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隨著技術的發展,無線電通信電臺輻射的能量不斷下降,且由于電臺的數量也在不斷上升,這使得遠距偵察系統很難偵聽到對方的通信信號,也難以將各個電臺分選(鑒別區分)開來。另一方面,傳統的電子戰系統難以應對新出現的軟件定義、低功率的背負式通信網絡和雷達系統。在這樣的背景需求推動下,美國國防高級研究計劃局(DARPA)啟動了“狼群”(Wolfpack)電子戰項目,其主要目的是通過網絡化協同,實現多個基本電子戰單元的連通性、互操作性,進而實現分布式集群作戰,這樣就可以提高各種電子戰資源的利用率,提高遂行各種作戰任務的靈活性,提高電子戰資源的指控能力,增強對各種作戰任務的電子戰支援能力等。從這種意義上來講,“狼群”是美軍網絡中心戰理念初期,電子戰領域的典型項目之一,即典型的網絡中心電子戰(NCEW)項目。其背后的邏輯是通過通信與組網讓承擔電子戰不同職能的設備/個體實現互聯互通,并按照既定分工相互配合,從而達到一加一大于二的效果。
“狼群”是DARPA于2000年發起并主持開發的一個電子戰項目。2000財年,一個由政府、學術界和工業界代表組成的團隊驗證了“狼群”概念,并通過對關鍵技術和性能權衡的分析評估明確了該項目技術開發的關鍵領域。按照DARPA最初計劃,“狼群”項目的目標是在2010年前部署一個綜合陸基電子戰系統。該系統由多個分布式節點(“狼”)組成,這些節點通過人工部署、迫擊炮發射或空中發射等方式抵近目標,并通過網絡連接在一起形成一個“狼群”。這種方法需要使用廉價、低功耗的設備,這些設備可以提供近實時的精確地理定位和射頻(RF)輻射源分類。盡管“狼群”初始設計是一個獨立的系統,但該系統也能夠實現集成并與其他來源共享信息,如情報廣播、全球指控系統以及其他無人值守傳感器。
DARPA采用四階段方法來開發“狼群”項目。第一階段由DARPA管理,評估作戰概念的有效性,并明確了關鍵技術。第二階段,DARPA于2001年2月發布了一項廣泛機構公告(BAA),重點是“積極”開發新技術以顯著提高性能。第三階段于2003財年第一季度開始,主要用于定義系統和開發技術。第四階段于2004財年第四季度開始,主要用于樣機系統和子系統的現場測試。
2001年,該項目開始開發高風險、高回報的技術,如寬帶天線、城市作戰場景下的精確地理定位技術、密集威脅環境下的頻譜拒止方法、超小型微干擾機。2001年8月,DARPA選擇了AIL系統公司、BBNT解決方案公司、信息系統實驗室公司、羅克韋爾·柯林斯公司、統計信號處理公司5家公司參與第二階段技術開發,這些公司主要側重于關鍵系統功能和核心技術增強。還選擇了BAE系統公司、雷聲公司作為項目第三階段的牽頭承包商,它們負責牽頭進行系統設計。
2002財年,“狼群”項目完成了系統設計,并對“狼群”網絡管理以及輻射源節點/網絡識別、分類和定位組件技術進行了實驗室演示和有限的現場演示。
2003年3月25日,DARPA選擇BAE系統公司作為“狼群”項目牽頭承包商,并授予該公司一份為期兩年、價值2280萬美元的合同,以繼續開發該“狼群”系統。BAE系統公司帶領的團隊主要負責開發如下三方面內容:用于自主檢測、定位和分類的功能性低功耗算法;緊湊型寬帶天線;自主部署方法。開發的每個傳感器都是一個直徑近5英寸、高8~10英寸的偽裝圓柱形單元(外加一副天線),看起來有點像紙巾卷,如圖1所示。當一個單元降落在地面上時,它會伸展其機械腿并升起天線。
圖1? “狼群”系統
“狼群”項目正在開發新的電子戰技術,可以在整個戰術作戰空間內偵察與攻擊敵方輻射源(通信和雷達),同時避免干擾友軍和受保護的商業無線電通信系統。“狼群”概念強調了一種空中部署、地基、近距離、分布式、網絡化架構,以獲得電磁頻譜優勢,如圖2所示。“狼群”的概念是使用傳感器節點網絡來感知射頻環境,確定威脅的類型和配置,并執行精確、協調的響應(欺騙、壓制乃至賽博攻擊)。該響應可以是拒止通信系統和雷達信號的接收,或者轉發威脅輻射源的地理位置信息。
圖2? “狼群”系統作戰應用示意圖
為了更加直觀地介紹“狼群”系統的能力和作用,下面給出了“狼群”系統的作戰場景想定。
201x年美國以X國秘密發展大規模殺傷武器為由,單方面對其發起軍事打擊。為有效癱瘓該國的綜合防空系統、通信與指控系統,美國通過多種隱蔽投送方式將“狼群”電子戰設備部署到X國綜合防空陣地、指控中心、電子偵察系統(電子偵察系統位置等情報信息得自諜報、平時戰略情報等)等關鍵資產很近距離內(有些甚至部署在1公里范圍內),同時做好設備的偽裝工作。這些設備在擺放到位后保持靜默狀態,不斷偵收、分析、記錄X國雷達、通信系統等輻射源的信號參數,包括工作頻率、工作模式、活動規律等,并隨時等待控制人員下達作戰命令。發起物理攻擊前,美軍利用火炮對X國多個關鍵目標發起攻擊,將更多的“狼群”電子戰系統通過火炮布撒到間諜無法滲透的重點區域。這些電子戰設備在落地后自行展開,迅速進入工作狀態。
在遭遇美軍襲擊后,X國前線和指控中心陷入慌亂狀態,各種通信系統不斷發出信號,指揮機關希望掌握前線的最新情況,前線陣地也不斷匯報目前狀態,并等待最新的指令,雷達系統啟動戰時模式,對空域進行高強度、高密度的搜索掃描。美軍的“狼群”電子戰系統通過分析不同節點的通信業務繁忙情況、通聯關系、地理位置,迅速梳理、準確定位關鍵指揮機關所在地,同時也掌握雷達系統在戰時模式下的工作參數、流程等最新情報,并通過無線通信手段將相關情報傳回前線作戰指揮機構。經過第一波次的攻擊,美軍基本掌握了X國的通信系統、雷達系統情況,這為后續行動提供了寶貴的情報。
為應對美軍的攻勢,X國也使用了多種類型的電子偵察系統,希望摸清美軍的行動,擺脫處處受牽制的被動局面。而美軍在一開始已考慮到X國可能會采取的電子支援措施,因此在X國電子偵察系統周邊也部署了“狼群”系統,它們基于平時戰略情報和諜報以及美軍本身需要隱藏的通信與雷達信號特征發射針對性的電磁干擾乃至電磁欺騙信號,在提升X國電子偵察接收機噪聲進而使其偵察效能大幅降低的同時,還能夠向X國電子偵察系統注入假目標、假情報,從而有效地防止了X國通過電子偵察系統對美軍部隊的動向進行監測的企圖。
為全面掌握X國的下一步行動,美軍開啟第二波攻擊。首先通過轟炸等手段切斷X國的有線通信鏈路以迫使其采用無線通信進行指控或情報傳輸,并利用無線通信手段向“狼群”系統發送最新作戰任務指令,以選擇性地對X國部分無線通信系統實施干擾壓制,誘騙其使用已被美軍破解和掌握的通信系統進行聯系,同時利用“狼群”系統向X國發送假信息,誤導其高層決策。在這樣的背景下,X國的防空系統的大部分電磁態勢都被美軍掌握。同時美軍結合戰場實際情況,利用通信手段控制部分“狼群”系統的任務序列,令其向X國前線部隊發送假信息,誘使X國的部隊和設備前往美軍預定的位置,使美軍進攻部隊幾乎不受阻礙地向前推進,同時調動火力向X國部隊集結地進行密集的轟炸,有效消耗X國的有生力量。
在掌握X國通信系統、雷達的工作頻率、工作模式等參數后,美軍利用“狼群”系統對X國綜合防空系統的通信系統及雷達實施干擾,使防空雷達屏幕出現大量噪點,完全無法發現來襲飛機。此外“狼群”系統還利用無線通信手段直接與EA-6B“徘徊者”電子戰飛機交換信息,為EA-6B開展空中電子干擾提供實時電子支援。另一方面,美軍還利用“狼群”系統阻斷X國雷達與其火控系統之間的射頻通信鏈路,使得即使有部分雷達能夠發現來襲飛機,也無法將目標信息發送給火控系統,其綜合防空系統淪為擺設。美軍戰機在“狼群”系統的干擾掩護下,順利突破X國的防線,對雷達站、指控中心、機場等高價值目標實施有效的火力轟炸,使X國基本完全喪失制空權。美軍在“狼群”系統的配合下,牢牢掌握了電磁頻譜領域的優勢,并結合強有力的火力打擊,有效地摧毀了X國的綜合防空系統,使得美軍戰機可以不受阻礙地進入X國領空,為地面部隊的推進提供近距離空中支援,大大加快美軍地面部隊的進攻速度。
根據DARPA的描述,“狼群”系統由多個分布式節點(即“狼”)組成,這些節點(“狼”)采用組網技術,連接成“群”。它們一般部署在干擾目標周圍100米以內,可干擾大約100×100公里范圍內的通信系統和雷達。“狼群”可動態、自主配置網絡,同時能根據實際作戰需求重新指派任務。在攻擊目標時,“狼群”系統也可自行建立子網,對關鍵節點進行干擾、監聽乃至賽博入侵。每個“狼”的使用都是非常靈巧,即使某一個“狼”因受損無法正常工作,也不會大幅削弱整個網絡的工作能力。“狼群”系統在完成組網后會從中選出一個節點作為充當通信網關的簇頭節點(“頭狼”),其余的節點則開始對周圍電磁環境進行監測,并通過測量信號到達接收機的時間差或頻率差,快速將敵方信號從眾多電磁信號中檢測出來,然后制定出完成任務的最佳偵察與干擾策略,最后,“頭狼”將這些信息上報給更廣范圍的戰場網絡。
“狼群”系統性能參數
頻率覆蓋范圍:20MHz~15GHz(可擴展至20GHz)
瞬時帶寬:2.5GHz
頻率分辨率:6.25~1kHz
發射功率:平均不超過2W,峰值不超過40W
定位時間和精度:2s,10m
分布密度:直線距離約1km(取決于地形復雜度)
距離目標發射機:100m以內
檢測能力:90%~95%的戰場輻射,對3km以外輻射源進行定位、5km外雷達信號實施截獲,可檢測100MHz~15GHz頻率范圍90%~95%的連續波和脈沖雷達信號。
組網數據速率:1Mbit/s
體積:300mm×120mm
工作持續時間:60天(睡眠模式),10小時(監視模式),5~10小時(攻擊模式)
作? ? ? ?者:陳柱文 張春磊
責任編輯:張冬曄 王京濤
監? ? ? ?制:程邦仁
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