隨著軍民用電磁裝備的數(shù)量、類型以及更新速度快速增長,自適應對抗技術飛速發(fā)展以及電磁系統(tǒng)數(shù)字化程度越來越高,電磁環(huán)境呈現(xiàn)高度復雜化、動態(tài)化特征。常規(guī)電子戰(zhàn)手段所取得的作戰(zhàn)效能也在逐步下降,現(xiàn)有的電子對抗技術及工作模式已不能適應未來電磁發(fā)展環(huán)境和軍事任務需要,因此迫切需要開辟一條新的思路來突破瓶頸,推動電子戰(zhàn)作戰(zhàn)方式的變革,認知電子戰(zhàn)技術正是在這種背景下應運而生的。
面對各種電子戰(zhàn)裝備組網(wǎng)協(xié)同作戰(zhàn)能力的不斷發(fā)展,如何能夠迅速、準確、有效地對組網(wǎng)系統(tǒng)實施打擊,將是擺在電子戰(zhàn)研究者面前的一道難題。分布式方法是認知電子戰(zhàn)在性能、成本、體積、重量和功率方面產(chǎn)生最大效益的一個方面。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展,采用分布式方法已成趨勢,蜂群無人電子戰(zhàn)飛機成為重要分布式方法解決方案。可以通過分布式協(xié)同無人機電子作戰(zhàn)平臺,使得每個平臺覆蓋特定頻段,感知和干擾地方網(wǎng)絡化電子作戰(zhàn)裝備。美相關研究已經(jīng)大量鋪開。
洛克希德·馬丁公司先進技術實驗室研究分布式感知問題已有6 年,在感知、處理和組網(wǎng)方面取得了重大進展,其一些認知算法目前已可用于小型平臺。
在美國國防先期研究計劃局(DARPA)的支持下,BAE 系統(tǒng)公司研發(fā)出輕量、手持戰(zhàn)術傳感器,將顯著減少該新型認知電子戰(zhàn)系統(tǒng)的尺寸、重量和功耗。
DARPA 的「利用計算應對監(jiān)視」(CLASS)項目,基于COMMEX 項目所獲得研究成果,使得模塊化通信技術在嵌入到現(xiàn)有和即將出現(xiàn)的無線電系統(tǒng)中的成本增加不超過100 美元,但使得敵方需要用超過1000 倍的處理能力——「超級計算機」級處理能力才能破解。該技術成果計劃將轉(zhuǎn)化為美國陸軍通信電子司令部所用。
美空軍的先進電子戰(zhàn)組件(Advanced Components for Electronic Warfare, ACE)項目將通過設計制造低成本高產(chǎn)量的先進電子戰(zhàn)光電元件,推進構(gòu)建適應未來先進電子戰(zhàn)的基礎設施和能力。
DAPAR「自適應雷達對抗」(ARC)項目要求采用模塊化、開放式、可升級軟件架構(gòu)。一旦部署,嵌入ARC 技術的平臺既能獨立工作,也能在具備ARC 能力的網(wǎng)絡化系統(tǒng)中工作。
DAPAR的「行為學習自適應電子戰(zhàn)」項目將使裝備了BLADE 的系統(tǒng)將能獨立工作或成為BLADE 系統(tǒng)網(wǎng)絡的一部分,隨著網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量增加,系統(tǒng)性能也不斷提高,有望在多個電子戰(zhàn)節(jié)點之間實現(xiàn)信息共享。該項目第二階段將演示組網(wǎng)能力;第三階段提供組網(wǎng)的樣機。
DARPA、頻譜共享公司和BAE 系統(tǒng)公司正在研究「極端射頻頻譜環(huán)境中的通信」(COMMEX)項目,也將重點研究自適應組網(wǎng)、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、多鏈路和多組網(wǎng)等技術。
填補虛擬網(wǎng)絡作戰(zhàn)與硬殺傷物理作戰(zhàn)之間的譜系空白
信息戰(zhàn)融入聯(lián)合作戰(zhàn)
電子戰(zhàn)與賽博戰(zhàn)作為高技術條件下的新興作戰(zhàn)樣式,在效能發(fā)揮方面有著極其緊密的相互使能關系。然而受傳統(tǒng)電子戰(zhàn)在偵察分析、決策生成、對抗實施以及效能檢測等方面技術水平的限制,同時又由于賽博戰(zhàn)注重邏輯層、應用層等高層次的信息對抗,缺乏物理層、鏈路層等低層次的對抗手段和技術,從而導致兩者之間的使能作用并未充分發(fā)揮。
認知電子戰(zhàn)在多個關鍵環(huán)節(jié)帶來了重大的技術變革,將顯著縮小電子戰(zhàn)同賽博戰(zhàn)間的距離,增強兩者之間的相互使能作用。與此同時,這種使能作用也必將促進某些瓶頸問題的突破,進一步推動電子戰(zhàn)與賽博戰(zhàn)發(fā)展。
同時,認知電子戰(zhàn)可顯著彌補傳統(tǒng)物理硬殺傷作戰(zhàn)面臨的殺傷范圍過大,誤傷機率高,殺傷能力可操縱性低的問題。降低作戰(zhàn)過程中倫理道德風險,為殺傷人員裝備資產(chǎn)提供更廣泛且更加風險可控的選項。
美國陸軍多域作戰(zhàn)概念
電磁公域環(huán)境軍事化
美軍事優(yōu)勢本質(zhì)是通過對公共空間的控制體現(xiàn)的,美利用其技術優(yōu)勢實現(xiàn)了對海洋、太空、網(wǎng)絡等空間的主導權。隨著各個國家、團體對電磁空間利用能力快速提升,電磁空間隨著頻譜資源爭奪的日趨激烈,電磁空間逐漸呈現(xiàn)從利用、爭奪到軍事化發(fā)展趨勢。
信息戰(zhàn)一般模型
美軍認知電子戰(zhàn)的本質(zhì)就是繼續(xù)通過技術優(yōu)勢地位的維持和發(fā)展來實現(xiàn)強制性電磁空間利用和控制能力,并阻礙其他國家、機構(gòu)團體對電磁空間的獲取、利用能力發(fā)展。
比如,美海軍認知通信電子戰(zhàn)(Cognitive Communication Electronic Warfare)項目旨在針對具備強大抗干擾能力的智能手機和認知無線電電臺,開發(fā)一種認知通信干擾機。這將使得美軍獲得更強的電磁空間強制利用、控制和破壞力。
從實驗室引導到戰(zhàn)場引導
此波認知電子戰(zhàn)技術的發(fā)展也體現(xiàn)了美軍國防軍備研發(fā)思路的轉(zhuǎn)變,體現(xiàn)出力求滿足戰(zhàn)爭節(jié)奏、以戰(zhàn)爭節(jié)奏引領研發(fā)節(jié)奏,更貼近實戰(zhàn)需求的發(fā)展趨勢。
美國電磁頻譜分配
過去電子戰(zhàn)系統(tǒng)的研發(fā)基本是實驗室研究節(jié)奏控制著戰(zhàn)爭節(jié)奏,相關電子戰(zhàn)系統(tǒng)是依靠已知輻射源(雷達、通信等)的波形數(shù)據(jù)庫工作的,面對采用新型、未知波形和其它技術的輻射源則要進行記錄、回到實驗室、再重復上述過程并將其帶回戰(zhàn)場,最后再實施有效對抗。
面對當下日益動態(tài)化、復雜化的電磁環(huán)境,這將未來會置美軍于不利地位。BAE 系統(tǒng)公司的Josh Niedzwiecki 就指出,過去的雷達基于模擬器件,開發(fā)部署時間長,性能也很固定,在系統(tǒng)壽命周期內(nèi),其頻率、帶寬、脈寬等信號參數(shù)均不變。對抗這些威脅的現(xiàn)有模式是利用在戰(zhàn)場上截獲的這些信號特征,回到實驗室耗費數(shù)月時間制定對抗手段,然后再部署在我們的電子戰(zhàn)系統(tǒng)中。如今,威脅信號瞬息萬變,這種模式必須轉(zhuǎn)變。
軍民裝備無差別對待
認知電子戰(zhàn)裝備技術發(fā)展全面發(fā)展,認知電子戰(zhàn)裝備通用化能力更強,裝載平臺更加多樣。電子戰(zhàn)對抗對象類型軍民界限日趨模糊。認知電子戰(zhàn)裝備空間覆蓋范圍更加廣泛,地基系統(tǒng)發(fā)展迅速。電子戰(zhàn)裝備覆蓋對象更加全面,識別和對抗信號類型及裝備類型更加多元,從無線電、雷達、手機等電子裝備無所不包。
比如,雷聲公司「大功率高效射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器」(HiPERDAC)項目適用的平臺有:艦船、地面車輛、戰(zhàn)術飛機、無人機和單兵。美海軍認知通信電子戰(zhàn)(Cognitive Communication Electronic Warfare)項目可實現(xiàn)對具備強大抗干擾能力的智能手機和認知無線電電臺的攻擊。BAE 系統(tǒng)公司研發(fā)的輕量、手持戰(zhàn)術傳感器,可成功檢測和識別出超過10 種信號類型,并能夠集成到多種平臺和各種武器裝備中,如電子戰(zhàn)、信號情報、信號接收機和通信系統(tǒng)等。
認知電子戰(zhàn)智能化程度或?qū)⒊絺鹘y(tǒng)無人作戰(zhàn)平臺
電子戰(zhàn)作戰(zhàn)殺傷對象更加集中于裝備資產(chǎn)目標而非人力目標,這是其區(qū)別于傳統(tǒng)導彈等殺傷武器的關鍵特征。因此,在未來更加智能化的認知電子戰(zhàn)技術研發(fā)和作戰(zhàn)使用當中,研究人員和作戰(zhàn)人員或?qū)⒏俚厥艿饺祟悅惱矸矫娴南拗疲@得更大的研發(fā)自由和作戰(zhàn)自由,從而無禁區(qū)地實現(xiàn)認知電子戰(zhàn)人工智能技術的發(fā)展,并在作戰(zhàn)環(huán)境當中獲得更高的自主決策權限。
未來,智能化的認知電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠根據(jù)目標狀態(tài)的不同自主地調(diào)整最佳的對抗措施,需要依據(jù)戰(zhàn)局實際情況或者設定的戰(zhàn)術策略來操控系統(tǒng),更少地以來人機交互接口實現(xiàn)自主作戰(zhàn)決策。這種戰(zhàn)場應用前景可能使得認知電子戰(zhàn)技術成為自主化技術研究的獨特領域,最終異軍突起引領軍事裝備自主技術的發(fā)展。
電子精確打擊時代到來
在當前復雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境下,傳統(tǒng)電子戰(zhàn)系統(tǒng)對作戰(zhàn)對象的態(tài)勢感知不充分,深度、精度不到位,為了對目標實施有效對抗,就必須依靠大功率壓制手段來實現(xiàn),這相當于轟炸機機隊無差別轟炸時代。盡管這種對抗手段很有效,但同時帶來了很多方面的問題,比如干擾信號非常容易暴露,從而招致敵方的反輻射打擊的問題;需要更大的動力支撐,導致尺寸過大,限制裝載平臺選項范圍的問題;無差別殺傷軍民用裝備,戰(zhàn)后裝備修復成本高,誤傷友軍及有價值資產(chǎn)風險大的問題。
而認知電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠在復雜多變的電磁環(huán)境中,深入、精確地進行自主態(tài)勢感知,并在此基礎上實現(xiàn)對目標的精確干擾,而無須依靠大功率壓制手段,從而將大大提高干擾系統(tǒng)的隱蔽性和抗毀性,提高裝備范圍,最終實現(xiàn)頻譜、對象、空間和殺傷力等方面的可操控精確打擊,推動電子戰(zhàn)進入精確打擊時代。