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【CICC原創(chuàng)】電磁戰(zhàn)斗管理概述
  

 

 

 

林云

電磁戰(zhàn)斗管理可支持電磁頻譜作戰(zhàn)的跨域協(xié)同與能力集成,是通往電磁頻譜優(yōu)勢的必由之路。需從綜合認(rèn)知能力、臨機(jī)調(diào)度能力、協(xié)同聚優(yōu)能力、互操作性支撐能力等方面對應(yīng)挑戰(zhàn),深入研究復(fù)雜電磁作戰(zhàn)場景的動態(tài)感知與智能理解、群體智能驅(qū)動的協(xié)同決策與資源分配、信息受限約束下體系任務(wù)智能規(guī)劃與聚優(yōu)、大規(guī)模電磁戰(zhàn)斗管理操作系統(tǒng)與驗(yàn)證平臺構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)。

電磁戰(zhàn)斗管理的發(fā)展與電磁頻譜領(lǐng)域概念的演進(jìn)相輔相成,未來戰(zhàn)場的軍事行動將趨向于整體化和全域化,實(shí)現(xiàn)電子戰(zhàn)、頻譜管理、情報偵察等功能的集成和同步。通過動態(tài)監(jiān)視、評估、規(guī)劃和引導(dǎo)等行動,電磁戰(zhàn)斗管理可支持電磁頻譜作戰(zhàn)的跨域協(xié)同與能力集成,可基于通用基礎(chǔ)實(shí)施、標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù),在態(tài)勢感知、決策支持與指揮控制等環(huán)節(jié)為指揮官提供有力支撐,從而實(shí)現(xiàn)更加有效的電磁頻譜控制,保證作戰(zhàn)效能釋放最大化。

一、電磁戰(zhàn)斗管理分析

信息化戰(zhàn)場在陸、海、空、天、網(wǎng)作戰(zhàn)域的主導(dǎo)地位依賴隨時隨地可以有效使用的電磁頻譜,但由于電磁頻譜資源有限、各種有意和無意干擾、擁塞和威脅,電磁頻譜越來越復(fù)雜,獲取電磁頻譜優(yōu)勢至關(guān)重要,電磁戰(zhàn)斗管理在多個方面具有明確需求。

(1)作戰(zhàn)要素通信交互能力需求

當(dāng)前頻譜作戰(zhàn)單元仍然施行“煙囪”型管理,橫向通信能力缺乏。低層級作戰(zhàn)系統(tǒng)的信息必須傳遞到更高層級,無法互相通信,只達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)化的基本要求,并不滿足跨域協(xié)同的能力。

(2)電磁頻譜作戰(zhàn)“戰(zhàn)管一體”需求

當(dāng)前電磁頻譜戰(zhàn)對一體化的要求更高,單一孤立的電磁作戰(zhàn)方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前大規(guī)模多節(jié)點(diǎn)的一體化作戰(zhàn)模式,殺傷鏈與功能要素一體、作戰(zhàn)要素與管理要素一體以及頻譜管理與戰(zhàn)斗管理一體等一體化問題的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。

(3)電磁頻譜大國競爭轉(zhuǎn)型作戰(zhàn)需求

將電磁頻譜視為作戰(zhàn)域意味著當(dāng)前大國競爭環(huán)境已有所改變,在爭奪電磁資源時可能會面臨敵方占據(jù)本土優(yōu)勢、己方電磁靜默的競爭環(huán)境,為奪取電磁優(yōu)勢,電磁頻譜作戰(zhàn)模式與相關(guān)技術(shù)需要發(fā)生顛覆性改變。

電磁戰(zhàn)斗管理本質(zhì)上是跨領(lǐng)域、跨部門的,不同領(lǐng)域間可以相互協(xié)同、相互增益。在不同作戰(zhàn)條件下,電磁戰(zhàn)斗管理可以實(shí)現(xiàn)單個或多個作戰(zhàn)行動的指揮閉環(huán)和高效協(xié)同,為電磁空間內(nèi)的聯(lián)合作戰(zhàn)行動提供態(tài)勢感知、決策支持、指揮控制以及輔助訓(xùn)練功能,是實(shí)現(xiàn)電磁頻譜控制、獲取電磁空間優(yōu)勢的重要途徑。

二、美軍電磁戰(zhàn)斗管理發(fā)展

美國國防部等軍方高層不斷完善電磁戰(zhàn)斗管理頂層規(guī)劃設(shè)計,通過執(zhí)行委員會等機(jī)構(gòu)設(shè)置,發(fā)布大量戰(zhàn)略和條令文件。美軍戰(zhàn)略司令部等部門陸續(xù)發(fā)布《電磁頻譜戰(zhàn)略》《聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)》等戰(zhàn)略條令以及“多域戰(zhàn)”“馬賽克戰(zhàn)”等新型作戰(zhàn)概念,不斷豐富完善電磁頻譜作戰(zhàn)概念,統(tǒng)一各方認(rèn)識,牽引電磁頻譜跨域協(xié)同的裝備技術(shù)發(fā)展。

2007年,美軍首次提出電磁頻譜作戰(zhàn)概念。2016年10月,美軍參謀長聯(lián)席會議發(fā)布《JDN 3-16:聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)》文件。該文件構(gòu)建起“電磁攻擊、電磁防護(hù)、電磁利用、電磁管理”四位一體的作戰(zhàn)體系,以及從電磁頻譜作戰(zhàn)規(guī)劃到執(zhí)行的相對比較完備的電磁頻譜作戰(zhàn)OODA閉環(huán)。2018年,美國國防高級研究計劃局提出了“馬賽克戰(zhàn)”概念,旨在將信息、通信和傳感技術(shù)融合。2020年5月22日,美軍參謀長聯(lián)席會議發(fā)布《JP 3-85:聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)》條令,至此,“聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)”作為電磁頻譜這一作戰(zhàn)空間內(nèi)主要的作戰(zhàn)模式,終于以聯(lián)合條令的形式確立下來,為后續(xù)電磁作戰(zhàn)力量管理開展奠定了法理基礎(chǔ)。2021年8月,美陸軍發(fā)布《FM 3-12 網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)與電磁戰(zhàn)條令》,該條令定義并描述了應(yīng)對作戰(zhàn)環(huán)境挑戰(zhàn)的原則和戰(zhàn)術(shù),同時概述了網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)、電磁戰(zhàn)及其在作戰(zhàn)過程中的規(guī)劃、整合和同步。2023年1月,美陸軍再次發(fā)布新版《電磁戰(zhàn)技術(shù)》ATP 3-12.3,以取代2019年《電磁作戰(zhàn)技術(shù)》,為軍隊(duì)在戰(zhàn)爭中掌控電磁頻譜提供理論指導(dǎo)。

此外,致力于充分挖掘電磁戰(zhàn)斗管理發(fā)展?jié)摿Α⒏嫔羁汤斫庑屡d電磁頻譜作戰(zhàn)概念,美軍開發(fā)了一系列管理系統(tǒng)與項(xiàng)目,并取得相關(guān)突破和長足進(jìn)展。相繼發(fā)布了電磁機(jī)動戰(zhàn)資源分配管理(EMW RAM)、電磁作戰(zhàn)管理(EMBM)系統(tǒng)以及聯(lián)合電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)-決策支持(EMBM-J-DS)等電磁戰(zhàn)斗管理相關(guān)項(xiàng)目,增強(qiáng)電磁頻譜決策支持,并改進(jìn)與相關(guān)軍種、聯(lián)軍和情報工具及系統(tǒng)的互操作性。

綜上所述,美軍提出的多種電磁域作戰(zhàn)概念闡述了未來戰(zhàn)爭將在陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)及電磁等多個作戰(zhàn)域展開。美軍諸多相關(guān)進(jìn)展表明,電磁戰(zhàn)斗管理將朝向多域協(xié)同、戰(zhàn)管一體、情偵融合、機(jī)動空間作戰(zhàn)等趨勢發(fā)展,對敏捷性、實(shí)時性、動態(tài)性、系統(tǒng)性等指標(biāo)要求更高。同時,電磁戰(zhàn)斗管理將更加依賴智能感知、協(xié)同決策和資源調(diào)度等先進(jìn)技術(shù)。

三、電磁戰(zhàn)斗管理面臨挑戰(zhàn)

現(xiàn)代戰(zhàn)場中,電磁頻譜已成為軍事行動的關(guān)鍵要素,而電磁戰(zhàn)斗管理作為實(shí)現(xiàn)電磁頻譜控制和優(yōu)勢的關(guān)鍵手段,面臨著一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。電磁戰(zhàn)斗管理需要不斷發(fā)展和完善,以滿足復(fù)雜多變的作戰(zhàn)環(huán)境和需求。根據(jù)需求分析與發(fā)展趨勢,可以總結(jié)出電磁戰(zhàn)斗管理面臨如下挑戰(zhàn)。

(一)電磁頻譜態(tài)勢綜合認(rèn)知不夠全面

頻譜態(tài)勢動態(tài)瞬變、錯綜復(fù)雜的特性與精準(zhǔn)高效認(rèn)知需求形成矛盾,亟需提高低資源高動態(tài)場景多維數(shù)據(jù)的即時信息利用率,實(shí)現(xiàn)電磁態(tài)勢綜合認(rèn)知。

當(dāng)前戰(zhàn)場頻譜態(tài)勢的復(fù)雜性和動態(tài)性要求電磁戰(zhàn)斗管理具備準(zhǔn)確、高效的電磁態(tài)勢綜合認(rèn)知能力。如何在資源有限的場景下通過感知、監(jiān)測、分析和評估獲取電磁環(huán)境中信息的高級語義,是實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境全面認(rèn)知路上的一大挑戰(zhàn)。

(二)電磁頻譜資源臨機(jī)調(diào)度能力受限

電磁空間聯(lián)合作戰(zhàn)規(guī)模龐大、數(shù)量眾多、平臺廣域、專業(yè)性強(qiáng),涉及的信號密集交疊、能量分布參差不齊、信息交互受限,電磁戰(zhàn)斗管理現(xiàn)有聚優(yōu)模式無法滿足戰(zhàn)場的高效率調(diào)度需求。

亟需提升資源受限下的電磁頻譜域資源臨機(jī)調(diào)度能力,實(shí)現(xiàn)資源的靈活調(diào)度和配置。推動電磁戰(zhàn)斗管理成為必要手段來支撐跨域集成,實(shí)現(xiàn)全域聚優(yōu)與一體化管控。如何通過科學(xué)優(yōu)化配置和合理分配電磁資源,實(shí)現(xiàn)電磁頻譜資源的動態(tài)管理與敏捷調(diào)度,是實(shí)現(xiàn)多樣化作戰(zhàn)管理的另一挑戰(zhàn)。

(三)系統(tǒng)自主協(xié)同與聚合能力不足

由于戰(zhàn)場可用電磁資源分散、突發(fā)、不確定以及戰(zhàn)場任務(wù)的跨域、時間敏感、任務(wù)復(fù)雜等特性,亟需提升多域資源的快速發(fā)現(xiàn)、資源的自適應(yīng)分布式聚合、受損后網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自重構(gòu)修復(fù)能力。

當(dāng)前作戰(zhàn)體系任務(wù)智能規(guī)劃與節(jié)點(diǎn)聚合理論概念缺失,如何綜合運(yùn)用涉頻裝備,實(shí)現(xiàn)自主控制和一致行動的能力;如何突破邊緣智能計算架構(gòu)、多協(xié)議無縫接入與管理、動態(tài)任務(wù)實(shí)時劃分,提高戰(zhàn)術(shù)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同計算和邊緣自治能力;以及如何映射資源關(guān)聯(lián)與約束機(jī)理,實(shí)現(xiàn)即時聚優(yōu)與融合能力面臨著巨大挑戰(zhàn)。

(四)電磁作戰(zhàn)支撐工具互操作性不強(qiáng)

面向多軍種多要素作戰(zhàn)需求,多樣性的設(shè)備與平臺具備不同的技術(shù)規(guī)范與通信標(biāo)準(zhǔn),電磁戰(zhàn)斗管理各要素缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)互通能力。

隨著電磁戰(zhàn)斗管理涉及要素越來越多,算法接口互通較難,不同的電磁戰(zhàn)斗管理支撐工具之間如何相互協(xié)調(diào)、交換信息、共享數(shù)據(jù)和資源,從而形成一個整體、無縫、輕便的電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)面臨著標(biāo)準(zhǔn)化的挑戰(zhàn)。

四、電磁戰(zhàn)斗管理關(guān)鍵技術(shù)

(一)低資源場景下電磁態(tài)勢即時感知與理解技術(shù)

電磁戰(zhàn)斗管理面臨復(fù)雜多變的應(yīng)用場景,低資源場景下感知可用數(shù)據(jù)與資源受到限制,需要深入研究復(fù)雜電磁作戰(zhàn)場景的動態(tài)感知與智能理解技術(shù),其中包括主動感知、狀態(tài)認(rèn)知、行為理解等算法以及自主軟件與硬件結(jié)合的實(shí)現(xiàn)技術(shù),以應(yīng)對電磁空間中不斷變化的情況,搭建不同模態(tài)下信息的語義橋梁,實(shí)現(xiàn)智能化的即時感知與理解。

 

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▲ 圖1 電磁態(tài)勢即時感知與理解技術(shù)場景

該技術(shù)可利用前沿?zé)o線電頻譜感知技術(shù),實(shí)現(xiàn)對電磁環(huán)境的主動多模感知并對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化;借助先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù),對電磁信號進(jìn)行狀態(tài)認(rèn)知和推理,實(shí)現(xiàn)對信號特征、調(diào)制方式、傳輸路徑等信息的自動化判斷;通過多模態(tài)認(rèn)知提高信息提取率,利用多模、少量的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)低資源場景下信息獲取的最大化;通過訓(xùn)練模型識別出各種電磁信號的行為模式,進(jìn)而對電磁態(tài)勢進(jìn)行動態(tài)評估和決策支持;采用自主硬件與軟件結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)靈活可配置的一體化電磁感知和通信系統(tǒng)。

(二)群體智能驅(qū)動的協(xié)同決策與資源分配技術(shù)

針對電磁戰(zhàn)斗管理中目標(biāo)約束龐雜、高度耦合的問題,從空間域頻譜共享、網(wǎng)絡(luò)域拓?fù)淇刂?、系統(tǒng)域群體協(xié)同角度出發(fā),發(fā)展高效穩(wěn)健的復(fù)雜戰(zhàn)斗系統(tǒng)協(xié)同決策方法以及跨域任務(wù)智能分配與執(zhí)行技術(shù)。群體智能具備高度自治能力,其思想與電磁戰(zhàn)斗管理需求高度契合,群體智能驅(qū)動的協(xié)同決策與資源分配技術(shù)的應(yīng)用,能夠提高電磁戰(zhàn)斗管理的效能和協(xié)同能力,實(shí)現(xiàn)電磁頻譜控制和電磁優(yōu)勢獲取,技術(shù)思路如圖2所示。

 

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▲ 圖2 群體智能思想服務(wù)于電磁戰(zhàn)斗管理調(diào)度

具體來講,可利用動態(tài)頻譜訪問等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)不同電磁作戰(zhàn)單元之間的頻譜資源共享,通過協(xié)同決策和資源分配,實(shí)現(xiàn)電磁資源的協(xié)調(diào)利用,避免頻譜浪費(fèi)和沖突,提高頻譜利用效率;借助網(wǎng)絡(luò)科學(xué)和復(fù)雜系統(tǒng)理論,研究電磁作戰(zhàn)中多個作戰(zhàn)單元之間的拓?fù)潢P(guān)系和通信路徑,實(shí)現(xiàn)拓?fù)淇刂坪途W(wǎng)絡(luò)優(yōu)化;充分利用群體智能和分布式控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)涉頻裝備之間的協(xié)同作戰(zhàn)和自主決策,構(gòu)建群體協(xié)同決策模型與算法,在復(fù)雜電磁戰(zhàn)場中實(shí)現(xiàn)多個涉頻裝備之間的智能協(xié)調(diào)與行動。

(三)信息受限約束下體系任務(wù)智能規(guī)劃與聚優(yōu)技術(shù)

針對受限約束條件下電磁態(tài)勢動態(tài)認(rèn)知和即時聚優(yōu)過程中,評價規(guī)則和系統(tǒng)約束實(shí)時瞬變的問題,在研究多元聚優(yōu)函數(shù)與電磁資源的動態(tài)映射機(jī)理基礎(chǔ)上,分析戰(zhàn)場多方電磁頻譜資源一體化協(xié)同調(diào)度框架,采用基于目標(biāo)威脅排序的體系戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)決策與任務(wù)分解方法,搭建體系戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)與作戰(zhàn)任務(wù)多對多自適應(yīng)分解模型;分析體系任務(wù)規(guī)劃機(jī)理,構(gòu)建實(shí)時更新的陸??仗祀娋W(wǎng)跨域多維彈性化體系任務(wù)隊(duì)列。在構(gòu)建即時感知與動態(tài)聚優(yōu)調(diào)度模型基礎(chǔ)上,搭配關(guān)鍵技術(shù)形成自適應(yīng)性匹配與聚優(yōu),利用自修復(fù)技術(shù)完成戰(zhàn)損后的快速重構(gòu),實(shí)現(xiàn)廣域資源的一體化敏捷調(diào)度,其技術(shù)路線如圖3所示。

 

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▲ 圖3 基于評估反饋循環(huán)的自適應(yīng)動態(tài)聚優(yōu)技術(shù)

基于任務(wù)分解模型與感知搜索技術(shù),構(gòu)建“代價函數(shù)-作戰(zhàn)任務(wù)-電磁資源”的動態(tài)映射關(guān)系以及資源之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,約束條件實(shí)時更新后選擇最優(yōu)化分配方案與組織協(xié)調(diào)?;谝蚬湕l分析與溯源準(zhǔn)則,從多個評價維度出發(fā),對資源即時聚優(yōu)效果進(jìn)行實(shí)時評估,建立協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)效能評估指標(biāo)體系,綜合化層次化評估電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)調(diào)度決策方案。基于群體智能思想與自反饋機(jī)制,依據(jù)層次化評估的結(jié)論,干預(yù)調(diào)整電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)實(shí)時聚優(yōu)過程,動態(tài)調(diào)節(jié)資源優(yōu)先級選擇與電磁任務(wù)重分配,促進(jìn)“聚優(yōu)-評估”環(huán)路快循環(huán)。

(四)大規(guī)模電磁戰(zhàn)斗管理操作系統(tǒng)與驗(yàn)證平臺構(gòu)建

采用基于中臺技術(shù)的資源解耦與重構(gòu)技術(shù),以面向數(shù)字孿生戰(zhàn)場的智能體符號模型、多源跨域戰(zhàn)場資源、多業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)耦合需求為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)中臺、算法中臺、AI中臺、業(yè)務(wù)與服務(wù)中臺為核心,以戰(zhàn)場全域深度態(tài)勢感知呈現(xiàn)、復(fù)雜對抗下態(tài)勢理解與決策、作戰(zhàn)資源管理調(diào)度為上層需求,構(gòu)建數(shù)智、虛實(shí)、人機(jī)融合的電磁戰(zhàn)斗管理操作系統(tǒng)。

高效運(yùn)行的電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)可經(jīng)由大模型中臺驅(qū)動,集成輕量化技術(shù),結(jié)合數(shù)字孿生與平行構(gòu)建等手段,通過APP、終端接口等平臺,將感知與理解、任務(wù)決策與分配、效能評估自適應(yīng)規(guī)劃與聚優(yōu)等電磁戰(zhàn)斗管理技術(shù)與要素整合化處理。以大模型為驅(qū)動,面向電磁頻譜戰(zhàn)全生命周期,建立全要素、全流程、全業(yè)務(wù)、全平臺的操作系統(tǒng),通過實(shí)體對象與抽象對象的雙向映射與實(shí)時交互,實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)便捷化管理,支撐電磁對抗等典型作戰(zhàn)場景的應(yīng)用,其構(gòu)建思路如圖4所示。

 

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▲ 圖4 大模型驅(qū)動的電磁戰(zhàn)斗管理操作系統(tǒng)

五、結(jié)束語

面對未來日益復(fù)雜和多變的電磁戰(zhàn)場,電磁戰(zhàn)斗管理作為實(shí)現(xiàn)電磁頻譜控制與電磁空間優(yōu)勢的重要途徑,顯得尤為關(guān)鍵。亟待緊密跟蹤相關(guān)技術(shù)進(jìn)展,加強(qiáng)跨學(xué)科的研究和合作,不斷優(yōu)化電磁戰(zhàn)斗管理系統(tǒng),使其能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境,并為指揮決策和作戰(zhàn)行動提供更智能、高效、可靠的支持,為國家安全和軍事實(shí)力提升做出更為重要的貢獻(xiàn)。

(《中國指揮與控制學(xué)會通訊》編輯部供稿)