- 通信抗干扰工程与实践
- 姚富强
- 4441字
- 2020-08-28 15:15:36
1.5 通信抗干扰技术体制的选择
通信抗干扰技术体制的选择是一个很复杂的问题,而不仅仅是通信装备本身的问题,既要体现信息作战的需求和对新型电子进攻武器的适应性,还要考虑我国通信技术的整体水平和通信装备的实用性。
1.5.1 通信抗干扰技术体制选择的原则
通信抗干扰技术体制最终的选择是否合理,也反映出系统设计者的智慧。根据作者多年·8 ·的实践体会,通信抗干扰技术体制的选择需要遵循以下一些原则[1]。
1.抗干扰与协同互通相结合
无论在技术上,还是在使用上,通信抗干扰技术体制都是通信技术体制的重要组成部分,它直接涉及抗干扰、协同互通和网系运用的多重需求,是实现“扰中通”和“三军通”的核心问题。所以,通信抗干扰技术体制必须同时考虑抗干扰和协同互通等问题,即通信抗干扰技术体制的统一问题,这是在选择通信抗干扰技术体制时必须首先考虑的问题。
如果不同军兵种通信装备(尤其是相同频段通信装备)的抗干扰技术体制不统一,就会导致互联互通困难,将制约联合作战能力的提高,但同时又必须兼顾各军兵种的不同作战需求。因此,需要本着“建立协同界面、兼顾特殊需求”的原则,在通信使用总体和通信技术体制发展规划的前提下,对通信抗干扰技术体制进行专门研究、统一规划和设计认证,加强通信抗干扰技术体制的管理,使各军兵种无线通信装备之间既能实现干扰条件下的直接互联互通,又能满足各自的特殊需求,推动通信抗干扰技术体制逐步走向统一的进程。
2.顶层设计与系统设计相结合
顶层设计和系统设计事关重大,且关系密切。实践证明,必须坚持先顶层设计,后系统设计的思路。顶层设计的首要任务是搞清作战需求,明确通信装备体制和基本的通信技术体制,其次是进行通信抗干扰技术体制的选择。必须站在网系对抗、体系对抗的高度,综合考虑国情和军情的特殊性、信息化战场的适应性、技术体制的连续性、对不同干扰的“免疫性”、实现的可行性、装备特点、使用环境、干扰威胁、战术使用、战场管控、协同互通、网系运用等顶层设计因素。
系统设计是实现通信技术体制的重要环节。在系统设计过程中,要重点考虑抗干扰的完整性、技术的针对性、指标的合理性、防护的层次性(实际中干扰可能是从物理层、链路层和网络层跨层进入的)、组网的适应性以及抗干扰与反侦察抗截获一体化设计等问题。为确保系统设计的成功,需要对所采用的抗干扰技术体制和关键技术的性能进行仿真研究与科学评估。在系统设计时有些顶层设计的具体要求可能还不够明确,这就需要考虑系统的扩展能力,如软硬件接口、存储空间、资源冗余等。
3.综合应用与装备适配相结合
应根据工作频段、装备形式及用途等因素,充分考虑通信抗干扰技术体制的综合应用和装备的适配性问题。一方面,要尽可能综合应用多种抗干扰技术体制和技术,不仅要采用扩谱抗干扰技术体制,还要采用非扩谱抗干扰技术体制以及相应的增效措施,以形成综合抗干扰能力,保证通信装备在电磁威胁环境中能抗得住、通得上;另一方面,还要考虑通信装备平台的适配性,也就是说不是任何一种抗干扰技术体制和技术在某一种通信装备上都是适用的,或者说综合抗干扰不是多种抗干扰技术体制和技术在一种通信装备上的简单堆砌,应是科学的综合、有机的适配,如频段适配、带宽适配、体积适配、功耗适配、业务适配、速率适配、互通适配、组网适配、结构适配、环境适配和成本适配等。
比如,车载和舰载通信装备以及较高频段通信装备可以采用多种较复杂的抗干扰技术体制,而手持台和其他单兵小型通信装备可采用不少于一种或较简单一些的抗干扰技术体制,但要求与同频段其他较高层次通信装备的一种抗干扰技术体制相同,以实现可能的协同互通。
4.先进性与实用性相结合
通信抗干扰技术体制的选择及其系统设计要特别强调先进性与实用性的结合,不能仅追求单项抗干扰技术体制及技术指标的先进性,盲目地与外军装备攀比某项具体指标,而忽视其在军事通信中的实用性,尤其是多种体制和技术组合后更是如此。因为各技术指标之间往往是相互制约的,不可能保证每一项指标都很先进,如果将外军不同装备中的各单项高指标作为一种装备的技术指标集,那更是不可取的。从部队使用的角度来看,更应该重视实用性。实用性主要包括可靠性、经济性和高效性以及使用方便等,注重人性化设计。先进性固然很重要,但在军事通信中应以实用性为前提。
任何一种通信新装备如果实用性不强,在部队不好用、不管用,无论其技术多先进,都将失去使用价值。总之,通信抗干扰装备既需要先进性,更需要实用性,并且其操作越简单越好。这是所有军事装备的设计必须共同遵守的一项基本原则。
5.战术与技术相结合
通信抗干扰是一个典型的战术与技术相结合的问题,以技术“斗勇”,以战术“斗智”,涉及的因素主要有战场和电磁环境的时变性、部队的编制体制、作战样式、协同互通关系、组网方式、无线电静默、平战结合、电子反侦察、战场管控和装备操作方式等。所有这些因素既有战术问题,又有技术问题。通信抗干扰技术体制的选择及其系统设计,在战技结合问题上主要考虑两个方面:一是要给部队的战术使用带来方便,技术要为战术服务,指挥员的战术思想和作战想定要能通过技术途径实现;二是要把一些战术思想融入到抗干扰技术的应用和系统设计中去,比如同步信号的伪装与保护,方便组网运用,根据不同干扰样式自动采取相应抗干扰手段等。
另外,通信电子防御作战方案的制定,也要与现役通信装备的抗干扰技术体制和整体抗干扰能力以及其他战技性能相适应,避免作战方案与通信装备性能相脱节。
6.典型体制与增效措施相结合
经过较长一段时间的研究与应用,国际上第一代采用典型扩谱抗干扰技术体制的军用通信装备已暴露出不少问题,或者说技术上已经落后了。经过多年的实践,人们有了较为深刻的体会,从理论到实践上认识到了典型扩谱体制的优点和不足,逐步明确了相应抗干扰技术体制的改进途径和增效措施。
在电子技术迅速发展和战场电磁威胁环境越来越恶劣的今天,我们必须有一个清晰的思路,即:每一种抗干扰体制都不是万能的,使用范围和适应的干扰环境也不一样,不能以个别性的前提,得出普遍性的结论,传统的或常规的典型扩谱抗干扰技术体制已很难适应新的战场电磁环境和通信电子战的需要了,要在原有基础上有新的发展,应与相应的增效措施相结合,有些增效措施确实增强了原有抗干扰体制的效果,有些增效措施甚至使原有抗干扰体制发生了质的变化。
1.5.2 几个基本概念及其相互之间的关系
从广义抗干扰的角度,在通信抗干扰技术体制的选择中,目前有几个基本概念及其相互之间的关系需要讨论和强调[1,42-54],其他有关概念及其相互关系在后续章节中陆续讨论。
1.通信干扰、通信侦察和通信截获的关系
通信干扰一般是指利用电磁波手段,在通信频段上发射一定功率强度的调制信号,攻击敌方无线通信电磁频谱,压制通信接收机和网络节点,使之不能正常接收所需信号,以削弱和破坏其无线通信装备作战效能所采取的行动和措施。
通信侦察一般是指搜索接收敌方无线通信的辐射信号,分析、分选、存储其技术参数,以及测向、定位所采取的行动和措施,以判断其属性和用途,获取敌方无线通信射频参数和位置信息或确定攻击目标(干扰或摧毁)。在实施过程中,有战前和战时通信侦察之分。
通信截获一般是指利用与敌方相同的接收方式或特殊的接收手段,截获敌方的无线电射频信号以及网络协议信号,并在基带上对通信加密信号进行解密,以获取敌方有效信息所采取的技术措施,一般有信号发现、信号捕获、信号分析和信息还原四个过程。
从此可以看出几个共性的问题:一是通信干扰、通信侦察和通信截获不是独立的,相互之间具有紧密的联系;二是通信侦察的主要目的是发现和获取射频信息及位置信息,或确定攻击目标,有效的侦察是实现有效干扰(尤其是灵巧式干扰)和信息还原的前提;三是通信截获的主要目的是信息还原,包括了射频信息的侦察过程;四是通信侦察和截获都属于非合作的第三方,很多通信参数是先验未知的,其信息截获分为射频信号截获和基带信息截获两个层次及其相应的过程,有些过程在基带上进行,有些过程在射频上进行;五是战术级通信截获的所有过程或通信侦察的其他过程都需要很强的实时性,战略级通信截获或通信侦察的实时性要求可适当降低。
2.通信抗干扰、反侦察和抗截获的关系
通信干扰、通信侦察和通信截获都是电子进攻的重要手段,且相互之间联系紧密,并且有效干扰和截获的前提是有效的侦察;相应地,作为通信电子防御,理论上应把反侦察作为第一道防线,然后才是抗干扰和抗截获。所以,通信抗干扰、反侦察、抗截获等不仅都是通信电子防御的重要环节,同样重要、缺一不可,而且还是相互联系的,通信装备不存在独立的抗干扰、反侦察和抗截获单元。应在深入研究通信抗干扰的基础上,高度重视抗干扰与反侦察、抗截获的一体化设计问题。
通常所说的通信加密,一般是指在敌方已经截获和破译载体信号规律并能正常接收信号条件下通信方抗信息破译的措施,即基于基带的信息保密措施。射频信号抗截获主要表现在发送信号的低检测概率、低截获概率和低利用概率等性能。如果敌方难以在射频上匹配和截获信号,也就谈不上在基带上破译信息。所以,只要切断电子进攻方一个以上的过程,就可能阻止敌方截获有效信息或进行有效干扰,以低截获概率为代表的抗截获技术和基带密码技术的结合,是保证军事通信安全的重要途径。
基于以上分析,应强调反侦察波形设计的重要性。如果将已有扩谱波形中的某些参数由固定扩展为实时变化,就可以从机理上抵抗现有侦察、截获的技术手段,即使扩谱处理增益相同,也可大大提高反侦察和抗截获能力,还可进一步提高抗相关干扰和非相关干扰能力。例如,非线性变速跳频、伪随机变间隔跳频、变频率表跳频和伪随机跳码直扩等。当然,还有其他需要进一步研究的技术途径。
3.通信电子支援措施和通信电子防御的关系
通信电子支援措施是通信电子战的重要组成部分,它是指通信电子进攻和通信电子防御双方在战前和战时各自使用的近似实时的电磁环境信息收集活动,并确定当前敌方通信装备或干扰装备及侦察装备的种类和位置,为制定、调整通信电子进攻或电子防御作战计划服务。
长期以来,通信电子防御所需的电子支援措施被忽视了,或者说做了相应的工作,但没有从应有的高度和通信电子战的体系来认识它。传统的观念认为通信电子支援措施主要是为通信电子进攻服务的,如:先侦察后干扰,并在干扰中实时监视干扰效果。值得强调的是,通信电子进攻需要电子支援是正确的,但通信电子防御同样需要电子支援,尤其在复杂电磁环境下更是如此,否则同样存在盲目性。用于通信电子防御的电子支援,其目的主要是实时感知电磁环境和作战对象的干扰样式,以便有针对性地采取相应的抵抗措施。需要重点考虑的问题主要有:
(1)干扰感知与通信抗干扰一体化设计,提高通信装备对电磁干扰的感知能力和抗干扰的针对性、实时性;
(2)通信网络及信道参数的战场统一管控,提高通信装备的网系运用能力和发挥应有的作战效能;
(3)频谱监测与通信装备干扰感知的界面划分,避免两类装备对电磁环境重复监测和资源不能共享。