浅析经典战例对复杂电磁环境下海战场电磁频谱建设的启示

中国人民解放军91977部队 张 涛

中国电子科技集团公司第七研究所 吴 皓

中国人民解放军91977部队 王 璐

从国外相关典型战例分析入手，开展国外电磁频谱管理建设现状和发展趋势分析，并结合复杂电磁环境及海战场特点研析，提出在海战场电磁频谱建设发展的一些想法和建议。

近代以来，由于军事武器装备逐步朝着信息化、智能化方向发展，而电磁频谱资源作为一种重要资源要素，在作战的各个领域中都会带来较大改变，并且在保障电磁空间安全方面发挥着极其重要的作用，是军事行动指导信息的重要基础，也是获取信息权的重要支撑。电磁频谱管理，是指对有限电磁频谱资源进行科学划分，并进行适当地指配和分配，保证频谱资源使用效能的最大化。在信息时代，战场上电磁环境复杂多变的情况，已成为决定战场建设的关键因素。因此，针对复杂电磁环境，统一的频谱资源规划可以有效提高频谱利用率，降低使用风险，并确保频谱资源能够支持未来的业务需求，由此实施的电磁频谱管理对于我国整体军事力量水平提升有着重要意义。

海洋作为一种重要的资源，一直是各国在不同方面竞争的舞台，主要包括国际社会中的政治、经济、军事、外交博弈等等方面。由于海洋的特殊环境可以带来规避风险的效果，能够在很大程度上减小自然环境对军事行动和武器装备的负面影响，能有效发挥出武器装备的最大作用，竞争海洋资源也因此成为了各国海军活动的首要任务。海战场以海洋为主要平台，竞争双方通过在海洋上进行军事行动，以达到其战略目的。海战场的范围不仅包括海面，还包括海面上空、水域、临海地区以及相关岛礁等。海战场由于其空间范围广、结构复杂、局势瞬息万变、建设困难等特点，导致在复杂电磁环境下时，对于电磁频谱建设带来很大阻碍。

本文将基于历史上电磁频谱的典型案例，进一步阐述在复杂电磁环境下海战场实施电磁频谱管理的重要性。

1 典型案例/战例介绍

案例1：在第二次世界大战期间，英国利用5部“沃森·瓦特”构建“本土链”雷达，为部队获取到了十分重要的20min空袭预警时间，以约九百架战机击退德国纳粹两千多战机。

案例2：在英阿马岛之战中，由于战场上的“谢菲尔德”英国战舰的卫星通信和雷达之间的兼容性问题，无法同时进行通讯工作，最终被阿根廷战机击沉。

案例3：1980年4月，美军部队与当地队伍在联合营救驻伊大使馆人质的撤离过程中，两支营救队伍使用的通信设备不兼容以及通信用频协同失误，最终造成直升机与运输机相撞，死亡8人，损失惨重。

案例4：第5次中东战争，以色列通过事先拦截的叙利亚雷达和导弹的频谱参数，短时间内就炸毁叙利亚的多个防空导弹基地。

2 案例分析

2.1 技术领先带来战机

在未来，海战场的作战将主要是信息战，这对作战双方的信息交流效率要求很高。持续地用电磁频谱资源进行通信，以及支持对侦察预警、电子对抗、武器控制、制导引导、遥控遥测等系统的正常运行，以达到隐蔽和快速攻击的有利作战条件。然而，随着侦察技术的进步，发达国家已实现了宽频段、远距离、高速度、弱信号的全域监控。并且拦截电磁信号的时间更短、能够侦测到电磁信号的距离更远、侦测手段越来越多样化。因此，在不同的时代和环境，电磁频谱安全仍然处于严峻形势，因此需要不断加强提升对电磁信号的反侦察能力和反拦截能力。

在如今军事不断发展变革的过程中，各国的军队也在进一步发展完善其指挥信息系统。而军用的指挥信息系统要想持续在战场中发挥作用，需要复杂的战场环境下能够正常运作，而这也是加强电磁空间安全战略能力建设的重要组成部分。

2.2 电磁频谱管理

随着信息技术的高速发展，电子设备与武器平台的在多方面相互结合，让电磁信号在战场中发挥着重要作用，也使得战场电磁环境更加复杂多变。另一方面，由于越来越多的信息化武器装备出现在各种作战任务中，导致了电磁频谱的使用率激增，造成了频谱资源紧张。为了保证海战场电磁环境的有利地位，确保在战场中的武器装备能运行，因此复杂环境下电磁频谱管理显得至关重要。这样能保证在相同战场中，己方的各种作战装备可以完成各自的作战功能，且以更高的指标下的共同存在。战场上优良的电磁频谱管理对于提高信息化装备作战能力至关重要。因此，为了能够有效降低频谱管理和用频设备兼容性等带来的影响，则需要构建相应的数据库管理系统，以实现战场中用频设备的频谱管理，并且能够为用频设备的正常运行使用提供数据支持。同时制定严格的电磁管理与兼容性的准则，进而完成高效的战场电磁频谱管理协调方案。

2.3 用频协同

频谱资源是未来现代化战争中重要的战略资源。近年来，随着各类信息技术的发展，海量的用频装备大量得到应用，日益增长的用频需求使得频谱资源日渐稀缺。同时，非法用户的不规范使用和恶意用户的电磁干扰使得电磁环境更加复杂。频谱规划使用主要有以下发展趋势：

（1）复杂化：用频行为交错争夺且错综复杂。一是智能设备和无人设备的大量涌现，极大丰富了用频设备的种类和数量，频谱资源竞争日趋激烈；二是存在同一用频网系内多个用户用频竞争、共存网络频谱共享、非法用户无意干扰和恶意用户电磁干扰等多种行为，频谱使用趋向复杂。

（2）动态化：电磁环境和频谱供需关系瞬息万变。从网络内部看，网络拓扑动态变化和不同时节的用频需求都会对用频行为和方式产生影响；从网络外部看，未知通信样式和复杂电磁干扰手段进一步加剧了可用频率资源的动态特征。

（3）智能化：随着认知无线电和人工智能技术的发展，用频设备的智能属性日渐增强，用频设备逐渐具备学习和自主决策的能力，通过历史信息或环境反馈对自身用频策略进行优化，频率使用将呈现多方博弈特性。

2.4 频谱参数泄漏危害

电磁频谱参数泄露实质是用频装备电磁频谱参数信息以电磁信号形式被敌方电磁窃收系统捕获，敌方通过分析处理截获的电磁信号，从中获取用频装备的地理位置、工作方式、频率特征、使用规律等频谱参数，并加以利用，由此将给用频装备电磁频谱安全造成巨大威胁，电磁频谱参数泄露后将可能造成以下主要危害：一是暴露实际信息作战能力；二是暴露信息装备能力水平；三是暴露重要军事阵地分布；四是暴露兵力部署与作战意图。此外还可能产生阻碍国家战略利益拓展、损害国家和军队合理使用电磁频谱资源权益、阻碍用频装备发展进程等危害。

3 国外发展趋势分析

由于战场上越来越复杂的电磁环境出现，现代战争逐渐由原来的机械化作战演化为信息化作战。在信息化的趋势下，越来越多的信息化武器装备加入战场，导致战场区域范围中电磁环境复杂多变。然而，信息化条件下战场上的电磁环境复杂绝不等于复杂电磁环境，即电磁环境复杂是客观存在，而造成这种复杂环境主要有两方面原因组成：其一是敌方电磁干扰造成的影响较大，而己方设备的抗干扰能力不强；其二是己方用频设备的电磁兼容性和频谱分配管理等问题，导致电磁信号的相互干扰影响较大。而美、俄等国由于有丰富的战场经验，因此重视从问题根源上着手解决问题，防止战场电磁环境复杂演变为复杂电磁环境。其一，从顶层制定电子设备和信息化武器装备的电磁兼容性与抗干扰的技术指标，并对设备进行严格的验证测试，以达到部队规定的标准；其二，建立权威管理体系，加强对电磁频谱的科学分配和有效管控。例如美军颁发《联合军事行动中的电磁频谱使用指南》、《国防部指令无线电频谱的管理和使用标准》等文件，加强对电磁频谱管理的建设与发展。

4 启示及建议

启示之一：注重频谱管理顶层设计

关于电磁频谱顶层规划，尤其是在海战场中，在同一场景下需要达到作战的信息化设备的功能需求和兼容性要求，就要考虑其具体用途、设备工作频谱以及电磁收发特性；在不同场景作战时，还需研究信息化装备对频谱资源的需求。由于电磁频谱资源相对有限，并且用频设备众多，使得海战场电磁频谱规划已不是单纯的频段划分，而需综合分析研究同一频段内多种不同工作体制的收/发设备的电磁特性参数，研究频率相关天线之间的空间隔离度指标，以及频率相关设备在具体空间布置下，同时工作所需的频率隔离度指标等。开展顶层频谱规划对于信息化装备研制立项验证具有重大意义，对相关设备使用的频谱、频率对装备效能的影响和未来设备发展的频谱需求等要逐项进行统计分析，优化相关设备的工作频率的分配管理，严格执行频谱管理相关规定，确保信息化设备能具备优良作战能力的同时避免电磁兼容性问题。

启示之二：严格频谱使用程序

在战场上，无线电导航、卫星定位、雷达、遥测、通信以及定向性武器等等装备系统都需要使用频谱，以发挥出在作战中装备的作战效能。因此电磁频谱的使用将持续整个作战阶段，一定程度上能够左右战场局势。因此需对频谱使用程序进行严格的管理，即针对电磁频谱感知、频谱分析决策、频谱管理控制和频谱应用服务等频谱使用程序进行严格管理：

（1）电磁频谱感知

对于海战场上执行频谱管理，主要措施是建立一种全方位、分布式、立体化的电磁频谱感知架构，对战场上所有信息化装备进行实时的监测管理，并进行相应分析与评估。其中频谱监测计划主要包括对电磁频谱监测力量的协调、管理和应用的计划，具体实施需要与频谱使用计划保持一致。

（2）频谱分析决策

战场频谱分析决策通常是在战役准备阶段以及具体作战任务前实施的，而最终的决策也会直接提供指导频谱规划、用频筹划和用频协同等方面的内容。其中频谱规划是对海战场作战区域内各种用频装备系统的工作频率、信息传输通道等频谱资源实施统一规划和管理。这种规划根据频率分配的相关规定、设备的频率特性、频谱监测获得的海战场电磁环境数据和实战中收集到的数据等，然后整合相关数据并加以分析，以减小或消除装备之间的用频冲突以及干扰。用频筹划是对信息化设备的频谱需求进行分析、规划和决策，其重点是根据特定的需求和任务计划执行步骤，利用已获取的信息完成相应筹划安排，尽可能降低信息化设备之间的频率干扰，合理规划频谱分配，确保作战任务能成功完成。用频协同是一种频谱管理方式，在作战期间为确保己方重要的信息化装备免于电子战的频谱干扰，保证己方通信系统与电磁网络的正常工作，尽可能地减小影响，从而左右战场局势。

（3）频谱管理控制

频谱管理控制是一种频谱资源分配的过程，通过现代信息技术对海战场中使用到的频谱资源进行动态分配。通常来说，可以根据平台优先级、设备优先级、用频时间、用频地域、用频需求、调制方式等为依据，进行合理的动态频率分配。在实际作战环境中执行频率分配时，各设备的工作频段尽量分散，这种方式较与仅仅投入更多频谱资源更加有效。例如，在30～512MHz频段上分布50个频率比在450～460MHz频段上分布100个频率更有效。相对而言，敌方难以实现对30～512MHz频段整体干扰覆盖，但实现对450～460MHz整个频段的干扰就相对简单。在更精准的预测基础之上，动态频谱分配通过预测海战场中用频装备在时域、频域、空域等各个方面的频谱资源相关信息，为更好的频谱资源分配提供了数据基础，并可实现频谱资源动态管理。

（4）频谱应用服务

频谱应用服务能够为海战场各类用频设备提供良好的系统接口，以减小装备之间由于频率使用规划产生的冲突或干扰，从而使得信息化武器装备充分发挥其能力；并且能够依据截获的敌方频谱信息，相应改变调整己方装备所使用的频率，根据需求分配提供服务。

启示之三：注重电磁兼容管理

随着武器装备日益信息化，电磁兼容管理与维护变得越来越重要。其一是电磁环境的复杂持续加剧导致信息化设备间的干扰更加严重；其二是部分信息化设备自身在运行时的信号辐射也会对其他设备产生干扰。因此，设备之外以及设备间的干扰，均会限制信息化装备正常运行，通畅会有指令失效，通信链路中断，雷达检测失误等重大问题。其次，不同信息化设备与系统之间的电磁兼容性也是一个关键要素，尤其是当涉及到装备的更新换代问题时。因此，电磁兼容的系统管理与维护是今后信息化设备研究和发展的关键问题。

随着电磁兼容技术指标越来越细致和规范，对相关产品的要求也更高，因此在设计开发产品的过程也更加复杂，并且在整个过程中会产生大量相关数据。根据对相关数据的统计分析从而对系统进行改进。而这些数据可以存储在一个专门的数据库中，通过数据库可以更轻松的进行管理以实现对数据的利用。目前，国家相关规定要求对舰载装备从设计阶段开始考虑电磁兼容性，以确保装备在整个生命周期内能完全发挥其特有的能力，维持稳定。同时数据库管理也需要保证其长期有效性，而这些数据还可以作为之后的装备设计与更新提供一定数据基础，甚至能够根据这些数据构建数学模型，通过分析设备电磁兼容性变化规律并进行后续预测，也能一定程度上确保设备功能正常。

结束语：本文简要介绍了历史上电磁频谱的典型案例/战例，介绍了国外电磁频谱领域的研发进展以及外军频谱管理的研究成果，并提出几点启示和建议，力求能为我开展海战场电磁频谱管理建设提供有益的借鉴和参考。