張婭嵐 ,王 星

(1.中國民航飛行學院計算機學院,四川廣漢 618307;2.中國西南電子技術研究所,成都 610036)

1 引 言

現(xiàn)役雷達對抗裝備主要為針對雷達傳感器的基于信號層的欺騙和壓制式干擾機為主,由于雷達對抗裝備在自海灣戰(zhàn)爭以來的各次戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大作用,因此,各國在其未來防空系統(tǒng)建設中也非常重視雷達的抗干擾能力。隨著有源相控陣技術、網(wǎng)絡通信技術、移動通信技術和人工智能技術的不斷發(fā)展,各國也發(fā)現(xiàn)了上述技術應用于防空系統(tǒng)在面對干擾時對提升系統(tǒng)抗干擾能力的巨大作用,相繼在現(xiàn)役以及未來防空系統(tǒng)發(fā)展路線圖中逐步引入上述技術。

上述技術的引入將對雷達對抗裝備發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn),下面將在以網(wǎng)絡對網(wǎng)絡、智能對智能的發(fā)展思路引導下,提出了未來雷達對抗體系的建設方法和技術發(fā)展路線。

2 現(xiàn)役防空體系簡介

2.1 俄制防空體系

俄羅斯國土防空體系秉承前蘇聯(lián)防空思想中“以地制空”的概念,強調(diào)陸地平臺的低成本,以S300/S400作為遠程防空系統(tǒng),以安泰2500、“山毛櫸”作為中遠程防空系統(tǒng)和以道爾-M1作為近程中低空防空系統(tǒng),通過數(shù)據(jù)鏈或防空軍戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一接受地面防空指揮中心的指揮,形成高低搭配、多空域、多層次覆蓋的防空體系。原東歐國家、中國及中東多個國家防空體系從本質(zhì)上均出自俄制防空體系。

俄制防空體系分為國土防空反導系統(tǒng)與陸軍防空反導系統(tǒng)。前蘇聯(lián)國土面積廣大,于1958年成立了專門負責國家防空的獨立兵種——國土防空軍,形成雷達兵和導彈防空兵等專業(yè)兵種和防空戰(zhàn)斗機構成的立體國土防空系統(tǒng)。1998年,國土防空軍所屬的防空集團軍與戰(zhàn)區(qū)所屬的前線航空兵合并為空防集團軍,擔負俄羅斯各戰(zhàn)區(qū)的防空任務。

俄羅斯國土防空反導系統(tǒng)主要有S-300PMU1(勝利1)、S-300PMU2(勝利 2)和 S-400(凱旋),主要負責俄羅斯的遠程防空,攔截距離最大200 km,均為分布式輪式車輛車載系統(tǒng)。S-300PMU1以旅(團)為單位,由旅級指揮所、預警雷達(型號64H6)和6～12個導彈營(火力單元)組成,單個導彈營可同時制導導彈12枚,最大攔截距離150 km。S-300PMU2則增強了雷達和導彈功能,在營級配置上增加了目標火控雷達,提高了火力單元的獨立作戰(zhàn)能力,殺傷距離擴展為200 km。同樣基于S-300PMU1開發(fā)的S-400增加了新型預警及目標指示雷達(型號91H6E),具備摧毀電子戰(zhàn)干擾機、偵察機、彈道導彈、高超聲速目標以及其他現(xiàn)代先進空襲武器的能力,包含多個陸基、?；?、空基和天基信息源接口,可滿足空軍、海軍和陸軍應用系統(tǒng)的專用需求[1]。

俄羅斯陸軍防空反導系統(tǒng)主要有C-300B1、安泰2500、“山毛櫸”和道爾-M1,均為采用履帶輕裝甲車輛的高機動系統(tǒng)。C-300B1地空反導系統(tǒng)主要用于方面軍隨軍機動作戰(zhàn),車輛間采用車級無線通信。安泰2500號稱世界上唯一既能有效對付射程2 500 km的彈道導彈,又能攔截各種飛機和巡航導彈的綜合性防空武器系統(tǒng),是一種機動式通用地空導彈系統(tǒng),于1998年裝備俄羅斯陸軍?！吧矫珯巍狈揽障到y(tǒng)擔負S-400多層防空系統(tǒng)的中程防御任務,于1995年起在陸軍服役,同時有國土防空型(裝備空軍)與艦載型。道爾-M1為全天候、機動式、垂直發(fā)射的單車自動化野戰(zhàn)地空導彈武器系統(tǒng),整個系統(tǒng)位于一臺自動式履帶裝甲車上,能同時制導2枚導彈。

俄羅斯的防空反導系統(tǒng)一直在向站點無人值守與雷達組網(wǎng)發(fā)展。在20世紀50年代,俄羅斯的防空反導系統(tǒng)就實現(xiàn)了一定程度的無人值守。遠程防空導彈C-200實現(xiàn)了反導彈攔截完全自動化;80年代A-135系統(tǒng)的頓河-2H雷達站已能全自動化工作。自動化的雷達通過通信網(wǎng)絡將所得信息傳輸給中心指揮所并接受指令。俄羅斯現(xiàn)代防空系統(tǒng)已實現(xiàn)了雷達全線組網(wǎng),包括預警雷達、搜索雷達和制導雷達在內(nèi)的多種雷達通過通信網(wǎng)絡將多個火力單元的信息匯總到指揮所,在導彈旅內(nèi)形成網(wǎng)絡。如莫斯科周圍部署的A-135反彈道導彈系統(tǒng)就采用單基地雷達組網(wǎng)形式,由7部“雞籠”遠程警戒雷達、6部“狗窩”遠程目標精確跟蹤/識別雷達和13部導彈陣地雷達組成?！半u籠”雷達對目標進行遠距離搜索探測后將信息傳輸給“狗窩”雷達;“狗窩”雷達則在目標進入導彈射擊范圍時進行精確跟蹤和識別;導彈陣地雷達在發(fā)射導彈時開機工作[2]。

2.2 美制防空體系

美制防空體系主要為攻擊型防空體系,兼顧戰(zhàn)術與戰(zhàn)略防空,地面海面防空系統(tǒng)防備對象主要為敵方突防的彈道導彈、巡航導彈等進攻兵器,對敵方飛機主要利用絕對空中優(yōu)勢,使用己方戰(zhàn)斗機完成對敵方主力戰(zhàn)機的圍剿,剩余小部分突防戰(zhàn)機才交由海面、地面防空系統(tǒng)。因此,美制防空體系以空軍戰(zhàn)機作為主體,地面防空系統(tǒng)為輔助,主要作戰(zhàn)對象明確。主要的地面海面防空系統(tǒng)有THAAD、PAC-3和SAM-2/SAM-3,均以反導為最主要目的,與俄制防空體系有較大差別。鑒于美軍防空體系以空軍為主的特殊情況,所研究的防空體系在針對美軍時主要指其地面、海面防空體系。北美、中國臺灣、日韓均采用美制防空體系。

美國從20世紀50年代開始研發(fā)防空反導系統(tǒng),經(jīng)歷了初期采用核彈頭殺傷導彈戰(zhàn)斗部、星球大戰(zhàn)以及NMD(國家導彈防御系統(tǒng))等多個階段的發(fā)展,確立了以TMD(戰(zhàn)區(qū)導彈防御系統(tǒng))為重點的防空系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略。美軍防空反導系統(tǒng)主要分為陸軍反導系統(tǒng)和海軍反導系統(tǒng)。

陸軍反導系統(tǒng)主要包括THAAD(末段高空區(qū)域防空系統(tǒng))與PAC-3(愛國者-3)。THAAD是近年來美軍反導系統(tǒng)發(fā)展的重點,主要完成中程防空任務[1]。作為TMD結構框架的高層部,THAAD由帶KKV(動能殺傷武器)的攔截導彈、TMD地基制導雷達、發(fā)射車和BM/C3I(作戰(zhàn)管理/指揮控制通信和情報)系統(tǒng)組成,最大攔截距離200 km,能在大氣層內(nèi)外攔截目標以防御來襲導彈的末段對抗。PAC-3是陸軍短距離低層彈道導彈攔截系統(tǒng),采用hit-to-kill(直接碰撞殺傷)技術在大氣層內(nèi)攔截飛行末段的近程彈道導彈以及巡航導彈。該系統(tǒng)由PAC-3攔截導彈、制導雷達(型號AN/MPQ-53/65,C頻段相控陣雷達)、發(fā)射車、控制站和通信系統(tǒng)組成[1]。

海軍反導系統(tǒng)由NAD(海軍區(qū)域防御)系統(tǒng)和NTW(海軍全戰(zhàn)區(qū)彈道導彈防御)系統(tǒng)組成,前者完成海軍低層區(qū)域防御,后者完成高層區(qū)域防御。NAD主要指艦載BMD(宙斯盾彈道導彈防御)系統(tǒng),由SAM-2(標準-2)攔截導彈和宙斯盾系統(tǒng)(包括攔截距離50 km的S頻段相控陣雷達、指揮決策系統(tǒng)和武器控制系統(tǒng))組成,可攔截短程和中程彈道導彈和各種射程的巡航導彈。NTW由SAM-3(標準-3)攔截導彈和改進型的宙斯盾系統(tǒng)組成,在大氣層外攔截中程和遠程彈道導彈[3],最大攔截距離可達1 120 km。

美軍一直強調(diào)制空權,因此將各類防空反導系統(tǒng)聯(lián)合,以彌補單個防空反導系統(tǒng)位置、環(huán)境、探測器和武器性能的局限,綜合集成各種防空作戰(zhàn)資源,實現(xiàn)體系內(nèi)各作戰(zhàn)要素之間的信息共享,形成一個體系配套且多武器協(xié)同的網(wǎng)絡化防空反導體系[4-5],是美軍現(xiàn)代防空系統(tǒng)的發(fā)展方向。陸軍方面,除了3個PAC-3防空營通過組網(wǎng)將信息匯總到團級指揮控制中心實現(xiàn)信息共享與協(xié)同作戰(zhàn)外,還利用THAAD導彈連和PAC-3導彈營協(xié)同作戰(zhàn)形成分層末段彈道導彈防御體系,在美軍特遣部隊戰(zhàn)術作戰(zhàn)中心控制下組成AMDTF(防空反導特遣部隊),在戰(zhàn)區(qū)面臨彈道導彈威脅時保護部隊和高價值目標[6-7]。當 THAAD系統(tǒng)的兩次攔截不成功時向PAC-3系統(tǒng)發(fā)出警報,由后者進行第三次攔截。海軍方面,作為網(wǎng)絡中心戰(zhàn)思想的提出者,美國海軍通過CEC(裝備協(xié)同作戰(zhàn)能力系統(tǒng))將海軍艦隊的探測器聯(lián)網(wǎng),對位于不同地點的不同特征探測器完成數(shù)據(jù)和信息融合,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于武器控制,供每個作戰(zhàn)單元完成預警和制導作用。美國海軍的CEC是目前最為成熟的網(wǎng)絡化防空導彈系統(tǒng),已向軍隊交付百余套。多層彈道導彈防御系統(tǒng)已成為美軍的發(fā)展重點,對不同射程彈道導彈在不同階段使用不同的武器系統(tǒng)進行攔截。比如,對于射程1 300 km以內(nèi)的中近程彈道導彈,在其助推段使用機載激光武器攔截,中段則利用海軍BMD系統(tǒng)和陸軍THAAD系統(tǒng),末段使用陸軍PAC-3系統(tǒng)進行攔截,通過多層次攔截確保防空系統(tǒng)保衛(wèi)國土安全。

2.3 歐洲防空體系

歐洲防空體系基本上參考美軍反導防空設計。由法國、德國、意大利3國聯(lián)合發(fā)展的SAMP-T中程防空系統(tǒng)包括Aster(紫苑)30型防空導彈、導彈機動發(fā)射車、ARABEL雷達車(包括I頻段相控陣雷達和敵我識別雷達)和指揮控制車,探測距離為100 km。Aster是歐洲版的“SAM”系列導彈,是法國和意大利聯(lián)合研制的艦(地)空導彈,是陸海通用型對空武器,并采用北約情報與數(shù)據(jù)共享的自動化防空指揮系統(tǒng)。

3 未來防空系統(tǒng)展望

目前各國防空系統(tǒng)的發(fā)展朝向系統(tǒng)網(wǎng)絡化、無人值守、分布式、移動化以及低成本商用產(chǎn)品軍用化的趨勢非常明顯。因此,對未來防空系統(tǒng)的發(fā)展趨勢有以下展望。

(1)無人值守的雷達站點和通信站點

早在20世紀50年代,俄羅斯就實現(xiàn)了雷達站點的無人值守,到后來碉堡式雷達站實現(xiàn)了全自動化工作。美國NMD系統(tǒng)的IFICS通信地面站也是無人值守模式。雷達站點和通信站點的無人值守化有利于傳感器的布局更加靈活,可放置于前線非常危險且敏感的區(qū)域,一方面遠離中樞控制系統(tǒng),減少其成為敵方打擊目標的可能性;另一方面即使站點受到打擊所受損失也有限,可以實現(xiàn)“零傷亡”作戰(zhàn)。

(2)分布式節(jié)點

各雷達站點、通信站點、中樞控制系統(tǒng)均呈分布式,像俄羅斯國土防空和陸軍防空均采用輪式車載式或履帶車載式節(jié)點。分布式節(jié)點一方面具有很強的靈活性與機動性,能配合戰(zhàn)術需要快速分布到重要位置,通過靈活機動的移動更好地實現(xiàn)戰(zhàn)術配合,另一方面可以分散敵方的打擊力量,在部分節(jié)點受到打擊時仍可保持防空系統(tǒng)的基本功能?？深A見未來防空系統(tǒng)會廣泛采用具有高機動性的移動式分布節(jié)點。

(3)移動的可重組的中樞控制系統(tǒng)

作為各節(jié)點信息匯總處理分發(fā)以及戰(zhàn)術制定和任務指派的核心,中樞控制系統(tǒng)的地位至關重要。為了有效防范敵方有針對性的破壞打擊,中樞控制系統(tǒng)不能定置在某處成為固定目標,而應該隨戰(zhàn)場形式變化而實時改變位置,保持一定的隱蔽性。即使其他節(jié)點如雷達天線等受到攻擊,也不會影響到中樞控制系統(tǒng)的指揮作戰(zhàn)功能,從而保證防空任務的持續(xù)進行。更進一步,即使中樞系統(tǒng)遭到破壞,也能通過聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點迅速重組。比如美軍旅(團)級的C4ISR系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)鏈或通信網(wǎng)接收預警信息進行進一步處理,對各營(火力單元)進行目標分配和射擊指揮。各火力單元相對獨立,既可接受上一級或更高級別的指揮,又可獨立作戰(zhàn)。一旦中心指揮站損壞,可通過賦予其中任一營站以指揮權而迅速重組,繼續(xù)執(zhí)行整個系統(tǒng)的作戰(zhàn)功能。通過中樞系統(tǒng)的移動性和可重組性形成一個分布式無絕對中心節(jié)點的防空網(wǎng)絡作戰(zhàn)系統(tǒng)。

(4)各類節(jié)點間組網(wǎng),利用寬帶網(wǎng)絡實現(xiàn)高速通信

未來防空系統(tǒng)內(nèi)將會實現(xiàn)雷達全面組網(wǎng),不同體制、不同頻段、不同極化方式的雷達通過適當布站,將各種信息通過通信網(wǎng)絡傳遞給中心控制站統(tǒng)一處理。美國陸軍已開始集中力量發(fā)展雷達組網(wǎng),以改進防空系統(tǒng)的監(jiān)視和作戰(zhàn)能力。更進一步就是依據(jù)美軍GIG(全球信息柵格)的發(fā)展部署以及陸軍未來戰(zhàn)場和戰(zhàn)區(qū)通信主干網(wǎng)WIN-T(戰(zhàn)術級指戰(zhàn)員信息網(wǎng))的發(fā)展,在防空系統(tǒng)中實現(xiàn)陸基、?；?、空基和天基的多種傳感器、武器平臺、指揮機構和人員的網(wǎng)絡連接,使指揮官可在平行化的各個對等指揮控制系統(tǒng)獲得海陸空天全方位的信息,進行全面的戰(zhàn)場態(tài)勢判斷和精確的指令下達。比如,目前美國陸軍的THAAD防空系統(tǒng)就將接收來自?；嫠苟芟到y(tǒng)、天基衛(wèi)星和其他外部傳感器的信息,逐步擴大作戰(zhàn)空域和防御范圍。

未來的防空系統(tǒng)就將以信息獲取、融合處理、流通和共享為基礎,由多種武器平臺、多種傳感器與指揮控制節(jié)點結合成一個有機的數(shù)字化作戰(zhàn)綜合系統(tǒng),形成海地、?？?、空地一體戰(zhàn)。節(jié)點間的高速數(shù)據(jù)交互傳輸由寬帶無線網(wǎng)絡保證,各節(jié)點均具有交換和可變路由功能,保證大量數(shù)據(jù)的高速有效傳輸。

(5)基于商用產(chǎn)品的快速、高可靠性開發(fā),即COTS(基于現(xiàn)成商業(yè)產(chǎn)品經(jīng)改造后用于軍事領域)

這是從美國陸軍WIN-T系統(tǒng)的發(fā)展得到的啟示。隨著彈道導彈、巡航導彈和各種作戰(zhàn)飛機突防能力的快速增強(如二代機采用高空高速突防,三代機采用低空突防,四代機則主要發(fā)展隱身和超音速巡航技術),防空系統(tǒng)將不斷面臨更多更具挑戰(zhàn)性的突防技術。為了適應當前突防技術的快速發(fā)展,有效實現(xiàn)防空任務,未來的防空系統(tǒng)需要進一步加快研制進度,縮減研制周期,降低研制和維護成本,提高產(chǎn)品可靠性,延長其生命周期。因此,COTS也將是未來防空系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。

4 未來防空系統(tǒng)給傳統(tǒng)電子對抗帶來的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)電子對抗以大功率噪聲壓制、假目標欺騙以及反輻射導彈(ARM)等手段為主,在面對具備單一雷達的防空系統(tǒng)時具有一定突防效果(如對抗一個PAC-3防空營),但對于平臺分布式、網(wǎng)絡化和移動化的未來防空系統(tǒng),傳統(tǒng)電子對抗將面臨很大的挑戰(zhàn)。

基于速度和距離欺騙的假目標干擾是傳統(tǒng)電子對抗的常用方法。通過伴飛導彈的干擾彈或電子干擾飛機攜帶吊艙搭載的對抗載荷在接收對方雷達發(fā)射信號的基礎上通過調(diào)制轉發(fā)產(chǎn)生不同距離不同速度的假目標,在雷達顯示屏幕上顯示多個目標從而達到掩護突防的目的。這在對方為單一雷達時能實現(xiàn)有效突防,但對組網(wǎng)雷達基本無效。對真實目標而言,組網(wǎng)雷達能通過對各雷達接收信息的綜合判斷實現(xiàn)有效的目標識別。目標的RCS(雷達散射面積)特性決定了在某一方向具有最大回波,其余方向的回波較小,如圖1所示(以地面3部雷達組網(wǎng)為例)。組網(wǎng)的各雷達在接收到相應回波后,通過通信鏈路傳輸給中樞控制中心?？刂浦行目筛鶕?jù)各方向的回波特性(含速度、回波強度、距離、高度等信息)與數(shù)據(jù)庫中預先存儲的信息作對比,實現(xiàn)目標識別,判斷其為真實目標。對于干擾彈或?qū)馆d荷產(chǎn)生的假目標而言,組網(wǎng)雷達分別接收到來自同一干擾源的信號,3部雷達各自的距離線上都會出現(xiàn)相同的目標,目標的個數(shù)、速度和回波幅度均大致相同(圖2,以3個假目標為例),這與真實目標的回波信息不一致(不同方位應具有不同的回波幅度及速度。若雷達1接收到的目標速度為v1、v2、v3,真實目標的話雷達 2接收到的速度應為 v1cosθ1、v2cosθ1、v3cosθ1,但對于假目標雷達2收到的速度則是v1、v2、v3),經(jīng)由中樞控制中心的目標識別就能將各雷達距離線上的假目標排除,從而失去干擾效果,無法有效掩護突防。

圖1 組網(wǎng)雷達面對真實目標Fig.1 Networked radars facing real targets

圖2 組網(wǎng)雷達面對假目標Fig.2 Networked radars facing fake targets

上面是對組網(wǎng)雷達抗干擾技術——交互式多模型概率數(shù)據(jù)關聯(lián)濾波器技術(IMMPDAF)的簡單分析。實際上,目前除Suter防空網(wǎng)絡攻擊系統(tǒng)外,還沒有對組網(wǎng)雷達實施有效對抗的方法。突防方無法確切知道雷達組網(wǎng)的數(shù)量、相互位置間的幾何關系及雷達波形和信號處理方式,即使對某部雷達實施假目標欺騙有效,對方防空系統(tǒng)也可以通過 IMMPDAF進行抗干擾。同時組網(wǎng)雷達具有不同頻率、波形及不同跟蹤處理算法,使得假目標干擾對具備組網(wǎng)雷達的防空系統(tǒng)不構成實質(zhì)性威脅[8]。

對于反輻射攻擊而言,未來防空系統(tǒng)所具有的分布式節(jié)點和移動的指揮控制系統(tǒng)將其打擊力度所帶來的突防效能大大降低。反輻射攻擊指利用以電子對抗飛機攜帶的反輻射導彈(ARM)和反輻射無人機(ARD)為代表的反輻射武器利用敵方雷達電磁輻射進行引導,以被動雷達導引頭(PRS)引導武器戰(zhàn)斗部對雷達等輻射源及其載體進行直接火力打擊,是電子戰(zhàn)的硬殺傷手段和現(xiàn)代戰(zhàn)爭中取得制空權的重要方法。對于未來防空系統(tǒng),一方面可以通過設置分布式的有源雷達誘餌(如PAC-3系統(tǒng))對ARM和ARD進行誘騙[9],使其偏離打擊目標;一方面分布式、組網(wǎng)的節(jié)點憑借其在空域、時域、頻域及極化域等方面的分集、各節(jié)點雷達輪換開機、輪番機動以及同步工作等方式使反輻射武器的PRS面臨異常復雜的電磁環(huán)境,加重其對雷達信號的分選識別任務,使得以進攻單部雷達節(jié)點為作戰(zhàn)使命的ARM在面對分布式組網(wǎng)節(jié)點時性能大大降低;另一方面由于指揮控制系統(tǒng)遠離各節(jié)點,具有相當?shù)碾[蔽性,即使有節(jié)點遭遇ARM攻擊,只要指揮控制系統(tǒng)未被破壞,防空系統(tǒng)就可憑借其資源優(yōu)勢完成作戰(zhàn)任務;同時由于指揮控制系統(tǒng)具備可重組性,即使被破壞也可通過可獨立作戰(zhàn)的其余節(jié)點接管中樞控制任務,維持防空系統(tǒng)功能。在多種抗干擾抗打擊方式面前,單一反輻射武器對未來防空系統(tǒng)基本喪失有效對抗能力。

綜上所述,對于傳統(tǒng)電子對抗手段而言,未來的防空系統(tǒng)能通過平臺分布式、組網(wǎng)和靈活移動等功能進行有效對抗。因此需要對傳統(tǒng)手段進行改進,才能在面對未來防空系統(tǒng)時處于主動地位。

5 對未來防空系統(tǒng)對抗體系的思考

未來防空系統(tǒng)是分布式、網(wǎng)絡化、結合傳統(tǒng)電子對抗、智能反輻射和網(wǎng)絡領域先進技術的綜合作戰(zhàn)平臺,順應未來高科技戰(zhàn)爭“網(wǎng)電一體”的發(fā)展趨勢,只有綜合使用電子戰(zhàn)和網(wǎng)絡戰(zhàn)手段,取得電磁網(wǎng)絡空間(即賽博空間)的優(yōu)勢,對敵方防空系統(tǒng)進行一體化的綜合攻擊,才能有效地削弱敵方賽博空間信息優(yōu)勢,最大限度地保證己方火力打擊平臺突防,實施有效打擊。

未來防空系統(tǒng)通過高速寬帶網(wǎng)絡實現(xiàn)分布式可移動節(jié)點與中樞控制系統(tǒng)之間的高速通信,通信網(wǎng)絡是其數(shù)據(jù)匯總分析和指令分發(fā)的重要途徑,破壞通信網(wǎng)絡將是對抗未來防空系統(tǒng)的重要手段。美軍Suter系統(tǒng)的發(fā)展與應用就是這方面的實例。

Suter是美國高度機密的 Big Safari(龐大旅行者)計劃的一部分,是直接進攻敵防空網(wǎng)絡的機載網(wǎng)絡攻擊系統(tǒng),通過雷達天線、通信鏈路、中繼鏈路、信息處理設備和網(wǎng)絡節(jié)點等途徑入侵、破壞和接管敵方防空系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡、雷達網(wǎng)絡以及計算機系統(tǒng)以實現(xiàn)掩護火力打擊平臺突防。Suter系統(tǒng)通過發(fā)射大功率信號滲透敵方網(wǎng)絡,不僅能實時監(jiān)控敵方雷達的探測結果,還能通過植入欺騙信息和算法等方式削弱或癱瘓對方雷達網(wǎng)絡和通信網(wǎng)絡,甚至以系統(tǒng)管理員的身份接管中樞控制系統(tǒng),直接對敵方行為進行控制。目前Suter系統(tǒng)已發(fā)展到“Suter V”,能提供戰(zhàn)術信息戰(zhàn)場空間的聯(lián)合視圖,在綜合電子監(jiān)視設施、網(wǎng)絡中心目標瞄準(NCCT)和網(wǎng)絡空間設施等設備支持下,使用動能或非動能武器進行ISR(情報、偵察、監(jiān)視)作戰(zhàn)干擾、癱瘓和接管移動組網(wǎng)的敵方防空系統(tǒng)。Suter系統(tǒng)工作方式大致如下:RC-135(聯(lián)合鉚釘)等偵察飛機完成信息偵察,將信息傳遞給地面指控中心,融合多種情報源生成通用情報視圖,并通過NCCT系統(tǒng)對敵方輻射源實現(xiàn)高精度定位;再由裝載Suter系統(tǒng)的EC-130H(電子羅盤)電子戰(zhàn)飛機的吊艙輻射大功率窄波束信號通過天線進入敵方網(wǎng)絡,根據(jù)不同指令植入算法或者惡意代碼,實現(xiàn)對敵方防空系統(tǒng)的癱瘓甚至接管其操作,如控制雷達天線的轉向等。但Suter系統(tǒng)主要針對俄制防空系統(tǒng),其成功應用與美國作為最大的IC芯片輸出國、在某些關鍵處理芯片留有后門有極大關系[10]。

Suter系統(tǒng)的一個應用實例就是2007年9月以色列入侵敘利亞。以色列的F-15和F-16戰(zhàn)機(非隱形戰(zhàn)斗機)在成功避開敘利亞空老式的薩姆系統(tǒng)以及新增的道爾-M1防空系統(tǒng)探測后,對敘利亞東北角一處疑似核設施進行了轟炸。敘利亞防空系統(tǒng)在以色列戰(zhàn)機進入領空時未發(fā)現(xiàn)異常,實施攻擊后其雷達系統(tǒng)癱瘓,在對方全身而退之后才恢復。

Suter系統(tǒng)的發(fā)展給我們帶來許多思考,同時根據(jù)上一節(jié)的分析,傳統(tǒng)電子對抗面對未來防空系統(tǒng)時還存在一系列問題。在對抗未來移動化和網(wǎng)絡化的防空系統(tǒng)時,現(xiàn)有的電子對抗手段顯然是不夠的,還需要拓展思路,引入新理論、新方法,實現(xiàn)多層次體系對抗的相互配合和補充。因此,認為未來防空系統(tǒng)對抗體系從高到低主要分為以下三個層次。

(1)基于C4ISR自動化指揮控制打擊網(wǎng)絡的對抗

這是最高層次的對抗,通過削弱、癱瘓和接管三種不同程度的對抗逐步實現(xiàn)對中樞指令系統(tǒng)的操控。未來防空系統(tǒng)信息融合與資源分配的基本保證是各節(jié)點之間以及節(jié)點中樞系統(tǒng)之間的通信,因此直接針對中樞系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡的攻擊是最核心的攻擊。通過植入假目標信息削弱其檢測和目標跟蹤能力,植入病毒癱瘓其控制和通信網(wǎng)絡,最后直接以系統(tǒng)管理員身份接管中樞系統(tǒng)的控制功能,對傳感器直接進行操控或向各節(jié)點發(fā)出錯誤指令。

從美軍網(wǎng)絡化的發(fā)展來看,各軍種之間都在趨于使用IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)作為基本組網(wǎng)設施和方法,通過改進操作性以保持各IP之間的連接性,防空系統(tǒng)的發(fā)展也符合這個趨勢。防空系統(tǒng)的網(wǎng)絡也符合通用IP協(xié)議,由于美軍戰(zhàn)時將使用民用網(wǎng)絡,其強網(wǎng)(軍網(wǎng))與弱網(wǎng)(國際互聯(lián)網(wǎng))之間存在連接性,美軍下一代防空系統(tǒng)的上述技術特征,都是網(wǎng)絡對抗的突破口。

(2)基于“察打一體”的智能反輻射硬殺傷

這是中間層次的對抗。在網(wǎng)絡對抗難以實現(xiàn)或者需要配合作戰(zhàn)發(fā)揮最大效能時,可以通過對指揮控制系統(tǒng)以及關鍵中間通信節(jié)點的定位來進行精確打擊。通過雷達信號與通信信號聯(lián)合偵察以及信息融合處理等方法,確定各關鍵節(jié)點的位置,再配合防空陣地部署原則,估計指揮控制系統(tǒng)和關鍵中間通信節(jié)點可能所在位置,再通過主被動等多手段和陸?？仗斓榷嗑S度的聯(lián)合偵察鎖定其位置,以集束通信反輻射導彈直接進行硬殺傷。這是從物理殺傷方面直接打擊指揮控制系統(tǒng)以及關鍵中間通信節(jié)點從而協(xié)助火力平臺突防的手段。同時還可使用雷達反輻射武器對雷達天線進行廣泛攻擊,綜合削弱防空系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。

在上述需求中,最關鍵的就是通過綜合傳感器偵察及信息處理技術,找到敵方指揮中心和關鍵中間節(jié)點所在位置,并通過具備極高定向能力的反輻射武器實現(xiàn)硬摧毀。

(3)以改進的傳統(tǒng)電子對抗作為輔助手段

傳統(tǒng)的電子對抗是最基本的對抗手段,加以改進后可作為上面兩種對抗方法的輔助,并且在無法進行網(wǎng)絡對抗或者硬殺傷效果不明顯時作為最基本的對抗手段協(xié)助突防。

在傳統(tǒng)的大功率壓制、假目標干擾等手段的基礎上,通過引入相控陣技術發(fā)射多個分區(qū)分時窄波束信號以及采用多部干擾機組網(wǎng),同時發(fā)射箔條等無源誘餌的辦法,綜合采用大功率壓制干擾、密集假目標欺騙干擾、分布式拖拽干擾和分布式誘餌相結合的電子對抗方式,實現(xiàn)對雷達接收機、雷達信號信息處理機的有效干擾,達到對抗未來防空系統(tǒng)的目的。

上面是針對未來防空系統(tǒng)的對抗體系的分層次體系建設方面的思考。最高層次的對抗是通過網(wǎng)絡入侵接管對方中樞系統(tǒng),其次是以智能反輻射武器對指揮系統(tǒng)、關鍵中間通信節(jié)點及大量傳感器天線進行硬殺傷,最基本的方法是綜合利用改進的傳統(tǒng)電子對抗手段例如組網(wǎng)干擾進行增強能力的傳統(tǒng)電子對抗。實際作戰(zhàn)時可根據(jù)戰(zhàn)場形勢制定不同的作戰(zhàn)方式,三個層次上的作戰(zhàn)可根據(jù)敵方情況以及我方作戰(zhàn)能力進行綜合選擇,其基本關系如圖3所示。

圖3 未來防空系統(tǒng)對抗體系的三個層次Fig.3 Three levels of future air defense system

6 應用模式分析

針對未來防空系統(tǒng)的對抗體系已從電子對抗發(fā)展到綜合各種電子和網(wǎng)絡技術手段的“網(wǎng)電空間”對抗,從單一平臺對抗發(fā)展到多平臺協(xié)同對抗。未來的對抗體系應是搭載多種對抗載荷的電子戰(zhàn)平臺組成一個有機的大系統(tǒng),信息資源通過整合形成總體態(tài)勢評估,供所有參戰(zhàn)平臺共享,采取優(yōu)化規(guī)則進行電子戰(zhàn)攻擊資源的自動分配,綜合提升對抗未來防空系統(tǒng)的能力。

根據(jù)上一節(jié)對未來對抗體系三個層次的分析,本節(jié)將給出其典型的應用模式。未來的對抗體系組成如下:前方配置有多架偵察機,后有大型電子干擾飛機搭載網(wǎng)絡攻擊載荷,攻擊機搭載反輻射攻擊載荷或大功率電子吊艙。多種平臺間通過寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡或者高速數(shù)據(jù)鏈與位于地面的指揮中心(近距離)或者帶通信指揮功能的預警機實現(xiàn)信息交互。其工作方式如下:偵察機完成對敵方防空系統(tǒng)傳感器和指揮控制系統(tǒng)位置偵察,將所得信息匯總到指揮中心形成綜合情報。指揮中心根據(jù)戰(zhàn)場形勢和作戰(zhàn)目的選擇攻擊方式:

(1)通過通信鏈路將目標信息傳遞給搭載大功率電子吊艙的電子戰(zhàn)飛機,由其對預定目標實施大功率壓制、假目標欺騙等電子干擾;

(2)將目標信息傳遞給搭載反輻射載荷的攻擊機,由其對預定目標實施反輻射攻擊;

(3)將目標信息傳遞給搭載網(wǎng)絡攻擊載荷的大型電子干擾飛機,由其對預定目標實施網(wǎng)絡攻擊;

(4)三種方式配合,以電子干擾、反輻射攻擊配合網(wǎng)絡攻擊,實施全面打擊,如圖4所示。

圖4 固定控制中心的未來防空系統(tǒng)對抗體系作戰(zhàn)模式Fig.4 The fighting mode of electronic countermeasure for future air defense system with fixed control center

為了指揮系統(tǒng)的靈活性以及保證指揮中心被打擊后整體作戰(zhàn)效能不受影響,未來的對抗系統(tǒng)將不再設置固定的指揮控制中心,后方每一架飛機均可根據(jù)形勢被授予指揮權而成為指揮中心,如圖5所示。這要求各節(jié)點具有交換和路由功能,整個通信網(wǎng)絡具備可變智能路由功能。

圖5 指揮中心可變的未來防空系統(tǒng)對抗體系作戰(zhàn)模式Fig.5 The fighting mode of electronic countermeasure for future air defense system with variable command center

7 結束語

未來防空系統(tǒng)具有節(jié)點移動化、無人式、分布式、中樞系統(tǒng)可重組以及高速網(wǎng)絡通信等特點,給基于信號層的以大功率壓制和多目標欺騙為主的傳統(tǒng)雷達對抗帶來了極大的挑戰(zhàn),使得現(xiàn)有對抗手段在未來戰(zhàn)爭中的作戰(zhàn)能力會極大削弱甚至失效。因此,防空系統(tǒng)對抗體系也必須朝著信號層鏈路層對抗、智能反輻射和網(wǎng)絡對抗相結合的“網(wǎng)電一體”對抗方向發(fā)展,力爭達到快速信息偵察與融合技術、高精度電磁輻射目標定位技術、組網(wǎng)電子對抗技術,以及破譯、入侵、篡改和接管等各種網(wǎng)絡對抗技術的完全融合,真正做到以分層次、綜合化體系對抗應對體系防空,才能有效面對未來防空系統(tǒng)給飛行器突防帶來的挑戰(zhàn)。

但是,作為該綜合化對抗體系的核心——防空系統(tǒng)網(wǎng)絡攻擊對于發(fā)展中國家來說還具有極大的難度,需要全球主要處理芯片的輸出與控制、芯片預留后門、基礎網(wǎng)絡通信協(xié)議制定和基礎模塊被對方用于軍事用途等前提來支撐。目前,全球僅有美國及其少數(shù)核心盟國具備網(wǎng)絡攻擊的能力。若要達到Suter系統(tǒng)的層次則還需要國家在戰(zhàn)略層面發(fā)展核心芯片與基礎協(xié)議,做到對某類芯片或協(xié)議的全球市場統(tǒng)治力,才能具備較強的入侵和接管能力。

綜上所述,未來一段時間,應主要研究基于信息層鏈路層對抗裝備組網(wǎng)協(xié)調(diào)對抗應對防空雷達組網(wǎng);進一步研究基于戰(zhàn)術打擊層面的數(shù)據(jù)融合,真正做到智能反輻射能夠打擊關鍵節(jié)點;同時,研究對其網(wǎng)絡通信的偵查、干擾和阻斷的高效技術和手段;最后,研究上述三種對抗手段及裝備的高效費比協(xié)同技術,如將現(xiàn)有民用寬帶通信技術WiMax、WiFi或LTE等改造后應用于對抗裝備組網(wǎng)協(xié)同,在一定程度上實現(xiàn)以綜合化、網(wǎng)絡化、智能化對抗裝備應對具備上述能力的未來防空系統(tǒng)。

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