电磁频谱战是当今最为重要的战争形式之一，也是非战时最为普遍采用的战争形式之一。美国作为首个提出电磁频谱战的国家，在电磁频谱战领域的各个方面均处于世界领先水平。
2019年7月，美空军发布新的电子战条令，用新的条令附录3-51《电磁战与电磁频谱作战》替代了2014年10月发布的条令附录3-51《电子战》，美空军将“电子战”改称为“电磁战”，“电子”主要是指与无线通信、雷达、导航、制导、红外、激光等相关的电子电路；而“电磁”则包括所有的电磁频谱辐射，内涵更为丰富，范围更广泛。美空军条令的这一重大变化，表明了美军电子战发展的新方向。电磁域在军事领域的广泛应用，使得电磁频谱的战略地位日趋凸显，电磁频谱作战样式也发生了巨大变化。美军为巩固其电磁频谱优势，各军兵种根据自身需求，先后提出多个新概念来指导电磁频谱域的具体军事行动，不断推进电子战向电磁频谱战演进。本文首先给出电磁频谱战概念内涵，以区别传统电子战等概念，阐述电磁频谱战发展现状，针对美军几种典型电磁频谱战项目进行了重点剖析，同时分析了电磁频谱战未来发展趋势，支撑我军电磁频谱战研究工作。
电磁频谱战概念内涵
电磁频谱战是指使用电磁辐射能控制电磁作战环境，保护己方人员、设施、设备或攻击敌人，在电磁频谱域有效完成任务的军事行动。电磁频谱战是基于电磁频谱空间，实施电磁频谱防御和电磁频谱攻击，确保己方利用电磁频谱的能力，同时阻止敌方有效利用电磁频谱，实现战场中“制电磁权”的获取。电磁频谱是连接陆海空天各域协同作战的纽带，电磁频谱作战与陆海空天等域作战紧密耦合，是非战时最为典型的对抗样式。
美军电磁频谱战发展现状
美军电磁频谱战的发展经历了一个逐步深化的过程，主要体现在电磁频谱战概念认知、电磁频谱战略规划等方面。
在电磁频谱战概念认知方面，2015年12月，美军提出《决胜电磁波：重拾美国电磁频谱领域主宰地位》，阐述了“低－零功率”电磁频谱战概念。2016年11月，美国以“电磁频谱作战全球视野”为主题举办“老乌鸦”协会第53届国际研讨会，展示电磁频谱作战新概念与技术成果，探讨电磁频谱作战环境、政策条令、装备采办、联合训练与作战能力等。2017年1月美军签署首部《电子战战略》文件，正式确立电磁频谱为独立作战域并阐述如何实施作战。使得电磁频谱战成为作战理论研究和技术研发的热点。
在电磁频谱战战略规划方面，为推动电磁频谱战理念深度落地，美军建立起从战略框架到战术与技术措施的系列指导性文件。2019年3月，唐纳德特朗普总统签署了一项行政命令，其中有一条指示是要求国防部长加强核不扩散和核威慑威力以减少电磁脉冲袭击的可能性。具体要求包括：在计划场景中考虑电磁脉冲，通过协作机制对电磁脉冲发出预警，描述其对军事系统的影响，并在检测到电磁脉冲时进行防御。国防部还必须每两年更新一次总统报告，以了解基础设施对电磁脉冲的抵御能力。与此同时，美国空军正在着手进行变革，以更好地解决电磁频谱问题，包括在空军参谋部设立一个职位来倡导电磁频谱优势，将相关电磁频谱活动整合成一个新的组织，通过组合投资追求全面和分布式电子战能力，做好电磁频谱的战斗准备。
典型电磁频谱战项目
美军针对电磁频谱战这一新型战争理念投入了大量人力、物力，并对具体项目进行相关研发支持，美国防部高级研究计划局（DARPA）以及美军各军种均启动并开展了电磁频谱战的研究项目，比较典型的如自适应电子战行为学习项目、对抗环境下的通信项目、先进无线频率地图项目以及认知无线电云网络项目等。
1. 自适应电子战行为学习
自适应电子战行为学习（BLADE）项目的主要目标是开发一种实时检测、分析、对抗的无线通信战术级系统。传统电子战干扰机缺点是缺乏实时作战的能力，必须先记录下敌方电子设备波形，在实验室进行技术分析后才能进行有效干扰。BLADE系统将开发一种能够快速分析、对抗敌方指挥、控制和通信（3C）无线电台的网络，并对无线电遥控简易爆炸装置进行干扰。BLADE项目的核心技术是机器学习技术及相关自适应学习算法，其作战装备将实时分析局部电磁环境，快速检测并描述威胁信号，对自身干扰装备的发射参数进行修改，自动合成最优化干扰波形，以达到最佳干扰效果。
BLADE系统是一个闭环系统，该系统中包括3个功能模块。①信号检测与描述。完成对新电磁威胁信号的探测和特征描述的算法与技术。②干扰波形优化。能够自主合成干扰信号对威胁信号进行有效干扰。③作战效果评估。负责对战场干扰效果进行实时评估。
BLADE系统在实现自主干扰功能的同时还强调了电子战作战人员（EWO）在作战体系中的作用，作战人员应能够对整个系统实施控制并从中接收到反馈信息，反馈能力为作战人员提供了对战场态势感知的能力。
图1 BLADE系统的闭环结构
2. 对抗环境下的通信
DARPA于2014年提出对抗环境下的通信（C2E）项目，研发新型抗干扰通信以及难探测通信技术，增强电磁频谱作战威胁应对能力，确保电磁对抗条件下信息链路及网络的安全可靠互联互通。该项目将设计新型弹性开发架构，使得波形相同、协议不同的飞机之间也能够互联互通。同时也瞄准利用已经得到实践检验的商用智能手机的架构模型。利用这种架构，商用智能手机对应用处理、实时处理和软件定义无线电系统的硬件功能进行分离式管理、确认和升级，以确保各种新能力的快速调度使用。这种自适应通信系统具有三项优势：一是硬件模块化、功能软件化，可以在硬件不变的情况下，通过软件更新实现功能重塑；二是系统模型通用化，具有灵活的移植能力，可以基于多种硬件平台进行快速开发；三是能够支持多种波形和多类协议设备的互联互通，组成一个异构多样化的战场信息网络，为作战人员提供信息支援服务。
3. 先进无线频率地图
2016年，DARPA与位于弗吉尼亚州的洛克希德•马丁公司签订了“先进的无线频率地图”项目第三阶段合同，共计1180万美元。项目主要基于分布在战场上的多个通信电台或节点（RF设备）进行电磁感知，通过信息共享、数据融合、态势挖掘应用等，实现无线电电磁在频率、分布和时间上的实时精细化感知。其中WALDO（Wireless And Large-scale Distributed Operations）无线和大规模分布式操作系统是分布式中间件软件系统，“WALDO remote”运行于每一台可利用的RF设备的组件，执行接收、发射任务和该应用程序的本地处理任务，利用并协调可用RF设备的接收和发射能力，以支持如RF mapping应用，其主要特点是：①不需要为了该应用对设备软件进行专门修改，②不需要针对设备专门设计应用实现，③不需要针对设备或应用专门设计WALDO的任何部分。WALDO可近实时监控大的WALDO网络（约100个节点），包括传感器位置、状态的可视化，并为具体申请分配任务，并详细规定WALDO利用作战层次的网络和设备资源的限制条件，如：总的网络带宽、消耗的电池能量。
图2 美军DARPA先进无线频率地图
4. 认知无线电云网络
美国空军指挥与参谋学院在2018年11月底公布了一篇名为《认知无线电云网络：确保在未来电磁作战环境中的频谱接入》的论文。作者是来自美国海军陆战队的Lawrence O. Jones少校。文章认为，电磁频谱是一种有限的资源，对于美军在五个作战域中获得优势能力至关重要。控制电磁频谱将是美军在全球范围内继续占据主导地位的关键，而且美军对电磁频谱的使用需求一直在快速增长。美军一直奉行的电磁方针是：在需要的时间和地点接入频谱，以实现任务成功。然而，在未来的电磁作战环境中，获得可靠频谱接入的难度越来越大，一方面是因为对手主动参与频谱的竞争，另一方面是因为商业和民用的频谱接入呈指数增长，导致频谱日益拥塞。因此，美国联邦政府和国防部亟须对已经沿袭了上百年的电磁频谱管理方法进行革新。
软件定义无线电、机器学习和云计算技术的进步和融合，可以为未来电磁作战环境中的频谱接入问题提供可行的解决方案，即认知无线电云网络。认知无线电和云计算的结合可谓相得益彰：一方面，云计算可以显著降低认知无线电节点的运算负荷和功率消耗，还可以为认知无线电提供更为丰富的事件库进行频谱分析和识别；另一方面，认知无线电可以在竞争和拥塞的电磁频谱作战环境中自动跳转到频谱空隙，以确保用户对云的可靠接入。
尽管还面临着一些挑战，为了在2035年的战场上实现可靠频谱接入，认知无线电云网络是最可行和最可能的方法。因此美国对云计算和认知无线电的融合加强了战略投资和研究开发。
电磁频谱战发展趋势
随着电磁频谱域战争形态加速向信息化、智能化的演变，为争夺战场电磁频谱域的优势，美军着力发展电磁频谱战相关技术及装备，未来电磁频谱战发展将主要围绕以下几个方面。
1. 大量使用人工智能技术提升电磁频谱战战斗力
经过十余年的快速发展，美军人工智能技术取得了显著进展，在电磁频谱领域得到初步应用，推动了电磁频谱战向智能化方向发展。电磁频谱作战具有“强信息依赖、低时延响应、大范围协同、多类型作战”的特点，对未来作战态势分析与指挥控制提出了准确电磁态势分析与预判、低时延快响应动态决策、多兵种电磁行动协同控制、复杂电磁对抗训练模拟等问题，随着人工智能技术在电磁对抗领域不断取得突破，人工智能为上述问题的解决提供了很好的研究基础和解决途径。例如在电磁频谱准确感知方面，自适应电子战行为学习等项目开发新型机器学习算法技术，快速探测感知新型无线通信威胁，动态融合对抗措施，并精确评估电子攻击战场损伤。在电磁频谱指挥控制方面，对抗环境下的通信等项目利用人工智能来协调无人系统并动态生成可用波形。
2. 灵巧式、隐蔽式、机动式对抗成为典型电磁频谱战样式
美军电磁频谱作战样式多变，不再局限于电子战传统作战样式，而是在此基础上进一步发展升华，向灵巧式、隐蔽式和机动式方向发展，从而有效应对敌方探测以及抗干扰、抗截获等威胁，同时隐藏作战意图，避免敌方感知作战行为，从而达到电波制胜。例如DARPA提出的“对抗环境下的通信”（C2E）项目，采用极低功率甚至零功率通信技术达到隐蔽作战的目的；“小精灵”电子战无人机项目采用低功率网络化电子攻击技术，机动式压制、切断敌方信息网络，获取制信息权。
3. 多域一体化联合作战将成为电磁频谱战主要形态
电磁频谱域与陆、海、空、天各域紧密耦合，作战能力主要基于电磁频谱，并无缝与其他域融合，未来作战将是以信息为关键、以网络为中心的一体化联合作战。例如美国国防信息系统局（DISA）正在将四个军种的数据汇集在一起，以创建一个庞大的电磁数据库，即联合频谱数据库（JSDR）。JSDR不仅可以避免美军内部的信号互扰，还可以帮助美军的信号情报（SIGINT）和电子战（EW）部队更好的识别和对抗敌方的信号。将电磁频谱数据统一整合到JSDR中可以提升访问的便利性，而JSDR与“军事云”（milCloud）和“联合企业防御基础设施”（JEDI）结合使用时又可以发挥出巨大的潜力。milCloud和JEDI是美国国防部在云计算领域的两个重大项目，可以提供对JSDR的全球访问，特别是JEDI可以将前线的作战单位连接到云。
4. 前沿部署新型电磁频谱战装备，强化实战能力
美军注重新型电磁频谱系统的作战使用和实战检验，在叙利亚战场，美军、俄军开展了激烈的电磁频谱攻击与防御对抗战，针对对手的监视雷达进行电磁干扰，避免己方战机被侦察监视，保护己方战机执行任务，同时通过无人机携带频谱侦察载荷，收集敌方的电磁频谱信号，用于分析敌方的目标类型及制定对抗策略。美军国家赛博靶场为美国各军种的电磁频谱作战提供检验环境，实施电磁频谱战系统测评，为新型电磁频谱战装备的研发和部署奠定基础，支撑了电磁频谱实战化能力形成。
现代战争在信息获取、信息传输、信息应用、信息安全等方面日益依赖电磁频谱，电磁频谱与多种因素、军事能力和军事行动强关联和强耦合，已成为横跨多个作战域、贯穿战争始终的作战空间，随着人工智能等前沿科技向电磁频谱领域加速渗透，电磁频谱控制权的争夺日趋激烈，美军作为这一领域的先行者，不遗余力地推动电磁频谱作战力量走向实战。研究美军电磁频谱战发展现状及典型项目有助于我军全面梳理电磁频谱战威胁，制定电磁频谱战发展措施，提升我军电磁频谱作战水平，为我军形成新形势下电磁频谱作战能力具有重要意义。
本文即将刊载于《飞航导弹》，此为网络首发
作者：中国运载火箭技术研究院李喆
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