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【Electromagnetic Spectrum 】哈德逊研究所联合勇士公司发布报告《无形战场：美国电磁频谱优势的技术策略》

天地一体化信息网络 · 公众号 · · 2021-04-30 20:00

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劳动节快乐

2021年3月，美国哈德逊研究所国防概念和技术中心与勇士支持解决方案公司联合发布报告《无形战场：美国电磁频谱优势的技术策略》（The Invisible Battlefield: A Technology Strategy for US Electromagnetic Spectrum Superiority）。报告提出，为了应对不断恶化的国际竞争环境，美国国防部应该采用以决策为中心的规划方法替代以预测为中心的方法，以提升美国在电磁频谱方面的竞争力。

独特的环境

电磁频谱(EMS)是军事作战行动中一个独特的挑战性环境。与物体在空中、地面或海上的物理运动不同，电磁能以光速传播，不容易受墙壁、边界或禁区阻碍。因此，感知、通信和电磁战(EW)等军事电磁频谱活动彼此之间很难明确区分，军事用户与民间用户也很难明确区分。随着5G移动通信分配的频谱越来越多、Wi-Fi信号覆盖范围越来越大、以及各种平台和消费品上感知和通信的越来越泛在化，军事电磁频谱接入的所面临的约束也会越来越多。

军事反击

美国的主要对手，也在电磁频谱内对美国的军事行动进行反击。他们使用无源传感器和干扰机，针对美国远征军对防空有源雷达依赖性及其指挥控制对远程射频(RF)通信的依赖性，开展一系列利用电磁频谱的活动。最有可能与美国发生军事冲突的对手都拥有“本土优势”，可以在更大程度上依赖有线通信、多基地和无源感知，了解当地情况，可以在竞争激烈的电磁环境中拥有优势。

经济压力山大

目前美国国防预算面临来自各方面成本的压力，包括抗击新冠疫情、应对经济衰退、以及偿还国债等。同时，考虑到对手对抗手段的日益多样化以及对商用频谱多样化的需求，想要改型或替换美国国防部的电磁频谱系统在经济上可能无法承受，而且在时间上也难满足需求。

转变思路

可见，美国国防部通过联合能力集成与开发系统(JCIDS)实施的以预测为中心的规划方法，已经无法高效解决国防部电磁频谱的挑战。并且，以预测为中心的规划是建立在对未来作战中的预测基础之上，包括：执行预期概念所需的能力与军队当前能力之间差距、可能发生冲突的场景、对手使用的能力和战术、以及美国盟友和合作伙伴可能采取的行动等一系列假设。这种假设会降低以预测为中心的规划的准确性，从而可能会降低部队的适应能力。

以决策为中心

因此，美国国防部需要采用以决策为中心的规划方法。这种方法更关注适应性这一指标，而不是预测在特定场景中对抗特定威胁的性能指标。

在以预测为中心的规划方法中，调动各种资源来有效开发单一解决方案，与之不同，以决策为中心的规划方法寻求在任务或竞争期间尽可能长时间地保留可选项。
在作战时间框架内，适应性更强的部队所提供的可选性使指挥官能够更快做出更有效的决策，而给敌人增加决策复杂性以降低其决策过程的效率。
在战略和工业时间尺度上，提高军事系统的适应性可以加快对对手创新的响应速度，或在能力开发进程方面超越对手。

报告中采用净评估方法，将电磁频谱新技术的选择空间集中在利用美军与其主要竞争对手之间的基本不对称性的领域。

目录

不对称

美国国防部需要重点发展能够在对抗中国和俄罗斯军队时，为美国提供最大和最持久的优势、并能同时减少美国的劣势的概念和能力。净评估方法基于美国及其对手在军事上的不对称性来找出实现上述目标的机遇；本研究提出的不对称性如下。

地理环境

考虑到中国和俄罗斯正在实施灰区作战行动，及其在部分区域的核心利益，中国和俄罗斯在未来的军事对抗中将拥有本土优势。因此，中俄可以比远征的美国部队利用地利用有线通信、无源和多基地传感器，这些传感器需要多个网络化阵列，并且可以全面掌握当地电磁作战环境。

技术创新

中国的“体系破击战”概念要求发展针对美国作战体系中特定节点的对抗措施，同时可以利用商用电子工业基础开发新的能力，从而部署一整套全面且可随机应变的电磁频谱系统。俄罗斯则采取的是逐步改进现有电磁频谱系统的策略。

目前，美国国防部主要通过以下两条路径推进电磁频谱技术的创新：一是发展能够支持创新作战概念的新能力；二是对现有系统进行改进，使其具备对抗新对手的能力。然而，由于新概念与现有的主要项目相关性不大，美国国防部的这种发展方式导致美国在电磁频谱方面的大部分投资都用在对传统系统的增量式改进上，而没有用到给对手制造困境的新创新上。

人工智能的应用

中国、俄罗斯和美国军队都在积极将人工智能作为部队发展的重要要素，但在将人工智能应用于方面，三个国家给出的优先级不同。美国国防部首先考虑将人工智能应用于作战系统，而中俄则重点考虑人工智能在指挥控制、管理支持系统、以及情报、监视与侦察(ISR)方面的应用。

电磁频谱能力建设

如上所述，美国、中国和俄罗斯三国在电磁频谱技术创新方面存在不对称性。中国主要发展综合对抗体系，俄罗斯军方则采用渐进式方法，美国国防部在部署新的颠覆性作战概念能力的同时对现有系统进行现代化改进。这种不对称性也延伸到了每个竞争对手开发和部署电磁频谱能力的计划中。

电磁频谱能力治理

在电磁频谱能力治理的组织方面，美国国防部与其竞争对手之间存在显著的不对称性。中国在电磁频谱政策和能力需求方面构建了一个统一的治理结构，与俄罗斯武装部队的电子战指挥官和参谋部大致相当。相比之下，美军的条令和战略职责分别归属于美国战略司令部、国防部长办公室和参谋长联席会议副主席。此外，美国国防部没有授权任何一个机构负责指导电磁频谱相关的经费支出或采力，降低了其落实相关政策的能力。

电子战能力的部署

电子战包括电子攻击(EA)、监控电磁频谱的电子支援(ES)和保护电磁频谱系统免受敌人电子攻击的电子防护(EP)措施。尽管中俄部队和美国国防部都通过在各军兵种内组建专门的部队来部署作战和战术级电子战能力，但部署的规模和深度差别很大。

中国和俄罗斯军方高度重视电子战，并将其作为各自军事战略和作战概念的一个重要要素，专门为部队配备了进攻性和防御性电子战系统和人员，配属级别最低到地面部队的连级、空中部队的航空中队级和海上军事或准军事部队的舰艇级。美国的电子战能力也部署到不同级别的部队（具体部署级别各军兵种不同），但指挥级别通常都比中俄部队要高。

电磁频谱作战(EMSO)

美军引入电磁频谱作战概念，为电磁战行动作战创建一个连贯一致的框架，以控制电磁频谱活动；还引入了电磁战斗管理概念，来协调电子战、感知和通信等电磁频谱活动。中国和俄罗斯军方没有公开发布统一的电磁频谱作战概念，而是将通过电子战实现的电磁频谱控制与通信、感知和频谱管理活动区分开来。

技术优先事项

报告中以净评估确定的不对称性为参考基准，提出四大类技术优先事项，分别为：（1）使国防部能够规避基本挑战，而不是克服基本挑战的能力；（2）削弱对手优势的能力；（3）将挑战转化为机遇的能力；以及（4）利用美国现有优势的能力。

本研究建议美国国防部发展电磁频谱系统时优先考虑以下领域，以便在相关时间和美军可能的预算限制内建立持久优势。

规避基本挑战而非克服基本挑战的能力

“体系破击战”概念以美国的关键战斗网络节点和平台为目标，创建一套全面的电磁频谱对抗措施。如果持续与中国展开长时间的“一方采取行动-另一方采取应对措施”竞争，既费钱又费时。因此，美国的电磁频谱能力发展应侧重于自适应能力，以降低美国战斗网络运行的可预测性。

削弱对手优势的能力

美军可以通过提高电子防护能力和降低被对手探测的风险的新技术，部分抵消中国和俄罗斯的本土优势。具体来说包括：

无源和多基地电磁感知：美军远离本土作战，需要降低其电磁辐射和射频、红外(IR)和可见光谱的特征，以避免被中国或俄罗斯军队的探测和目标瞄准。
无源和多基地导弹防御：为了降低导弹防御系统的脆弱性，美国国防部需要部署能够探测和跟踪亚音速、超音速和高超音速武器的无源和多基地传感器。
网络化电子支援：无源接收阵列需要能够彼此安全通信，或与多基地传感器的发射机之间进行安全通信，以实现更精确的感知。
网络化电子攻击：在竞争激烈的区域内执行高风险电子攻击作战的系统要求是一次性可消耗的，或者足够便宜经得起消耗的。小型且廉价的无人攻击平台可以借助抵近性和相干组合传输来弥补其功率较低的不足——这种方法对安全组网有特别高的要求。
低截获概率/低探测概率有源单站感知：作为远征军，美军可能难以维持部署在在适当位置的多个无源传感器系统，进而无法支持导弹防御等作战行动，因此需要采用有源雷达确保必要的精确交战能力。但有源雷达要能够降低防御系统暴露确切位置的可能性。
多功能电子支援和电子攻击能力：通过确保美国国防部电磁战系统能够执行感知或电子攻击作战行动，可以部分降低使用大量分布式电子支援和电子攻击平台的成本和复杂性。

将挑战转化为机遇的能力

如上所述，如果美国力量包、配置和作战概念的可预测性较低，则中国和俄罗斯军队对美国战斗网络潜在脆弱性的关注可能会转化为美军的劣势，这种可降低对手可预测性的技术能力包括：

自适应宽带电磁频谱系统：美军可以通过部署传感器、通信和电子战系统，大大加快其电磁频谱能力的“一方采取行动-另一方采取应对措施”循环，这些系统可以在数千兆赫频谱范围内运行，并通过制定和采用新的使用人工智能算法的行动方案，对敌方作战行动作出实时响应。
自动化电子战系统重编程：加速自动化和人工智能赋能的重编程的发展，提高目前还不能实时作出响应的系统的适应性。
决策支持辅助工具和通信管理系统：美国国防部可以通过向低级别指挥官提供决策支持系统，帮助他们在与高层级指挥官和参谋联系中断的情况下制定行动方案，从而在竞争性通信环境中将挑战转化为优势。

【Electromagnetic Spectrum 】哈德逊研究所联合勇士公司发布报告《无形战场：美国电磁频谱优势的技术策略》

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