看不见的战场：美国电磁频谱优势的技术策略

作者： 张传良

2021年3月10日，美智库哈德逊研究所发布研究报告《看不见的战场：美国电磁频谱优势的技术策略》，提出为了在当今技术和财政不确定的条件下重新获得EMS系统的持久优势，美国防部需要采取以决策为中心的规划方法。报告主要内容如下。

摘要

电磁频谱（EMS）对军事行动来说是一个独特的挑战环境。与在空中或沿地面或海上实际移动的物体不同，电磁能量以光速传播，不容易被墙壁、边界或禁区控制。因此，传感、通信和电磁战（EW）等军事EMS活动很难相互分离或与民用用户分离。随着需要将频谱分配给5G移动通信、扩大Wi-Fi覆盖范围以及车辆和消费产品上无处不在的传感和通信，对军用EMS接入的限制只会越来越大。

对手国家，最主要的是中国和俄罗斯，也在反击美国在EMS的军事行动。他们正在使用被动传感器和干扰器，利用美国远征军对主动雷达的防空和远程射频（RF）通信的指挥和控制（C2）的依赖。作为最有可能发生的军事冲突中的“主队”，美国对手可以在更大程度上依靠有线通信、多态和被动传感以及对当地情况的了解，在高度竞争的电磁环境中取得优势。

由于国防预算受到抗击正在进行的COVID-19大流行病、应对经济衰退和偿还日益增长的国债等费用的压力，应对美国EMS行动的挑战将变得更加困难。鉴于对手的反制措施越来越多，对商业频谱的需求也越来越多样化，试图修改或替换国防部（DoD）的EMS系统，使其避免特定的威胁和民用侵占，很可能是难以承受的。

国防部以预测为中心的规划方法，体现在联合能力整合与发展系统（JCIDS）中，不适合确定在财政限制和技术动态环境中解决国防部EMS挑战的能力。以预测为中心的规划将新的需求建立在未来行动中执行预期概念所需的能力与军事部队当前或预测能力之间的预期差距上。这种分析方法取决于对可能发生冲突的情景、对手将使用的能力和战术以及美国盟友和伙伴可能采取的行动的假设。由于需要做出多种相互依赖的假设，降低了以预测为中心的规划的准确性，而当假设被证明不正确时，预算限制可能会降低部队的适应能力。

为了在当今技术和财政不确定的条件下重新获得EMS系统的持久优势，国防部将需要采取以决策为中心的规划方法，在这种方法中，适应性比预测在特定情况下应对特定威胁的表现更为重要。与以预测为中心的规划调动资源有效地制定单一的解决方案不同，以决策为中心的规划将寻求在一个任务内或在竞争中尽可能长时间地保留备选方案。在作战时限内，一支适应性更强的部队所提供的可选择性可以使指挥官做出更快、更有效的决策，而强加给敌人的复杂性则会降低其决策过程。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反应速度，或者使能力开发者能够跳过对手的进步。

然而，如果选择空间不是以优势能力为中心，适应性不足以获得优势。例如，高功率广播电台或扫描搜索雷达可以使用人工智能（AI）支持的控制手段使其具有高度的适应性，但它们的反侦测风险使其在针对像中国这样的大国的行动中成为一个糟糕的选择，因为这些大国可以在他们打算发起冲突的地区部署许多分布式无源射频（RF）传感器。本研究将使用网状评估技术，将新EMS技术的选择空间集中在利用美军与其主要竞争对手之间基本不对称的领域。

不对称性

国防部将需要将重点放在概念和能力上，这些概念和能力为美军提供对抗中国人民解放军（PLA）和俄罗斯武装部队的最大和最持久的优势，同时减轻美国的劣势。净额评估方法根据美国和对方军队之间的不对称来确定这些机会；从这项研究中出现的不对称如下所述。

地理位置：考虑到中国和俄罗斯军队正在进行的灰色地带行动，以及中国在台湾和俄罗斯在波罗的海国家等邻国的明确利益，中国和俄罗斯军队很可能成为未来军事对抗的主力军。因此，解放军和俄罗斯武装部队可以在更大程度上依赖远征军的有线通信，并可以使用无源和多基地传感器，这需要多个联网阵列和对当地电磁工作环境的复杂了解。

技术创新：解放军的系统破坏战概念要求开发针对美国系统之系统的特定节点的反制措施。解放军可以利用中国强大的商业电子工业基础来开发新的能力，使其能够部署全面的、不断变化的EMS系统集合。俄罗斯缺乏PRC的军事预算和与民用工业的融合，导致俄罗斯武装部队逐步改造现有的EMS系统。

国防部在EMS新技术方面主要追求两条轨道，一是旨在支持创新作战概念的新能力，二是改进现有系统以对抗新的对手能力。由于新的概念与现有的主要方案无关，国防部的做法导致美国EMS的大部分投资都用于逐步推进传统系统，以追赶对手的举措，而不是用于给对手造成困境的新的创新。

人工智能的应用：中国、俄罗斯和美国军方都在积极寻求将人工智能作为其整体部队发展的一个要素，但与管理和支持能力相比，作战系统的优先级不同。国防部将人工智能优先纳入作战系统，而解放军和俄罗斯武装力量则将人工智能的实施重点放在C2、管理支持系统以及情报、监视和侦察（ISR）上。

EMS能力发展：如上所述，在技术创新方面，解放军针对美国战斗网络的综合系统、俄罗斯军方更多的是渐进式方法，而国防部则努力使现有系统现代化，同时为破坏性的新作战概念提供能力。这种不对称性也延伸到每个竞争者开发和部署EMS能力的努力中。

EMS系统能力治理：在管理EMS系统能力的组织方面，国防部与其竞争对手之间存在着严重的不对称。解放军为EMS政策和能力要求制定了统一的管理结构，这与俄罗斯武装部队的EW指挥官和参谋部相类似。相比之下，美国军方在美国战略司令部、EW执行委员会（EXCOM）和EMSO跨职能小组（CFT）之间划分了理论和战略责任。此外，国防部并没有赋予这些机构指导EMS相关支出或采购的权力，降低了他们执行政策的能力。

EW能力的部署：EW包括电子攻击（EA）、监控EMS的电子支援（ES）和防御EMS系统免受敌方EA的电子保护措施。虽然解放军、俄罗斯武装力量和国防部都通过其军种部署了作战和战术级别的EW能力，但部署的规模和深度有很大的不同。由于他们将EW作为各自军事战略和作战概念中的一个要素，中国和俄罗斯军队为部队配备了进攻性和防御性的EW系统和人员，直至地面部队连、航空中队、海军或准军事舰艇级别。美国的EW能力根据军种的不同部署在不同的梯队，但一般都是在比解放军或俄罗斯武装部队更高的指挥层。

电磁频谱作战（EMSO）：美国军方提出了电磁频谱行动的概念，以建立一个统一的电磁波行动框架，控制电磁波和电磁波管理，以协调电磁波、传感和通信等电磁波活动。中国和俄罗斯军方没有公开发布统一的EMS行动概念，基本上将通过电磁波控制EMS与通信、传感和频谱管理活动分开处理。

技术优先事项

由净评估确定的不对称所产生的技术优先事项分为四大类：使国防部能够消除而不是克服根本性挑战的能力；破坏对手优势的能力；将挑战转化为机遇的能力；以及利用美国现有优势的能力。

净评估方法接受风险，因为它并不试图解决每一个潜在的未来能力差距。本研究建议国防部EMS系统工作优先考虑以下领域，以便在相关时间和美军可能的预算限制内建立持久的优势。

能够避免而不是克服根本性挑战的能力：解放军的系统破坏战概念利用中国的军民融合创造了一套全面的EMS反制措施，旨在针对美国的关键战斗网络节点和平台。继续与解放军进行长时间的移动-反移动竞争，成本高、耗时长。因此，美国EMS能力发展的重点应该是能够降低美国战网行动可预测性的适应能力。

削弱对手优势的能力：中国和俄罗斯的主队优势可以通过提高美军的EP能力和降低其被反侦测风险的新技术来部分抵消。具体来说：

1.被动和多态电磁传感：美军作为客队，将需要减少其在射频、红外和视觉光谱上的电磁辐射和信号，以避免被中国或俄罗斯部队反侦测和瞄准。

2.被动和多静电导弹防御：为了减少导弹防御系统的脆弱性，国防部将需要部署能够探测和跟踪亚音速、超音速和超音速武器的被动和多静电传感器。

3.网络化ES：被动接收阵列需要相互之间或与多静电发射器安全通信，以实现更精确的感知。

4.联网EA：在争议区域内进行高风险EA行动的系统需要是消耗性的，或者是足够便宜的，以便于消耗。小型和廉价的无人EA平台可以依靠近距离和相干组合传输来弥补其较低的功率--这种方法重视安全联网。

5.低截获概率/低探测概率（LPI/LPD）主动单态传感：作为远征军，美军可能难以维持多个被动传感器系统的位置，以支持导弹防御等行动，因此将需要主动雷达来实现交战所需的精度。不过，雷达将需要具备降低其暴露防御系统准确位置的可能性的功能。

6.多功能ES和EA能力：通过确保国防部的EW系统能够进行传感或EA操作，可以部分降低使用大量分布式ES和EA车辆的成本和复杂性。

化挑战为机遇的能力：如上所述，中国和俄罗斯军方对美国战斗网络潜在脆弱性的关注，如果美国的兵力组合、配置和作战概念使用以下技术的可预测性较低，就会变成一种劣势：

1.适应性强的宽带EMS系统：美国军方可以通过部署传感器、通信和EW系统，大幅加快其EMS能力的移动-反移动周期，这些系统可以在多个千兆赫频谱上运行，并通过使用人工智能算法开发和采用新的行动方案，对对手的行动作出实时反应。

2.自动EW系统重编程：加快自动化和人工智能化的重新编程将提高尚不能实时反应的系统的适应性。

3.决策支持辅助系统和通信管理系统：国防部可以通过为初级指挥官提供决策支持系统，帮助他们在与高级领导和参谋人员缺乏联系的情况下制定行动方案，将有争议的通信环境的挑战转化为优势。

利用美国现有优势的能力：美国军方在新的训练和能力整合方法的支持下，对EW和EMSO采用了新的方法，可以大幅提高美国行动的适应性和复杂性。应通过优先考虑相关技术来加快这些努力：

1.虚拟和建设性的EW/EMSO环境：美国军方可以利用其在基于实况、虚拟和建设性（LVC）的EMSO实验和训练方面的投资，在每个组织层面，特别是在主站加快引入虚拟和建设性工具和环境，以支持持续的训练和实验。

2.包括人工智能在内的电磁战役管理（EMBM）系统：美军可以利用解放军和俄罗斯武装力量缺乏EMSO理论的情况，通过加快作战有用的EMBM系统的野战化，利用新兴的一代更适应的EMS能力。

3.开放架构硬件标准：结合摆脱单一的、多任务的EMS平台，美军平台和车辆更多地采用开放架构，将允许使用更加模块化的EMS系统，可以更容易地交换和修改。

4.开放架构软件工具：开放架构的另一个方法是促进系统之间的互操作性。国防部应加快类似“异构电子系统系统技术集成工具链”（STITCHES）这样的工具箱的投入使用，按需建立软件接口，使不同的网络能够进行通信。

结论

国防部正处于EMS相关技术发展的十字路口。2020年EMS优势战略以及EMSO和EMBM的概念提出了新的方法，通过提高美国EMS能力在行动期间和行动之间的适应性来重新获得优势。由此带来的选择范围的扩大，可以使国防部加速或突破当今的移动-反移动EMS技术创新周期。

然而，向更动态、更敏捷、更灵活的EMS行动转变，需要接受传统的控制方法中的风险。美军缺乏时间和资源，无法利用对称的系统对系统的方法获得EMS优势来对抗中国和俄罗斯的部队。等到国防部赶上时，解放军或俄罗斯武装力量可能会利用其EMS优势支持对其邻国的侵略。国防部的选择是，是接受其在EMS领域的优势不断被削弱，还是大胆押注于最有可能规避或扭转其大国竞争者享有的固有优势的技术。

本报告中描述的技术优先事项是美国军方建立持久的EMS优势的最佳机会。国防部在不同程度上都在追求这些技术，但大多数技术只是在支持EMSO的新方法中得到维持而不是加速。为了扭转过去三十年的趋势，给中国和俄罗斯带来挑战，资金和注意力需要转移到这些新的优先事项上，而不是那些帮助赢得冷战的遗留项目。

来源： 军事文摘授权转载

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