基于军用认知无线电的战场频谱管理网系作战运用研究

黄琦志，杨竹苹，陈 琪

（军事交通学院汽车指挥系，天津 300161）

基于军用认知无线电的战场频谱管理网系作战运用研究

黄琦志，杨竹苹，陈 琪

（军事交通学院汽车指挥系，天津 300161）

介绍了战场频谱管理相关概念及工作流程，在阐述军用认知无线电战场频谱管理网系基本组成和构建的基础上，重点提出了军地互联、区域管控、栅格组网和全域覆盖等4个方面的战场频谱管理网系作战运用模式。

军用认知无线电；战场频谱管理；网系；运用

随着战场上智能化、信息化装备的逐年增多，战场的电磁环境愈加恶劣，军用无线电频谱资源也日益匮乏。跳频、扩频、软件无线电、协同通信等新技术的出现不同程度地解决了上述问题。但随着军用无线通信网络规模的不断扩大，频谱利用率低的问题已成为制约军用无线通信性能提高的瓶颈。军用认知无线电技术的出现为提高战场频谱管理效能提供了有效的途径。

战场频谱管理网系作战运用是利用电磁频谱管理网系支援作战行动的活动。一体化联合作战，战场电磁频谱管理工作涉及面广、任务重。因此，研究军用认知无线电战场频谱管理网系作战运用问题具有重要的现实意义和军事价值。

1 战场频谱管理及相关概念

1．1 基本概念

战场频谱管理（BSM，battlefield spectrum management）是指在特定的军事行动中通过作战的、技术的或行政的手段和规程实施军事频谱管理。其主要任务是：统一划分和指配频率，监督和管理无线电设备设置和使用；监测战场电磁环境，维护无线电设备工作秩序；实施战场无线电管制，协调各部门的业务关系，消除己方相互干扰等。

军用认知无线电（MCR，military cognitive radio）是一种能够感知战场电磁环境，通过对军事环境的理解和学习，实时调整其内部配置，以适应外部战场环境变化，最后根据感知的结果由策略决策单元选择最佳的通信策略并进行实施的无线电技术，是认知无线电在军事上的应用［1］。

1．2 工作流程

战场频谱管理是通过频谱信息感知、分析决策、管理控制和应用服务4个环节实现［2］。4个环节共同实现频谱信息的闭环处理，其中建立全方位、大纵深、立体化的频谱感知网络是实施战场频谱管理的基础；构建分布式、智能化频谱信息处理决策网络是核心，实现频谱的动态分配和频谱信息注入等管理控制是关键；最后实现为战场各类无线电通信系统、定位系统、雷达系统、遥测系统、导航系统、多普传感器系统、定向能量武器系统等提供有效频谱接入和全域频谱信息支撑的管理目标。在闭环处理过程中，可接收外部状态激励输入信息、需求输入信息，并可对外输出共享频谱管理决策信息。

2 军用认知无线电电磁频谱管理网系

战场频谱管理网系是军队电磁频谱管理工作中使用的各种专用网络与系统的专称。它根据战场频谱管理实际需要，综合运用先进信息技术、计算机技术、网络技术和现代管理科学技术，建立一体化管理系统。其目标是实现各级电磁频谱管理机构在无线电频率管理、台站管理、监测测向和办公等业务的电子化、自动化以及电磁频谱管理信息资源的共享，全面提高各级电磁频谱管理机构的工作效率和工作质量。

2．1 战场频谱管理网系基本组成

当前，我军的战场频谱管理网系主要是指“两网三系统”，即：电磁频谱监测网、电磁频谱探测网、电磁频谱管理指挥控制系统、用频装备检测系统以及电磁频谱管理数据库系统等。

电磁频谱监测网担负战场电磁环境监测和无线电信号测向定位任务，其主要功能有：测量无线电信号频谱占用度；分析、识别有用信号和干扰信号；实现干扰／非法目标电台测向与交叉定位。完成对监测数据的统计处理，为频率分配、指配及提供监测统计数据。

电磁频谱探测网是战场频谱管理网系的重要组成部分。目前建设和使用的主要是战区短波频率探测网，用于对电离层变化情况的实时探测，为短波频率的预报、管理和最佳短波频率的选用提供技术支持，实现短波频率的实时探测、预报和管理。

电磁频谱管理指挥控制系统是综合运用计算机技术、网络技术与现代管理科学等现代科技，集陆、海、空军和第二炮兵电磁频谱管理于一体，实现电磁频谱管理信息获取、传递、交换、处理一体化和指挥决策的科学化，支持电磁频谱管理指挥员和指挥机构对电磁频谱管理活动实施高效指挥与控制的信息系统。

用频装备检测系统是指测定用频装备各项技术指标的场地、仪器、仪表、设备等的总和，也是电磁兼容性测试系统，主要用于对用频装备进行电磁频谱技术参数的检测，是战场电磁频谱管理人员实施用频装备频率管理的必不可少的辅助工具。

电磁频谱管理数据库系统是为实施电磁频谱管理提供数据支持的系统，也是战场频谱管理网系的一个重要组成部分。通常包括电磁频谱管理数据库、数据库管理系统和电磁频谱数据库应用系统等。

2．2 军用认知无线电战场频谱管理网系构建

一体化联合作战，战场电磁频谱已经不再是传统的无线电通信频谱，静态的、集中式的频谱分配策略已不能满足灵活多变的信息化战争的要求。未来通信的频谱管理应该是动态的，集中与分布相结合的。军用认知频谱管理以认知无线电技术为基础，将情报侦察、通信、电子对抗、火力支持等作战要素赋予频谱感知能力，使频谱监测、频谱探测及用频监测与频谱管控同时进行，大大提高了电磁频谱管理网系的覆盖范围，拓宽了频谱管理的涵盖频段，为实现频谱管理的动态性和实时性打下了坚实基础。

利用认知无线电为情报侦察、通信、电子对抗、火力支持诸作战单位赋予本地频谱感知能力，使作战诸元的本地频谱感知与频谱监测系统、电磁频谱探测网及用频装备检测系统的紧密结合，可极大拓展频谱监测网络的覆盖范围，提高频谱监测精确度，为动态实时实现频谱管理打下坚实基础［3］。

在军用认知无线电战场频谱管理网系结构中，主要基于频谱监测、电磁频谱探测网及用频装备检测系统的有关数据，利用认知无线电相关技术，通过认知无线电感知与管理网络对数据进行相应的处理、计算，然后将相应的结果传送到电磁频谱管理指挥控制系统，以寻求最佳的频谱管理方式，提高系统频谱资源利用率。

3 军用认知无线电战场频谱管理网系作战运用的主要模式

3．1 军地互联

依据军地电磁频谱管理协调机制，将军用和民用的电磁频谱管理台站按作战要求统一组织；共享电磁频谱管理数据资源信息，不断更新电磁频谱管理数据库，为遂行作战电磁频谱管控任务提供信息、数据支援。一是超短波监测站要进行军地互联，提高监测覆盖的有效范围。民用可征用的超短波监测站数量大，是弥补我军作战时监测站不足的一项重要的选择，可扩大战场电磁频谱监测的范围。二是短波监测站在作战的相关方向要进行互联，提高短波监侧、测向和定位的范围和精度。三是卫星监测站在适当的时机要进行互联，提高卫星监测的互补性。卫星监测站的目标大、投入多，军地建设的卫星监测站数量十分有限，为全时、全方位尽快排查卫星干扰源，在作战运用中应将军地卫星监测站进行互联，提高卫星监测的互补性。

3．2 区域管控

区域管控是指在一定的战场范围内充分依托各军兵种和地方既设频谱管理网系，并运用相关的技术手段，达成军兵种电磁频谱管理网系之间，以及军用电磁频谱管理网系与民用电磁频谱管理网系的有机互连，从而实现某一作战区域电磁频谱的有效管理。一是建立军地区域信息互动、区域网系实时征用与区域数据实时调用机制。通过建立军地信息互动发展机制、在地方电磁频谱管理网系接口处设置国防通信终端、明确电磁频谱管理网系动员的相关实施细则，达成既定区域电磁频谱管理中心对国家和地方电磁频谱管理网系的实时征用、军队对地方电磁频谱管理数据的实时调用，并在联合指挥部电磁频谱管理中心的指导下，实现对指定作战区域电磁频谱的有效管控。二是建立区域电磁频谱管理中心。将指定区域电磁频谱管理网系通过军事综合信息网进行有机连接，并以此为基础，建立区域电磁频谱管理中心。各区域电磁频谱管理中心通过直接对区域内各监测站下达指令，并在各区域电磁频谱管理中心下设的监测中心进行数据汇集、储存、分析、派发和直接生成电磁频谱态势，为电磁频谱管理决策提供参考数据。

3．3 栅格组网

栅格组网就是将横向层面上各作战集团或诸军兵种的电磁频谱管理网系，以及纵向层面的战略、战役和战术电磁频谱管理网系，运用军事综合信息网进行统一组网，横跨纵联，使之形成栅格状、覆盖全体作战单元和作战节点的网系体系，达成各网系相互之间的有机连接和相关电磁频谱管理信息、数据的互联互通。一是形成横跨纵联的栅格状电磁频谱管理网系。根据作战任务的不同和电磁频谱管理的实际需要，通过对电磁频谱管理网系的硬件平台和软件平台进行灵活配置，可形成横跨诸军兵种和各战区作战集团，纵联战略、战役和战术等不同层次栅格状的电磁频谱管理网系，并依托指挥专用网络，连接形成一体化的电磁频谱管理网系。二是发挥栅格的信息流通顺畅、反馈及时的优势，建立通畅的电磁频谱管理网系指令、信息和数据链路。结合电磁频谱管理网系的相关功能，战役电磁频谱管理网系通常在汇总所属作战集团电磁频谱管理网系指令、信息和数据的基础上，实时将指令、信息和数据上报给战略电磁频谱管理网系；战略电磁频谱管理网系在分析当前敌我态势、统筹协调各作战集团频率使用的基础上，实时将信息反馈至战役电磁频谱管理网系；并发布战场电磁态势。战术电磁频谱管理网系作为具体的执行层，可根据作战需要对电磁频谱监测网、电磁频谱探测网和用频装备设备检测系统实施有效控制，从而为电磁频谱管理部队（分队）的有效编组、合理部署和作战行动的顺利实施提供依据。

3．4 全域覆盖

全域覆盖就是在进行电磁频谱管理网系作战运用时，将陆基、海基、空基和天基电磁频谱管理网系运用有线和无线连接方式有机互联，从而形成覆盖陆、海、空、天域的电磁频谱管理网系［4］。陆地电磁频谱管理网系的连接，主要包括固定电磁频谱管理网系之间的连接、机动电磁频谱管理网系的连接，以及固定与机动电磁频谱管理网系之间的连接等3种方式。固定电磁频谱管理网系之间的连接；可通过既设光缆将以有线的方式进行连接，达成电磁频谱管理信息的相互交汇；机动电磁频谱管理网系的连接，主要是通过战场既设光缆和无线连接如WLAN，Ad Hoc，Mesh，Wi Max等方式。固定电磁频谱管理网系和机动电磁频谱管理网系之间的连接，主要是通过战场既设光缆和CDMA，VPN等有线和无线连接的方式达成。陆海电磁频谱管理网系的连接，主要是通过舰船与陆地之间的无线链路连接。陆空电磁频谱管理网系的连接，主要是通过监测飞机或在预警机及卫星等无线连接的方式方法；达成有机互连。海空电磁频谱管理网系的连接方面，主要是通过卫星链路等无线连接的方式方法，实现预警机、卫星或星载电磁频谱管理设备与舰载电磁频谱管理设备之间的互联，并最终达成相关网系电磁频谱管理信息的互联互通。

［1］ 王 琰，韩朝晖，王宇辉，等．军用认知无线电研究综述［J］．电磁频谱管理，2010（2）：39．

［2］ 焦 杰，纪少卫．复杂电磁环境条件下的战场频谱管理［J］．通信导航与指挥自动化，2010（3）：47－48．

［3］ 刘明富，李春才，曾宪红．认知无线电电磁频谱管理网系构建［J］．电磁频谱管理，2009（2）：39－40．

［4］ 尹作诚，康国钦．电磁频谱管理网系作战运用刍议［J］．电磁频谱管理，2010（1）：35－37．

E274

A

1008－1542（2011）12－0198－03

2011－06－20；责任编辑：张 军

黄琦志（1968－），男，江西吉安人，副教授，硕士，主要从事军队指挥自动化工程方面的研究。