美军电磁战斗管理系统发展现状与启示

邵正途，翁呈祥，许登荣，杨慧君

（空军预警学院，湖北 武汉 430019）

0 引言

电磁战斗管理是美军为推动电磁频谱作战，争取电磁频谱优势而提出的电磁战、信号情报和频谱管理集成方法和基础能力框架，力图通过对电磁频谱行动的动态监控、评估、计划和指导，从对电子战资源的管理延伸发展至对整个频谱和用频装备行为的管控，实现电子战向电磁频谱战转型［1］。电磁战斗管理通过电磁战斗管理系统完成流程和资源整合，实现能力的融合与集成。本文通过分析电磁战斗管理及系统的概念内涵，分析美军典型电磁战斗管理系统能力现状、主要特点和发展趋势，为电磁频谱空间能力建设提供启示与思考。

1 电磁战斗管理

2010年，电磁战斗管理由美军JP1-02《国防部军事及相关术语词典》首次提出，2020年美军JP3-85《联合电磁频谱作战条令》对电磁战斗管理进行了进一步明确［2］：“电磁战斗管理是对电磁频谱中所开展行动的监控、评估、计划和指导活动，目的是支持指挥官达成行动目标。”电磁战斗管理是美军在传统相对独立的电子战作战管理和频谱管理的基础上，为了支撑联合电磁频谱作战，实现电磁频谱跨域协同与能力集成的管理方法。电磁战斗管理主要为电磁频谱行动提供态势感知、决策和指挥控制支持。

1）态势感知

电磁战斗管理汇集各作战域内不同的数据源，以可视化方式呈现电磁作战环境的综合视图。各层级用户可以共享通用的电磁作战环境信息，直观了解电磁作战环境、电磁战斗序列等，并最终为整个通用作战态势图提供信息。

2）决策支持

基于态势感知，部队通过电磁战斗管理将电磁频谱行动与其他行动方案集成，并查看电磁作战效应和预测，以便指挥官快速准确地制定决策。

3）指挥控制支持

电磁战斗管理可以在复杂环境中自动进行上下级以及跨梯队传递指控信息，在指挥控制支持中执行能力任务分配、权限委派以及行动过程中的指示和告警等任务。

2 电磁战斗管理系统

JP3-85《联合电磁频谱作战条令》对电磁战斗管理系统进行了说明：“电磁战斗管理是通过电磁战斗管理系统来完成的，电磁战斗管理系统由指挥官规划、指挥和控制电磁频谱中作战行动所必需的设施、设备、软件、通信、程序和人员组成”。主要包括4 个组成部分［3］：

1）通用作战视图

通用作战视图用于查看数据和分析结果，是对各类电磁频谱任务和行动、作战要素和完成任务所需信息交换的描述。

2）电磁战斗管理工具

用于分析各类传感器数据，利用建模与仿真等方式进行决策支持和分析/规划，帮助指挥官计划和理解电磁频谱行动。

3）相关的流程/数据

包括用频设备之间的同步机制、协作流程以及跨域共享的情报、侦察和探测等各类数据。

4）基础支持设施

包括各类安全、可靠的多种通信链路、网络和计算机等，支撑用频设备或作战系统之间的数据交互、情报共享、指控信息传输等。

3 美军电磁战斗管理能力建设现状

3.1 典型系统

美军在2010年提出电磁战斗管理概念后，各军兵种都在自发地探索各自的电磁战斗管理解决方案，但侧重点有所不同。国防部层面的全球电磁频谱信息系统注重实现对所有的频谱行动进行一体化管理，陆军电子战规划与管理工具注重支持指挥官机动规划、协调和执行电磁攻击和电磁保护，海军实时频谱作战重点在于消除干扰冲突和辐射控制，以支持海军电磁机动战作战概念［4-5］。

1）美军国防部全球电磁频谱信息系统

全球电磁频谱信息系统（Global Electromagnetic Spectrum Information System，GEMSIS）是美军联合作战层面的频谱管理工具，旨在从预规划的、静态的频谱运作模式，转型为动态的、响应型的、灵活的运作模式，最终实现智能化（认知化）与自主化的频谱接入［6］。GEMSIS 系统综合了很多项目或系统，包括一体化频谱桌面、盟军联合频谱管理规划工具、联合频谱数据库、频谱XXI/频谱XXIO、端到端保障性系统、东道国频谱全球数据库在线，这些系统共同实现了GEMSIS 系统的频谱管理能力融合、频谱数据提供、频率分配、频谱态势感知、干扰缓解、频谱建模与仿真、频谱协同等关键能力。GEMSIS 系统能为作战人员提供更好地反映敌我频谱态势感知的通用频谱图，可将美军所有的频谱管理行动一体化，为美军及其盟军提供可随时随地接入频谱的能力，并能提高与联邦、州和地方政府频谱部门以及联军协同工作的能力，使美军实现真正意义上的全频谱优势。

美国在2003年提出了GEMSIS 系统的概念，并于2006年开始建设，2008年初步装备部队。GEMSIS 系统包括了为电磁战斗管理提供数据的联合频谱数据库，美国防部国防信息系统局在2020 财年增加了1 200 万美元预算以用于基础性电磁战斗管理工作，这预示着GEMSIS 系统将成为美军发展电磁战斗管理系统的核心与纽带。

2）美陆军电子战计划和管理工具

电子战规划与管理工具（Electronic Warfare Planning and Management，EWPMT）是美陆军从2013年开始发展的电子战战斗管理工具，其初期目标聚焦于电子战作战，但目前已经发展为美军典型的电磁战斗管理工具［7］。EWPMT 系统旨在为陆军指挥官提供控制和管理电磁频谱的能力，可对电子战装备进行远程控制和管理，开展进攻和防御目标计划，并通过同步电子战和电磁频谱管理支持机动作战。EWPMT 系统能够将指挥官、准尉以及士官等29 个系列的单元直接引入虚拟指挥所计算环境，将从整个战场上的传感器获取的所有数据，综合于清晰的三维地图以揭示战场实况，支持电子战军官协作和共享信息，实现态势感知可视化。EMPMT 系统采用开放式体系架构，可通过增加新型软件模块，从新传感器中获取数据，或者根据不同的任务与用户需求改变数据的屏显方式，将数据传输到其他军事系统，大幅提高从传感器到射手的信息传递速度。

EMPMT 系统通过4 次能力投放按阶段开发和交付。能力投放1 使电子战流程自动化；能力投放2 侧重于增加频谱管理功能，克服传输障碍；能力投放3 致力于实现该软件在欧洲和其他地区的部队中的使用，并增加了从传感器实时获取数据的功能，以及更多的自动化和分析功能；能力投放4 将融入更多的自动化和机器学习/人工智能，以将原始系统数据转换为实时信号强度和整个战场的干扰情况。截至目前，其承包商雷声公司已经交付了能力投放1—3，目前正在开发能力投放4，2022年大部分陆军开始部署EWPMT系统。EWPMT 系统目前涵盖大约12 种不同的传感器，涉及无人机、地面车辆、车载系统等。这些传感器可以直接插入运行EWPMT 系统的计算机，也可以通过无线网络连接，使用户可以在更广阔的区域访问更多传感器。2020年9月EWPMT 系统通过战术网络越空对远程传感器进行任务分配和重新分配，并将信息反馈给中央战斗管理工具，首次实现用EWPMT 任务指挥软件远程控制传感器。

3）美海军实时频谱作战

实时频谱作战工具（Real-Time Spectrum Operations，RTSO）由美国海军水面作战中心达尔格伦分部研制，能够提供一种高度自动化的实时频谱作战能力，旨在为作战人员提供理解并驱动其部队使用电磁频谱资源的能力［8］。RTSO 系统基于Windows 操作系统打造，通过研究舰载发射机和接收机之间的电磁环境效应，以及安装在打击群各单元上的电磁系统与其他系统之间的相互作用，用于确保雷达、通信系统与导航辅助设备之间的最佳频率兼容。该工具还用于监测航母打击群、两栖战备群或其他海军编队与已知的陆基雷达之间遵守当前频率限制的情况。

2016年，美海军启动RTSO 系统的开发，并于2018年1月部署RTSO 系统1.0 版 本，完成了“冲突消除软件”+本船实时频谱数据+辐射控制的验证，软件支持美军海军电磁机动战、频谱规划和开展、频谱可视化等方面的需求，部署的用户已经超过560 名，系统的用户包括所有水面舰艇、海上运输司令部、海岸警卫队、舰队司令部等单位。

3.2 主要特点

1）频谱态势可视化

战场频谱态势可视化是电磁战斗管理系统进行态势感知的基础。EWPMT 系统是美军首次使用一种通用系统捕获频谱并可视化电磁频谱域［9］。EWPMT 提供全面的电磁频谱视图，以便用户更好地了解战场态势。通过立体分布的多源传感群和GPS 的支持，能够实时感知作战区域内的电磁态势并将其显示在三维地图上，利用颜色的深浅分布和变化直观地表示电磁辐射的强弱分布和变化，使指挥官乃至士兵在屏幕上了解作战区域内的敌我双方的电磁行动和战场上的电子战效果。当发现非己方或非合作方辐射源时，系统会进行威胁告警，将发现的辐射源信号与目标数据库中的相关数据进行对比核查，判断其为已知威胁还是未知威胁，根据威胁种类，给出应对选项，辅助用户进行决策。

2）频谱资源动态分配

频谱资源动态分配是电磁战斗管理系统实现频谱机动作战和冲突消除的关键能力。电磁战斗管理系统通过智能化处理，对任务区域内的用频设备进行统一计划与管理，实时动态分配频谱资源，控制协调各用频设备工作时间、辐射方向和功率。如GEMSIS核心SXXI 系统，最早由美国防部开发，旨在发展战术环境下自动化指派无干扰频率的能力，其功能主要是频率分配和指派。当频谱管控人员输入频谱资源需求清单后，系统能够自动处理并自动生成经过校验的频率分配方案，指派频率后还能够跟踪频率分配方案的执行情况。此外还有数据转换、地形数据管理、干扰分析干扰报告、一致性检查联合限制频率表生成等功能，根据用频系统的工作参数和任务优先级分配频谱，消除冲突，避免自扰互扰现象。

3）任务规划自主化

任务规划自主化是电磁战斗管理系统化的显著标志。电磁战斗管理利用人工智能技术，根据目标特征、战场地理环境和电磁环境，按照作战人员意图自主进行任务规划，包括任务优先级排列、行动路线规划和电子战装备使用规划等。如RTSO 实时频谱作战工具有以下能力：评估威胁和机会；使用建模和仿真来制定作战方案；自动分配电磁频谱；分配电磁频谱作战任务；分析作战效果；优化电磁频谱使用，制定作战任务通信和作战系统雷达频率计划，最大限度地提高兼容性，并确保遵守有关频谱分配的条约和指令；提供实时频谱感知和辐射控制验证，以支持电磁机动战和网络问题。EWPMT 系统根据任务进行自动决策并模拟潜在的对策效果后，以建议的模式呈现给指挥官供其选择，之后可以自动定位、组织多个电子战设备同时发动攻击从而有助于其计划电磁频谱范围内的协同操作。

4）毁伤评估实时化

电磁战斗管理系统能对电子战实施后的电磁环境变化进行评估，根据敌方电磁设备的电磁辐射变化推算出己方电子战对敌方电磁设备的毁伤效果，给出评估结论，便于指挥员适时调整行动方案。如EWPMT 系统利用能够检测对方信号的传感装置，通过建模将这些来源的数据整合处理，将干扰效果以可视化的方式展现在战场环境模型中，让用户能够直接看到电子战效应，以帮助判别己方是否在影响或干扰敌方电磁系统，供用户进行作战效果评估。

5）信火贯通能力

电磁战斗管理系统在作战时可与某些其他特定的军事系统实现数据传输和信息共享，从而为火力打击提供支援。例如EWPMT 确定了辐射源或干扰源后，可以将其位置信息共享给陆军的火炮火控软件AFATDS，火控作战人员就可利用最近距离的榴弹炮击毁敌方的干扰发射器，还可以将数据信息传递给己方的远程干扰器，作战人员利用干扰器发射干扰，来破坏敌方那些无法被物理摧毁或不应该被物理摧毁的电磁系统。

3.3 发展趋势

美军目前初步达到了平台级和战术级电磁战斗管理应用，结合当前技术发展现状与美军相关项目的发展动态，电磁战斗管理系统的发展主要呈现以下趋势。

1）改善系统间兼容性

美国各军种此前根据自己的需求均独立探索电磁战斗管理系统，由于数据格式及规范方面的原因，目前各系统之间兼容性较差。根据美军的规划，电磁战斗管理成熟期的标志是各军种使用统一的电磁战斗管理系统或各系统可实现互联互通和数据共享。美国国防部正计划将EWPMT 软件作为联合部队各军种协调电磁频谱行动的主要选择。同时EWPMT系统正推进与GEMSIS 联合频谱数据库等系统的互联互通，作战用户可随时接入合作方所需数据信息，提取目标数据集，实现数据对照、分析、利用和评估。

2）提升系统智能程度

美军联合电磁频谱作战条令中涉及规划和指控的部分，流程冗长、复杂，靠人力很难及时规划和指控，难以应对未来复杂多变的电磁频谱作战环境，对此美军仍然需要花大力解决开发先进的规划、指控辅助工具问题。2021年7月，美国防信息系统发布了电磁频谱作战管理征询白皮书，寻求满足联合电磁频谱作战规划和管理能力的原型需求，意图增强电磁频谱态势感知，并改善与相关服务、联合和情报工具和系统的互操作性，旨为显著提高电磁频谱系统的规划能力，改善电磁频谱系统的数据共享能力，并实现联合电磁频谱作战的联合指挥控制，提供电磁频谱优势所需电磁频谱机动能力。

3）扩大数据获取能力

广域准确的电磁数据来源是获得更大层次电磁战斗管理能力的关键。因此采取更开放的结构，与更多的第三方传感器通用，系统的感知网络覆盖范围更广，获取更多实时数据量是电磁战斗管理系统的发展重点。EWPMT 通过不断升级软件来实现与陆军高空情报系统、中空和地面电子战系统等更多第三方传感器的共同使用，最终通过EWPMT 实现各类设备连接的完全网络化，使得系统可以摄取大量传感器数据，提升态势感知能力。

4）融入联合作战进程

美军认为电磁战斗管理作为电磁频谱空间能力的提供者，最终可以实现对联合全域指挥控制的支持。因此，美军正在寻求将电磁战斗管理态势感知能力与联合作战规划工具相结合。如美军计划到2023年完成EWPMT 与各级指挥所联合作战计算环境的整合，将EWPMT 当前的电磁频谱作战任务系统和程序纳入联合作战战术行动中心的用户界面，从而融入美军联合全域指挥控制。

4 对电磁战斗管理建设的启示

电磁战斗管理是提升联合作战电磁领域能力跃升的关键之钥。受体制、技术手段等方面原因限制，电子战、信号情报和频谱管理等装备目前缺乏有效的融合集成。在联合作战要求下，各类电磁装备、系统间信息开放共享、互联互通的能力还比较差，电磁大数据收集、处理、应用能力存在短板，电磁态势难以有机融入联合作战通用态势，电磁行动决策支持依靠事先计划与上级指令，任务规划与行动实施自主性动态性差，电磁行动对联合作战体系贡献率亟待提升。随着联合作战模式的深入推进，应借鉴美军体系融合与集成建设的思路，从态势系统、数据库、智能算法和装备集成等方面加强电磁战斗管理能力建设，推动形成健全的电磁频谱作战态势感知、决策支持、指挥控制一体化体系。

1）信息融合，加速构建综合电磁态势图

在电磁态势服务联合作战指挥方面，美军主要通过共用作战图将整个作战空间的火力、情报、监视、侦察、后勤、机动等融为一个整体，提供新型的指挥控制方式，实施调整兵力以及指挥决策过程。应借鉴该建设思路，加速综合电磁态势图构建，实现电磁态势通用化应用。从体制方面，要推进多域联合侦察探测，打破军兵种、军民间的界限，加强电磁频谱作战各要素之间的有机衔接，建立支持电磁频谱态势信息共享的基本条件。从技术方面，要统一频谱数据共享标准，实现数据的无缝交换，进行情报的异类关联印证，实时在线引接汇聚、融合处理、综合呈现和共享分发战场态势信息，实现实时共享电磁态势“一张图”。

2）知识驱动，发展电磁频谱大数据管理

通过对大量的电磁数据与信息的分析、挖掘、提取、训练，形成影响电磁频谱作战的知识库，是智能化电磁战斗管理的基础。应加速构建电磁频谱大数据库，包括地理信息系统数据、频谱资源数据库、武器装备用频数据库、敌方电磁目标信号特征数据库等。建立电磁频谱大数据库，一方面能够为指挥员分析战场电磁态势、调整用频计划、为实施频谱管控提供数据基础，可以实现预先规划避免频率冲突，随着作战进程的变化及时消除频率冲突、调整装备部署运用；另一方面可以快速识别电磁目标敌我属性，针对数据库存储的敌方武器装备频率特征迅速调用实施预先制定的干扰压制手段，实现快速有效的干扰打击。

3）算法赋能，开展电磁行动智能化决策

将人工智能应用到电磁行动辅助决策和指控，是未来电磁战斗管理系统发展的必然趋势。可基于深度学习、强化学习、数据挖掘技术，开发系统对电磁频谱作战行动行为认知、态势分析、效能评估、辅助决策能力。根据实时战场电磁态势信息、敌我双方用频装备信息，分析推导出敌方可能的电磁攻击、防御手段，根据实时作战进程中的电磁干扰样式、战场用频范围、不同时域空域的电磁辐射强度等信息进行分析处理，并结合己方用频装备性能参数、用频范围、部署地域、技战术手段生成战场形势分析报告、潜在威胁预测和作战应对预案，以辅助指挥官科学决策。

4）系统集成，推动电磁装备动态化入网

各类电磁装备、系统通过高速、保密、多手段的战场信息网络链接为一个体系内外互联互通的有机系统，是电磁态势实时共享、平台同步高速计算以及行动自主控制的基础支撑。应借鉴美军网络化装备发展理念，基于通用的协调标准和互操作标准规范，将分散各物理域的传感器、用频设备与指控系统等不同平台根据任务需求进行动态化跨域入网协同，联通各级各类电磁频谱作战指挥机构、任务部队和武器平台，实现各类装备系统的互联、互通、互操作，聚合电磁频谱行动作战力量、作战单元、作战要素，支撑实现真正意义上的电磁频谱域作战。

5 结束语

电磁战斗管理已经超越传统的频谱管理和电子战管理层面，成为美军实施电磁频谱作战的基础能力框架，也是获得电磁频谱优势的必由之路。美军始终在该领域处于领跑的优势地位，并且在系统融合、功能扩展、实战运用能力上不断推进试验。发展电磁战斗管理系统时，应吸取外军发展经验，在明确电磁战斗管理定义和内涵的基础上，统筹构建电磁战斗管理系统建设框架和标准，注重不同装备和系统的信息融合和能力互通，加强人工智能等前沿技术开发，推动电磁频谱空间作战能力提升。■