海上大型编队电磁辐射管控体系构建*

孙杜娟，李 玉，张 浩

(海军大连舰艇学院，辽宁 大连 116018)

信息化海战场背景下,海上大型编队具有作战平台多、用频装备多、电磁信息类型、功率和频谱域值广的特点[1-3]。战时,编队内通信、雷达、电子对抗、导航等电子装备一旦盲目使用,将产生大量的电磁辐射,造成两方面的影响:一是电磁辐射会被敌方侦察到,使其洞悉我作战意图;二是电磁辐射会对编队或友军用频装备产生干扰,制约装备性能的正常发挥[4-6]。

因此,为了保障编队各类用频装备和武器系统在海战场复杂电磁环境下的作战能力,达成隐蔽机动与快速进攻的作战需求,提升海上大型编队的综合作战能力,必须加紧建设海上大型编队电磁辐射管控体系。

1 海上大型编队电磁辐射管控体系需求分析

1.1 海上大型编队电磁辐射管控主要作用

1)合理规划频谱资源,满足用频装备频谱需求,提高频谱利用率

战前收集编队各平台、支援力量、友军的用频需求,合理规划频谱资源,以满足编队C4ISR系统用频需求,并避免用频冲突。通过频谱规划,提高频谱利用率,使有限的频谱资源发挥更大的作战效能,并确保辐射管控计划中每个用频装备的频谱需求都能有所反映。

2)实时监控计划执行情况,处理用频冲突或干扰,确保编队用频系统电磁兼容

战时实时监视编队内辐射管控计划的执行情况,掌握编队频谱使用情况,侦察和监视敌方频谱使用情况,查找并处理违规使用频谱的行为和装备,接收频率干扰情况报告并处理,确保编队内部用频系统的电磁兼容。

3)实时监测并发布战场电磁辐射态势,为指挥官作战指挥决策提供依据

战时,实时感知编队所处海战场电磁环境中的电子信号参数和频谱信息,形成战场电磁辐射态势并通过编队通信网络发布态势信息,并借助辅助决策系统为指挥员展开信息进攻和防御决策提供战场电磁辐射态势数据支撑。

4)采集数据,管理数据库,为频谱规划、使用以及干扰处理提供数据依据,为作战评估提供数据支持

在平时、战前和战时不断采集编队内、我方其他兵力、其他国家等的电磁信号参数、装备数据、兵力部署等信息以及海战场环境数据,保存编队辐射管控的历史数据,并构建相应的数据库。在编队辐射管制计划过程中提供数据输入,并为处理编队的用频冲突和干扰提供历史参考,为评估工作提供数据输入。

1.2 海上大型编队电磁辐射管控关键任务

1)战前准备阶段的辐射管控任务

编队战前准备阶段的辐射管控任务具体包括:第一,为编队指挥员制定作战计划,提供海战场的电磁环境数据、己方用频装备数据、敌方可能运用的用频装备数据等数据参考;第二,基于作战计划拟制辐射管控计划,包括通信用频计划、雷达用频计划等;第三,对指挥控制系统、通信导航系统、雷达火控系统、敌我识别系统、电子战系统等进行电磁电磁兼容性分析,制定装备部署方案。

2)战时实施阶段的电磁辐射管控任务

编队战时实施阶段的辐射管控任务具体包括:第一,实时监测海战场电磁频谱并评估,为编队指挥员提供电磁辐射态势,辅助其指挥决策;第二,实时采集频谱数据,为指挥控制系统、通信导航系统、雷达火控系统、敌我识别系统、电子战系统等提供电磁频谱数据、目标坐标等信息;第三,实时监视电磁辐射管控计划的执行情况,纠正违规操作的装备和人员;第四,协调雷达、通信、电子战等系统的使用,处理电磁冲突和干扰问题。

3)战后清理及评估阶段的电磁辐射管控任务

编队战时清理及评估阶段的辐射管控任务具体包括:第一,采集海战场电磁环境数据,我方、敌方和地方的本阶段用频装备数据信息;第二,进行电磁辐射管控效果评估,形成评估报告;第三,为指挥员进行作战评估提供数据。

4)退出战场阶段的电磁辐射管控任务

编队退出战场阶段的辐射管控任务具体包括:第一,为编队提供退出战场阶段的辐射管控计划;第二,监控编队通信导航、雷达火控、电子战装备等是否依照辐射管控计划中的退出战场阶段计划内容,调整用频参数;第三,进行数据处理、录入与数据库维护。

5)为训练及试验实施电磁辐射管控

编队训练和系统装备试验同样需要进行辐射管控,编队训练中的电磁辐射管控具体包括:第一,在编队训练展开前,基于训练方案,拟制编队辐射管控计划;第二,在编队训练过程中,实时监视电磁辐射管控计划的执行情况,采集相关数据,处理用频冲突问题;第三,在训练结束后,进行电磁辐射管控评估并生成报告,为编队训练考核评估提供数据等依据。

在编队试验中的电磁辐射管控具体包括:第一,在试验开始前,基于试验方案,拟制编队辐射管控计划;第二,在试验过程中,实时监视电磁辐射管控计划的执行情况,采集相关数据,处理用频冲突问题;第三,在试验结束后,进行电磁辐射管控评估并生成报告,为试验结果分析与评估提供数据等辅助。

1.3 海上大型编队电磁辐射管控体系核心需求

编队电磁辐射管控的需求,就是为了在未来信息化海战场条件下掌握“制电磁权”,使得编队各作战单元、各作战装备的综合性能都能得到最大限度发挥所必需的频谱资源以及相应的管控手段。

1)计划编制需求

编队在遂行作战任务时,通常都涉及多平台的多部用频装备的同时使用问题,造成编队高度饱和的用频装备间的互相干扰。因此,要求在战前快速制定编队辐射管控计划。首先,电磁辐射管制计划的编制必须基于编队的作战计划,符合编队指挥员作战意图,能够达成快速机动和隐蔽作战的需求;第二,辐射管控计划必须充分考虑编队所有平台用频装备的用频需求,确保装备作战效能最大程度的发挥;第三,计划编制过程中要注意与各个部门等进行协调,共同制定辐射管制计划;第四,依据战场态势和作战阶段、任务的变化,实时调整辐射管制计划。

2)态势监控需求

信息化海战场条件下,战况瞬息万变,为了保证编队在整个作战过程中的“制电磁权”,必须对编队所在海战场实施监控。首先,必须针对海战场电磁辐射态势进行监测,掌握当前的频谱占用情况,并向指挥员以及情电部门等进行通报;第二,必须针对编队内辐射管控计划的执行情况进行监控,处理计划执行不力的情况;第三,针对编队内用频装备使用情况进行监控,协调处理用频冲突问题;第四,针对敌方用频情况和针对我方的干扰情况,通报敌方装备用频参数以辅助电子战系统主动实施干扰,通报敌方干扰情况以辅助雷达、通信、导航等系统采取抗干扰活动。

3)评估决策需求

编队电磁辐射管控是一个复杂的问题,涉及大量评估决策任务。首先,战前计划制定阶段,评估编队电磁辐射管控计划的有效性、可执行性、可靠性等内容,并进行决策;第二,在作战过程中,依据敌我双方作战平台及武器系统的电磁频谱使用能力和使用情况进行评估,并辅助指挥员进行决策,实现编队辐射管控能力最大程度的发挥;第三,战后就编队电磁辐射管控效能进行评估,查找问题。

4)数据管理需求

编队电磁辐射管控的态势监控系统采集到大量敌我双方以及海战场的数据,在计划编制阶段也会采集到编队所有平台装备的用频数据。针对上述数据:第一,必须要确保对所有数据的有效管理,确保数据的安全性;第二,作战时必须确保数据的共享性和可靠传输,使编队指挥员以及各部门能够依据其需要调用数据,掌握战场态势变化并做出决策;第三,确保平时数据也能够被合法用户获取,为理论研究提供依据。

2 海上大型编队电磁辐射管控体系整体设计

2.1 海上大型编队电磁辐射管控体系结构

需求研究结果表明,编队辐射管控体系必须达成编队电磁辐射管控计划编制、战时电磁环境频谱监控、辅助决策与评估功能。因此,本文将海上大型编队电磁辐射管控设置为三个主要的系统:电磁辐射管控计划系统、电磁辐射管控监控系统、电磁辐射管控决策评估系统和电磁辐射管控数据库系统,如图1所示。

2.2 海上大型编队电磁辐射管控体系功能

1)电磁辐射管控计划系统

电磁辐射管控计划系统的主要功能包括:战前,在收集编队管控需求的基础上,依据编队作战计划,结合编队海战场电磁辐射监控、评估结果以及数据库提供的历史数据,协调编队用频,编制编队辐射管控计划;战时,根据战场态势变化以及实际辐射管控效果,对编队辐射管控计划进行动态调整。

2)电磁辐射监测系统

电磁辐射监测系统的主要功能包括:战前,监视编队作战海域的电磁环境、敌方电磁频谱使用情况以及编队电磁频谱使用情况,结合数据库中提供的敌方部署情况、历史用频参数等数据,形成作战海域电磁辐射态势;战时,实时监控海战场电磁环境、敌方电磁频谱使用情况以及编队电磁频谱使用情况,对敌方用频参数和对我方实施的干扰等情况进行通报,处理编队用频冲突和计划执行不利情况,并形成作战海域电磁辐射态势,并将采集的敌方、编队和海战场的电磁辐射相关数据进行采集提交数据库系统、辅助决策系统和计划系统,为各系统提供数据信息。

3)电磁辐射管控决策评估系统

电磁辐射管控决策评估系统的主要功能包括:战前,对编队作战海域电磁辐射态势进行评估,并将评估结果输入计划系统;战时,依据海战场电磁辐射态势协助指挥员进行决策,并依据作战阶段需要对管控效果进行评估;战后,对编队辐射管控总体效果进行评估,并辅助指挥员进行其他评估任务,将评估结果提交数据库等。

4)电磁辐射管控数据库系统

电磁辐射管控数据库系统的主要功能包括:战前,管理历史数据、监控系统采集的数据、管控计划编制时采集的用频需求和作战计划的数据,为辐射管控计划编制提供历史数据;战时,为各系统提供数据支持,并管理实时数据;战后,为决策评估系统进行评估提供数据依据。

3 海上大型编队电磁辐射管控体系运行流程

整体而言,海上大型编队电磁辐射管控体系的运行流程包括组织计划、战场管控和评估反馈等三个基本环节。

3.1 组织计划

编队电磁辐射管控计划的制定由以下几个步骤组成:

第一步,明确政策法规,并依据作战任务需求对其进行修订;

第二步,收集辐射管控需求，这些需求来自于编队各个平台的通信、雷达、电子对抗等系统；

第三步,形成作战海域电磁辐射态势。涵盖作战海域的地域及环境信息以及已知的频谱使用信息,所需数据来源于数据库和辐射管控监控系统的采集数据；

第四步,获取频谱资源，与上级频谱管理部门进行协调,并基于前面采集的管控需求,获取支持编队作战所需的频谱资源，在作战过程中,频谱资源需求可能是不断变化的,因此这个过程将贯穿于编队整个作战周期；

第五步,制定辐射管控计划，根据编队作战计划、管控需求、频谱资源、电磁辐射态势信息,协调雷达、通信、电子战、导航等系统的用频,制定辐射管控计划。

结合美军经验,在计划编制阶段过程中,编队各部门间将相互协调、共同开发编队频率限制表,来保护编队指挥控制网络、被我方征用的敌方通信网络以及生命安全频率等需要受到保护、不得干扰的频率[7-8]。辐射管控计划中包括了对编队频率限制表中频率的管控。

3.2 战场管控

如图2所示,在编队电磁辐射管控的战场管控环节,是通过电磁辐射监测、控制管理、数据服务和分析决策等四个子环节来实现的,并基于编队信息共享网络环境实现信息传递、共享。

1)编队电磁辐射监测

主要由电磁辐射管控监测系统实施,监测对象包括:战场频谱态势、编队电磁辐射(包括计划执行、频谱使用、是否存在冲突等)、敌方电磁辐射(包括频谱使用、对编队实施的干扰情况等)、通信网络状态、保护频率是否受扰等,并形成实时海战场电磁辐射态势。

2)编队电磁辐射控制管理

主要由电磁辐射管控监测系统及管控计划系统完成,具体任务包括:协调己方用频冲突、向相关部门通报敌方干扰情况以及根据战场态势调整辐射管控计划等。

3)编队辐射管控分析决策

主要由电磁辐射管控据侧评估系统与辐射管控监测系统完成,具体任务包括:当前电磁辐射态势生成、电磁辐射管控效果进行评估(以决定是否需要调整管控计划)以及辅助指挥员进行决策等。

4)编队辐射管控数据服务

主要由电磁辐射管控数据库系统完成,具体任务包括:管理历史数据、实时监测数据、由计划编制阶段搜集的辐射管控需求数据等,并对上述多源数据进行融合处理。

3.3 评估反馈

编队作战的各个环节都是紧密结合、相互影响的,需要在各个阶段进行评估反馈,根据编队辐射管控指标体系,做出以下判断:

第一,当前的辐射管控计划是否可满足作战任务需求;

第二,目前的辐射管控效果是否达成预期目标,如果存在问题应当如何调整;

第三,根据本次作战的辐射管控评估结果,反映出当前编队辐射管控体系的哪些方面存在问题且如何改进;

第四,编队哪些部门或者装备系统在辐射管控实施过程中有待改进的内容;

注意,每次评估反馈结果都应提交编队指挥员以及上级部门,并留存档案。

4 结束语

本文针对海上大型编队电磁辐射管控体系构建展开研究。首先,从编队电磁辐射管控的作用、任务以及体系的核心需求出发,深入分析海上大型编队电磁辐射管控的需求;然后,基于需求分析结果构建海上大型编队电磁辐射管控体系,给出体系的整体结构以及电磁辐射管控计划系统、电磁辐射管控监控系统、电磁辐射管控决策评估系统、电磁辐射管控数据库系统等四个主要系统的关键功能;最后,给出海上大型编队电磁辐射管控体系在组织计划、战场管控和评估反馈三个环节的运行流程。

后续将针对辐射管控体系的关键技术展开进一步研究,例如:编队内部用频规划与冲突消除技术;海战场电磁频谱态势联合监控体系的设计与实现;基于海战场频谱态势的作战辅助决策等。

本文为推进我海上大型编队辐射管控体系建设,提升我海上大型编队综合作战能力,为我军辐射管控体系整体建设提供参考。