频谱管理
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国防部UA V发展路线图中列出了远至2030年更好地定位UA V在军事行动中作用的目标。根据雷内•皮尤斯的观点,除了技术之外实现大部分目标别无它途。[83]技术可以解决很多UAS问题,但它不是解决频谱和带宽可用性问题的唯一途径。其它可能的解决途径包括获取额外的频谱资源、改革采办系统和采取其它与流程相关并有助于缓解当前问题的措施等。
5.1利用技术进步
电磁频谱技术的发展将会为解决军用和UAS带宽问题提供途径。光学数据链(或称激光通信)就是其中技术之一,它的带宽可能达到RF系统的2到3倍,重量比RF系统轻30%到50%,并且中断率低、具有抗干扰性。[84]轻型光电系统能耗低也对USA有利。[85]不幸的是,因为指示、探测和跟踪技术滞后,该技术在探测和保持链接方面仍存在问题,所以还未如预计的发展那么快。此外,当前还没有技术能支持这样的数据传输速率。[86] 其它方面技术的发展也有助于解决问题,但是目前并不容易实现。应用软件能实现覆盖大范围监视区域的传感器有选择性地仅仅传输重要数据,从而降低当前对下行链路通信量的需求。[87]数据压缩是类似的降低下行链路带宽速率需求的方法,可能只会在短期内有效,但是相关技术仍会从改进中极大地受益。[88]
5.2获取更多频谱资源
临时或永久性地获取更多军用频率和带宽是解决频率和带宽不足问题显而易见的方法(但是很难执行)。如上前面讨论的那样,全球频谱分配由相关条约和国际协议控制,其流程由世界无线电通信会议管理。[89]美国开始把频谱问题推向国际,将在下一届会议上提交相关议程来考虑UAS可能会对频谱需求造成的影响。[90]美国认为未来十年全世界的UA V 的数量预计会急剧增加,提议应开展评估潜在需求和确定最适于保障这些需求的波段等方面的研究,尽管在航空和航天应用领域可能需要更多的频谱资源。[91]应预备会议议程的需要进行了前期研究,并得出了影响未来UAS使用的几个结论:
(1)该航空领域预计是重要的增长点;
(2)未来UAS将在非隔离空域使用;
(3)飞行器在非隔离空域使用时,必须确实实现一体化并采用与有人驾驶飞行器一样的操作习惯;
(4)为确保安全性需要额外的通信需求。[92]
研究还注意到现有的频谱配额可能缓解短期需求增长,但是部署更多UA V将需要附加频谱配额。[93]
获取短期的波段和频谱保障是一个相对容易的解决方法,但是就如前所述这样做有风险。从商用资源租赁或购买波段非常昂贵,并且不能立刻用于满足作战需求。愿意在所需的位置和时间提供足够带宽的卖家会危害任务完成,如果我们把他们作为获取额外频谱保障唯一可信赖的途径。[94]
5.3改革采办流程
对采办频谱依赖型系统的方式进行改革能缓解将来面临的难题。如前所述,目前获取频谱分配的流程与特定设备的频谱保障鉴定相联系,并且频谱分配的保持不变。[95]通过授权具有确定参数的某一类设备使用限定的频段,可使这一流程更具灵活性。这将需要改变目前国防部的采办流程,也需要联邦团体之间广泛合作。这两方面都十分紧迫,并可能导致不可预测的结果。
改革研发过程中对系统的测试是另一个解决频谱保后勤障性的方法。系统作为商用产品时通常采用美国商用频谱进行测试。当其作为军用产品时仍维持较低的原有非政府系统优先权,那么在美国之外使用就可能会受限制。[96]为了减少配置和操作问题,我们应采取行动将系统调整到军用频谱。如果不能获得频谱保障就应限制购买该系统。在讨论CENTCOM/J6负责的通信问题和带宽限制时,它解释因为反对在环路或只通过光纤运行系统,所以应首先
在带宽受限的环境下设计和测试系统。[97]
5.4研发更好的管理工具和流程
如果指挥官不明白频谱和带宽问题对作战的影响,他或她就不会对可用资源按优先顺序来使用并做到以最佳方式全面地保障作战任务。对于很多类似于空情感知的项目,频谱管理功能必须具备对所需情况进行感知的手段,跟踪这种有价值的资源和为领导层提供需要的信息。CENTCOM意识到以战场领导层确定的优先权为基础,需要管理频谱和降低频谱冲突的工具。[98]当多个系统共享相同的频率时,采用了交替操控UA V的方法——必须结束某一项飞行任务另一项任务才能开始进行。[99]计划人员不仅需要自动化的工具最优化对可用带宽的分配,而且需要具备对不同情况进行假设分析并确定可能出现的问题和解决方法的能力。[100]我们也应为这一目标研发新的工具或者改进现有的工具,从而实现准确、实时和合理地分配电磁频谱资源。
随着信息技术的迅猛发展和大量用频武器的出现,电磁频谱管理已成为打赢信息化战争不可或缺的重要保证。
认清电磁频谱管理的“战略”地位
电磁频谱是信息化战场的“中枢神经”。信息化战争要靠大量使用信息化武器装备取胜,而信息化武器装备是靠发射和接收电磁波来发挥作战效能的。
近期发生的几场局部战争中,交战双方武器系统虽然“形”掌控在各自手中,但是其“神”——它们所发射的电磁波,却共处于同一个空间,任何一方对电磁波的牵动,都可改变整个战场的电磁环境。
电磁频谱管理是夺取“三权”的“制高点”。信息化战争制胜的关键是夺取制信息权、制空权、制海权。而在这“三权”中,制信息权处于主导地位,它对制空权、制海权的夺取具有制约、保证和支撑作用;只有首先夺取了制信息权,才能进而夺取制空权和制海权。而制信息权主要就表现为敌我双方电磁领域的对抗,其核心是战场电磁频谱的使用权和控制权。
加强电磁频谱管理是打赢信息化战争的重要保证。未来实施的诸军兵种联合作战,将投入大量信息化武器装备。如果没有专门机构实施科学的电磁频谱管理,必将产生严重的自扰互扰,难以顺利实施作战行动,甚至导致作战失利。电磁频谱管理已由机械化战争的局部问题,发展为信息化战争的全局问题,由战术问题上升为战略问题。
从指导上加强对电磁频谱的筹划
建立健全科学的电磁频谱管理机制。由于电磁频谱具有军民共享、敌我共存的特征,决定了电磁频谱必须实施集中统一管理,必须具有集中统一的管理机制,尤其对于信息安全稳定程度不高的军队,更要建立健全作战部队频管机构、规范战时组织指挥程序、明确军兵种协调关系、统一军民共管权限等。
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加强电磁频谱管理法规制度建设。频谱资源的共享性和流动性,客观上决定了必须通过建立法规进行管理。世界各国、各军队无一例外。必须把电磁频谱管理的各个环节纳入法制轨道,制定严格的管理法规。比如,完善电磁频谱管理条例、军民电磁频谱协调共管规定、战时电磁频谱征集动员规定、战场电磁频谱管制规定等,并以法规形式下达执行,使电磁频谱管理的各个环节、各个方面都能够有法可依、有章可循。
切实解决好武器装备的电磁兼容问题。各种信息化武器装备所使用的频率,往往在研制、生产阶段就已经设定。因此,必须从源头抓起,在武器装备研制、引进、使用方面,建立严格的用频审批机制和电磁兼容论证机制,才能保证各种武器装备在战场上达到电磁兼容,实现预期的武器装备效能。
严密组织电磁频谱管理行动
联合作战和联合训练中的电磁频谱管理,关系整个作战行动能否顺利进行,事关战场电磁权的掌控乃至作战的成败,必须严密组织实施。
指挥员尤应树立强烈的电磁频谱管理意识。指挥员应当切实把电磁频谱管理纳入重要议事日程,在制定作战计划、保障计划、战场建设计划时,把电磁频谱管理内容纳入总体作战计划;在组织战场行动时,将电磁频谱管理行动纳入整体作战行动,与信息作战行动、火力打击行动、兵力突击行动同等看待;同时应加强军事电磁频谱管理与地方无线电管理工作的协调配合,确保电磁频谱管理工作的有效运行,发挥整体效能。
在战场建设和装备部署中高度关注电磁环境问题。在战场建设中,应像利用地理环境一样利用电磁环境,从电磁频谱的有效使用和严格管理角度进行科学筹划。尤其在组织复杂电磁环境下训练时,应根据作战样式、地理环境、任务需要,准确设置电磁信号的密度、强度、样式和分布特征;科学选定电子显示装备的种类、数量和部署方法;合理构想敌方可能的用频情况和干扰行动,从而逼真地显现复杂电磁环境在空域、频域和时域上的瞬时变化,增强电磁环境构建的实战性,使参训部队真正“感受”到电磁环境的影响。
将电磁频谱管理作为组织指挥的重要方面。未来信息化战争中,电磁频谱管理将贯穿作战全过程。因此,各级指挥员及其指挥机关应把电磁频谱管理行动纳入整体作战行动,高度重视电磁频谱管理的组织指挥活动。应按照确保重点、关照全局的原则,及时协调频率的使用,保障主要方向、重要时节、关键部位、主要作战行动和主战武器装备的频率使用;同时应严密监控战场电磁环境,对战场电磁环境实行全频域、全方位、全时段的监测,掌握敌我双方频率占用情况,实时掌握敌方频率使用情况,及时通报有关部门,提出处置建议,确保联合作战行动顺利进行。