对抗“低-零功率”电磁频谱战技术需求分析
频谱分析仪基础知识-性能指标及实用技巧
频谱分析仪基础知识性能指标及实用技巧频谱分析仪是用来显示频域信号幅度的仪器，在射频领域有“射频万用表”的美称。
在射频领域，传统的万用表已经不能有效测量信号的幅度，示波器测量频率很高的信号也比较困难，而这正是频谱分析仪的强项。
本讲从频谱分析仪的种类与应用入手，介绍频谱分析仪的基本性能指标、操作要点和使用方法，供初级工程师入门学习；同时深入总结频谱分析仪的实用技巧，对频谱分析仪的常见问题以Q/A的形式进行归纳，帮助高级射频的工程师和爱好者进一步提高。
频谱分析仪的种类与应用频谱分析仪主要用于显示频域输入信号的频谱特性，依据信号处理方式的差异分为即时频谱分析仪和扫描调谐频谱分析仪两种。
完成频谱分析有扫频式和FFT两种方式：FFT适合于窄分析带宽，快速测量场合；扫频方式适合于宽频带分析场合。
即时频谱分析仪可在同一时间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号设置相对应的滤波器与检知器，并经由同步多工扫瞄器将信号输出至萤幕，优点在于能够显示周期性杂散波的瞬时反应，但缺点是价格昂贵，且频宽范围、滤波器的数目与最大多工交换时间都将对其性能表现造成限制。
扫瞄调谐频谱分析仪是最常用的频谱分析仪类型，它的基本结构与超外差式接收器类似，主要工作原理是输入信号透过衰减器直接加入混波器中，可调变的本地振荡器经由与CRT萤幕同步的扫瞄产生器产生随时间作线性变化的振荡频率，再将混波器与输入信号混波降频后的中频信号放大后、滤波与检波传送至CRT萤幕，因此CRT萤幕的纵轴将显示信号振幅与频率的相对关系。
基于快速傅立叶转换（FFT）的频谱分析仪透过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，进而达到与传统频谱分析仪同样的结果。
新型的频谱分析仪采用数位方式，直接由类比/数位转换器（ADC）对输入信号取样，再经傅立叶运算处理后而得到频谱分布图。
频谱分析仪透过频域对信号进行分析，广泛应用于监测电磁环境、无线电频谱监测、电子产品电磁兼容测量、无线电发射机发射特性、信号源输出信号品质、反无线窃听器等领域，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，特别针对无线通讯信号的测量更是必要工具。
电磁频谱人工智能模型的对抗安全威胁综述
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１１４．２０２４．０１．００１引用格式：张思成，张建廷，杨研蝶，等．电磁频谱人工智能模型的对抗安全威胁综述［Ｊ］．无线电通信技术，２０２４，５０（１）：１－１３．［ＺＨＡＮＧＳｉｃｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｔｉｎｇ，ＹＡＮＧＹａｎｄｉｅ，ｅｔａｌ．ＲｅｖｉｅｗｏｆＡｄｖｅｒｓａｒｉａｌＳｅｃｕｒｉｔｙＴｈｒｅａｔｓｔｏＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｐｅｃｔｒｕｍＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＭｏｄｅｌｓ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，５０（１）：１－１３．］电磁频谱人工智能模型的对抗安全威胁综述张思成１，张建廷２，杨研蝶１，杨凇麟１，姜 航１，宣 琦３，４，林 云１（１．哈尔滨工程大学信息与通信工程，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．中国人民解放军海军研究院，北京１０００３６；３．杭州市滨江区浙工大网络空间安全创新研究院，浙江杭州３１００５６；４．浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州３１００２３）摘 要：电磁频谱在现代社会中扮演着至关重要的角色，是国家战略资源，为通信、导航、科学研究和国防等领域提供关键支持。
为应对电磁频谱高效管理与利用中的诸多挑战，人工智能（ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ＡＩ）技术在物理层中被广泛应用。
然而，研究发现ＡＩ模型对于数据的依赖导致其在训练和测试阶段容易受到恶意攻击。
为推动针对电磁频谱ＡＩ模型的攻击与防御相关研究的发展，保障ＡＩ模型的安全应用，提升电磁安全能力，对电磁频谱物理层ＡＩ模型的对抗攻击方法进行了回顾，包括在训练阶段和测试阶段的攻击原理与方法。
从数据、模型以及电磁信号特性的角度回顾了对抗攻击的评测工作。
展望了攻击、评测和系统研发三个具有潜力的研究方向，并做出了总结。
关键词：电磁频谱安全；人工智能模型；数据投毒；后门攻击；对抗样本中图分类号：ＴＮ９１８．９１ 文献标志码：Ａ 开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１１４（２０２４）０１－０００１－１３ＲｅｖｉｅｗｏｆＡｄｖｅｒｓａｒｉａｌＳｅｃｕｒｉｔｙＴｈｒｅａｔｓｔｏＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｐｅｃｔｒｕｍＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＭｏｄｅｌｓＺＨＡＮＧＳｉｃｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｔｉｎｇ２，ＹＡＮＧＹａｎｄｉｅ１，ＹＡＮＧＳｏｎｇｌｉｎ１，ＪＩＡＮＧＨａｎｇ１，ＸＵＡＮＱｉ３，４，ＬＩＮＹｕｎ１ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｖａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰＬＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３６，Ｃｈｉｎａ；３．ＢｉｎｊｉａｎｇＣｙｂｅｒｓｐａｃｅＳｅｃｕｒｉｔｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＺＪＵＴ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５６，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｐｌａｙｓａｃｒｕｃｉａｌｒｏｌｅｉｎｍｏｄｅｒｎｓｏｃｉｅｔｙ，ｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｎａｔｉｏｎａｌｓｔｒａｔｅｇｉｃｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｐｒｏｖｉｄｉｎｇｋｅｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｎａｔｉｏｎａｌｄｅｆｅｎｓｅ．Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｍｙｒｉａｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍ，ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ（ＡＩ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄａｔｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｆｏｕｎｄｔｈａｔＡＩｍｏｄｅｌｓ ｒｅｌｉａｎｃｅｏｎｄａｔａｍａｋｅｓｔｈｅｍｖｕｌｎｅｒａｂｌｅｔｏｍａｌｉｃｉｏｕｓａｔｔａｃｋｓｄｕｒｉｎｇｂｏｔｈｔｒａｉｎｉｎｇａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｐｈａｓｅｓ．ＴｏａｄｖａｎｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｔｔａｃｋｓａｎｄｄｅｆｅｎｓｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏＡＩｍｏｄｅｌｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｎｄｔｏｅｎｓｕｒｅｓｅｃｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＩｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅｒｅｂｙｅｎｈａｎｃｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｃｕｒｉｔｙｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓａｄｖｅｒｓａｒｉａｌａｔｔａｃｋｍｅｔｈｏｄｓｏｎＡＩｍｏｄｅｌｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ．Ｔｈｉｓｉｎｃｌｕｄｅｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆａｔｔａｃｋｓｄｕｒｉｎｇｔｒａｉｎｉｎｇａｎｄｔｅｓｔｉｎｇｐｈａｓｅｓ．Ａｒｅｖｉｅｗｉｓｇｉｖｅｎｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓｏｆｄａｔａ，ｍｏｄｅｌ，ａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｇｎａｌｄｏｍａｉｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｅｓｔｈｒｅｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｔｔａｃｋｓ，ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅｓｗｉｔｈａｓｕｍｍａｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｓｅｃｕｒｉｔｙ；ＡＩｍｏｄｅｌｓ；ｄａｔａｐｏｉｓｏｎｉｎｇ；ｂａｃｋｄｏｏｒａｔｔａｃｋｓ；ａｄｖｅｒｓａｒｉａｌｓａｍｐｌｅｓ收稿日期：２０２３－１０－２７基金项目：国家自然科学基金面上项目（６２２０１１７２）；中央高校基本科研业务（３０７２０２３ＣＦＪ０８０１）；哈尔滨工程大学先进船舶通信与信息技术工业和信息化部重点实验室项目ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＧｅｎｅｒａｌＰｒｏｇｒａｍＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（６２２０１１７２）；ＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈＦｕｎｄｓｆｏｒｔｈｅＣｅｎｔｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ（３０７２０２３ＣＦＪ０８０１）；ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｒｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ０ 引言电磁频谱作为电磁空间的基本载体，是国家基础性、稀缺性战略资源，是支撑经济社会发展和维护国家安全的重要保障。
美军全球电磁频谱信息系统发展现状与趋势
doi :10.3969/j.issn.1001-893x.2021.06.020引用格式:张宁,周正廉,张祖尧.美军全球电磁频谱信息系统发展现状与趋势[J].电讯技术,2021,61(6):780-784.[ZHANG Ning,ZHOU Zhenglian,ZHANG Zuyao.Developing progress and trends of U.S.global electromagnetic spectrum information system(GEMSIS)[J].Telecommunication Engineering,2021,61(6):780-784.]美军全球电磁频谱信息系统发展现状与趋势∗张㊀宁,周正廉∗∗,张祖尧(海军指挥学院作战实验室,南京210016)摘㊀要:简要介绍了美军联合电磁频谱作战的发展沿革及项目进展,重点总结了全球电磁频谱信息系统(Global Electromagnetic Spectrum Information System ,GEMSIS )项目建设的发展现状及技术特性,结合GEMSIS 系统在美最新提出的 低-零功率 ㊁机动式㊁认知化电磁频谱战中的应用,分析了系统的未来发展趋势,以期为相关人员提供参考㊂关键词:联合电磁频谱作战;全球电磁频谱信息系统;电磁频谱管理;低-零功率开放科学(资源服务)标识码(OSID):微信扫描二维码听独家语音释文与作者在线交流享本刊专属服务中图分类号:TN915㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-893X (2021)06-0780-05Developing Progress and Trends of U.S.GlobalElectromagnetic Spectrum Information System (GEMSIS )ZHANG Ning,ZHOU Zhenglian,ZHANG Zuyao(Warfare Research Laboratory,Naval Command Academy,Nanjing 210016,China)Abstract :Starting with the brief introduction of the developing evolution and program progress of i-tary Joint Electromagnetic Spectrum Operation(JEMSO),this paper emphasizes on the summary of develo-ping progress and technical features of Global Electromagnetic Spectrum Information System(GEMSIS).According to the application of GEMSIS system in the low -to -no power,electronic maneuver and cognitive electromagnetic spectrum warfare proposed by U.S.,the developing trend of the system is analyzed in hope of providing reference for those concerned.Key words :joint electromagnetic spectrum operation(JEMSO);global electromagnetic spectrum informa-tion system(GEMSIS);electromagnetic spectrum management;low -to -no power0㊀引㊀言随着依赖电磁频谱的复杂系统的便携性和功能性不断提高,军事行动面向的电磁频谱环境在未来将变得更加复杂㊂为使军事力量能够更好地使用电磁频谱,2013年,美军参谋长联席会议手册中首次提出联合电磁频谱作战(Joint Electromagnetic Spec-trum Operation,JEMSO)概念,并在2016年的美军联合作战条令中对其进行了全方位的规范㊂JEMSO由联合电磁频谱管控和电子战组成,旨在开发㊁攻击㊁保护和管理电磁作战环境内的频谱资源,解决电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI),以实现作战指挥官的目标[1]㊂联合电磁频谱作战行动中必然面临复杂的电磁频谱规划与使用情况㊂经过近些年从装备技术到作战理论的深入探索,美军已逐步健全了电磁频谱管理的软硬件条件㊂美军不仅构建了电磁频谱管理体㊃087㊃第61卷第6期2021年6月电讯技术Telecommunication EngineeringVol.61,No.6June,2021∗∗∗收稿日期:2020-07-03;修回日期:2020-08-06通信作者:693677822@系,设立相应职能部门,还持续深化全球电磁频谱信息系统(Global Electromagnetic Spectrum Information System,GEMSIS)建设以实现高效自动的频谱管理,并在此基础上实施 低-零功率 ㊁机动式㊁认知化电磁频谱作战样式㊂研究和剖析美军GEMSIS 系统的技术特性与建设思路,对当前电磁频谱管理系统建设与电磁频谱作战发展㊁未来信息战场与敌制胜具有重要现实意义㊂1㊀GEMSIS 发展现状2006年1月23日,美联合需求监督委员会批准了GEMSIS 初始能力文件,并于2009年启动开发㊂这是美军为实现以网络为中心的电磁频谱管控战略而打造的联合频谱管理系统,旨在使电磁频谱策略由预先计划和静态分配转变为自主和自适应的模式㊂由美国防部信息系统局(Defense Information System Agency,DISA)历年财报中梳理的项目开发进程可知[2],GEMSIS 项目开发共分为三个增量阶段:增量1阶段确定了服务架构和基础设施标准,并接入了一体化联合频谱管理规划工具(Coalition Joint Spectrum Management Planning Tool,CJSMPT)和东道国频谱全球数据库在线(Host Nation Spec-trum Worldwide Database Online,HNSWDO);增量2阶段完成了依托于全球信息栅格,基于网络中心和Web 服务的频谱管理工具,集成了联合频谱数据仓库(Joint Spectrum Data Repository,JSDR)㊁基石(Step-stone)㊁频谱XXI(SXXI,Spectrum XXI)㊁海上电磁频谱作战项目(Afloat Electromagnetic Spectrum Opera-tions Program,AESOP)等服务,实现集成频谱桌面(Integrated Spectrum Desktop,ISD)并部署升级了2.0版本;增量3阶段的主要工作则是在前两个阶段的基础上进行维护和升级,实现与同盟伙伴的信息交互合作,完善系统功能,最终为作战能力形成提供可靠支撑㊂GEMSIS 项目的具体发展进程如表1所示㊂表1㊀GEMSIS 项目发展进程阶段时间/年主要工作增量12009文件确定了包括HNSWDO 和CJSMPT 的GEMSIS 增量1阶段的标准架构2010改进增量1的网络中心性和频谱数据标准化2011确定了GEMIS 的服务架构和基础设施标准目录增量22012确定了提供初始ISD㊁以网络为中心的频谱管理能力和访问JSDR 的能力2013改进了ISD㊁增加从AESOP 访问web 服务的功能2014集成频谱分配管理工具以及来自JSDR㊁SXXI Online 和AESOP 的web 服务,实现并部署了ISD v2.0版2015改进用户界面,集成SXXIO v2.3,Stepstone v2.1及其他服务2016将E2ESS 以及其他企业服务集成到集成频谱桌面中2017继续增强ISD 功能增量32018继续SXXI Legacy㊁E2ESS㊁JSDR 的维护和版本发布2019同上2020增加了1.2千万美元预算,调整了合同,开始基础电磁和电磁频谱作战管理的研究工作,以实现有效的JEMSO㊀㊀经过十多年的持续建设,GEMSIS 已经在增量1和增量2阶段形成了如图1所示的功能模块相对完备的电磁频谱管理工具体系[3],下面对各模块功能进行介绍㊂图1㊀GEMSIS 在增量2阶段形成的能力结构框图1.1㊀频谱数据模块 JSDRJSDR 作为国防部权威的频谱数据库,收录了美军收集的电磁频谱有关的数据,支持符合美军事通信电子委员会颁布的Pub 8标准频谱资源格式的Web 服务[4]㊂JSDR 通过提供综合的传输基线,可以使情报部队和电子战部队更容易深入对手的通信领域,也为其他功能模块提供了数据基础支撑㊂1.2㊀频谱规划模块 CJSMPTCJSMPT 能为JEMSO 的各个阶段提供频谱规划的能力支撑,主要由四部分协同完成:收集演训任务兵力态势㊁平台及其载荷的电磁特征数据,通过分析㊃187㊃第61卷张宁,周正廉,张祖尧:美军全球电磁频谱信息系统发展现状与趋势第6期完成对频谱的有效管控;通过仿真模拟,在行动前计算潜在用频冲突;可视化组件配合数字三维地形图,将电子对抗及通信效能可视化地进行展现;采取标准的数据结构格式,能够接入并获取JSDR的频谱数据㊂1.3㊀频率分配模块 SXXISXXI是GEMSIS的核心,最早由美国防部开发,旨在发展战术环境下自动化指派无干扰频率的能力,并曾在阿富汗战争中被使用,其功能主要是频率分配和指派[5]㊂当频谱管控人员输入频谱资源需求清单后,其核心信息系统能够自动处理并自动生成经过校验的频率分配方案,指派频率后还能够跟踪频率分配方案的执行情况㊂此外,还有数据转换㊁地形数据管理㊁干扰分析㊁干扰报告㊁一致性检查㊁联合限制频率表生成等功能㊂1.4㊀干扰解决模块 JSIRO在线联合频谱干扰消除(Joint Spectrum Interfer-ence Resolution Online,JSIRO)项目旨在解决JEMSO 中持续和反复出现的EMI问题,包括民用系统和国防部系统之间的问题以及电磁入侵和电磁干扰问题[6]㊂JSIRO能够在作战指挥链中尽可能低级别地解决EMI问题,即通过将EMI事件输入其在线门户网站,协调当地频谱资产或东道国援助寻求解决方案㊂当无法使用协调方式解决EMI事件时则将其提交至作战指挥链,由指挥链通过其他手段解决㊂1.5㊀频谱保障模块 E2ESS在频谱保障方面,端到端频谱支持(End to End Spectrum Supportability,E2ESS)集成了HNSWDO和Stepstone两个工具㊂Stepstone主要用于支持国防部用频装备的许可流程处理,其规范了用频装备的数据格式和许可申请流程,加快了用频装备投入使用的过程;HNSWDO是一款Web应用,提供了可视化的东道国用频设备的态势信息,并能够自动分发东道国频谱协调和需求请求,降低与东道国发生用频冲突的风险㊂1.6㊀能力融合模块 ISDISD为用户提供了可以访问集成了各种频谱工具及服务的通用桌面㊂该通用桌面促进了GEMSIS 系统中各类功能的集成与可操作性,提供了指向包括JSIRO在内的各种站点的Web链接㊂美军目前已经完成增量2的研制工作,启动了增量3阶段㊂2㊀GEMSIS的作战应用电磁频谱资源的争夺是电磁频谱战的核心,其过程是电磁频谱管控与电子战重编程相结合㊂图2是美军JEMSO的典型实施流程[7]:首先,根据作战计划中涉及的平台及其载荷的电磁特征参数㊁兵力部署态势以及行动计划中对用频需求的格式化描述形成频谱的需求清单;其次,根据战场东道国频谱政策㊁国际要求规定以及电磁行动环境,确定可用频谱资源清单;最后,GEMSIS对联合受限频率表与电子对抗用频表进行分析,提前发现潜在干扰用频,考虑局部资源使用冲突㊁优先级序列等问题后,形成最终的用频规划清单,然后被指派给电子战行动中的各个单位㊂实际行动中,作战单位根据战场电磁频谱态势的变化,以及与对手之间的用频冲突或干扰情况实时对系统反馈,系统解决后产生新的规划清单重新下发给各单位㊂电磁频谱管控几乎覆盖电磁频谱战的全流程㊁全要素㊂图2㊀美军JEMSO典型实施流程另外,由于使用更大功率的有源网络进行对抗不仅越来越难以实现,且大功率也意味着更容易在战场中被发现,当前电磁频谱战样式开始向 低-零功率 ㊁智能机动式作战发展[8],电磁辐射控制与频谱管控的结合也更加紧密㊂在 低-零功率 电磁频谱战中,GEMSIS的频率管控与电磁能量的协同控制可以实现更好的电磁兼容和电子防护;而在认知化电磁频谱战中,自适应电子战行为学习(Behavior-al Learning for Adaptive Electronic Warfare,BLADE)项目基于GEMSIS提供的频率规划支持,可以实现频域捷变与频段控守,以保持其电磁优势㊂在未来㊃287㊃电讯技术㊀㊀㊀㊀2021年的发展计划中,美国国防部将持续进行GEMSIS 的项目建设以增强其对JEMSO 的支持能力㊂3㊀GEMSIS 的发展趋势图3是根据DISA 财报梳理出的GEMSIS 未来将要形成的能力结构框架,即增量3阶段要实现的目标能力㊂增量3阶段的目标是基于前两个阶段形成的能力,进一步增强GEMSIS 在JEMSO 中的用频支撑能力,主要在频谱规划和反冲突能力方面以及战术频谱协调能力方面㊂结合当前技术发展现状与美军战略的调整情况,GEMSIS 的发展主要呈现三方面的特点和趋势㊂图3㊀GEMSIS 增量3阶段能力结构框架3.1㊀开放合作的频谱管理协作为适应美军未来 全域作战 概念,面向范围更广阔的战场,频谱规划不仅需要考虑任务部队实际用频情况,还要综合考虑多方面因素,包括军事行动所在东道国的电磁环境及频谱政策㊁国际电磁频谱政策㊁军用与民用㊁己方军队与盟军用频设备用频协调等因素㊂特别是在他国实施军事行动时,客场电磁频谱先验知识的欠缺使频谱管理更加困难㊂美军未来将基于全球信息栅格网络基础设施所提供的全球一体化信息网络服务,进一步加强与地方㊁同盟国之间的协同合作,以共建频谱管理基础设施及标准规范建设为抓手,通过标准和规范引领,完善合作机制,推进监测设施㊁信息服务设施的共建共享以及频谱资源数据共享,加快形成开放合作的频谱管理协作态势㊂3.2㊀机动灵活的战术频谱协调不同任务生成的频谱规划需求各不相同,加之战场中用频装备的位置㊁作战地形㊁气象条件等因素都会随着作战进程推移发生改变,这些因素都会对用频装备的电磁性能产生影响,实现机动灵活的战术级频谱规划将作为美军电磁频谱战制胜目标的 最后一公里 ㊂为此,DISA 在其2020财年计划中也指出接下来将与科学技术界(包括ASDR&E㊁Service Lab 和DARPA)合作,制定技术路线和战略以增强系统的战术灵活性㊂灵活的战术频谱协调主要基于对当前战场电磁态势的掌控与对下一阶段电磁态势的预测㊂为此,美军一方面将着力开展电磁环境数据收集能力建设,即增强电磁态势感知能力,丰富GEMSIS 的电磁频谱数据资源;另一方面,随着算力的不断提高,系统将继续提升对电磁环境的建模仿真能力与预测精度,并将机器学习㊁人工智能等领域的最新进展与软件无线电不断扩大的能力相结合[9],集成智能频谱管理能力,增强系统在频谱管理方面的自动化水平,逐步弱化人在频谱管理回路中的比重㊂3.3㊀智能认知的用频策略生成美军在认知化电磁频谱作战方面一直投入了较多研究,如BLADE㊁射频机器学习系统项目等,内容涵盖了雷达和通信的电磁侦察㊁进攻㊁防护等方面,旨在利用机器学习理解无线电信号㊂由于战场中对手信号实际是一种小样本数据,认知化的电磁频谱对抗能力形成主要分为两个阶段㊂第一阶段是电磁频谱干扰消除能力,可利用频谱资源数据库中的数据及现有的电磁频谱相关知识内容进行深度学习,并在实际的应用中不断进行强化学习,增强对电磁环境的认知和推理能力,以增强GEMSIS 对战场复杂电磁干扰及频谱冲突问题的威胁感知及迅捷优化能力㊂第二阶段是电磁进攻能力,能够基于现有知识实现对于已知目标的快速对抗策略生成,并能通过作战过程中的在线学习,实现对未知电磁目标的识别及对抗策略优化,形成对JEMSO 的电磁频谱对抗能力支撑㊂4㊀结束语频谱资源的利用和争夺是联合电磁频谱战的核心,最大程度利用频谱资源及有效解决频谱冲突的能力是当今各国军队追求的目标㊂研究美军GEM-SIS 的建设思路㊁技术特征及发展趋势,对电磁频谱管理领域的研究与发展具有重要的参考意义和借鉴价值㊂未来,电磁频谱管理问题涵盖的时空范围将更为广阔,电磁频谱的大数据特征及智能化的管控㊃387㊃第61卷张宁,周正廉,张祖尧:美军全球电磁频谱信息系统发展现状与趋势第6期能力发展趋势更为明显,我们应当重视电磁频谱管理系统在这些方面的发展,吸取GEMSIS建设的经验,才能在未来的电磁频谱领域斗争中占据主导地位㊂参考文献:[1]㊀Joint Chief of Staff(JCS).Joint electromagnetic spectrummanagement operations in the electromagnetic operation-al environment[R].Washington DC:JCS,2019. [2]㊀Defense Information System Agency(DISA).Departmentof defense fiscal year(FY)2021budget estimates[R].Washington DC:DISA,2020.[3]㊀Defense Information System Agency(DISA).Joint spec-trum center(JSC)overview brief[R].Washington DC:DISA,2019.[4]㊀常壮,冯书兴,孙健,等.美军电磁频谱战发展沿革与现状述评[J].航天电子对抗,2018,34(1):54-59. [5]㊀刘刚.美军战场频谱管理现状与发展[J].电讯技术,2014,54(11):1587-1592.[6]㊀Joint Chief of Staff(JCS).Joint spectrum interferenceresolution(JSIR)procedures[R].Washington DC:JCS,2013.[7]㊀王犇,徐琳.美军联合频谱管理体制及其信息系统[J].指挥信息系统与技术,2016,7(6):6-12. [8]㊀Center for Strategic and Budgetary Assessments(CSBA).Winning in thegray zone using electromagnetic warfareto regain escalation dominance[R].Washington DC:CS-BA,2017.[9]㊀DARPA公布参加频谱协同挑战赛冠军赛的最终团队[EB/OL].(2019-09-11)[2020-06-28].https:///articles/13632.作者简介:张㊀宁㊀男,1994年生于浙江金华,2018年获硕士学位,现为助教,主要研究方向为通信与信息系统㊂周正廉㊀男,1995年生于四川泸州,2018年获学士学位,现为助理工程师,主要研究方向为信息安全㊂张祖尧㊀男,1989生于湖北宜昌,2011年获学士学位,现为讲师,主要研究方向为信息安全㊂㊃487㊃电讯技术㊀㊀㊀㊀2021年。
电磁频谱优势战略实施方案
电磁频谱优势战略实施方案
电磁频谱是一种非常重要的资源，其具有广泛的应用领域，包括通信、导航、雷达、卫星等多个领域。
在实施电磁频谱优势战略时，可以采取以下措施：
1. 频谱规划：制定详细的频谱规划方案，包括频段分配、频域划分、频率复用等，以满足不同领域的需求，并确保频谱资源的高效利用。
2. 频谱监测与管理：建立频谱监测系统，对频谱使用情况进行实时监测，并对频谱使用者进行管理。
通过合理的频谱分配和调度，保障各个领域的频谱需求。
3. 技术创新：积极开展电磁频谱技术研究和创新，包括高效的频谱利用技术、频谱控制技术、频谱敏感技术等，以提升频谱利用效率和对频谱资源的控制。
4. 国际合作：积极参与国际频谱管理组织和国际频谱协调工作，加强与其他国家和地区的频谱资源交流与合作，推动国际频谱规划的协调和频谱共享的实施。
5. 法规和政策支持：制定相关的法律、法规和政策，明确频谱资源的管理和使用原则，鼓励和支持频谱相关的科研、创新和产业发展，推动电磁频谱优势的实现。
6. 安全保障：加强电磁频谱安全保障工作，建立频谱安全监测和应急处置机制，防范和应对频谱安全威胁，保障国家频谱资
源的安全和有效利用。
7. 人才培养：加强电磁频谱领域的人才培养和技术队伍建设，提高相关专业人员的素质和能力，为电磁频谱优势的实施提供有力支撑。
通过以上措施的实施，可以促进电磁频谱资源的合理利用和有效管理，提升国家的电磁频谱优势，推动电磁频谱相关领域的发展，提升国家综合实力。
战场复杂电磁环境频谱管理仿真技术
战场复杂电磁环境频谱管理仿真技术汤军【摘要】基于频谱管理仿真平台,介绍战场复杂电磁环境建模方法,构建基础电磁计算环境,建立台站模型以及不同传输手段的传播模型,实现系统级及设备级的仿真.对系统的抗干扰技术和电磁兼容性等进行仿真计算,实现覆盖计算、干扰分析、无线电计算及频率指配,检验系统抗干扰能力和电磁兼容能力,为科学合理地规划和使用频谱资源提供依据.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2010(040)010【总页数】4页(P46-49)【关键词】战场复杂电磁环境;频谱管理;仿真【作者】汤军【作者单位】海军司令部,通信部科研办,北京,100841【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言战场复杂电磁环境是指时域上突发多变、空域上纵横交错、频域上密集重叠、功率分布参差不齐,对有益电磁活动产生重大干扰,严重影响武器装备效能、作战指挥和部队作战行动的无形战场环境。
频谱管理仿真系统用于模拟生成接近实际的电磁应用背景、评估用频系统的电磁性能、对网络的抗干扰能力进行验证以及对用频系统配置结构进行优化仿真等。
1 战场复杂电磁环境模型在理论研究的基础上,结合实际应用,建立战场复杂电磁环境仿真模型。
建立接近实战的复杂电磁环境是进行频谱管理仿真计算、实验分析及验证的基础。
战场复杂电磁环境模型主要包括:基础计算环境、台站模型和传播模型等内容。
1.1 基础计算环境1.1.1 设计方法基础计算环境的主要任务是对战场复杂电磁环境的构成要素、要素间相互关系和联系,以及系统的全部功能和各要素的基本功能进行设计,按照特定作战场景构建系统级仿真环境。
基础计算环境模型设计方法如下:①明确系统需求及使用背景,掌握作战计划、作战样式、作战任务、战场环境、双方态势、参战兵力编成和武器装备、战斗进程、首长对频谱管理的指示和要求。
背景应考虑作战想定、态势变化、时间阶段和技术保证条件;其环境状态应考虑地理位置、战场界限和资源调度等,明确敌情、我情、天气和地理信息;②掌握战场频谱资源、战场电磁态势、频谱管理网系及保障力量情况,收集汇总频谱资源征用、无线电管理动员需求;③明确系统功能。
战场电磁环境下的电磁频谱管控指标体系研究
战场电磁环境下的电磁频谱管控指标体系研究摘要：战场电磁环境的复杂性要求对电磁频谱进行有效的管控，以保证电磁资源的合理利用和军事行动的顺利进行。
本文通过对战场电磁环境中存在的问题进行总结分析，结合相关研究成果，建立电磁频谱管控指标体系。
该指标体系包括电磁频谱分配、共享与协调、干扰管理等方面的指标，能够全面、准确地评估电磁频谱的使用情况。
通过对电磁频谱的科学管理，可以提高电磁资源利用效率，加强电磁战的指导和控制能力。
关键词：电磁频谱；管控指标体系；战场电磁环境；电磁资源利用1.引言战场电磁环境的复杂性决定了电磁频谱的合理利用对于军事行动至关重要。
然而，由于电磁频谱资源有限且需求复杂多变，常常出现频谱分配不均、共享与协调困难、干扰管理不够等问题。
因此，建立科学的电磁频谱管控指标体系对于提高电磁战指导和控制能力具有重要意义。
2.问题分析2.1频谱分配不均传统战争中通常将电磁频谱划分为不同的频段，按照军事需求进行分配。
然而，现代战争中电磁频谱的使用场景复杂多样，而传统的频段划分方法已经无法满足需求。
因此，频谱资源的合理分配成为一项亟待解决的问题。
2.2共享与协调困难2.3干扰管理不够3.指标体系建立3.1电磁频谱分配指标电磁频谱分配指标是评估频谱使用情况的关键指标之一、该指标主要包括频谱分配的合理性、频段利用率和频谱资源利用效率等方面。
通过对这些指标的综合评价，可以判断频谱分配的合理性，进而优化频谱利用。
3.2共享与协调指标共享与协调指标是评估频谱共享情况的关键指标之一、该指标主要包括频谱冲突的概率、冲突解决的速度和共享效率等方面。
通过对这些指标的测量和监控，可以实时评估频谱共享的有效性，并及时解决冲突。
3.3干扰管理指标干扰管理指标是评估干扰控制效果的关键指标之一、该指标主要包括干扰幅度、干扰频率和干扰范围等方面。
通过对这些指标的测量和分析，可以判断干扰行为是否符合规定，并采取相应的对策。
4.研究成果与应用通过对战场电磁环境下的电磁频谱管控指标体系进行研究，可以达到以下目标：4.1电磁资源利用效率提高通过科学的指标体系，可以全面、准确地评估电磁频谱的使用情况，及时发现问题并采取相应措施，提高电磁资源的利用效率。
防空中雷达对抗战术及其发展趋势
一、一体化防空的概念内涵一体化防空作战，是指在信息网络技术的大量运用，信息技术的联通和融合把多元力量融为一体，在纵向上和横向上无缝链接，作战时可实现全维实时信息共享的一体化、大系统的背景下，运用各种力量进行的防空作战行动。
一体化防空主要包括以下内涵：作战空间一体化。
一体化防空作战中，空袭方攻击手段的多样化，雷达对抗是一切从敌方雷达及其武器系统获取信息（雷达侦察），破坏或干扰敌方雷达及其武器系统的正常工作（雷达干扰和雷达攻击）的战术、技术措施。
其实质是通过干扰信号对目标回波的压制、掩盖与模拟作用，使雷达的信号接收显示系统与自动控制系统不能正确地获取信息与控制武器，降低侦察效能与火力效能，最终丧失战斗力。
它是在雷达信号环境范围内夺取制电磁权的重要作战行动，在现代战争特别是防空作战中处于举足轻重、日益突出的地位。
本文通过分析一体化防空作战的特点,对雷达对抗战术发展的趋势进行分析与探讨。
防空中雷达对抗战术及其发展趋势■ 刘 伟使得作战空域明显扩大，为保证防空作战任务的完成必须增大防空作战纵深，组织多层对空防御。
为了统一使用各种防空力量和各种防空火力，提高防空作战的整体效能，要求对防空力量实施统一部署，使陆、海、空军的防空兵力和地方防空力量协调一致，构成远、中、近结合，高、中、低配套的整体防空体系。
作战部署一体化。
现代防空作战中，实质上是一场信息优势的较量。
“得信息者得天下”，为了增加战场的透明度，各军事强国正不断把雷达送上天,地面雷达、舰载雷达、机载雷达和星载雷达构成的高边疆多维立体体系正逐步改变当前以地面雷达为主体的状态。
这种集陆、海、空、天、电、网于一体的侦察体系，以空中侦察为主，实施远距离、大纵深、宽正面探测，以陆、海、天侦察为辅，实施高精度、低空域、大密度搜索。
作战指挥一体化。
一体化的作战指挥使得指挥周期大大缩短, 先. All Rights Reserved.进的指挥手段也对雷达对抗的战术运用效果的影响力越来越大。
电磁频谱方案
电磁频谱方案电磁频谱管理对于现代无线通信发展至关重要。
电磁频谱是有限的资源，不同的频段需要按照合理的方案进行管理和分配，以充分利用频谱资源并确保各种无线设备的正常运行和互操作性。
本文将围绕电磁频谱方案展开讨论，探讨其重要性和应用。
一、电磁频谱方案的背景和意义随着无线通信技术的迅猛发展，越来越多的无线设备涌入市场，频段的需求与供给之间的矛盾逐渐加剧。
如果不进行科学的管理和合理的分配，将会导致频段的浪费、混乱和频谱争夺问题，严重影响通信质量和网络稳定性。
因此，制定电磁频谱方案成为当务之急。
二、电磁频谱方案的制定原则1. 公平合理原则：电磁频谱方案要坚持公平、公正、合理的原则，确保各种通信系统和服务能够公平竞争，避免频段被个别利益集团垄断。
2. 高效利用原则：电磁频谱是宝贵的资源，要充分利用现有的频段，避免频谱浪费和闲置，提高频谱利用效率，满足无线通信的快速发展需求。
3. 科学管理原则：制定电磁频谱方案需要依据科学的数据和研究，确保频段的分配和使用能够符合技术发展和市场需求。
4. 稳定可靠原则：电磁频谱方案应该稳定可靠，能够适应长期的无线通信发展，同时要保证现有无线设备的正常运行和用户体验。
三、电磁频谱方案的具体内容1. 频段规划：制定不同频段的用途和限制，确保各种无线通信系统之间不产生干扰，有序共存。
比如将某些频段用于移动通信，某些频段用于广播电视等。
2. 分配方案：根据市场需求和技术进步，合理划分和分配频段给不同的通信运营商或服务提供商，避免频谱被个别公司垄断，保证公平竞争。
3. 协商与谈判：各个利益相关方之间通过协商和谈判解决频段使用和分配问题，确保各方的合法权益得到保护，减少纠纷和冲突。
4. 监测与执法：建立电磁频谱监测和执法机制，对违规使用和干扰行为进行监测和制裁，维护电磁环境的有序和稳定。
四、电磁频谱方案的应用1. 无线通信行业：电磁频谱方案为无线通信行业提供了有序的频段分配和管理，确保不同运营商和服务提供商能够公平竞争，同时有效利用频段资源，提高无线通信的覆盖范围和质量。
精品文档-雷达对抗原理(第二版)(赵国庆)-第2章
def
dms 10lg
Pso Psm
dB
(2-11)
为了保证镜像干扰不引起测频错误，一般要求dms≥60 dB。
提高dms的方法主要有：
(1) 采用频带对准。
(2) 采用宽带滤波和高中频接收。提高中频，可以增加主信
道与镜像信道之间的频率差2fi－ΔΩRF; 如果该频率差能够满足 测频范围ΩRF=[f1，f2]的要求：
f
t
def
t
2πt
它的二阶导数称为调频斜率，即
kFM
t
def
2 t
2πt 2
对于单载频射频脉冲信号，在其脉冲宽度τPW内,
f t f , kFM 0; 0 t PW
(2-1) (2-2) (2-3)
第2章 对雷达信号的频率测量与频谱分析 相位编码调制的射频脉冲除了有限的相位跃变点以外，脉 内其它时刻的频率同式(2-3)。线性调频脉冲的频率和调频斜 率分别为
第2章 对雷达信号的频率测量与频谱分析 图2-2 雷达信号频谱分析数字接收机的基本组成
第2章 对雷达信号的频率测量与频谱分析 ADC具有检测采样和盲采样两种工作方式。如果在ΩSF内对 视频包络信号直接进行门限检测能够满足灵敏度sf min的要求， 则可以利用包络的门限检测输出，将有检测信号存在时的中放输 出波形数据采集下来，送给数字信号处理机进行调制分析，同时 也可以对包络和门限检测信号进行tTOA、τPW、AP的测量，交付数 字信号处理。这种处理方法可以降低采集和处理的数据量，提高 信号分析的工作效率，也是大多数频谱分析数字接收机的实际工 作方式。 如果直接对脉冲包络信号的门限检测不能满足sf min的要求， 则ADC的信号采样和数字信号处理都是连续进行的；只有在经过 了连续、实时的信号处理以后，才能检测和判决是否存在有用信 号，然后进行相应的信号分析处理，这将极大地增加信号处理的
我国边境地区频谱资源竞争面临的形势与对策
我国边境地区频谱资源竞争面临的形势与对策柴松袁野一、电磁频谱主要特性如同土地、矿产、石油、水资源一样，电磁频谱资源也是现代社会发展必不可少的一种自然资源。
电磁频谱资源是一种无形的稀缺的特殊资源，它具有如下特性:一是资源有限性。
从理论上讲电磁频谱资源是无限的，但受科学技术发展水平和电波传播特性的制约，目前能够利用的频谱在275GHz以下，主要集中在30Hz至40GHz范围内，而绝大部分在3GHz以下，频谱资源的使用受到了很大限制。
二是共享共用性。
任何频段的电磁频谱资源都不归某一国家或组织独自占有，电磁波的传播不受国家边界或政治组织的制约，为全人类共同享有。
三是三域分割性。
电磁频谱具有空间域、时间域、频率域的特性，可通过区分空间、时间、频率的方法，有序使用频谱资源。
四是永不消耗性。
与矿产、石油、水等自然资源不同，任何一段电磁频谱资源都可反复利用，而这段资源本身并不会产生任何损耗。
五是相互交融性。
不同使用者所用的电磁频谱资源在空间上相互之间难以有明确的界线划分，而是相互交叉、共同存在，这可能导致以电磁频谱为媒介所携带的信息能被所截获或受到有意、无意的电磁干扰。
二、主要邻国在我边境地区频谱资源使用基本情况我国周边邻国在边境地区设台种类众多，信号越界覆盖现象逐年增多。
目前，境外公众移动通信基站和广播电视台站对我国境内的电磁环境影响最大。
由于其他周边国家与我国之间的频谱资源竞争形势不是很严峻，这里我主要介绍俄罗斯、朝鲜、越南这三个国家的边境地区频谱资源使用情况。
（一）中俄边境频谱资源使用基本情况。
俄罗斯位于欧亚大陆北部，中俄边境线总长度超过4300公里，其中绝大部分边界位于两国的东部，通常称为“东段边界”。
在频谱资源使用方面，俄方除了开展广播电视、公众通信（GSM900、DCS1800、WCDMA）、超短波通信（150MHz）、微波通信等业务，每月还在边境地区大量设台，频率占用范围宽、分布面广，其台站功能和用途不明，且可能没有实际投入使用甚至可能是“纸台站”（标注于纸面上的虚拟台站），目的就是为了抢占频率资源。
战场电磁环境下的电磁频谱管控指标体系研究
３ ． １ 技 术 指 标 体 系
如图 ２所示 ， 技术指标体系含装备效能指标 、 环 境条 件指 标 、 频 管 指标 等三 大类指 标 。
复杂 电磁环 境下 电磁频 谱管控 技术 指标体 系
装备效能 指标
环境条件指标 Ｉ
ｌ频管指标
装备权重因子ｌ Ｉ 装备效能因子ｌ Ｉ 频域因子Ｉ Ｉ 时域因 子ｌ
ｌ 能域因子ｌ
ｌ 空域因子
摹 ｌ Ｉ 零 Ｉ Ｉ 差 ｌ Ｉ 茎
图 ２ 战场 电磁 环境 下电磁频谱管控技术 指标 体系
３ ． １ ． １ 装备 效 能指标
备权重因子是各装备在整个作战过程中使用权重
系数 。装 备效 能 因子 主要针 对 在 电磁环 境 下 电子
效能 指标 主要 指 电磁 环 境装 备 在规 定 的 时 间
３ 战场 电磁 环 境 下 电磁 频 谱 管 控 指 标 体 系
如 图 １所示 ， 战 场 电磁 环 境 下 电磁 频 谱 管 控 指 标体 系分 为两 大 部 分 ： 技 术 指 标体 系和 战 术 指
标体系。
复杂 电磁环境 下 电磁 频谱 管控 指标体 系
划、 管理 、 策 划 以及协 调其 所 使用 的电磁频 谱 。电 磁 频谱 管控 在 复 杂 战场 电磁 环 境 下 ， 对 发 挥 电子 装 备 的整体 作 战效 能起 着重 要 的作 用 。
投 稿邯 ‘ … … … … ． … …‘
１ ） 雷达装备效能指标
在 复杂 电磁 环境 下雷达 装备 效能指 标应 包括 三大类 ： 探测 度 、 可靠 度 、 可用 度 ， 但在 电磁频 谱管
控下 ， 主要 注重探 测 能 力 ， 主要 利 用探 测 度 中“ 探
基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究
基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究2身份证号：21012219811217****摘要：电磁频谱监测是指利用监测设备测量和分析机载电磁信号的频谱特征，以控制空间的电磁状况，探测电磁干扰并确定干扰来源。
随着无线电设备的迅速增加，信号系统和调制方式的复杂性给电磁频谱监测带来了巨大挑战。
本文主要研究基于实时频谱分析技术的电磁频谱监测技术。
首先描述了跳频、爆震和LFM信号的特点。
随后分析了实时频谱分析技术下的几个重要电磁频谱监测工具。
最后，利用两个信号来源和一个实时频谱分析仪建立了复杂的电磁环境和频谱监测系统，从而验证了其效用。
关键词：实时频谱分析；频谱监测；扩频信号；同频干扰前言随着无线电通信技术的迅速发展，无线电在社会生产和生活的各个领域得到广泛应用，大大促进了经济发展。
作为一种有限的国家战略和经济资源，有效、高效地监测电磁频谱以满足各部门对电磁频谱日益增长的需求，已成为中国无线电管理的一个重要问题。
在今后的战场上，电磁空间对抗将极为激烈，战场的电磁形势将变得越来越复杂。
传统的电磁频谱监测技术和方法长期以来未能满足对频率和变异性日益增长的需求。
此外，监测设备收集的监测数据格式被关闭，因此无法对数据的二次开发和提取进行有效分析。
这在某种程度上影响了监测数据在我国军队作战频率中的支持作用。
一、电磁频谱监测概述1.概念分析无线电资源也称为电磁频谱资源，是人类共有的有限自然资源。
无线电资源是国家的战略资源和稀有经济发展资源，与国家经济和社会的可持续发展相联系，是社会生存的根本基础，因此也是稀有资源。
目前，无线电频谱涵盖所有频带，信号频谱越来越密集，信号形式越来越多样化，电磁环境越来越复杂。
在这样复杂的电磁环境中，如何解决电磁频谱资源的相对短缺问题，切实有效地发展无线电频谱资源的利用，维持无线电波的秩序，充分利用和保护无线电频谱资源，保护电磁环境。
电磁频谱监测是管理和保护无线电频谱资源的重要手段。
通过有效的监测和管理，以最佳和有效的方式利用有限的无线电频谱资源，以便有序和清洁地利用无线电频谱资源。
2021年外军电磁频谱作战发展综述
2021年外军电磁频谱作战发展综述
王晓东;朱松
【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》
【年(卷),期】2022(17)4
【摘要】2021年全球电子战领域继续呈现强劲的发展态势,获取战场电磁频谱优势已成为各国军事发展的重点。
其中,美军尤为重视电磁频谱优势,其通过重构组织机构、研发新技术和部署新装备等手段,构建更强大的电磁频谱作战能力,推动认知电子战、高功率微波等技术投入实用。
除美国外,英国、日本、俄罗斯等国家也加快了电子战技术装备研发。
文中从战略规划、组织编制、技术装备和训练应用四个方面对2021年外军电磁频谱作战重大发展进行综述。
【总页数】4页(P347-350)
【作者】王晓东;朱松
【作者单位】西南电子设备研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN97;E926
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战场电磁频谱智能认知技术
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１１４．２０２４．０１．００２引用格式：张泽辉，赵玉超，刘冲，等．战场电磁频谱智能认知技术［Ｊ］．无线电通信技术，２０２４，５０（１）：１４－２４．［ＺＨＡＮＧＺｅｈｕｉ，ＺＨＡＯＹｕｃｈａｏ，ＬＩＵＣｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｇｎｉｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＢａｔｔｌｅｆｉｅｌｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｐｅｃｔｒｕｍ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，５０（１）：１４－２４．］战场电磁频谱智能认知技术张泽辉１，赵玉超２，刘 冲１，张 越３，贺 棋３，凌宇轩１，叶 能１，杨 凯３（１．北京理工大学网络空间安全学院，北京１０００８１；２．中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄０５００８１；３．北京理工大学信息与电子学院，北京１０００８１）摘 要：未来军事力量竞争逐步向空天领域转移，外层空间已经成为战场信息的重要媒介。
随着信息化水平不断提高，电磁空间作为空天战场信息的主要载体愈加复杂，对电磁频谱认知能力提出了更高要求。
针对现代战场电磁频谱环境快速时变、信号多样的挑战，提出了空天战场电磁频谱智能认知系统架构，以及基于该架构的全并行瞬时大带宽信号处理、高精度多信号参数估计、复合特征调制识别和多域融合干扰识别技术，有效解决了空天平台复杂电磁环境高动态大带宽信号的认知难题。
关键词：空天战场；电磁频谱智能认知；信号参数估计；调制识别；干扰识别中图分类号：ＴＮ９７１．＋１ 文献标志码：Ａ 开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１１４（２０２４）０１－００１４－１１ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｇｎｉｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＢａｔｔｌｅｆｉｅｌｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｐｅｃｔｒｕｍＺＨＡＮＧＺｅｈｕｉ１，ＺＨＡＯＹｕｃｈａｏ２，ＬＩＵＣｈｏｎｇ１，ＺＨＡＮＧＹｕｅ３，ＨＥＱｉ３，ＬＩＮＧＹｕｘｕａｎ１，ＹＥＮｅｎｇ１，ＹＡＮＧＫａｉ３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｙｂｅｒｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｆｏｒｆｕｔｕｒｅｍｉｌｉｔａｒｙｐｏｗｅｒｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙｓｈｉｆｔｉｎｇｔｏｔｈｅａｉｒａｎｄｓｐａｃｅｄｏｍａｉｎ，ａｎｄｏｕｔｅｒｓｐａｃｅｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅｄｉｕｍｆｏｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｅｖｅｌｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐａｃｅａｓｔｈｅｍａｉｎｃａｒｒｉｅｒｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｉｒａｎｄｓｐａｃｅｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｈａｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ｗｈｉｃｈｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｈｉｇｈｅｒｄｅｍａｎｄｓｆｏｒｅｌｅｃ ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｃｏｇｎｉｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｏｆｒａｐｉｄｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇａｎｄｄｉｖｅｒｓｅｓｉｇｎａｌｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｇｎｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍｉｎａｉｒｓｐａｃｅｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆｕｌｌｙｐａｒａｌｌｅｌｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌａｒｇｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉ ｓｉｇ ｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｅａｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｕｌｔｉ ｄｏｍａｉｎｆｕｓｉｏｎｊａｍｍｉｎｇｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｓｃｏｇｎｉｔｉｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｈｉｇｈｌｙｄｙｎａｍｉｃａｎｄｌａｒｇｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｓｉｇｎａｌｓｉｎｃｏｍｐｌｅｘｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ ｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｉｒｓｐａｃｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒａｎｄｓｐａｃｅｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｐｅｃｔｒｕｍ；ｓｉｇｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０９－１１基金项目：国家自然科学基金（６２１０１０４８，６２０７１０３８）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（６２１０１０４８，６２０７１０３８）０ 引言空天战场是未来战场发展的趋势，军事力量竞争正在向空天领域转移，军事力量建设不断向空天方向拓展［１］。
雷达抗干扰技术现状及发展探索
雷达抗干扰技术现状及发展探索未来的雷达技术将会呈现出新的发展趋势，它的发展前景很广阔。
未来的雷达抗干扰技术将会给我们提供更加先进的科技和全面的信息，方便我们对宇宙的探索。
本文探讨了雷达抗干扰技术的特点和现状，分析了雷达的抗干扰对抗技术，研究了雷达的抗干扰技术发展趋势。
标签：空域对抗;极化对抗;频率对抗1 雷达抗干扰技术的特点和现状随着科技的不断地进步，雷达的抗干扰技术也在不断的被完善。
在上世纪七十年代后，导弹被广泛的运用到了军事之中，导弹是否能够完成精确的打击，完全取决于雷达技术。
雷达技术为导弹提供了一双“眼睛”，帮助它定位目标，现如今，雷达技术在军事领域中是不可或缺的一份子，在指挥军事战斗时，拥有着巨大的作用，是军事装备中不可或缺的一项。
跟随着科技的进步，一种新型的控制雷达的电子设备横空出世，能够对雷达进行电子打击。
在中东战争和越南战争中，就发生了这样的情况，很多的电子设备以及措施成为了雷达的克星，使雷达失去了应有的作用。
所以目前所有的国家都面临着一个同样的问题，就是怎样使雷达在今后的应用中发挥本该具有的作用。
在现在的发展中，如果雷达没有抗干扰的能力，那么是很难去发挥作用的。
如果想让雷达发挥本该具有的作用，就必须提高雷达的抗干扰能力。
2 雷达的抗干扰对抗技术2.1空域对抗技术雷达空域对抗指的就是尽可能的降低在空间上雷达被对方侦察到进行干扰的概率，也可以说是在一个干扰比较微弱的空域中雷达波束的对抗方法。
雷达天线分为主瓣和旁瓣，主瓣比较窄，但旁瓣相对来说比较宽，假如雷达天线受到的干扰比较强烈，那么此时在旁瓣中接受的干扰会对雷达产生一些消极影响，会使得天线主瓣在检查目标时受到一些影響，因此雷达天线的旁瓣需要具备一个好的抗干扰能力。
实际上较低的旁瓣可以躲开干扰的影响，但是将雷达天线的旁瓣降低虽然理论上是可行的，但是在实际操作中却很难去做到。
如果想要设计低旁瓣的天线，来自外界的干扰因素很多，导致设计较低的旁瓣时很难被实现，因此我们通常使用另一种方法，就是使用旁瓣对消和旁瓣的消隐技术对旁瓣干扰进行抑制。
台军电子战装备及电子对抗理论
1.雷达告警接收机和电子侦察装备各种机载雷达告警接收机均由多部接收机组成，覆盖频率宽，动态范围大，截获概率高，可适应高密度信号环境；采用模块化结构、电子调谐、可编程数字数理/控制器和大容量信息库等先进技术。
ALR－56M是美军F－16C／D战斗机的现役装备，可覆盖E－J波段，具有频率搜索、信号截获、信号分析、威胁分类、测向、告警、干扰控制及功率管理等多种功能；ALR－85（V）1是一种更为先进的威胁告警系统，覆盖C—J波段，可在复杂大密度威胁环境中自动探测、搜索、截获和鉴别脉冲多普勒、连续波或断续发射的辐射源信号，与ALQ－184、ALE－47共同组成IDF战斗机的先进一体化电子战系统。
2.有源雷达干扰设备ALQ－184（V）是ALQ－119双模干扰吊舱的改进型，也是美国空军新一代标准电子干扰装备，具有应答式、转发式和噪声等干扰模式，功率大、反应快，可对付多个辐射源，能对导弹制导雷达、高炮火控雷达和机载截击雷达实施有效干扰。
“幻影2000”综合电子战系统由1部“野猫”改进型雷达告警接收机、1部探测连续波雷达信号和脉冲压缩信号及低功率脉冲多普勒信号的接收机、2部（高低频段各1部）干扰机及“螺旋”箔条/红外诱饵投射设备组成。
3.光电对抗设备机载光电对抗设备有AVR－2告警设备和ALQ－144（V）有源红外干扰机，前者用于对飞机周围的激光信号进行探测、识别和特征分析，并提供激光威胁的告警，可也APR39接口组成雷达和激光综合告警系统；ALQ－144（V）1／（V）3是一种全向红外干扰系统，用于干扰来袭的红外寻的导弹，广泛装备在美陆海军空军的直升机和小型固定翼飞机。
二、舰载电子战装备1.主要电子战装备台湾海军主要电子战装备有WLR－1／3雷达告警接收机、长风IV电子战系统和MK36箔条／红外诱饵发射系统、DR－3000S电子支援接收机、长风IV电子战系统和“达盖”箔条/红外诱饵发射系统和MK36箔条/红外诱饵发射系统。
复杂电磁环境下高性能频谱感知与分析方法
前景。
02
复杂电磁环境下的频谱感知算法分类
根据不同的分类标准，将复杂电磁环境下的频谱感知算法划分为不同
的类型。
03
复杂电磁环境下的频谱感知算法优化
针对复杂电磁环境下的频谱感知算法存在的问题和不足，提出了各种
优化策略和技术手段。
03
高性能频谱分析方法
基于机器学习的频谱分析方法
总结词
灵活、普适性强、可解释性弱
1. 在不同干扰环境下，利用宽带接收机接收信 号，并用频谱分析仪进行频谱测量。
2. 利用高性能计算机进行数据处理和分析，包 括信号预处理、特征提取和分类等。
实验步骤
3. 分析不同干扰环境下高性能频谱分析的准确 性和鲁棒性。
05
结论与展望
研究成果与贡献
提出了一种新的频谱感知方法，能够有效利用频 谱资源，提高频谱利用率。
复杂电磁环境下高性能频谱 感知与分析方法
2023-11-04
目录
• 引言 • 复杂电磁环境下的频谱感知 • 高性能频谱分析方法 • 实验验证与分析 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
无线通信技术的快速发展，使得频谱资源变得日益紧张
复杂电磁环境下的高性能频谱感知与分析方法对于提高无线通信系统的频谱利用率具有重要意义
研究现状与挑战
目前已有的频谱感知方法存在感知性能不足、分析精度不高 等问题
在复杂电磁环境下，如何实现高性能的频谱感知与分析是一 大挑战
研究内容与方法
研究内容
提出一种复杂电磁环境下高性能频谱感知与分析方法，包括频谱感知、信号 特征提取、信号分类与识别等环节
研究方法
采用深度学习、神经网络等人工智能方法，通过对大量数据进行训练，实现 高精度的频谱感知与分析
海战场电磁频谱控制技术面临的挑战及发展_王雁涛
总第２６２期２０１６年第４期舰船电子工程Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３６Ｎｏ．４７海战场电磁频谱控制技术面临的挑战及发展＊王雁涛（海军装备部驻重庆地区军事代表局 重庆 ４０００４２）摘 要 信息技术的不断发展及新型作战装备的不断涌现，标远程探测及精确制导能力大幅提升，海战场电磁频谱管理效能直接影响信息的获取、传输、交换和处理，成为作战顺利进行的关键因素，面临的挑战也日趋严峻。
论文在研究海战场电磁频谱控制技术面临新挑战的基础上，分析了国外电磁频谱控制技术发展趋势，提出了对我国海战场电磁频谱控制技术发展的启示和建议，为后续电磁频谱控制技术发展提供借鉴和参考。
关键词 海战场；电磁频谱控制技术；发展趋势中图分类号 Ｅ９１７ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－９７３０．２０１６．０４．００２Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ｂａｔｔｌｅ ＦｉｅｌｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＷＡＮＧ Ｙａｎｔａｏ（Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｉｎ ＣｈｏｎｇＱｉｎｇ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｏｍｂａｔ ｇｅａｒ，ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｇｕｉｄａｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｎａｖａｌ ｂａｔｔｌｅ ｆｉｅｌｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍａｎ－ａｇｅｍｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｂｅｃｏｍｅｓ ｔｈｅｋｅｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｒｕｎ ｓｍｏｏｔｈｌｙ，ａｎｄ ｆａｃｅｓ ｍｏｒｅ ｓｅｒｉｏｕｓ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｆａｃｅｄ ｂｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｎａ－ｖａｌ ｂａｔｔｌｅ ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｆｏｒｅｉｇｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｎａｖａｌ ｂａｔｔｌｅ ｆｉｅｌｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｎｌｉｇｈｔｅｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｎａｖａｌ ｂａｔｔｌｅ ｆｉｅｌｄ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄＣｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ Ｅ９１７１ 引言随着时代变迁及信息技术的飞速发展，现在和未来海上作战，将以信息系统为基础，围绕信息攻防和精确打击展开，呈现信息化和导弹化发展趋势。
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电子信息对抗技术Electronic Information Warfare Technology2019,34(4) 中图分类号:TN97 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2019)04-0060-05收稿日期:2018-09-26;修回日期:2018-10-26作者简介:游屈波(1980 ),男,福建建瓯人,博士,高级工程师;吴耀云(1980 ),男,云南昆明人,博士,高级工程师㊂对抗 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析游屈波,吴耀云,王松煜,赵 斌(电子信息控制重点实验室,成都610036)摘要:电磁频谱战正随着技术发展越发显示出其重要性,美军正在大力推进其发展,明确提出了 低-零功率”电磁频谱战,并在实战作战系统中逐步实施㊂为了在未来 低-零功率”电磁频谱战中赢得主导权,在分析美军 低-零功率”电磁频谱战作战模式基础上,针对其关键环节,提出对抗 低-零功率”电磁频谱战的核心关键技术㊂关键词:低-零功率;电磁频谱战;无源探测DOI :10.3969/j.issn.1674-2230.2019.04.012Technical Requirements Analysis of Fighting Against Low -to -No Power Electromagnetic Spectrum WarfareYOU Qu-bo,WU Yao-yun,WANG Song-yu,ZHAO Bin(Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chengdu 610036,China)Abstract :With the rapid development of information technology,the electromagnetic spectrum (EMS)warfare has been considered more and more important in the modern war.The itary is vigorously promoting its development.The low-to-no power EMS warfare is explicitly proposed,which is gradually applied in actual combat.Aiming at taking the lead in the future low-to-no power EMS warfare,based on analysis of the itary low-to-no power EMSwarfare,the key critical technics are proposed according to the vital procedures.Key words :low-to-no power;electromagnetic spectrum warfare;passive detection1 引言电磁频谱战的主导权可谓大国重器,电磁频谱领域的作战方式也随着传感器和网络技术的发展与应用而不断变化㊂介于电磁频谱的重要性与优先地位,美国近年来频繁推出电子战战略与政策,建立管理机构,加大电子战投入,推动新的电子战作战概念与技术开发㊂2014年2月,美国国防公布了新版‘电磁频谱战略“㊂战略指出,美国防部的陆㊁海㊁空㊁天和赛博行动,以及所有联合功能-机动㊁火力㊁指挥控制㊁情报㊁防护与供给均依靠应用频谱的能力㊂电磁频谱需求不断增加,已成为当前军事行动的先决条件;而电磁频谱日益拥塞㊁竞争愈加激烈,使其成为重要的国家战略资源㊂2015年3月,美国国防部成立了电子战执行委员会,督导美军电子战的发展,拓展联合电磁频谱作战的范围㊂同时,美各军兵种相继行动,空军提出 频谱战”概念,海军提出 电磁机动战”概念,陆军司令部发布‘FM3-38赛博电磁行动“野战手册㊂2017年1月,美国国防部正式发布了‘电子战战略“,阐述了美国防部如何实施电子战以及含义更广的电磁频谱战,描述了未来电子战或电6电子信息对抗技术㊃第34卷2019年7月第4期游屈波,吴耀云,王松煜,赵 斌对抗 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析磁频谱作战所需的能力,如网络化㊁自适应㊁敏捷性㊁多功能和小型化㊂同时,也正在推动电磁频谱成为一个作战域㊂未来战争是信息化战争,信息获取㊁信息传输㊁信息处理与信息应用日益依赖于电磁频谱,电磁频谱的利用与控制已成为信息化战争的核心要素㊂为了赢得未来战争主导权,本文从美军电磁频谱战发展历程中引出 低-零功率”电磁频谱战及其典型作战系统;针对 低-零功率”电磁频谱战的关键环节,提出对抗 低-零功率”电磁频谱战的核心关键技术㊂2 美军电磁频谱战发展历程 军事行动中的电磁频谱战行动由来已久,一个多世纪以来,美国陆海空三军都在使用电磁频谱能力为作战行动提供支援㊂但在过去100多年里,美国军方实施电磁频谱战的方式却发生了巨大变化㊂这些变化可以分为三个重要阶段(有源网络与无源对抗措施的竞争㊁有源网络与有源对抗措施的竞争㊁隐身与低功率网络的竞争),每个阶段对有源和无源电磁能力及其电磁对抗措施的侧重各不相同,如图1所示㊂图1 电磁频谱战的三个阶段其中,隐身与低功率网络的竞争阶段开始于冷战时期,主要表现为利用隐身技术降低平台的RCS,同时使用无源传感器以及波形和功率可调的传感器来降低隐身平台的电磁信号辐射㊂然而,美军隐身和低功率电磁频谱能力的转型随着冷战结束也戛然而止㊂相比于美军在冷战后电磁频谱战停滞不前,中国㊁俄罗斯开展各自低可探测平台㊁先进传感器和通信网络㊁以及设计针对美军冷战时期电磁频谱战能力的对抗措施㊂面对这些挑战,2015年12月2日,美国战略与预算评估中心(CSBA)发布了‘决胜电磁波:重塑美国在电磁频谱领域的优势地位“[1]的研究报告,明确提出了 低-零功率”电磁频谱战新型作战概念㊂该概念的核心思想有两方面:第一,利用 低-零功率”手段对抗敌方无源和有源传感器,即利用诱饵或抵近式干扰迷惑/压制敌方的探测能力;第二,利用低截获概率或低探测概率(LPI /LPD)的传感器和通信方式降低被探测概率,即降低有源辐射的功率以减小被敌方探测的可能性,并最大化发挥 零功率”无源探测手段的探测效能㊂为了适应 低-零功率”电磁频谱战新型作战概念,报告明确提出 低-零功率”作战系统需要具备网络化㊁捷变性㊁多功能㊁小型化和自适应五个能力特点㊂2017年10月5日,美国战略与预算评估中心(CSBA)发布了‘决胜灰色地带:利用电磁战重获局势掌控优势“[2]的研究报告,明确指出了电磁战是应对中俄灰色地带挑衅的解决措施,建议美国利用电磁战,通过小型导弹㊁巡飞弹和无人机携带电磁战系统对付中俄的远程传感器和武器网络,重新获得对灰色地带局势的掌控优势㊂3 典型电磁频谱战作战系统 从‘决胜电磁波:重塑美国在电磁频谱领域的优势地位“和‘决胜灰色地带:利用电磁战重获局势掌控优势“可以看出,在2030~2040作战环境下,必将面对美军的 低-零功率”电磁频谱作战系统㊂当前, 低-零功率”电磁频谱战理念已经渗透进美军正在发展研制的典型作战系统,如:美海军集成火控-防空系统(NIFC-CA)㊁集群无人机作战系统㊁穿透型协同制空系统(如:穿透型制空战斗机㊁穿透型电子战机)㊁防区外打击系统(如:武库机)㊂3.1 美海军集成火控-防空系统(NIFC-CA )美军近年来提出并发展了海军集成火控-防空系统(NIFC -CA),该系统是以协同交战系统(CEC)为基础,通过网络化协同,形成了以情报雷达和预警机为主体的预警探测网,以通信中继节点和综合指控中心为主体的指挥控制网,以及以舰载防空制导雷达㊁照射制导雷达㊁导弹发射架为主体的制导拦截网,实现防空体系从预警探测到指挥控制再到拦截打击的完整作战链㊂其主要技术特点如下㊂一是具备灵活的体系调整能力㊂通过多舰组16游屈波,吴耀云,王松煜,赵 斌对抗 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析投稿邮箱:dzxxdkjs@ 网对战场时空频多重覆盖,雷达之间的相互引导可实现目标的快速截获㊂同时,任意一个节点未被干扰,均可向全网其他节点提供战场态势,即组网探测系统 一个存活,全网有效”㊂当负责火力拦截平台的雷达受到干扰时,NIFC-CA可通过其他平台的引导或者通过多个平台交叉测向定位方式,实现对目标的跟踪制导㊂二是火力闭环速度快,发现即打击㊂通过体系集成后,火力闭环速度大幅提升,火力闭环时间从传统的数十分钟量级缩短到数十秒㊂三是远程交战与视距外拦截能力大幅提升㊂在预警机和 宙斯盾”系统协同后,NIFC-CA系统的低空目标防空区域从30千米提升到370千米左右,可拦截舰载平台视距外的目标(如图2所示)㊂在美海军作战中,EA-18G 咆哮者”可利用NIFC-CA系统,将无源目标定位信息经Link-16数据链传送至E-2D预警机,再经CEC系统传送至地面作战人员,使其能采用远程巡航导弹攻击目标㊂2016年9月12日,美国海军在白沙导弹靶场成功进行了F-35与NIFC-CA系统协同实弹验证,F-35射频传感器探测超视距威胁,并将数据回传至 沙漠舰”(LLS-1)陆基舰艇仿真平台,后者发射 标准”-6对目标成功实施拦截㊂图2 NIFC-CA系统打击范围3.2 集群无人机系统针对蜂群这类低成本分布式无人机,当前国外的研究比较火热㊂国外对于人工蚁群㊁蜂群㊁鸟群等集群智能算法㊁多无人系统协同控制的研究开展较早,成果显著,这类集群智能算法的实现架构将会显著的影响蜂群系统架构的研究㊂同时,国外对于蜂群这类低成本无人机的作战效能开展了长期的研究,如图3所示㊂在2000至2010年间,美国国防部高级研究计划局(DAR⁃PA)㊁联合部队司令部(JFCOM)阿尔法计划实验室㊁空军研究实验室(AFRL)㊁空军技术研究院(AFIT)㊁海军研究局(ONR)等机构对多无人机㊁多无人水下滑翔机等多无人系统集群协同作战进行了一系列效能研究㊁仿真验证,证明了集群无人系统在战场态势感知㊁协同突防㊁协同定位侦察等任务下较之于常规作战方式具备优异的作战效能㊂自2010年起,微型化无人系统作战载荷的实现㊁分布式自组织网络,以及低成本无人系统平台的研究成果使美国已能够开展面向集群战场感知㊁协同搜索㊁集群突防等作战任务的多无人系统的实战研究㊂图3 小型无人机与集群编队作战概念蜂群无人机(如:小精灵)可携带低功率电子对抗系统㊁低截获概率/低检测概率传感器㊁低截获概率/低检测概率通信系统,适合 低-零功率”电磁频谱作战㊂4 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析 未来的信息化战争,必将面对美军 低-零功率”电磁频谱战作战系统,敌我双方必将是 低-零功率”电磁频谱体系作战㊂因此,需要针对 低-零功率”电磁频谱战作战模式的关键环节,提出对抗 低-零功率”电磁频谱战的核心关键技术㊂4.1 低-零功率”电磁频谱战作战模式图4显示了美军针对高端对手的 低-零功率”电磁频谱战作战模式㊂为击败敌方传感器并进入对抗性区域,美军将从攻击飞机中发射干扰机和诱饵(也有可能从其它平台投放,比如潜艇和无人水下装置利用其抵近目标区域的能力来发26电子信息对抗技术㊃第34卷2019年7月第4期游屈波,吴耀云,王松煜,赵 斌对抗 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析射大量小型近程诱饵和干扰机),从而压制敌防空系统㊂突防到对抗性区域后,美军监视与打击系统可能使用诱饵和低功率防区内干扰机掩盖进攻编队的真实位置,并且对敌防空系统生成虚假目标,触发敌地空导弹系统的火控雷达开机,从而为发射反辐射制导武器提供机会㊂此外,还需要利用无源传感器定位发射电磁能量的敌方目标㊁利用敌方目标的反射电磁能定位电磁静默目标㊁利用自适应频谱控制和低截获手段保护突防编队不被探测和攻击㊂图4 美军 低-零功率”电磁频谱战作战模式4.2 对抗 低-零功率”电磁频谱战的核心关键技术从上小节可以提炼出 低-零功率”电磁频谱战关键环节:(1)利用 低-零功率”手段对抗敌方无源和有源传感器,降低敌方搜索与目标瞄准传感器的性能;(2)利用低截获概率或低探测概率传感器和通信方式降低被探测概率;(3)使用小型投掷式无人机㊁导弹和巡飞弹,提高美军武器到达目标的能力,使能规模更小㊁更精确的攻击齐射㊂为了对抗 低-零功率”电磁频谱战,必须对其关键环节实施对抗:(1)针对 低-零功率”探测手段,绝对不能随意实施电磁辐射,对抗关键点是:具备 低-零功率”电磁战斗管理/对抗能力㊁快速威胁目标认知能力;(2)针对低截获概率或低探测概率传感器和通信方式,对抗关键点是:具备快速识别威胁并电子干扰能力㊁通过扰乱局部电磁场降低传感器性能能力㊁直接损坏传感器能力㊂(3)针对使能规模更小㊁更精确的攻击齐射,对抗关键点:具备 无线弹药”㊁同时多目标快速拦截能力㊂针对以上对抗关键环节需要的能力,提出对抗 低-零功率”电磁频谱战的核心关键技术有:(1) 低-零功率”电磁战斗管理技术面向2030~2040年的信息化作战,战场电磁环境非常复杂,呈现出频谱宽㊁空域覆盖广㊁信号特征复杂㊁信号时敏特性强等特性[3]㊂面对实际的战场态势,往往需要同时并发多个电磁域作战任务㊂因此,需要通过有效的电磁战斗管理,将分布在不同平台上的电磁域传感器㊁电磁攻击系统㊁信息处理设备㊁信息传输链路有机地结合起来,形成体系化联动,最终实现区域的 低-零功率”电磁频谱控制㊂(2) 低-零功率”对抗技术在与强敌的 低-零功率”电磁频谱战对抗中,辐射就意味着暴露㊂因此,需要深入研究无源探测为主㊁有源探测为辅的探测技术;以抵近式低功率干扰为主的对抗技术㊂基于空射诱饵尽可能创造无源探测的条件;抵近式低功率干扰生成虚假目标,触发敌探测系统持续开机;通过多机无源协同探测手段,实现快速高精度无源探测;侦收外辐射源照射的反射信号,实现对电磁静默目标的有效探测;并结合无源探测为主㊁有源探测为辅的技术手段,实现探测性能与辐射控制的平衡㊂(3)威胁目标的认知对抗技术随着技术发展,作战对象也在快速更新换代,未来信息化作战中,必将面临未知辐射源或已知作战对象的战时 未知信号”,传统威胁评估方法无法适应复杂多变的战场环境,无法有效应对战场信息的不确定性㊂针对这一威胁,以电子战无源探测和目标识别能力为基础,综合雷达㊁红外㊁IFF 等多元目标探测识别信息,采用基于大数据和深度学习的人工智能技术,实现对新体制威胁辐射源的精确威胁识别和未知目标的智能推理识别,进而确定最佳干扰样式㊂(4)小型化电磁武器打击技术卫星㊁无人机和有人驾驶飞机上的雷达侦察/36游屈波,吴耀云,王松煜,赵 斌对抗 低-零功率”电磁频谱战技术需求分析投稿邮箱:dzxxdkjs@通信侦察/光电/红外传感器可以提供对关注区域的广域持久侦察㊁监视㊂而原有的ECCM手段,无法对这些无源传感器产生损坏,只是让其产生暂时假情报或者短暂失效㊂小型化电磁武器可以直接以光速聚能毁伤无源传感器,让其永久性无法使用㊂此外,电磁武器在末端防御中,可以对抵近蜂群无人机㊁导弹㊁来袭飞机以光速实施多目标拦截㊂(5)局部电磁环境控制技术电磁频谱战本质上还是在电磁场进行博弈对抗,无法剥离电磁环境㊂局部电磁环境控制技术是通过深入研究电磁环境效应(器件级㊁系统级㊁大系统级)[4],通过电磁微波吸收和散射,达到隐身效果;通过电磁环境局部扰乱,实现无线通信中断㊁传感器探测精度大幅度下降或失效㊂5 结束语 当今,美军率先提出了 低-零功率”电磁频谱战,并已经开始在实战作战系统中逐步实施,如海军集成火控-防空系统(NIFC-CA),以再次获得相比未来对手的显著优势㊂在未来的信息化作战中,必将面对美军的 低-零功率”电磁频谱作战系统㊂为了赢得主导权,本文针对 低-零功率”电磁频谱战的关键环节,提出了五大核心关键技术㊂ 低-零功率”电磁频谱战作为崭新的领域,还有巨大的发展空间,本文提出的关键技术希望能起到抛砖引玉作用,吸引更多科研人员投入到 低-零功率”电磁频谱战研究中来㊂参考文献:[1] CLARK B,GUNZINGER M.Winning the Airwaves:Regaining America’s Dominance in the Electromagnet⁃ic Spectrum[R].USA:Center for Strategic and Budg⁃etary Assessment,2016.[2] CLARK B,GUNZINGER M,SLOMAN J.Winning inthe Gray Zone:Using Electromagnetic Warfare to Re⁃gain Escalation Dominance[R].USA:Center for Stra⁃tegic and Budgetary Assessment,2017. [3] 王雁涛.海战场电磁频谱控制技术面临的挑战及发展[J].舰船电子工程,2016,36(4):7-9. [4] 王满喜,汪连栋,曾勇虎.电子信息系统复杂电磁环境效应机理研究方法初探[J].电子对抗,2018(3):9-20.(上接第39页)5 结束语 本文从ECM的角度出发,对机载火控雷达空空工作模式进行了状态分类,提出通过使用支持向量机对雷达AST的类型特征和波形CPI的变化规律进行综合分析的状态识别算法,对RWR 和引导ECM措施具有重要的实战意义㊂通过数据仿真来看,在信噪比条件满足的情况下,使用支持向量机对多种参数特征的分类识别具有较高的识别准确率㊂本文的研究是基于雷达信号波形载频固定的前提开展的,关于载频跳变对天线方向图的影响以及EST扫描的波束展宽问题,将是后续研究的重点方向㊂参考文献:[1] 贾朝文,周水楼.机载雷达工作模式识别[J].电子信息对抗技术,2011,26(1):14-16,76. [2] 刘俊江.机载火控雷达工作模式识别[J].电子测量技术,2016(2):131-133.[3] 王玉冰.参数寻优LSSVM算法在机载火控雷达工作模式判定中的应用[J].空军工程大学学报,2017(3):49-53.[4] ERAVCI B.Automatic Radar Antenna Scan Analysisin Electronic Warfare[D].Ankara:Bilkent Universi⁃ty,2010.[5] 李程.雷达天线扫描方式的自动识别方法[J].国防科技大学学报,2014(3):156-163.[6] 江卫.机载相控阵火控雷达搜索方式的参数选择[J].电子科学技术评论,2005(5):15-17. [7] 郁洋.PD雷达工作状态识别改进方法研究[J].电子信息对抗技术,2008,23(6):28-31,35. [8] 倪国新.现代机载火控雷达的多功能发展趋势[J].电子科学技术评论,2005(3):7-11.[9] ALABASTER C.脉冲多普勒雷达-原理㊁技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2016.46。