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什么是“复杂电磁环境”?

日期:2022-07-14 11:56:25 来源:黑龙江省无线电管理网

作者:吴宏强


  电磁波无时无刻不在影响着人们的生活及生产,电磁能的广泛应用,使工业技术的发展日新月异。电磁能在为人类创造巨大财富的同时,也带来一定的危害。无线通讯技术、电力电子技术、计算机技术等的高速发展及运用,导致电磁环境日趋复杂,复杂电磁环境泛指由密集、重叠、无序的电磁波构成的电磁环境。


  无线电通信有着悠久的历史。早在公元1831年英物理学家法拉第在总结前人研究成果的基础上,就提出了电磁感应定律,认为磁电可以相互转换的。这为电磁波的研究奠定了基础。1865年,英物理学家麦克斯韦建立了电与磁的统一理论,即麦克斯韦电磁理论。认为运动着的电荷可以产生电磁辐射。这就告诉人们电可以“无线”的方式向外传播。1887年德国科学家赫兹就用实验的方式证明了电磁波的存在。实现了电磁波的产生与接收。1895和1896年,意大利发明家马克尼和俄国物理学家波波夫分别成功地进行了无线电通信试验。1901年跨越大西洋的越洋无线电通信宣告试验成功。至此,人类进入了电磁时代。


  现代战场中,复杂电磁环境主要是指在一定的作战时空内,人为电磁发射和多种电磁现象的总合。构成复杂电磁环境的主要因素有敌、我双方的电子对抗,各种武器装备所释放的高密度、高强度、多频谱的电磁波,民用电磁设备的辐射和自然界产生的电磁波等。信息化战争多是从电磁场拉开序幕。实施宽频域、多样式、多层次的电子干扰,是夺取制电磁权的基本手段。



复杂电磁环境的成因---


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电磁应用活动

  电磁应用活动是电磁环境形成的基础电磁应用活动是以电磁波辐射、传播、接收为基础的各类使用电磁波的军用、民用活动,以及科学实验与研究行为。在电磁应用领域,将电磁波按频率或波长的顺序排列起来就构成了电磁频谱。无线电波和光波,包括X射线等都是电磁波,只是频率或波长有很大不同。无线电波主要用于通信,是人类电磁应用活动最早涉足的领域。雷达广泛应用于军事、国民经济和科学研究等领域的电子技术设备。光波通信和激光制导、测距等广泛应用于战场,拓展了战场电磁环境的范畴,尤其是大功率激光的运用,使战场电磁环境向更深层次发展。

电子对抗活动


  电子对抗活动促使战场电磁环境向复杂演变通信对抗、雷达对抗、光电对抗是电子对抗最基本也是应用最为广泛的三个专业。通信对抗是采用干扰信号或干扰噪音减弱敌方的通信能力,或施放假信号欺骗迷惑敌人的通信联络。它的原理如同日常生活中当一个人在不太嘈杂的场合和你说话时,你就能听得见;但是当若个人同时和你说话或者环境噪声很大时,你就很难听清。雷达对抗主要有以下方式:有源干扰、无源干扰、目标隐身、反辐射摧毁。光电对抗主要方法有激光干扰、激光毁坏,施放烟幕、水幕,进行光电隐身和施放红外诱饵等等。战争时期,由于电子对抗手段的大量应用,电磁环境呈复杂多变的状态,各种电子对抗行动,都要通过电磁环境为媒介来实施和达成,必然促使电磁环境更加复杂。


信息化进程

  信息化进程进一步加剧战场电磁环境的复杂化由于信息化在根本上是建立在电磁活动之上的,电磁空间是信息活动的主体空间,电磁活动是信息活动的主体表现形式,当今社会和军队的信息化进程不可避免地加剧了战场电磁环境复杂化。一方面,电子信息设备大量嵌入武器平台及弹药中,使战场电磁信号出现“爆炸性”的增长。在无线电用于战场的初期阶段,电台就是电台,雷达就是雷达,都属于单一的作战保障装备。信息化进程中,雷达、通信以及后来出现的光电探测、制导等技术设备广泛应用于各种武器平台及弹药上,已成为武器装备的主要组成部分。另一方面,作战平台上各种电子设备密布,造成局部电磁环境交叉、重叠和密集现象。二战时期,一架飞机、一辆坦克上只装载一部通信电台,军舰上也只装一部通信电台和一部对海搜索雷达。现在,一艘现代化的军舰上就装有几十部电磁辐射设备,军舰桅杆上天线林立。这些装备拥挤在狭小的空间范围内,在同一空域内工作,作战中,通信联络,对海、对空警戒、武器制导、导航等各种电磁辐射同时展开,将使局部电磁环境非常复杂。



复杂电磁环境对战争的影响---



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影响战场感知的真实性

  雷达探测、光电探测和电子侦察是现代战争中人们感知战场目标的三种基本电磁手段,它们也构成了军用感知探测的主体。在信息化战场上,为了进一步提高单个作战平台或武器系统的判断能力,为各级指挥员的决策提供更全面的参考情报,还大量使用了无线电导航定位和敌我识别等电子信息系统,这些用于战场感知电子信息系统都依靠电磁活动来实现其功能,也无不受到战场电磁环境的影响。

影响作战指挥的稳定性

  在掌握战场态势的基础上,在高度灵活、机动的作战行动过程中,各种作战平台之间,以及作战平台与指挥机构之间都需要依靠无线电通信来传输情报数据、作战指令与协同信息。在复杂战场电磁环境影响干扰下,这些通信系统必然在传递数据中断、差错率提高、协同效率下降三个方面严重影响着指挥控制活动的稳定性。

影响作战行动的实效性

  现代化的战争背景下,武器装备和作战行动既依赖于电磁信号,又不可避免地受到复杂电磁环境的影响。


  ●对信息化武器效能发挥的影响。在2003年伊拉克战争中,伊拉克大量使用GPS干扰器,造成一定数量的美军战斧导弹和杰达姆联合指导弹药失去准头。而在1982年英阿马岛战争中,英国皇家海军最先进的导弹驱逐舰“谢菲尔德”号由于自身的警戒雷达和卫星通信设备之间存在严重的相互干扰现象,以致被阿根廷发射的“飞鱼”导弹轻易击沉。

  对信息系统整体作战实效性的影响。信息化战场上各种作战平台通过信息系统的无缝链接形成了一体化的作战体系,其整体作战效能得到几何级数的增长,但这种整体效能的形成与发挥更加依赖于各类电磁应用活动,并在更大的地理空间范围和频谱范围内受到战场电磁环境的多重影响。

  对战斗行动实效性的影响。战前指挥员拟定的作战行动方案不可能全面、彻底、准确地分析判断战场电磁环境,也不可能明察秋毫地了解掌握部署于战场中的所有电磁辐射源和各种电子信息系统的技术性能。交战之时己方内部的突发电磁冲突,不仅难以避免,还将频繁发生;敌方的电子干扰也带有强烈的针对性、目的性和谋略性。这些随着战争进程引起的战场电磁环境的变化及其带来的影响,最终会不断导致作战方案和战役战斗行动的重新调整或修订,对作战行动的影响非常深远。


人防指挥通信如何面对复杂电磁环境---


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注重人防指挥通信网络防护,解决“联的通”的问题

  复杂电磁环境下的无线数据通信、光纤通信、卫星通信等系统,是人防指挥通信网络系统中最易遭敌干扰、破坏和摧毁的环节。复杂电磁环境下的人防,首先解决的应该是“联的通”的问题。


  加强人防指挥通信电子设备的防护。一是进行电磁屏蔽。利用导磁性能良好的金属,如用钢、铝等金属材料制成屏蔽机柜(壳),把需要保护的通信电子设备封闭起来,以减少甚至消除其对电磁脉冲能量的吸收,有效地保护各种电子信息系统的终端设备。二是安装保护设备。设置高灵敏度的探测器和传感器,实时监测电磁环境变化情况,根据电磁强度的变化,适时采取有关措施,以让电子设备避开强电磁脉冲冲击;在电力线、通信线的输入端,设置大容量、高性能的电容器,以确保线路安全。三是实行内外接地。将电子设备的外壳或屏蔽体,与埋在地下的导体直接相连,或将电子设备内部的一些等电位点,接在一个公共导体上,如无线电台和计算机的金属外壳等。以这种内外接地的方式,将电磁脉冲感应出来的电流及时引入地下,确保电子设备的安全。


  加强电磁防御体系建设,提高人防指挥通信网络的抗扰抗毁能力。一是加快地下通信枢纽建设步伐,形成以人防指挥所通信枢纽为支撑的固定通信网络。依托通信光缆,综合运用各种无线电通信手段,提高固定通信网抗毁能力。二是统一规划人防指挥的电磁防御体系。应制定通信网络战时电磁防护标准,通过设置假辐射源、假阵地、角反射阵列以及对重要的信息装备实行双机备份,主要备用系统采取多路由、多信道、多手段配置等方式方法,以提高动员指挥通信网整体防护能力,确保动员通信指挥网络要在复杂电磁环境中能“联的通”。三是要注重军用和民用电磁频谱的统一管理和使用,依托地方信息网络和军队指挥自动化网,建成一套集情报、通信、控制、指挥、预警为一体的,具有可靠性、抗毁性和抗干扰能力强、反应灵敏的人防指挥系统,从根本上提高人防指挥的快速反应能力。


  注重电磁防御技战术,提高人防指挥通信网络在复杂电磁环境下的战场生存能力。一是人防通信网络成网状配置,使整个系统达到此“盲”彼“明”,此断彼通,保障一种干扰断不了全部通信,确保通信此起彼伏。二是分散布势。分散配置各种人防信息系统网络,避免同时遭敌摧毁和杀伤。三是在电磁频谱管制上,严格控制大型电子设备的发信,缩短电磁信号暴露时间,降低敌侦察效能;充分利用跳扩频、自适应无线电台和卫星通信,采取多形式组网和无线电佯动的方法,降低敌电磁干扰效能。


加强人防指挥工程电磁防护能力建设,解决“遮的住”的问题

  人防指挥工程是人防的大脑和中枢,必须提高人防指挥工程在复杂电磁环境中的抗扰能力,才能确保人防指挥在复杂电磁环境中的不间断进行。


  提高人防指挥工程的防护标准。随着核电磁脉冲弹、常规电磁脉冲武器和高功率微波武器的发展,使人防工程的防电磁毁伤技术面临新的挑战。人防指挥工程的防护标准要实现防硬杀伤与防软杀伤相结合、防精确制导武器打击与防信息攻击、防电磁毁伤相结合,要积极采取各种电磁防护措施和技术,提高人防指挥工程电磁环境标准,以提高人防指挥工程的防电磁毁伤性。


  人防指挥工程建设要与防电磁毁伤建设相结合。人防指挥工程是人防工作展开和实施的枢纽,必须增强其电磁防护功能,才能确保人防指挥在复杂电磁环境中的不间断进行。在建设选址上应将人防指挥工程建设在具有一定覆盖厚度的岩石山岭之中,或者埋藏在地面以下一定深度,以利用其天然抗力较强、易于伪装隐蔽的特点加强对电磁毁伤的防护。另外,要增加覆盖指挥工程的钢筋混凝土厚度,并将其中的钢筋焊接成网状结构.以增强对电磁脉冲的屏蔽作用。


  加大对电磁防护等超前防护应用技术的研究。要针对各种新机理武器的破坏杀伤效应,加强对计算机、光电、仿真、生物和防电磁毁伤等超前防护技术的研究。研制出廉价高效的电磁屏蔽材料,完善多级屏蔽体系,提出人防指挥工程建设的应用对策,以先进的电磁防护技术不断增强人防指挥工程的综合防护性能。


重视重要经济目标的综合防护功能建设,解决“防的稳”的问题

  随着信息技术与自动控制技术的发展,重要经济目标的信息化程度越来越高,交通枢纽、通信枢纽、自动化生产线、科研系统、金融系统、城市“生命线”系统等运转日趋信息化、自动化和智能化。重要经济目标一旦遭到电磁攻击,将导致运转受阻,功能受限,甚至会整体瘫痪,难以运行。因而必须提高重要经济目标的综合防护功能。


  防火力“斩首”。对重要经济目标的信息控制系统、电子设备进行重点防护,采用新材料、新工艺、新结构,构筑坚固可靠的防护工程,提高防护抗力,防敌火力摧毁。


  防电磁干扰。对重要经济目标的控制中心、通信枢纽、计算机网络系统、自动化电气设备等电子设施进行电磁防护,增强设备本身的抗电磁脉冲能力,提高周围环境的电磁屏蔽性能,防敌以核电磁脉冲以及高能非核电磁脉冲武器、高功率微波炸弹的电磁攻击。


  防信息技术电磁泄露。重要经济目标内各种信息技术设备和通信设备在工作时常常会泄漏电磁波,而且与这些设备连接的数据线、电源线同样也会有电磁波辐射出来。要积极研究和解决信息技术设备的信息电磁泄漏及其安全防护问题,要采取有关技术手段防止计算机等信息技术设备在不知不觉间通过电磁波辐射而泄漏有用的机密信息,确保重要经济目标“防的稳”。

整合电磁资源和防护力量,解决“打的上”的问题


  战场空间的电磁波,看不见,摸不着,但它存在于战场空间的每一个位置,作用于有形的电子设备上。电磁领域的进攻与防御没有绝对的界线,复杂电磁环境下的人防,不能仅仅为防而防,而应主动出击,以攻促防,使人防由被动转为主动。


  有效利用电磁资源。电磁资源主要包括军用电磁资源和民用电磁资源两部分。通过对其作用空间、工作时间、工作频率和辐射功率实施管理和控制,以使实现战时前后方空间内的各种电磁活动变得有序和兼容共存,进而形成有利的前后方电磁态势。?国防动员委员会应牵头建立权威性的军地联合的电磁资源管理机构,对电磁资源进行统一管理,引导、动员民用电磁资源在动员工作展开的同时进入自己擅长的步调,干扰、破坏、摧毁敌方精心构筑的电磁环境,使战场电磁态势向有利于我的方向转化。


  适时组织电磁袭扰。欲形成于己有利的战场电磁环境,就要积极地与敌开展高强度的、持续不断的电磁对抗。人防部门应积极组织通信等专业技术队伍,充分发挥各种制式、非制式装备器材,与敌开展积极有效的电磁战。可采取电磁袭扰手段,利用现有的各种中、小电台和无线电波发射源,干扰敌空中电子侦察,使敌难以发现我指挥通信控制系统的通信中枢、基本网络;可通过电子侦察发现敌通信频率,对敌空袭兵器与指挥控制系统发射无线电干扰信号,使敌通信信号模糊不清甚至完全淹没;可利用敌无线电频率,将各种假信号插入其通信网络,传递假情报,实施假指挥,破坏敌指挥控制。


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