地面上的电子战

系统技术交流 2024-11-01 11:30:22

美国陆军网络战专家正在重新发现用于地面作战的电子战 (EW),因为集中指挥当局将网络和电子战行动合并为一门称为频谱战的新学科。

五角大楼将电子战 (EW) 定义为涉及使用电磁能和定向能来控制电磁频谱或攻击敌人的军事行动。EW 由三个部门组成:电子攻击、电子保护和电子支持;电子战用于创建决定性的独立效果,或通过生成各种级别的控制、检测、否认、欺骗、破坏、降级、利用、保护和破坏来支持军事行动。

虽然其早期历史存在争议,但已知的第一次使用电子战功能——拦截无线通信——发生在 1904 年日俄战争期间。

电子战有时被认为可以与网络战互换,网络战涉及民族国家或跨国组织使用计算机病毒或拒绝服务攻击等方法攻击并试图破坏另一个国家的计算机或信息网络的行为。

美国陆军是第一支将两者合并的美国武装部队,将分散在各军种组织中的电子战部队和专家与其网络司令部合并——这是 21 世纪所有军事部门的创造,最近,随着美国网络司令部 (USCYBERCOM) 的成立,美国网络司令部 (USCYBERCOM) 成为美国第十个统一战斗司令部,被公认为第五个战争领域(与空中、地面、海洋和太空)。

美国陆军太平洋士兵在夏威夷海军陆战队训练区贝洛斯 (Marine Corps Training Area Bellows) 举行的太平洋载人无人计划期间观看 Phantom 4 四旋翼飞行器的视频馈送。

虽然这些将网络提升到从未适用于 EW 的水平,但它们并没有回答 EW 和网络战从哪里开始、结束和重叠的问题。

截至 2018 年 10 月,陆军领导人试图通过将他们的电子战员工迁移到网络部门来解决这个问题。他们正在接受一系列移动训练团队,学习如何在网络领域进行规划,这是陆军新努力的一部分,即将网络和电磁活动单元有机地插入旅战斗团队中,以便为指挥官提供 EW/网络战领域规划。

“我们转变电子战专业人员的方式是,他们将成为网络操作员,”网络卓越中心指挥官约翰·莫里森 (John Morrison) 少将说。“他们将成为我们旅战斗队和网络作战规划机动编队的代言人。他们是免费的。你不能孤立地看待电子战专业人员和网络运营商。莫里森于 2018 年 5 月在巴尔的摩举行的 AFCEA 防御性网络行动研讨会上发表了上述评论。

这种新方法和相关技术和作战人员培训标志着地面机动部队行动的重大变化,这也可能会对美国海军陆战队和特种作战概念 (CONOP) 以及战术、技术和程序 (TTP) 产生影响。

关键时刻

它对美国来说正值一个关键时刻,因为五角大楼的规划和重点不再是在西南亚与较不先进的敌国、叛乱分子和恐怖组织进行不对称战争。现在,军队正在将注意力重新集中在与太平洋和欧洲的近邻和对等对手的潜在冲突上。这也是大约六十年来美国第一次不是毋庸置疑的军事技术领导者。

纵观战争史,“靴子在地面上”一直是成功击败和征服敌人的流行语(尽管二战日本因原子弹被迫投降)。在 21 世纪,单兵作战人员的价值增加了,因为它们已成为战场网络中的节点——行走传感器和 EW/网络战平台,用于对抗机器人、雷达装置、通信和精确制导弹药等近距离敌方电子设备。结合先进的车载电子战功能,它们对于主导电磁频谱至关重要。

洛克希德马丁交响乐系统是一种无线电控制的简易爆炸装置 (RCIED) 失效系统。Symphony 为美国军队和伙伴国家提供全球地面电子战解决方案,能够击败当前和新出现的 IED 威胁,并且可以与夏威夷海军陆战队训练区 Bellows 的其他干扰设备互操作。

电子战能力在所有地面部队中的扩展也反映了进攻和防御电子战和网络战能力的融合,以及向更多软件定义系统的转变,这始于软件定义无线电 (SDR),其中单个硬件可以通过软件更改在现场实时重新利用。

位于弗吉尼亚州阿什本的 Curtiss-Wright Corp. 国防解决方案部首席技术官 David Jedynak 表示,当今最重要的电子战计划之一是 C4ISR/EW 模块化开放标准套件 (CMOSS),它旨在以利用更多软件定义无线电的方式融合电子战。

“这意味着您不仅限于用于发射和接收类型应用程序的特定工具,这为您提供了更大的灵活性,可以在平台上混合使用哪些硬件和软件,”Jedynak 说。

“这包括使用一种类型的传感器来交叉提示或提供更大的图片,”Jedynak 继续说道。“例如,使用干扰器的功率放大器进行广播通信,或者反过来,将通信系统用作干扰器或通信设备,进行适当调整,作为穷人的信号情报 [信号情报]——可能更像是 COMMINT [通信情报]——在频谱战方面添加更多节点。”

战术电子战

这方面的一个例子是计划插入欧洲战术部队的 VMAX 和 VROD 下马电子支持/攻击系统。VROD 代表 Versatile Radio Observation and Direction (多功能无线电观测和方向),可检测电子频率并创建电子环境的虚拟地图。VMAX 代表 VROD 模块化自适应传输,使士兵能够在频谱中的特定频率进行集中的电子攻击。

“在过去的几年里,已经有了 VMAX 和 VROD 手持系统的原型设计,因此人们希望在对等和近对等领域创造进攻和防御效果,”位于新罕布什尔州哈德逊的 BAE Systems 自适应传感器小组主任 Avetis Ioannisyan 解释说,“让战斗人员前沿部署并拥有电子战能力的想法非常有效。“Ioannisyan 说。另一个更灵活的是 Sabre Fury。这些旨在让 TTP 了解 SIGINT 对作战人员的价值和功能。

这些工具于 2017 年底交付给位于堪萨斯州莱利堡的陆军第 1 步兵师第 2 装甲旅战斗队。当时,陆军采购、后勤和技术助理部长 (ASAALT) 的首席军事副手、陆军中将保罗·奥斯特洛夫斯基 (Paul Ostrowski) 向参议院军事委员会解释了它们的价值。

来自佐治亚州戈登堡的第 782 军事情报营 (Cyber) 远征网络支援分队的陆军网络行动专家提供了进攻性网络行动,作为网络电磁活动 (CEMA) 对军团及以下军团支持 (CSCB) 计划的一部分。

“[指挥官现在]对他们所在地区感兴趣的信号有了态势了解,”他告诉委员会。“然后,他们有机会做两件事:要么打击间接火力的特定能力,要么用有限的干扰能力来干扰它。”

频谱是电子战和网络战的核心。正因为如此,陆军领导人认为,将它们作为保护军事信息网络的独立努力来处理可能会造成网络空间或电磁频谱漏洞。

2017 年 4 月发布的《美国陆军网络和电子战作战现场手册》概述了该军种的思考:“在单一的规划、集成和同步方法下使用网络空间和电子战功能,可以提高作战指挥官了解环境、投射能力以及使用同一域和环境同步多个行动的能力。

越来越多的证据表明——来自作战理论和实际实施——中国和俄罗斯认为信息作战和电磁频谱优势对未来的任何冲突都至关重要,尤其是但不限于对等和近对等冲突。

网络和电子战

弗吉尼亚州尤斯蒂斯堡陆军能力整合中心代理主任小罗伯特·戴斯 (Robert M. Dyes Jr.) 少将为 2018 年 1 月发布的《2025-2040 年美国陆军网络空间和电子战行动概念》撰写了序言。“击败拥有先进能力的未来敌人需要陆军作为综合联合团队的一部分开展行动,在多个领域进行同步和连续行动,”戴斯写道。“在多域战斗中,未来的陆军部队将在所有争夺空间内战斗并获胜,以在多个领域创造优势窗口,使联合部队能够自由行动地夺取、保留和利用主动权。

“陆军将在网络空间和电磁频谱内并通过网络空间和电磁频谱开展行动,并将完全整合网络空间、电子战和电磁频谱行动,作为联合武器行动的一部分,以应对未来的作战环境挑战,”戴斯继续说道。“这些行动使指挥官能够在多个领域内和通过多个领域进行同步、联动的机动,并在他们生活和行动的地方与对手和人战。它们还为指挥官提供全方位的物理和虚拟以及动能和非动能能力,这些能力被定制成组合,以增强执行联合联合行动的机动要素的战斗力。

这种融合本质上将电磁频谱(而不仅仅是网络战)定义为真正的第五个战争领域,因为该频谱因军事和民用传输而变得更加拥挤。在城市冲突中,这大大扩大了潜在的目标和脆弱性——尤其是在交战规则要求尽可能少地干扰或损害民用系统的情况下。

“未来的作战环境将比今天更加不可预测、复杂和潜在危险,”EW/网络战概念文件警告说。“网络空间的物理结构将极易受到一系列破坏性武器的攻击,包括高功率微波弹药和激光系统,这些武器对数字化、小型化和集成电路的攻击越来越有效。由于这些挑战和变化可能会迅速发生,因此陆军必须以比当前能力发展时间表更快的速度采用先进的网络空间作战能力,即使在财政紧张的环境中也是如此。

“国家和非国家行为者将投资于保护其网络空间访问的能力,并干扰或拒绝他人访问,”该文件继续说道。“使用这些能力有可能抵消当前的陆军战斗力和技术优势。能力较弱的对手还将使用各种简易武器和技术,例如全球定位系统干扰器和射频武器,这些武器和技术利用电磁频谱来利用陆军对技术的依赖。

一名电子战专家在夏威夷斯科菲尔德军营的多功能无线电观察和指导系统上进行培训。

自治系统的作用

该文件还讨论了战场上自主系统的演变,从无人驾驶飞行器 (UAV) 到机器人,每一代都依赖于越来越先进的人工智能 (AI) 功能。虽然此类系统将增强地面部队的进攻和防御能力,但如果受到敌方 EW/网络战攻击的破坏,它们也会带来新的危险,因此故障安全技术和软件对其控制和数据完整性至关重要。

“我们一直在机器学习和 AI 上投入大量资金,以自动适应环境,”BAE Systems 的 Ioannisyan 指出。“通常,EW 攻击从干扰模式的变化开始;需要某种形式的 AI 来快速做到这一点。未来的战斗将跨越多个领域进行,我们必须赢得第一场战斗,这将是频谱。我们需要能够在受到攻击时即时兼容的 SDR。

“陆军计划继续收购 EW 以支持地面攻击,”Ioannisyan 继续说道。“当你在所有机载和地面机器人系统之间实现互操作性时,杠杆就会出现。陆军已经证明,由 Apache 控制前沿部署的无人平台为作战人员提供了很大的价值;地面上也可能有类似的进展。

技术的快速发展 — 从材料特性和开关架构到不断缩小的组件和电源要求 — 提高了操作的速度和容量,以及攻击电磁频谱的方法数量。

“如果你想对敌人产生电子效果,就用智能、低功耗的效果来干扰他们而不被发现。您必须使用同步、智能的技术来防止反电子战,“Ioannisyan 说。

“一个推动因素是信号自相残杀,能够在扰乱敌人的同时维护友好的 C2 网络。如果你能进行部队结构,在高信号密度环境中行动,适应敌人的行动,拥有威胁敏捷性和电子保护能力,并减轻信号自相残杀,你将有效地赢得电磁空间的第一场战斗。

尺寸、重量和功率 (SWaP) 的大幅减小,加上更大的传感器范围和灵敏度,使 EW/网络战能力能够达到单个作战人员级别,彻底改变了指挥官的作战选择。将它们用于远程、机器人和自主系统,包括火炮和火箭电子战弹药,极大地扩展了电磁频谱操作的进行,具有小型签名平台,对陆军部队和非战斗人员的风险最小。

陆基电子攻击

“陆基电子攻击无疑是未来的关键能力,”马萨诸塞州剑桥市 Raytheon Space and Airborne Systems 的电子战系统经理 Niraj Srivastava 指出,“像 EWPMT [电子战规划和管理工具] Raven Claw 这样的工具将使操作员能够管理整个电磁频谱。EWPMT Raven Claw 可以协调多个电子战资产的电子攻击活动。它可以识别和协调一大堆响应,从测向到电子攻击再到感兴趣的特定信号。

“作为 EWPMT 的快速反应功能版本,Raven Claw 已经在欧洲部署用于管理电子战系统。它为电子战军官提供了第一个——能够在不依赖主机服务器或外部数据的情况下进行现场操作,“Srivastava 说。“现在,EWO 可以离线运行,根据最后已知的数据以及实时馈送进行操作,以实现智能、可操作的 EW。[它] 不仅仅是规划;它可以远程控制电子战系统 [并且可以] 提供射频信号分析和地理定位功能。

虽然已经部署了一些地面电子战,但大多数先进的原型正在进行实际评估,但单个战斗机和小型单位电子战的未来将是什么样子仍然是一个悬而未决的问题,答案不断变化。

“现在判断未来的地面电子战能力将如何融入战场可能还为时过早。许多地面功能都处于试验阶段。如果你看看陆军的跨网络团队做了什么,他们正在学习如何做一个空对地、多军种、集成框架,“BAE Systems 的 Ioannisyan 说。

“我认为每个组件都有自己的优点和缺点,”他说。“真正的问题是,战斗空间网络如何利用这些能力中的最佳功能来帮助地面机动部队对他们的目标进行动能射击。系统本身能否决定特定目标是从空中干扰还是被空中的地狱火或地面的动能效应击中更好?

过去,EW 通常是分段的。陆军(其他军种正在密切关注)融合电子战和网络战的努力正在改变这种情况。

“我们不能继续使用烟囱式系统,我们看到系统需要完成所有这些工作,并且在开放式架构方面要求更高,”位于纽约州锡拉丘兹的洛克希德马丁公司旋转和任务系统部门的电子战总监 Joe Ottaviano 说,“当然,手持式、可携带的电子战系统已经取得了很大进步。进攻和防御。多年来,随着技术的进步,这些已经取得了长足的进步。随着物体变得更小、更紧凑,它们变得更轻。

“我们看到了将更多功能投入到更小占地面积的能力,例如干扰,这为每个人在处理这些问题方面提供了更大的灵活性,”Ottaviano 继续说道。“这一切都是通过 EW 和网络跨多个接入点的融合真正处理的。而且,随着我们提供这些功能,由于技术的变化,我们现在部署的系统正在以我们从未想象过的方式使用。

多用途硬件

随着硬件变得无处不在、体积更小、功能更强大,陆军需要一套内置 EW/网络战的开放式架构功能,使作战人员能够使用相同的硬件来实现不同的基于任务的功能。随着作战人员从“每个射手都是一个传感器”的概念发展到每个射手都是一个电子战/网络战节点,将所有新数据带回给指挥官(从最小的单位到更高的总部)的需求也随之增加,因为这些信息是做出实时战术决策的有用信息。

“已经存在几种通信路径,并且其他路径正在上线,使这些数据能够在整个战场上使用,”Lockheed Martin 的 Ottaviano 说。“当你打开 EW 的孔径时,我们会看到越来越多的数据,因此在数据融合、机器学习、AI 等方面投入了大量精力。随着传感器和功能数量的扩展,您必须有一种方法让系统在不带走重要数据的情况下缩小所有这些范围。每个用户对它应该是什么都有不同的看法。我们看到,它的首要任务是能够根据整个战场中每个用户所需的数据水平进行定制。

商业世界的快速创新也导致了电子战和其他军事应用的快速创新,预计地面电子战和相关应用将看到大量创新,他们可以快速发展。商业技术(通常基于行业标准)也可以更轻松地更新现有系统并将所有平台绑定到 battlespace 网络中。

“资产的整体融合是前进的道路,其中 Ground 不是一个多样化和独立的部分,”Curtiss-Wright 的 Jedynak 说。从战争的角度来看,您正试图一起使用所有资产来实现目标,那么 EW 有什么不同呢?Ground 有很多平台,包括单个作战人员,这意味着有很多方法可以明智地、智能地添加非常可更新的电子战功能,因为您正在利用开放标准。

“重要的是要了解今天的电子战可能与六个月后的电子战不同,就像今天的领先手机在六个月后不会成为领先的手机一样,”Jedynak 说。“电子战正在转变为一个快节奏的技术领域。在完全不同的应用程序(例如医学)中可能存在进步,而这些应用程序可能在 EW 中具有应用程序。你应该期待看到发展越来越快,尤其是陆军创新司令部表示他们希望看到新的进步,这是政府采购的巨大变化。

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系统技术交流

简介:利用目标信息和环境信息,在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置(系统)。