复杂电磁环境中基于马赛克战的无线通信系统构建

杜云飞 田礼

现代战争中的雷达、通信、导航、电子战等均大量使用射频传感器，这使得战场的电磁环境日益复杂。作为各作战平台铰链的无线通信系统，支持战场信息共享、态势实时更新，提升了作战平台间的协同能力。复杂的战场电磁环境直接影响着战场无线通信系统的信息传输能力，如何提升复杂电磁环境中无线通信系统的通信顽存能力，是战争终极致胜的法宝。

一、复杂电磁环境下的通信系统需求分析

现代作战越来越依赖于各种各样的信息化作战装备和系统，并且融合了雷达、光电、通信、导航、识别、卫星导航、遥测遥控等多终端情报数据，整合后上报作战指挥中心进行统筹管理、综合运用、直接控制与指挥等工作，因而需要基于多频谱在战场复杂电磁环境下进行陆、海、空、天多军种协同作战。[1]

除此之外，随着电子战的不断发展，通信对抗装备更是对无线通信系统形成巨大威胁。典型的有美海军舰载通信对抗系统已经实现系统一体化，具备多频带监测扫描、目标检测、识别和分析能力，还可干扰20 MHz ～2500 MHz 频率范围内的多个波形信号。美海军机载通信对抗装备工作频率宽，信号情报和测向系统的频率范围覆盖 1kHz ～40GHz，通信干扰能力强，干扰功率为5W ～10kW，能压制敌指挥控制系统和导航设备及无线电通信，使敌人的通信对抗设备和防御网失效，精确干扰能力、具备全频谱干扰和网电一体战能力、以及重点向无人作战系统能力转变。[2]

面对日益复杂的战场电磁环境，如下图所示,电子战工作频段基本实现了对作战平台的无线通信系统频段的全覆盖，通信系统的生存空间正在被不断压缩，本文认为需要从以下两个方面提升无线通信系统的顽存能力。

（一）创新通信技术

当无线通信系统受到电子战装备干扰时，可采取跳频、扩频、自适应滤波器等技术实施反干扰，但从通信和通信对抗的发展历程来看，当通信方式从单网台工作向综合多网台发展时，通信对抗也迅速从单部干扰机作战转向系统对抗。新的通信方式跳频、扩频通信一出现, 则多种干扰样式，跳频、扩频通信干扰也立即跟上。要面对通信对抗日益加剧的挑战，需要不断创新通信技术才能提升无线通信系统的通信顽存能力。

（二）创新通信模式

未来战场通信将是一种通信态势感知、通信方式智能选择和通信效果评估的综合协调。基于网络中心通信模式的大型YJ 机、指挥机、舰船平台，当被敌方电子战作战平台侦收到通信信号实施定向全频带干扰后，将使得受其指挥的武器平台、传感器平台通信中断，造成不可预估的后果。依靠固定网络、固定模式的通信方式未来将无法适应复杂多变的战场环境，因此需要不断创新通信模式提高无线通信系统在复杂电磁环境下的通信顽存能力。

二、基于马赛克战的无线通信系统构建

2019 年 9 月, 美军正式提出重塑竞争力的马赛克战概念，试图打造一个由先进计算传感器、多样化集群、作战人员和决策者等组成的具有高度适应能力的弹性杀伤链,将发现、定位、跟踪、瞄准、交战、评估等阶段分解为不同力量结构要素，以要素的自我聚合和快速分解的无限多种可能性来降低己方脆弱性,并使对手面临的问题复杂化,从而制造新的战争 “迷雾”。[3]

“马赛克战”的核心思想是廉价、快速、灵活且功能可扩展, 它把作战过程视为一个快速、复杂的系统, 将原来功能集中、昂贵的单平台作战体系变更为将小型无人系统与现有能力进行创造性、持续动态组合, 利用不断变化的战场条件和快速响应资源建立连接, 使用低成本无人蜂群编队以及其他电子、网络等手段来击溃对手。“马赛克战”强调分散部署、动态组合，使得武器平台的小型化、无人化、智能化成为趋势，传统的无线通信系统已经无法满足该作战样式的需求，因此需要构建基于马赛克战的无线通信系统。

（一）模块化、开放式通信系统

要实现“马赛克战”中作战平台分布式部署，具有高度互操作性的，可快速组合、重组和部署的要求，无论是搭载于各作战平台的通信系统终端还是各个终端组成的通信系统都应具备模块化、开放式的特点。

1.模块化、开放式通信终端

随着软件无线电技术的成熟使得通信、导航、识别、雷达、电子战等功能从中频甚至射频层面集成为一个模块成为可能。但相比于软件无线电技术的高集成度，宽带射频技术的发展稍显滞后，尤其对超宽带大功率的需求尤为迫切。针对这种硬件和软件发展不平衡的局面，模块化、开放式通信终端便应运而生。在模块化开放式通信终端构建初期，开发人员只需要建立适当的应用程序接口，就可以开始通信终端规划建设。应用程序接口不是诸如频率、功率、带宽等特征的静态指标，相反它们描述了各单元交互、通信和数据共享的过程, 这些过程通常与特定的信号或属性无关。应用程序控制接口的使用减轻了创建开放式通信终端开发人员与射频前段交互工作。

2.开放式通信系统

在通信系统中，配置于各平台的通信终端对外也应具备适当的应用程序接口，这样每个终端变也具备模块化特征，应用控制接口描述各个终端交互、通信和数据共享的过程，这样每个终端便可随时接入、退出通信系统，体现了通信系统的开放性。

（二）场景中心型的通信系统

以场景为中心的作战概念，其核心在于使得指挥官能够更快、更有效地决策。为支撑指挥官决策，基于战场频谱环境态势，组建场景中心型无线通信系统，通过人工智能辅助决策，在带宽、通信覆盖范围、通信延迟等参数间权衡，实现各战斗单元通信能力的快速组合的同时兼顾通信系统的隐身性能，最终实现有效战力的快速组合。

通过战斗单元通信能力的随感组合，增加了各个战斗单元对战场的适应性，增加了通信能力组合的复杂性和不确定性，降低了被敌方预测到通信架构和能力的风险，降低了敌方决策速度和质量，提升了我方通信在战场上的生存时间，从而形成对敌方的压制效果和不对等优势。

（三）进攻型通信系统

针对日益复杂的战场通信环境，如何在敌方强干扰条件下保证己方无线通信系统的基本通信能力也是“马赛克战”在复杂电磁环境下的新需求。

虽然通信相对于通信对抗有先发的优势，但是这一优势很容易被赶超。若只是一味被动地适应复杂的电磁环境，通信系统的通信能力终将被日益复杂的电磁环境所淹没。因此要适应日益复杂的战场电磁环境，通信系统除了要求规避不利于自己的电磁干扰，还应结合前突出的分布式无人系统对敌侦测设备进行侦测、诱骗、干扰，使敌方干扰设备出现饱和或者降级，同时对敌方传感器位置进行分析并传回后方指挥系统。即使敌方先进侦测设备侦测到无人系统与后方系统间的通信，并对其进行干扰，前突的分布式无人系统因其具备的人工智能属性，可对敌侦测系统进行自主攻击，从而形成我方通信空域的保护盾。

（四）数字孪生通信系统

运用云计算、数字孪生等新技术，构建数字孪生通信系统。各种战场传感器感知到的战场通信环境，在数字孪生通信系统内进行战场态势回放，训练平台通过仿真、推演、验证等对各种通信能力组合进行评估，根据评估结果持续迭代通信能力组合，给出最优通信能力组合方案。通过数字孪生通信系统，不断提升了通信系统对战场实际通信环境的应变能力，提升了系统辅助决策的准确性。

三、系统优势

基于“马赛克战”的复杂电磁环境中的无线通信系统构想有助于实现从预先配置的通信数据链向适应性更强的通信数据网转变，这一构想有力支撑了分布式作战以及各战斗平台快速组合和重组，保证了战场通信的稳定性。

（一）低预测性

战时通信系统的通信能力构建，均是基于卫星、YJ 机、无人机等战场传感器传回的战场频谱态势，战场指挥官依据人工智能辅助决策系统给出的方案，再根据原有作战经验进行构建的通信架构和能力。由于战场频谱的特征是动态变化的，因而构建的通信系统的架构和通信能力也是实时变化的，如此构建的通信系统，大大降低了我方通信架构和能力被预测的风险。

（二）高韧性

场景中心型通信系统，能根据战场态势快速给出通信系统组建方案，在实现本方通信的同时又注重自身通信系统的隐蔽性，保障了通信系统的高可靠性。由于构建的通信系统具备攻击特性，因此在我方完成战场态势感知后，便可派出通信干扰编队对敌方通信、干扰设备进行侦测和干扰，在对敌方通信进行干扰的同时，诱骗敌方干扰设备对我方编队的诱饵弹进行干扰，使得我方通信能力得以顽存，提升了通信系统的韧性。

（三）高适应性

“马赛克战”理念下的战场通信系统，能够基于通信效能，不断加深、迭代战场通信环境的识别和理解，基于战场实际通信环境所获取的数据信息，实现基于云计算等技术的智慧决策，实现决策功能的自进化、自学习，提升了通信系统的战场适应性。

四、结语

面对日益复杂的战场通信环境，为了把控战场信息主导权，基于马赛克战作战概念构建的无线通信系统与传统固定模式无线通信系统多有不同，基于马赛克战的通信系统更强调各通信单元、关键子系统之间的按需组合、集成和互操作性，最终形成“马赛克战”持久、快速、开放的未来战场适应性。本文采用马赛克战作战概念，是从复杂电磁环境下作战对无线通信系统的需求出发，提出了模块化开放式通信系统、基于决策中心战的通信系统。攻击性通信系统和数字孪生通信系统等构想，并从使用角度提出了所构想系统的优点，为未来复杂电磁环境中无线通信系统构建提供了思路。中国军转民