赛博空间下雷达技术发展思考

胡　波，黄孝鹏

(1.海军装备部装备采购中心，北京 100071；2.中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153;3.海军装备研究院 博士后科研工作站，北京 100161 )



赛博空间下雷达技术发展思考

胡波1，黄孝鹏2,3

(1.海军装备部装备采购中心，北京 100071；2.中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153;3.海军装备研究院 博士后科研工作站，北京 100161 )

分析赛博空间下雷达技术发展的需求，重点追踪了美军赛博攻击和防护装备的现状与发展，提出了赛博空间下雷达装备和技术的发展趋势，最后给出了发展建议与对策，为赛博空间下雷达探测装备和技术的发展提供支撑。

赛博空间；态势感知；雷达

0　引　言

与传统的物理空间相比，赛博空间(Cyberspace)具有技术创新性、融合性、隐蔽性、无界性、高速性、层次性、关联性、自适应性、开放性等鲜明的特点。在军事上，赛博空间已成为陆、海、空、天等作战领域的延伸和拓展，是真实存在的一个全新领域，是一个存在激烈对抗格局的领域[1-4]。赛博空间被认为是信息时代特有的新战争概念，将成为一个看不见硝烟的战场，可能比传统战争更加激烈。目前，方兴未艾的赛博空间态势感知、信息通信、指挥决策、赛博打击、作战评估等技术是各军事强国争相发展、重点突破的关键技术之一。

1　赛博空间下雷达技术发展的需求

作为战场环境感知的核心传感器之一，雷达系统是作战指挥系统最重要的实时信息源。不论是和平时期还是战争时期，雷达系统都要常备不懈，并需具备全天候、远距离、强实时的战场环境态势联合感知能力，能够在各种恶劣环境条件下完成情报获取、远程预警探测及作战信息引导、防御系统控制和为武器系统提供精确目标指示等多种作战使命。它与其他系统(如情报侦察、通信系统、电子战、指挥控制、武器等系统)相互关联、紧密配合，构成一个功能互补、综合集成的网络信息体系。它直接影响到态势感知、信息通信、指挥决策、作战行动、作战评估等整个军事行动的全过程[5]。

雷达技术的发展趋势取决于军事能力的需求(如目标、环境、任务等)和新技术突破的推动(如固态发射器件、超高速集成电路、大数据、云计算、并行计算、栅格技术等)两大因素。

作为十分重要的情景传感器，雷达是赛博空间情景感知的重要装备。而赛博空间带给人以压缩的时空和膨胀的信息空间，其出现和发展对雷达探测系统带来了新的挑战和机遇，也势必会给雷达探测系统的体系架构、技术体制、实现技术、作战模式、作战效能等带来显著变化。反过来，雷达探测系统的发展也会进一步推动和丰富赛博空间的发展。

在赛博空间下，雷达面临的探测任务、能力、对象和环境均发生着巨大变化：一是探测任务更加多样，在不断增强对海、防空探测能力的同时，反导、对陆、濒海探测要求日益迫切；二是探测能力要求更高，探测威力、探测精度、分辨能力以及识别、跟踪能力方面都提出了更高要求；三是探测对象更加多元，军民用目标种类越来越多，目标特征更复杂，目标隐身渐成常态，突防手段更灵活，探测难度更大；四是探测环境更加复杂，敌我中三方目标高度混杂，自然环境、社会环境、电磁环境和对抗环境都更加复杂。这些新的需求和挑战对雷达探测能力提出了越来越高的要求，如对雷达的威力范围、探测精度、目标容量、数据率、探测信息共享能力、复杂环境下抗干扰能力、抗隐身目标、抗辐射导弹、抗低空突防等信息保障要求越来越高。

因此，为适应赛博空间作战能力需求变化，需突破传统雷达关键技术以构建赛博空间下功能强大的探测系统，满足复杂电磁环境下强实时、多功能、多任务探测感知需求，进而使作战效能大大提升，成为亟需解决的一项具有重要理论意义与实践价值的课题。这也是一项具有战略性、前瞻性和基础性的研究与探索任务。

2　外军赛博攻击和防护装备的现状与发展

雷达技术是赛博空间下战场环境态势感知的重要装备，也是体现赛博感知能力和水平的标志，在赛博空间中发挥着越来越重要的作用。为适应未来赛博空间的军事需求，必须大力发展赛博空间作战能力。作为战场环境重要感知手段的雷达系统，其核心关键技术的研究与突破也得到各军事强国的重视。

2009年10月，海军陆战队赛博司令部具备初始作战能力；2010年1月海军舰队赛博司令部成立。2010年美军发布《美国陆军赛博空间作战概念能力规划2016-2028》；2010年10月，海军舰队赛博司令部具备完全作战能力；2012年1月11日，美国总统奥巴马公布了新的国防军事战略，在赛博领域建立了舰队赛博司令部；2013年，海军海军陆战队赛博司令部具备完全作战能力。2013年，美国防部在《赛博安全研制测试与评估指南》1.0版本中提出积极发展赛博空间测试评估能力，并注重云计算赛博安全，挖掘云计算赛博作战潜能，提升赛博作战能力。2014年，美军优先向赛博及网络与信息技术等领域提供经费支持。2015年10月，“老乌鸦”协会与美国陆军共同举办了“电磁赛博行动2015”会议，探讨如何“整合电磁赛博行动，在复杂世界中赢得战争”。2015年12月召开的第52届“老乌鸦”协会国际研讨会，其主题是“同步电子战与赛博，夺取频谱优势”。作为全球电子战发展的倡导者，“老乌鸦”协会正在积极推动、正向引导两者的动态融合。目前，美军研制的赛博武器装备多为电子战、网络战攻击武器装备，以及它们的综合集成与改进型武器装备。外军赛博空间态势感知攻击和防护装备发展态势具体分析如下[6-8]。

(1) 在软攻击方面，美军已经研制出2000多种计算机病毒武器，如“逻辑炸弹”、“陷阱门”等；在硬杀伤方面，美国正在研制或已研制出能对别国网络的物理载体进行攻击的电磁脉冲弹、次声波武器、动能拦截弹和高功率微波武器等装备和系统。

(2) “Suter”机载系统的研制。美国空军发起“Suter”计划目的在于验证“从传感器到射手”的无缝一体化网电战思想，最终实现监视、侦察和情报信息共享，以及进攻性电子压制和进攻性防空作战横向一体化集成。该系统能够渗透并入侵通信网电、雷达光电及计算机系统，特别适合入侵、攻击联合防空系统。它将传统电子战的“侦察-干扰-物理摧毁”过程改变为“侦察-处理-网络入侵-控制”过程，通过无线注入等方式入侵并操纵对方网络与传感器，使得对方丧失空战预警探测能力，从而获取制信息权。与传统的以侦察、干扰为主要作战样式的电子战不同，美军赛博作战研制的“Suter”充分显示了美军在未来作战中控制赛博空间的一种新战法。

(3) “赛博飞行器”的研制。它是一种能在网络空间中自由“飞翔”的攻击型公用软件平台，可以挂载不同的“载荷”(病毒、蠕虫、木马等)，完成赛博ISR和赛博攻击任务。

(4) 下一代干扰机(NGJ)的研制。NGJ能够替换目前在美国海军EA-6B、EA-18G等电子战飞机安装服役的ALQ-99干扰吊舱；从传统的区域压制干扰向反应式干扰、精确的瞄准式干扰和赛博攻击过渡；可作为无线注入工具，具备向敌方无线网络发送恶意逻辑(蠕虫、木马、病毒等)的能力。

(5) 多项关键技术的突破，主要包括病毒植入、病毒固化、计算机网络系统嗅探、服务否认、信息篡改、中途窃取和欺骗、嗜食集成电路芯片的微生物，以及破坏电路的微米/纳米机器人等。

(6) 空海一体战的“致盲”行动。对特定高威胁目标进行早期预防性侵入打击，提高地面反卫星能力，是削弱对方空间态势感知能力的主要内容。攻击对方信息空间系统，干扰、争夺地面控制站运行，干扰、篡改敌方空中情报、监视与侦察传感器和通信中继平台，是赛博入侵、攻击与对抗的关键内容。探测、定位对方超视距雷达、地基情报、监视与侦查节点，并对这些节点进行先期侵入式动能和非动能打击，摧毁区域电子战和作战欺骗平台，阻断、破坏水下情报、监视与侦察和通信连路，是削弱对方战场感知探测能力的重要途径[8]。

(7) CybAIR RadBox系统。美国雷神系统公司推出军民两用的CybAIR RadBox系统，用于监测雷达、计算机网络与空中交通管制中心的异常行为，保障空中监视雷达避免赛博攻击，防范干扰空战/交管系统的入侵行为。CybAIR RadBox可基于用户调查提供用户培训、系统升级。CybAIR RadBox能够实现与安全作战中心的全面互操作，弥补了传统系统网络保护方案的不足，目前正在接受法国空军和国防采购局的评估测试。

赛博空间融合了传统电子战、计算机网络战等信息对抗的所有功能。此外，虚拟信息环境也是赛博空间的重要组成部分，心理战也对战争胜负起到很大作用。在美国的全球指挥控制系统、陆军“陆战网”、海军“部队网”、空军“星座网”、海军/海军陆战队内联网等也开展了赛博空间的相关技术研究。

实际上，不仅仅是美国，俄、法、英、德、韩、日等国也都将发展赛博空间能力提高到了一个新的高度，积极开展赛博空间或赛博作战方面的技术研究和部署。

3　赛博空间下雷达技术发展探讨

赛博空间对雷达系统功能需求变化会导致雷达系统装备和技术研究方向的变化，势必带来雷达技术在体系架构、能力需求、作战使用模式、技术体制、软硬件技术等方面的显著变化，以适应复杂、激烈的赛博对抗环境。另外，由于雷达系统会更多地利用赛博空间资源，这将加快雷达系统向数字化、软件化、智能化、分布式网络化等方向发展，给雷达系统的装备研制带来空前的复杂度。

首先在硬件的体系架构层面，对雷达系统的天线、发射机、接收机、终端显控器等会带来显著变化；其次在能力需求方面，对雷达系统产生了更多的感知能力拓展要求，如环境感知能力、智能化资源调度能力、海量数据并行计算能力等；接着在典型作战使用模式上，对雷达系统的攻防能力、协同作战能力、协同感知能力、时敏目标探测和识别能力等提出了新的挑战；最后在技术层面上，势必会涌现出基于知识辅助的信号处理技术、面向信息应用的信号与数据处理技术、多源信息融合技术、分布式信息处理技术、感知态势可视化技术、智能化资源管控技术、分布式网络化探测技术及综合抗干扰技术等一系列关键技术亟待攻克。总之，在赛博空间中，雷达系统的形态和内涵肯定会发生显著变化。

在赛博空间下，雷达系统的任务将是全空域监视、反应快速和精细的目标分类和识别。作为信息感知核心传感器的雷达系统形态和内涵将发生变化，其核心技术特征是分布式网络化、信号级融合和动态协同控制。因此，雷达系统必须实现精准的三同步，即时间同步、空间同步和频率同步，在某些状态下还需实现相位同步。同时，为实现面向不同实时应用的多模式处理、信号级融合和动态协同控制，要求雷达具备大容量强实时数据传输能力[9]。

为满足赛博空间带来的强实时、多功能、多任务等严峻感知需求，需从以下几方面对雷达系统进行突破与改进：(1)雷达系统本身探测性能提升；(2)雷达装备型谱扩展；(3)探测资源跨域动态重组；(4)多源信息融合处理；(5)大数据下高威胁目标挖掘提取；(6)综合抗干扰[5]。

在日趋复杂的战场电磁环境下，预警雷达作为主要探测设备面临隐身目标探测、低空突防、反辐射导弹威胁、电子干扰等四大严峻挑战。特别是随着隐身技术自20世纪90年代日趋成熟，对雷达提升覆盖空域、提高探测隐身目标能力的需求变得十分迫切。美国海军开展“现代雷达计划”(RMP)，已经为E-2C及后继机型E-2D“先进鹰眼”研制出电子扫描雷达APY-9，比现有的AN/APS-145雷达性能改善明显，能够满足提高探测小目标能力的需求，并可接入协同作战能力系统(CEC)。

随着电子信息技术发展，现代战争正从平台中心站发展为网络中心站。传统中心站式作战方式存在各平台主要依靠自身的探测设备和武器进行作战等信息共享能力薄弱缺点，不能满足信息化条件下的作战需求。美军依赖先进信息技术研制了协同作战系统(CEC)，实现网络化协同作战，其核心设备是数据分发系统(DDS)、协同作战处理器(CEP)。CEC系统采用高速、宽带数据传输网络，具备复合跟踪与识别、精确提示与协同作战等三大功能。协同作战网络用户数量在24个及以上，信息精度达到火控级要求。

在赛博空间中，雷达系统面临着感知网络易被攻击进而被控制的威胁。雷达系统在赛博空间条件下面临的自然和电磁环境随着作战任务的不同日益恶化。复杂的电磁环境、多样的目标特性、纷繁复杂的电子战干扰使得雷达系统必须在复杂的环境下具有抗截获能力、很强的生存能力和自恢复能力。同时，针对电子干扰灵巧化的发展趋势，采取分布式灵巧干扰抑制技术、多通道处理技术和主动防御技术，提高处理的自由度和系统抗干扰能力。因此，在构建预警探测网络时必须进行安全可信设计，既要采用常规的系统防御手段，又要采用新技术堵塞赛博空间攻击的任何漏洞。

由于赛博空间安全和打赢赛博空间作战的军事需求和新技术突破的推动，亟需研制开发新型雷达。新型雷达应用了大量的新理论、新技术，加快了雷达系统向隐身化、数字化、分布式等方向发展。当前，雷达研究的重点主要有多功能有源相控阵雷达、双/多基地雷达、多传感器一体化系统、分布式网络化雷达等。新型雷达要有利于构建单平台(单舰、单机)综合探测系统和便于构建多平台(编队或跨编队)雷达协同感知网络，以满足未来战场基于信息系统的体系作战需求[10]。前瞻性雷达技术研究采用新体制，如量子雷达、认知雷达、MIMO雷达等。

赛博空间下，对雷达技术的军事需求是远中近、高中低、全空域、大范围、多层次的监视，快速的反应能力[11]，精细的目标分类和识别。雷达技术发展态势也遵从雷达技术演化发展规律，向多功能多任务相控阵、低截获概率、分布式网络化探测、认知智能化、一体化等方向发展。实际上，无论是单平台雷达系统还是编队雷达协同感知系统都是赛博空间中的典型系统。或者也可进一步说，分布式网络化雷达探测系统所涉及的编队或跨编队协同感知体系架构、网络协议控制、资源管理、协同感知策略设计等技术也是赛博空间下雷达技术中的典型技术。

在赛博空间下，雷达的发展重心是分布式网络化方向，各单设备将作为一个分布式节点，需要在系统的统一调度下进行工作。对于单平台(共址)的各雷达设备以及多平台(多址)的雷达均要进行适应性改进，以满足赛博作战需求。

赛博空间的发展对雷达探测技术提出了新的挑战和机遇。雷达系统功能和性能的潜力提升需要发掘和利用赛博空间的新技术和方法，也势必会带来体系架构、若干关键技术等技术难题亟待突破。

因此，需要开展赛博空间下雷达系统总体设计、发射、接收、处理、显控等基础性技术研究和工程化技术研究，并创新、突破远程战略预警探测体系设计与优化、探测资源跨域动态重组、云处理架构下多雷达信息处理、大数据下高威胁目标挖掘提取、综合抗干扰、高度自适应感知、MIMO、高精度闭环跟踪制导、区域一体化防空反导探测系统构建等一系列系统性关键技术，并通过仿真、试验、演示验证等手段进行关键技术的验证评估与反馈，以实现雷达在赛博空间下对目标“远中近、高中低、全空域、大范围、多层次”的高效探测能力，并具备复杂环境下的高度自适应能力，以满足赛博空间下战场的强实时、多功能和多任务的雷达探测能力需求，最终提升作战效能[12]。

4　建议与对策

从目前赛博空间下雷达技术的发展目标、发展阶段和技术要求出发，需要加大赛博空间雷达感知技术研究的步伐，采取分阶段、持续滚动的研究措施，要做到“顶层设计牵引，保障体系牵引，技术创新跟进”，具体建议和对策如下：

(1) 在顶层设计层面，加强在赛博作战环境下雷达感知系统的顶层设计、总体规划研究及其作战装备形态研究，以强化体系。

(2) 在保障体系层面，及时增加预研课题/基金支持，并组建研究团队开展研究。加强对赛博空间下雷达感知系统的理论、顶层体系结构、实现技术和方法的探索研究，主动作为，超前部署，并积极争取技术领先。

(3) 在技术创新层面，重点针对现有技术的不足，围绕目标，积极安排关键技术创新突破研究，以夯实基础。

(4) 加强雷达感知技术预研与现有装备系统衔接，加快预研成果的转化和工程化应用，以推进赛博空间体系作战能力快速构建的步伐。

5　结束语

本文针对赛博空间下雷达技术的发展需求，重点梳理美军赛博空间态势感知攻击装备的发展与现状，分析了赛博空间下雷达技术面临的发展趋势，最后给出建议与对策，为赛博空间下雷达探测技术发展提供参考。

[1]U.S. Air Force. United States Air Force Cyberspace Science and Technology Vision 2012-2025[R]. 2012:1-84.

[2]Lois M Davis，Daniela Golinelh，Robin Beckman . The national computer security survey (NCSS): Final methodology[R]. 2008 RAND Technical Report , 2008.

[3]LtCmdrKallieFinkD,MajJohn,etal.ConsiderationforOffensiveCyberspaceOperations[J].MilitaryReview,2014,92:4.

[4]AirForceCyberCommand.AirForceCyberCommandStrategicVision[R].BarksdaleAFB,LA:SN,2008.

[5]童志鹏,刘兴.综合电子信息系统—信息化战争的中流砥柱[M].北京:国防工业出版社,2010:1-15.

[6]周未,张宏,李千目，等. 赛博空间网络体系架构研究与设计[J]. 南京理工大学学报,2013,37(6):845-849.

[7]马林立.外军网电空间战——现状与发展[M]. 北京:国防工业出版社,2012:109-142.

[8]兰迪·福布斯. 美国太平洋“空海一体战”构想[N].李响译，杜健校.世界军事参考，2012-06-07.

[9]于文震.网络空间(Cyberspace)及其认识[J].现代雷达,2010,32(8):1-7.

[10]王建,高涌,李继跃，等.赛博空间下舰载电子信息技术发展研究[J].舰船科学技术,2014,36(9):13-19.

[11]中国国防科技信息中心.2030年的武器装备[M].北京: 国防工业出版社, 2014:300-380.

[12]余洋,黄锋，等.2014年世界军事电子发展年度报告[M] .北京: 国防工业出版社, 2015:100-170.

Considerations for radar technology development in cyberspace

HU Bo1, HUANG Xiao-peng2,3

(1.Equipment Procurement Center of Navy Armament Department, Beijing 100071;2. No.724 Research Institute of CSIC, Nanjing 211153;3. Postdoctoral Scientific Research Station, Navy Armament Academy, Beijing 100161)

The requirements of radar technology development are analyzed in cyberspace, and the status quo and development of cyber attacks and protective equipment of the US army are emphatically discussed. The development trends of the radar equipment and technology are presented in cyberspace. Finally, the development proposals and strategies are given, providing support for the development of the radar detection equipment and technology in cyberspace.

cyberspace; situation awareness; radar

2016-03-30；

2016-04-20

胡波(1968-)，男，高级工程师，研究方向：电子信息装备总体技术等；黄孝鹏(1981-)，男，高级工程师，博士，研究方向：雷达系统总体技术等。

TN95

A

1009-0401(2016)03-0005-04