【美军电磁频谱作战专辑】美军电磁频谱领域转型综述

云脑智库 2022-04-29 00:00


来源 | 电科防务

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近几年,美军电子战领域乃至整个电磁频谱领域都经历了全面且深刻地转型,其核心表现主要体现在三方面:其一,以国防部战略的方式正式承认电磁频谱是一个作战空间,电磁频谱成为一个战场;其二,以联合条令的形式正式确立了电磁频谱作战这一新型作战样式;其三,明确了实现电磁频谱内行动自由的愿景与目标。


美军正式承认电磁频谱是作战空间


美军正式承认电磁频谱是一个作战空间,该认知意义重大,表明美军真正把电磁频谱从支撑性环境(与信息环境(IE)的提法类似)提升到作战空间的高度,且明确指出,电磁频谱是美军全域作战的一个关键作战空间


美军2013年版《电磁频谱战略》对电磁频谱的重要性阐述如下。“与陆、海、空、天、网络空间等域一样,军方需要在电磁频谱内进行机动以获取战术、行动、战略优势。电磁频谱贯穿于其他所有域,可确保在所有这些域内的任务执行,进而确保总体作战优势。可以说,电磁频谱的重要性再怎么强调都不过分,因为所有联合作战功能都由用频系统(SDS)实现,这些功能包括机动、武器交战(火力)、指控、情报、防护、维护、信息作战。这些用频系统要想有效工作,国防部必须接入并控制电磁频谱,这需要通过联合电磁频谱作战行动来实现,联合电磁频谱作战指的是用以利用、攻击、防护、管理电磁作战环境以实现指挥官目标所采取的行动,包括电子战和频谱管理运作。”


2018年10月5日,美海军部长签发了《海军部长指令(SECNAVINST)2400.3:电磁战斗空间》指令,该指令明确提出了“电磁战斗空间(EMBS)”的概念,并在海军部范围内(包括了海军和海军陆战队两个军种)以指令方式明确“将电磁战斗空间视为作战空间”(Recognize the EMBS as the operational battle space)。该指令中对电磁战斗空间的定义为“电磁战斗空间是一个物理环境和作战行动战斗空间,由特定时间、特定地点上所开展的军事作战行动中所有辐射电磁能构成。”


2019年11月21日,美国战略与预算评估中心(CSBA)发布了《制胜无形之战:在电磁频谱内获取持续性优势》的研究报告,报告明确给出建议“将电磁频谱视作一个作战域”(Treat the EMS as an operational domain)。报告指出,“为夺取电磁频谱优势,美国防部应该将电磁频谱视作与陆、海、空、天、网络空间一样的独立作战域。……将电磁频谱视作作战域比单独创造一个泛泛而谈的‘信息域’更合适。将电磁频谱视作作战域便于形成概念、分析能力或决策,因为电磁频谱是一个军队可运用、且由已知物理定律来支配的领域,反观信息,指的是电磁频谱或网络空间内流动的内容,从发送者、接收者、语境等不同角度来看都会产生不同的主观效果。”


2020年5月22日,美军参谋长联席会议发布了《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令,明确指出“在电磁频谱内的机动和行动自由对于美国和多国的作战行动至关重要。”该条令提出了电磁作战环境(EMOE)的概念,指出“电磁作战环境指的是能够影响能力使用和指挥官决策的实际和潜在电磁能量辐射、条件、环境和影响的总和,包括现有的背景辐射(即电磁环境)以及能够在电磁影响区域内辐射的己方、中立方、对手和敌方电磁系统。这包括目前正在辐射或接收电磁能量的系统,可能会辐射电磁能量的系统,都可能会影响联合作战。”


2020年10月,美国防部发布《电磁频谱优势战略》,明确指出“国防部认为电磁频谱是一个关键的作战空间,国防部必须在该空间内执行火力、机动和通信任务,以便在当前军民使用量不断增加的情况下,实现在电磁频谱的主导地位。……电磁频谱不是军事作战的一个独立域,因为电磁频谱与联合条令中所确定的那些作战域是不可分割的(如图1所示)。在现代战争中,电磁频谱优势是获得空中、陆地、海上、太空或网络空间优势的主要指标和基本组成部分。”


图1 美国防部对电磁频谱的跨域使用


与其他作战域一样,在各种军事行动中要依赖电磁频谱中的行动自由,因此必须以赢得电磁频谱控制、实现电磁频谱优势为主要目标。随着民用和军用电磁频谱应用越来越多、电磁作战环境拥塞以及电磁频谱威胁的增加,获取电磁频谱优势也越来越困难(如图2所示)。


图2 在对抗或拥塞的环境中控制电磁频谱所面临的挑战

美军将电磁频谱作战作为电磁频谱内的主要作战模式


随着美军将电磁频谱视作一个作战空间,必须有一种能够在这种新形势下获取电磁频谱这一作战空间内行动自由的新型作战方式。而传统电子战理念必须进行转型才能满足这一需求,电磁频谱作战即是转型的结果。电磁频谱作战的提出,最直接的动因、最核心的理念就是强调电磁频谱已成为一个作战空间。


2012年2月,美国参谋长联席会议发布了《JP 3-13.1:电子战》条令。该条令的重要意义体现在如下几方面。


其一,首次提出了联合电磁频谱作战(JEMSO)的概念,并给出了具体定义“联合电磁频谱作战是电子战与联合电磁频谱管理运作(JEMSMO)的协调性工作,目标是利用、攻击、防护和管理电磁作战环境。”这一定义塑造了后续联合电磁频谱作战的概念雏形。


其二,首次在联合条令中阐述了电磁作战环境(EMOE),“电磁作战环境是指在一定作战区域内影响电磁作战的背景电磁环境,以及友方、中立方和敌方的电子战斗序列。”这一阐述为“复杂电磁环境”与“战场电磁环境”之间划定了一条相对清晰的界线,进一步明确了战场上应重点关注电磁作战环境而非整个电磁环境,如图3所示。也就是说,电磁作战环境是实施联合电磁频谱作战的区域环境。


其三,首次意识到了电磁战斗管理的重要性。条令指出,“电磁战斗管理是指对联合电磁频谱作战的动态监控、评估、计划和指导,以支援指挥官的行动方案。电磁战斗管理事先将己方的能力配置到网络化的传感器、决策、目标瞄准或交战系统中,并在战略上拒止敌方获得电磁频谱优势的同时保护己方对电磁频谱的应用”。这一定义对于在传统电子战“电子攻击、电子防护、电子支援”三位一体作战体系基础上增加“管理”这一新维度奠定了基础。同时还进一步厘清在联合电磁频谱作战语境下,电磁频谱管理与电磁战斗管理的区别与联系。


其四,首次给出了电磁频谱控制的定义,“电磁频谱控制即协调联合电磁频谱作战与其他作战行动,确保其在电磁作战环境中行动自由。”例如,增加了对电子战与非常规战、太空作战、网络空间作战以及导航战间关系的阐述。


图3 电磁环境与电磁作战环境之间的关系


2016年10月,美军参谋长联席会议发布《JDN 3-16:联合电磁频谱作战》文件。该文件是一个承上启下的过渡性文件:既可视作是《JP 3-13.1:电子战》条令(2012版)的后续完善与改进,又可以视作是《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令的征集意见稿。这一点从条令类型“联合条令注释(JDN)”也可看出,因为该类文件主要在两种情况下发布:已经发布的某条令尚未阐述完整,因此需要发布补充型文件;作为即将发布的某条令的征集意见稿。从时间线角度来看,《JDN 3-16:联合电磁频谱作战》文件应该是《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令的征集意见稿。尽管是征集意见稿,但该文件已经具备了《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令的完整架构,主要体现在如下几方面:已经构建起了“电磁攻击、电磁防护、电磁利用、电磁管理”四位一体的作战体系;已经构建起了从电磁频谱作战规划到执行的相对比较完备的电磁频谱作战OODA闭环。


2019年7月,美空军发布了《条令附录3-51:电磁战与电磁频谱作战》文件。该文件最重要的价值体现在将“电子战”(electronic warfare)这一术语正式替换为“电磁战”(electromagnetic warfare),且最终被《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令、《国防部军事及相关术语词典》(2020年6月版)所采纳。该文件指出,“传统的‘电子战’是指攻击和防护与无线电和雷达有关的电子电路的行动。随着电磁频谱的应用不断拓展,范围更广泛的‘电磁战’一词在技术上更加准确。空军的这种改变也是对联合条令类似变更的预判”。“老乌鸦协会”会员也指出,“当时来看,电子战本质上是用‘黑盒’(‘物’)方式来命名的,因为当时还没有电磁频谱域(‘机动空间’)的概念。而随着‘将电磁频谱视作一个作战域’,这种情况有了很大改变。如果对应到其他作战领域的化,相当于我们一直在以‘战斗机战’指代空战,或者以‘驱逐舰战’指代海战。然而,我们已经在用空战和海战这类术语了,因此也应该用‘电磁战’而不是‘电子战’来(指代电磁频谱域内的作战),这才是合乎逻辑的。……我们早就应该这样做了”。总之,这一替换体现了“电子战”这一术语从“直觉命名”、“内涵反思”到“理念回归”的发展历程,同时,为“电子战”突破相关瓶颈奠定了理论基础。


2020年5月22日,美军参谋长联席会议发布《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令。至此,“联合电磁频谱作战”作为电磁频谱内主要作战模式终于以联合条令的形式确立下来。该条令文件的主要内容包括如下几部分:联合电磁频谱作战综述,介绍了基本概念、电磁环境效应,以及联合电磁频谱作战于其他联合作战行动之间的关系;联合电磁频谱作战的组织,介绍了联合电磁频谱作战中的职责划分、组织机构、军种支持、情报支持组织、多国部队组织;联合电磁频谱作战的规划,介绍了联合电磁频谱作战中的规划流程、规划考虑因素、多国作战规划考虑因素、跨机构规划考虑因素;联合电磁频谱作战的实施,介绍了联合电磁频谱作战中的执行与效能评估过程;附录部分,包括了电磁频谱管理、电磁战行动、国家联合电磁频谱作战附录、支撑联合电磁频谱作战的组织、电磁战重构(reprogramming)、电磁频谱协同措施、联合电磁频谱作战参谋人员效能评估模板、工具与规划辅助、联合电磁频谱作战建模等。可见,该条令从作战体系结构角度系统阐述了联合电磁频谱作战,为后续电磁频谱作战开展奠定了法理基础。


2020年10月,美国防部发布《电磁频谱优势战略》。尽管该战略的发布晚于《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令,但该战略的基本思路基本上与后者保持一致。这也充分体现了“联合电磁频谱作战”在获取“电磁频谱优势”方面的极端重要作用。正如战略中所指出的那样,“国防部正在推动原本相互独立的传统电磁战和频谱管理活动向统一融合转型,即,实现电磁频谱作战。因此,本战略以2013年《国防部电磁频谱战略》和2017年《国防部电磁战战略》的基本目标为基础,使国防部在执行2018年版《国防战略》方面迈出了重要的一步”。该战略在电磁频谱作战方面体现出的重要特点、关键意义主要体现在如下几方面。


其一,高度重视大国竞争时代的电磁频谱优势。战略认为,全球竞争者也认识到电磁频谱是一个复杂的机动空间,它影响一个国家的经济繁荣和相对军事优势。竞争对手如果实现并保持电磁频谱优势,将在一系列的竞争中获得巨大的优势。电磁频谱优势除了能更好地控制战争升级外,还能提供更多的选择,提升非武装冲突竞争的灵活性。它为决策者和高级军事领导人处理实时事件提供决策空间,并阻止对手获得同等的决策空间。传统的公开行动和秘密行动为拥有电磁频谱优势的一方提供大量的选择余地。电磁频谱作战能够以光速为实现作战目标提供能力、容量和可能持久的接入能力,而其他能力则需要额外的时间、资源和部队机动。电磁频谱优势可为施加成本策略带来重要的优势。通过开发创新的非对称电磁频谱能力,美国国防部可以保护己方昂贵的能力不受干扰或损耗,同时拒止或降低对手高价系统的效能。由于许多电磁频谱能力只是使用,而非消耗,因此可降低弹药储备的容量或成本,这可以为指挥官和决策者提供更多可持续的选项。


其二,高度重视电磁频谱机动能力建设。美国防部认为电磁频谱是一个关键的作战空间,国防部必须在该空间内执行火力、机动和通信任务,以便在当前军民使用量不断增加的情况下,实现在电磁频谱的主导地位。电磁频谱机动是一种在三维空间、时间和电磁频谱参数(如频率、功率、调制样式)等维度进行移动,其目的是获取超越对手的优势。电磁频谱机动概念将电磁频谱的所有行为视为指挥官机动方案的基本组成部分,其重点是形成超越对手的优势。电磁频谱机动包括通过电磁频谱指控的方法和手段,协调电磁频谱火力的能力。


其三,强调美军电磁频谱优势战略以“电磁频谱内的行动自由”为目标。战略强调,“以己方选择的时间、地点、参数实现电磁频谱的行动自由是成功遂行全域作战的先决条件”。这表明,美军认为电磁频谱行动自由对于全域作战至关重要(先决条件),电磁频谱优势对于作战胜利至关重要(为作战胜利创造条件)。此外,对2030年及以后的电磁频谱优势夺控战的主要特点进行了阐述,即,无与伦比的主动性(有意获取且固化的电磁频谱优势),这也体现了美军实现“主动电磁频谱控制”转型趋势。


其四,高度重视打造鲁棒的电磁战斗管理能力。战略提出,要“发展鲁棒的电磁战斗管理能力”。电磁战斗管理是动态监测、评估、规划和指导电磁频谱内作战行动的一个综合框架,以支持指挥官作战概念。电磁战斗管理利用可信的数据源来提供电磁频谱态势感知和决策支持,并与功能系统及其网络(包括宽带网络和软件定义网络)进行交互。战略对于“鲁棒”电磁战斗管理能力的描述为“国防部必须发展具备监测、识别、表征和适应作战环境的电磁战斗管理能力,并通过机器与机器、人与机器的协同,实现对电磁频谱实时作战的动态控制。它应在联合规划周期内,根据不断变化的电磁作战环境条件,自动调整作战”。总之,电磁战斗管理能力可总结为“实现电磁战、信号情报、电磁频谱管理能力的融合与集成”。


其五,强调信号情报在电磁频谱作战领域的重要作用。战略提出要“为电磁频谱优势提供专门情报”,主要是通过打造一种融合了“电磁支援”与“信号情报”的“电磁利用”能力来确保实现电磁频谱优势。战略中对“专门情报”进行了界定,即,包括如下类型的情报:参数数据,包括所有电磁频谱传感器、通信、数据链、雷达、干扰机、定向能、光电和红外系统;工程数据,描述相关装备、武器和平台的性能、特征和信号信息;战斗序列数据;作战支持数据;建模与仿真支持。可见,为电磁频谱优势提供的“专门情报”其实就是美军JP 3-85《联合电磁频谱作战》条令中“电磁利用”(electromagnetic exploitation)中的信号情报部分。从战略中相关描述可以看出,“电磁利用”的内涵不应简单理解为“电子支援与信号情报的简单合并”,而应该是“电子支援与定制化、针对性重构情报的深度融合”。


2020年12月,美国政府审计署(GAO)发布了《电磁频谱作战:国防部需要解决治理和监督问题以确保优势》研究报告,该报告主要是指出了目前美军电磁频谱作战领域面临的挑战与存在的问题,主要体现在如下几方面。


其一,整体、全局性的电磁频谱作战概念缺乏。相关研究发现,需要一个整体性方法来确保电磁频谱优势,而不是与对手开展点对点博弈。2015年,美国防科学委员会报告称,试图填补每一个潜在的电磁战漏洞是一项艰巨的任务。该委员会的报告建议国防部采取更为平衡的战略,让美国对手处于防御姿态。2019年战略与预算评估中心的一项研究也得出了类似的结论,即美国应寻求利用优势领域(如与盟国的关系),而不是试图弥补所有能力差距。美国防部机构的相关研究成果及其官员的表述都认为,国防部应将电磁频谱视为一个美军与对手、中立国部队竞争以实现接入和控制的空间,而不仅仅是一种工具。战略和预算评估中心在2017年的一份报告中给出了更具体的结论:国防部的作战概念更多地是将电磁频谱视为一种工具,即,只有在使用时才有意义,这阻碍了美军有效参与电磁频谱的能力。电磁频谱作战跨职能小组的副组长在2020年5月的公开声明中认同该说法,并表示,尽管电磁频谱对于实现联合作战而言至关重要,但“它仅被视作一种工具,且假定其可以随意接入”。


其二,频谱可用性的不断降低对美国防部的电磁频谱作战是一个挑战。例如,美军战略司令部官员表示,向商业部门出售额外的频谱,实际上压缩了军方用于训练和作战的频谱。此外,首席信息官还表示,在作战期间敌方和盟军会争夺相同的电磁频谱资源,这可能导致通信或其他关键用频功能丧失。此外,据来自美军战略司令部、联合参谋部和国防部的官员称,频谱管理系统互操作性存在问题,导致难以为联合作战分配频谱。


其三,电磁战斗管理存在问题。研究表明,鉴于商用和军用频谱的增加,当前的电磁战斗管理(在电磁频谱环境中用于监视、评估和规划作战的行动)做法可能不够充分。研究还强调了美国防部传统频谱使用和分配预规划模式的缺陷,认为其不足以在电磁环境中有效发挥作用。官员证实,国防部未使用其先进的电磁战斗管理系统来实时调整频谱分配。


其四,电磁频谱作战专业人员短缺。美国防部相关机构的研究成果及其官员的表述指出,国防部还面临电磁频谱专业人员短缺的问题。美空军电磁防御任务组2018年年度会议报告发现,国防部对电磁战的专业知识已“萎缩”。多名从事电磁战问题研究的国防部官员在采访中对此表示认同,电磁频谱作战跨职能小组的一名官员表示,国防部缺乏一支正式、持续、通用型电磁频谱员工队伍,这阻碍了其超越实力相当的竞争对手的能力。


其五,电磁频谱作战培训面临挑战。相关研究指出,现有的培训程序和培训范围往往不足以让作战人员做好准备在降级的电磁频谱环境中作战。例如,战略和预算评估中心的一份研究报告指出,尽管各军种为电磁频谱作战提供的培训有了一些改进,但这种培训通常并不能反映对手最先进的能力水平。美军战略司令部官员补充指出,培训程序通常只在部分演习中纳入了降级的电磁环境,而不是完全纳入整个演习。


其六,战略执行力不足,存在无法实现电磁频谱作战长期目标的风险。美国防部于2013年和2017年发布了两份国防部范围的电磁频谱相关战略,并于2020年9月发布了第三份战略。这三份战略为国防部改进电磁频谱作战和电磁频谱相关问题提供了方向。然而,国防部没有全面落实2013年和2017年的战略,并且面临着无法实现2020年战略目标的风险,因为它没有采取关键的治理和监督行动,例如,没有召开《2019财年国防授权法》第1053条中规定的支持国防部电磁频谱的会议。具体而言,美国防部目前存在如下不足:尚未发布流程和程序来整合全国防部范围的电磁频谱作战;未提议并实施治理改革;未指派一名具有适当权力的高级官员监督战略实施;未明确战略实施的监督程序。


三、美军明确以“电磁频谱内的行动自由”为愿景


电磁频谱被视作一个作战空间以及电磁频谱作战成为一种作战样式,为电磁频谱领域成体系、良性快速发展奠定了理念、政策、制度等方面的基础。然而,理论与技术的发展未能跟得上此次转型的速度,如何从理论与技术角度抓住这种转型带来的机遇、应对这种转型带来的挑战,已是迫在眉睫。因此,美国军方、学术界、企业机构等也致力于从不同方面对电磁频谱领域理论与技术的未来发展开展研究、讨论。


2020版美国防部《电磁频谱优势战略》指出,美军在电磁频谱领域内的战略愿景(vision)就是“电磁频谱内的行动自由”(Freedom of Action in the Electromagnetic Spectrum)。同时战略指出,“以己方选择的时间、地点、参数实现电磁频谱的行动自由是成功遂行全域作战的先决条件。”可见,电磁频谱内的行动自由不仅攸关电磁频谱作战的成败,还关乎全域作战的成败。


四、结语


电磁频谱被视作一个作战空间以及电磁频谱作战成为一种作战模式,为电磁频谱领域成体系、良性快速发展奠定了理念、政策、制度等方面的基础。然而,理论与技术的发展如何跟得上此次转型的速度,如何从理论与技术角度抓住这种转型带来的机遇、应对这种转型带来的挑战,尚待成体系研究。因此,美国军方、学术界、企业机构等也致力于从不同方面对电磁频谱领域理论与技术的未来发展开展研究、讨论。因此,后续很有必要对美军的电磁频谱作战技术体系进行研究。


作者中国电科36所 张春磊


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  •   电磁信号模拟系统深度解析   一、系统概述   北京华盛恒辉电磁信号模拟系统作为半实物仿真测试系统,广泛应用于无线通信、军事训练等多领域。它通过软硬件结合,构建逼真电磁信号环境,用于测试电子设备在复杂电磁干扰下的性能表现。   应用案例   目前,已有多个电磁信号模拟系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润电磁信号模拟系统。这些成功案例为电磁信号模拟系统的推广和应用提供了有力支持。   二、系统组成   装备模型库:涵盖雷达、通信设备等各类装备平台及电子装
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-21 10:48 93浏览
  • 一、‌基础原理验证与分析‌1、‌理解霍尔效应基本机制‌通过实验观察磁场中导体或半导体材料的电荷偏转现象,验证霍尔电压与磁场强度、电流方向的关系,直观认识洛伦兹力对载流子的作用‌。2、‌探索磁电效应关联性‌研究霍尔效应与材料电学特性(如载流子类型、浓度)的关联,揭示半导体材料的导电机制(如N型/P型半导体)。二、‌参数测量与标定‌1、‌关键物理量测量‌掌握霍尔元件灵敏度(KH)、霍尔系数(RH)、电导率(σ)及载流子迁移率(μ)的测量方法,为半导体材料性能评估提供数据支持。2、‌磁场强度与分布测定
    锦正茂科技 2025-04-21 13:03 35浏览
  • 精益生产咨询师证/精益管理专业人员证/精益生产工程师证虽然在名称上有一些差异,但其实实际区别并不大,目前类似的证书以ILSSI-CLMP较为得到国际上的认可,当然,你不会因为有一张精益生产咨询师证,而会有人马上请你做咨询师,因为除了知识之外,你还要有充足经验、热诚、沟通能力等等,这些也是我们招聘咨询师的基本要求。那么,有没有必要取得CLMP证书呢?这主要取决于你自己对职业发展的规划和自我提升的意志。CLMP是什么?CLMP的全称是Certified Lean Management Profess
    优思学院 2025-04-21 14:29 42浏览
  •   有效数据智能分拣系统平台深度解析   一、系统概述   北京华盛恒辉有效数据智能分拣系统平台融合人工智能、机器视觉、物联网及大数据分析技术,为物流包裹、数据信息等提供高效精准的智能化分拣处理方案。通过自动化设备与智能算法协同运作,取代传统人工分拣模式,显著提升分拣效率、降低错误率,满足电商、快递及供应链不断增长的业务需求。   应用案例   目前,已有多个有效数据智能分拣系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润有效数据智能分拣系统。这些成功案例为有效数据智能分
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-21 16:22 111浏览
  •  霍尔效应的检测需通过实验手段测量霍尔电压、载流子浓度等参数,并分析材料电学特性。以下是具体检测方法及流程:一、核心检测方法1、‌直流(DC)霍尔测试‌‌原理‌:通过恒定磁场和电流测量霍尔电压,适用于常规半导体材料(如硅、砷化镓)。‌步骤‌:向样品通入直流电流,施加垂直磁场,用高精度电压表直接测量霍尔电压,并排除热电压等干扰信号。2、‌交流磁场(AC)霍尔测试‌‌适用场景‌:针对低迁移率材料(如某些有机半导体),霍尔电压远小于误差电压时使用。‌技术要点‌:利用锁相放大器提取交流磁场下的
    锦正茂科技 2025-04-21 11:39 40浏览
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