在海湾战争后，军事专家评估其战场电磁信号环境密度已超过100万脉冲/s。未来海战随着参战兵力增加，信息化装备的提升，其信号环境密度将可能达到500万脉冲/s以上。

3)信号的复杂度将大幅度提升

近年来雷达通信、电子对抗等设备新体制、新技术不断涌现，如相控阵技术、变频技术、雷达成像技术、低截获概率探测技术等已广泛应用到装备中，信号具有形式多样、快速、多变，无规律，军用民用信号混杂，信号强度高低参差不齐等多重特点，导致对环境信号的探测和复杂信号处理非常困难。

4)高能电磁、激光等新式武器投入使用导致电磁环境更加恶化

由于微波、激光武器及脉冲炸弹等高能武器技术日趋成熟，并将投入作战使用，造成电磁环境的严重恶化。全面而激烈的信息战和电子战造成电磁频谱混杂重叠，敌我双方人为制造的各种欺骗干扰、伪信号等导致真假信号混淆难分，敌我友信号的区分和识别尤其困难。

2 海战场电磁频谱管理系统的作用、功能和组成

2.1 海战场电磁频谱管理系统的作用

随着信息技术的迅速发展，现代战争对信息的依赖程度越来越高，无论是对目标信息的获取与跟踪，多种信息与作战命令传送，对载体平台和武器系统的信息引导和打击效果的评估等均依赖着信息系统性能的发挥。也就是说从战争准备、战争过程直到战争结束，信息系统和信息技术贯穿了战争的全过程。信息系统发挥作用的基本条件是确保占有充分的电磁频谱资源，在某种程度上信息战的关键是电磁频谱资源的争夺，谁能充分占有和利用电磁频谱资源，谁就能占有信息战的优势，电磁频谱管理系统就是在复杂的海战场电磁环境中对电磁频谱实时监视评估、频谱资源争夺决策与信息装备用频区间和使用时机的指挥系统，对我方电子装备灵活占有和利用频谱资源，充分发挥电子装备的作战效能将起到重要作用。

2.2 海战场电磁频谱管理系统的基本功能

战略级电磁频谱管理系统应具备以下基本功能:

1)根据进入海战场的不同阶段和预定的作战对象，制定电磁频谱使用预案。

2)能高灵敏度侦收战场内电磁环境中的电子信号，并能详细分析电子信号的频谱分布和频谱特征。

3)能接收战场内各载体平台电磁频谱监测设备和电子对抗侦收设备传来的电子信号参数和频谱参数，并进行综合处理和识别，形成海战场电磁频谱综合态势图。

4)根据我方编队的作战任务和武器使用情况，实时提出我方电子设备使用频谱分布区间、使用时机的建议及效能评估结果，供战场电磁频谱管理指挥员决策使用。

5)根据战场电磁频谱管理使用决策向己方作战平台电子设备发布电磁频谱使用命令，达到占有电磁频谱优势的目的。

2.3 海战场电磁频谱管理系统的基本组成

由于未来海战场是由海、陆、空、天等多兵种、多编队、多载体平台组成的一个复杂的群体，因此，海战场电磁频谱管理系统也是由多个载体平台、区域电磁频谱管理分系统和海战场电磁频谱中心管理系统(以下简称为中心管理系统)组成的大系统，如图1所示。

图1 海战场电磁频谱管理系统组成框图Fig.1 The constitute of EM frequency

3 建立海战场电磁频谱管理系统构想

3.1 区域编队电磁频谱管理分系统

区域编队可是若干个海上编队、空中编队和岸基编队，每个区域编队由若干个作战平台组成。区域编队电磁频谱管理分系统安装在编队内的1个作战平台上，由区域电磁频谱监视设备和区域电磁频谱管理设备组成。负责管理区域编队内作战平台的电磁频谱，同时将编队内电磁频谱监视设备所获得的电子信号参数和频谱信息发送给中心管理系统，并接受中心管理系统发来的电磁频谱管理指令，执行管理命令。

1)电磁频谱监视设备

负责侦收本区域编队周围环境的电子信号参数和频谱信息，并对重点威胁信号进行定位，确定威胁信号的地理位置。

2)区域电磁频谱管理设备

对区域内电磁频谱监视设备送来的区域电磁频谱信息进行处理和识别，形成区域电磁频谱态势。依据其数据库中存储的敌我友各方的电子信号参数及频谱特征进行敌我友、作战平台及武器属性的识别;按照预先确定的作战任务、电磁频谱使用原则和当时电磁频谱态势分布，确定我方编队内电磁频谱使用区间。实时指挥编队内的各电子装备占用有利的电磁频谱资源，发挥其最有效的作战效能。并向指挥员提供我方电子对抗资源干扰敌方电子装备的频谱资源，使敌方电子装备不能有效使用频谱资源而削弱其作战效能。

区域电磁频谱管理系统还将本区域电磁频谱态势上报中心管理系统，并接收中心管理系统电磁频谱分配管理指令，执行其管理命令。

3.2 海战场电磁频谱中心管理系统

中心管理系统由中心电磁频谱监测设备和电磁频谱中心管理设备组成。

中心电磁频谱监测设备负责监测载体平台周围的电磁信号参数及频谱特征，并确定电磁信号方位，发送给电磁频谱中心管理设备。

电磁频谱中心管理设备包括以下单元:

1)电磁频谱信息融合处理单元

中心管理设备将接收到的区域编队电磁频谱管理分系统和中心电磁频谱监测设备送来的多种离散信息进行融合处理，根据信息源的方位(或地理坐标)、信号参数及频谱特性进行归类、分析融合(处理流程如图2所示)，综合形成海战场信息源分布综合态势图，如图3所示。

2)电磁频谱识别单元

该单元对信息源进行识别，依据信息源资料库中存储的大量信号参数和频谱特性数据对信息源进行识别，得出敌、我、友和载体平台等属性，判断信息源的威胁程度，信息源识别处理流程见图4所示。

3)电磁频谱态势形成单元

根据电磁频谱信息融合处理单元和电磁频谱识别单元送来的处理结果可以形成海战场电磁频谱态势图，如图3所示。

电磁频谱态势图可根据需要分为以下几种类型:

①电磁频谱全景态势

如图5所示，其中敌(包括属性不明)、我(含友方)信号可用不同颜色区别显示。

②电磁频谱分频段态势

当需要详细显示(或处理)某一分频段电磁频谱态势时，可根据人工选定频段区间显示信息源电磁频谱特性(如图6)，同样敌、我信息可用不同颜色区别显示。

图6 被选择频段区间频谱分布态势Fig.6 Frequency spectrum situation of selected frecquency band

③空间分区电磁频谱态势

根据人工选定的空间区域(方位B到方位B2)显示该空间区域内信息源电磁频谱分布态势，如图7所示。

4)电磁频谱决策单元

电磁频谱决策单元主要有以下2项功能:

①战前各阶段电磁频谱分配使用预案

在航渡、警戒阶段和作战初期，电磁频谱决策单元根据编队组成和任务，编队内各作战平台类型及电子设备的性能和频谱使用需求制定频谱分配使用预案，编队中各作战平台按其预案使用频谱资源。

在制定频谱分配预案时要兼顾以下原则:频谱资源要满足其承担任务的需求;频谱资源分布要使己方、友方之间兼容工作，不会产生电磁频谱使用冲突;尽量避免暴露我方(含友方)电子装备电磁频谱使用的能力和区间，在预案中要充分留有频谱资源备份使用的区间。

②战时电磁频谱实时指配

电磁频谱决策单元进行频谱资源使用的综合规划决策，实时制定我方编队使用电磁频谱的频谱区间。其制定的准则应满足以下几点:电磁频谱资源分配应根据当时作战任务及作战方案进行，频谱资源应优先满足重要作战任务及承担任务的作战平台电子设备的电磁频谱资源需求;编队内及编队之间应不产生电磁频谱使用冲突;在频谱资源分配中应充分考虑作战双方在电子战、信息战条件下，频谱资源的灵活使用和变化，能在电子战、信息战环境中占据频谱资源使用的主动权。

5)电磁频谱管理单元

该单元的任务是执行电磁频谱决策单元所做出的编队电磁频谱分配命令，指导各区域编队合理使用频谱资源，动态管理海战场内我方编队及作战平台的电磁频谱资源，要求快速、实时、准确。

6)电磁频谱管理效能评估单元

电磁频谱管理效能评估单元的功能是对电磁频谱决策单元自动做出的电磁频谱分配计划进行作战效能评估。根据敌我双方作战平台及武器系统的电磁频谱使用的能力和当时实际电磁频谱使用情况进行评估，帮助电磁频谱决策指挥员人工修改决策使用。

效能评估准则是:我方区域编队之间是否存在相互干扰;承担主要作战任务的区域编队电子、武器系统使用频谱需求能否满足;敌方实施干扰后，我方实际使用频谱损失程度和作战能力损失程度。

7)电磁频谱管理决策人工干预单元

该单元供电磁频谱管理决策人工干预使用。电磁频谱管理决策可以预定多个电磁频谱分配方案，指挥员可以从多个预选方案中挑选某一方案，也可由指挥员在战时根据当时电磁频谱态势，临时局部修改决策方案。

4 与其他主要系统的关系

4.1 作战指挥系统

1)接受作战指挥系统指令，掌握当前作战意图，执行作战命令，并为完成作战任务提供电磁频谱使用保障。

2)在敌我双方实施电子对抗条件下，为我方武器系统实时选择有利的电磁频谱区间，充分发挥武器系统的作战效能。

3)作战指挥系统向电磁频谱管理系统实时提供区域编队、作战平台和敌方平台的地理坐标及航向。

4.2 通信系统

电磁频谱管理中心站与区域编队电磁频谱管理分系统之间电磁频谱态势传输信息量大，实时性强，需要数据链给予充分保障。要求数据链有足够的传输速度。

4.3 电子对抗系统

电子对抗系统向电磁频谱管理系统提供周围环境信息源参数及信息源方位，供电磁频谱管理系统进行信息源态势和识别处理使用。

4.4 导航系统

导航系统向电磁频谱管理系统提供本载体的地理坐标航向、海图等信息。

4.5 敌我识别系统

接收敌我识别系统信息，供电磁频谱管理系统进行信息源态势和识别处理使用。

5 结语

本文提出海战场电磁频谱管理系统的组成和功能分配，并分析电磁频谱管理系统与其他主要系统设备的功能接口关系，形成海战场电磁频谱管理系统的初步构想，为下一步解决海战场复杂电磁环境下的电磁频谱干扰问题奠定基础。

［1］中船重工七院.水面舰艇编队电磁兼容研究探讨［A］.水面舰艇电磁兼容技术研讨会会议资料汇编［C］，2008.3 －11.

［2］匡远波.复杂电磁环境下海军舰艇电磁兼容技术的发展思路［A］.水面舰艇电磁兼容技术研讨会会议资料汇编［C］，2008.20 －26.

The electromagnetic spectrum management system in the ocean battlefield

HUANG Bing-tao
(China Ship Research and Development Academy，Beijing 100192，China)

In this paper，the author described the complicacy of the electromagnetic environment in the ocean battlefield to prove the necessity of the electromagnetic spectrum management system.The constitute and function of the electromagnetic spectrum management system，and the relationship among the spectrum management system and the other system are described to present reference for the ocean battlefield electromagnetic spectrum program and manage.

ocean battlefield;electromagnetic spectrum management system

E815;TNO3

A

1672－7649(2011)06－0026－05

10.3404/j.issn.1672－7649.2011.06.007

2011－05－06

黄炳涛(1970－)，男，高级工程师，专业方向为舰船总体。