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一、概述 在現代高科技戰場上,成功的戰術通信是保障有效指揮和控制戰場局面的關鍵,通信系統也因此成為各種對抗手段對付的目標,而抗干擾通信能力則是現代戰爭中通信的最基本的要求之一。利用電子手段對敵無線電通信實施偵察以獲取情報,用電子干擾或火力摧毀剝奪其“發言權”以癱瘓其指揮,已成為電子戰的主要內容,但有矛就有盾,反偵察、抗千擾方面也不示弱。 二、通信干擾 在現代電子戰中防電子干擾是電子防御的一個部分,電子干擾根據對敵方電子系統作用性質的不同,分為壓制性干擾和欺騙性干擾;根據干擾形成方法的不同分為有源干擾和無源干擾;根據干擾對象的不同分為雷達干擾、通信干擾、制導干擾、導航干擾、引信干擾、敵我識別干擾、指揮控制與通信系統干擾、光電干擾和空間電子干擾等。本文重點討論通信干擾。兵家格言“知彼知己,百戰不殆”,已被傳統的火力戰所證實,電子戰也不例外,要進行抗干擾通信,先要了解通信干擾的有關內容。 通信干擾屬于電子進攻范疇,它是通過通信偵察,在無線電通信系統的傳輸過程中引人干擾信號,擾敵或破壞敵方無線通信設備之間的信息交換。例如,用噪聲干擾使通信信息模糊,造成通信中斷,或采用假信息迷惑敵人,使信息傳遞錯誤,造成通信混亂。通信干擾按干擾信號的頻譜寬度分,有瞄準式干擾、阻塞式干擾和掃頻式或跟蹤式干擾等。 1.瞄準式干擾 瞄準式干擾是指干擾信號的中心頻率與被干擾信號頻率重合,或干擾信號和被干擾信號頻譜寬度基本相同。瞄準式干擾因為干擾頻率通常是對準相應的一個通信信號頻率實施干擾的,也叫單頻干擾或“點干擾”。 瞄準式干擾頻譜窄,干擾功率集中,干擾能量全部用來壓制敵方的某一通信信號,功率利用率高,干擾效果好。但要求頻率重合度好,對干擾機性能要求高,且要有引導干擾頻率的偵察部分。通常用于壓制敵方重要的指揮通信。 2.阻塞式干擾 阻塞式干擾又稱攔阻式干擾。阻塞式干擾是一種寬頻帶壓制性干擾,它能對一定頻段內的所有信號實施干擾。其干擾信號輻射的頻譜很寬,通常能覆蓋敵方通信設備的整個工作頻段,同時壓制該頻段內的通信信號,因此,也叫多頻干擾或“面干擾”。這種干擾的優點是無需頻率重合,也不要引導干擾的偵察設備,干擾設備相對簡單。但其缺點是千擾功率分散,干擾效率不高,而且落人干擾頻帶內的己方通信信號也將受到干擾。阻塞式干擾主要用于壓制敵方戰術分隊的無線電通信。據報道,以美國為首的北約部隊使用的“一次性通信千擾機”就采用了阻塞式干擾方式。這種野戰條件下使用的干擾設備由飛機、導彈投擲到南聯盟縱深地帶,落地后自動伸出天線,對南聯盟通信設施進行全頻段的阻塞式干擾。干擾后一次性通信干擾機定時自毀。 3.掃頻式或跟蹤式干擾 掃頻式或跟蹤式干擾是指干擾發射機的信號頻率在較寬的頻段內按某種規律隨機變化所形成的干擾。它可實施隨機干擾,但要求干擾系統自動化程度高。 三、抗干擾通信措施 針對上述各種干擾方式的特點,抗干擾通信從技術體制角度可采取以下一些措施: 1.跳頻通信 跳頻電臺主要用于戰術無線電通信,是20世紀八十年代以來出現的一種新穎的通信方式。海灣戰爭以后,不少國家軍隊都加強了跳頻電臺的研制,相繼問世了一批抗干擾能力強,高性能的產品。 跳頻通信實現了電臺通信頻率的快捷跳變,是目前戰術短波,超短波電臺中用的最多的抗干擾手段。普通無線電臺工作時,通信頻率是固定不變的,叫“定頻通信”。它的頻點容易受到敵方偵察和干擾。跳頻通信與此相反,由于跳頻電臺的工作頻率是在不停地快速變化,敵方干擾跳頻電臺的難度遠遠大于干擾定頻電臺,按現有的技術可以很快地檢測到定頻電臺的工作頻率,可以快速地施放大功率干擾,也可通過定向接收機測出電臺位置,并引導火力摧毀。 而由于跳頻電臺的工作頻率是在不停地快速變化,當跳頻頻率數足夠多時,敵方很難確定我方的工作頻率,即使確定其中一個或幾個頻率并對其施放干擾,對話音通信基本起不到干擾作用。試驗證明,跳頻電臺在35%的頻率點被干擾的情況下仍能保持話音通信。這就是說,跳頻頻率數越多,敵方要實現干擾的目的,需確定和施放干擾的頻率點也越多。另一方面,跳頻帶寬越寬,敵方干擾就越困難,迫使敵方偵察接收機的帶寬增加,搜索時間增多,靈敏度下降,增加了敵方偵察的難度。同時敵方施放干擾所需付出功率也越大。 敵方采用瞄準式干擾時,干擾信號即使偶爾碰到了己方某些頻點,僅僅干擾瞬時信息,即使是電臺本身AGC特性不好有影響,對通信全局影響不大。 敵方采用寬帶阻塞式干擾機干擾跳頻電臺,要消耗巨大的功率。跳頻頻率數目越多,跳頻的范圍越寬,抗寬頻帶阻塞式干擾的能力就越強。據測算,一部功率為50瓦的跳頻電臺如果在1000個頻率點上跳變,干擾機的功率必須高達50的0瓦以上,這也是難以辦到的事情。而且,功率越大,其體積、重量也就越大,體積太大了在戰場上也不便于移動和隱蔽,還容易被對方火力摧毀。此外,寬頻段阻塞式干擾,在擾亂敵方通信的同時,往往也會打亂己方的陣腳。 跳頻通信并不懼怕單頻干擾和多頻干擾,但跟蹤式干擾是跳頻通信的“天敵”。跟蹤式干擾的步驟是:偵聽、處理、施放干擾。當本方截獲到敵方的跳頻圖案后,迅速地以同樣的跳頻圖案施放干擾,由于兩個跳頻圖案的矢量迭加必然帶來接收方的一片盲然,致使敵方無法達成正常的跳頻通信。據報道,國外已有能同時監視so個相鄰信道,掃描搜索速度為80,的0信道/秒的偵察接收機問世,這種偵察接收機的截獲跳頻圖案的概率幾乎達到100%。#p#分頁標題#e# 這是迄今為止對付跳頻通信最理想的干擾手段。 用掃頻式或跟蹤式干擾機固然可以干擾跳頻電臺工作,但是及時、準確地捕獲跳頻電臺的頻率,并相應地將干擾機頻率調諧到跳頻電臺的頻率上并非一件容易的事,干擾技術的實現往往要比實現跳頻技術難得多。跳變速度越高,電臺抗頻率跟蹤式干擾的能力也就越強。 跳頻電臺根據單位時間內通信頻率跳變的快慢;分慢速跳頻、中速跳頻和快速跳頻3種。一般認為慢速跳頻(慢跳)為每秒ro一50次,快速跳頻(快跳)為每秒500次以上,介于慢速跳頻與快速跳頻之間的為中速跳頻(中跳)?,F在世界上大多數軍用短波、超短波跳頻電臺的跳頻速率為“中跳”。 2.擴頻通信 擴展頻譜技術又稱擴頻通信技術是近年發展非常迅速的一種技術,將其用于無線局域網中,必將使系統的各項性能得到改善,目前擴頻通信已成為無線局域網中不可缺少的一種技術。它不僅在軍事通信中發揮出了不可取代的優勢,而且廣泛地滲透到了通信的各個方面,如衛星通信、移動通信、無線定位系統、無線局域網、全球個人通信等。 擴頻通信最重要的場合是低截獲概率/低檢測概率通信系統,即隱蔽通信系統。其主要原理是將傳輸信息所使用的射頻帶寬擴展為原始帶寬的10倍至1000倍以上,發方通過擴頻技術將頻譜展寬,收方通過解擴技術還原成相應帶寬的信號。因為信號在傳輸過程中將頻譜展寬了,雖然總的能量即信號功率譜密度不變,但每一頻點上的能量相對減少,這樣有用的信號就隱蔽在背景噪聲和干擾環境中,提高了敵方截獲或檢測我方傳輸信號的困難,敵方不知道我方的通信頻率,對我實施干擾無疑是無的放矢。即使敵方采取瞎子摸魚的方法對我某一頻點實施高強度的持續干擾,在解擴過程中經過相應的技術處理,可以將千擾信號抑制到最低限度,對我方正常通信沒有影響。目前,已能采用偽隨機噪聲調制方法對發送信號進行擴頻,使得敵方幾乎無法從自然噪聲中覺察出該信號。因此這種隱蔽在自然噪聲門限以下的低能信號傳輸,有助于隱蔽部隊的行動,并可防止敵方對我方的綜合指揮控制設施進行精確定位。 擴頻通信技術包括以下幾種方式:跳頻(FH)(跳頻通信也是擴頻通信技術的一種),跳時(TH),線性調頻(Chirp),直接序列擴展頻譜,簡稱直擴(DS)。此外,還有這些擴頻方式的組合方式,如F柑DS、T柑DS、F川TH等。在通信中應用較多的主要是DS、FH和F牙DS。 3.鋅發通信 碎發通信是指瞬間快速通信,是電臺的發射信號達到稍縱即逝的目的。流星余跡通信是其中之一。這種新穎的通信方式是利用流星劃過天際時與大氣劇烈摩擦所形成的短暫電離余跡對無線電波產生反射或散射作用進行的遠距離通信。 流星余跡通信系統能夠縮短無線電波在空間地暴露時間,屬于碎發通信的一種新形式。 流星余跡的寬度通??蛇_巧一40公里,距離地面約為80一120公里,存留的時間大約為十分之幾秒至幾分種。流星余跡通信的突出特點:一是保密性好,抗干擾能力強。這是由于流星余跡稍縱即逝,且對無線電電波反射具有明顯的方向性,不易遭敵方偵察、截獲和干擾的特性決定的。二是傳輸距離遠,通信穩定好。試驗表明,利用普通的天線,當發射機輸出功率為千瓦時,通信距離可達2000余公里,且不會因時空、氣候等變化或受到高空電離層的騷擾而影響通信質量。目前,許多國家的軍隊已經建立了用于軍事目的的流星余跡通信系統。隨著軍事高技術的發展,流星余跡通信也將成為電子對抗的一種有效的手段。 要實現流星余跡通信,在通信系統中除了收發信機和天線外,還必須有一套靈敏高效的自動監測、控制設備和信息存儲裝置。整個通信系統有兩種工作狀態,一種是待發狀態,另一種是突發狀態。當收發天線波束相交的區域內沒有出現合適的可供利用的流星余跡的時候,整個系統處于待發待收狀態。這時,將要發送的信息存儲在發方存儲器內。為了探測和捕獲流星余跡,聯絡的一方不斷發出信標,另一方始終處于STANDBY狀態。當流星余跡出現時,接收方收到對方的信標信號,經過識別,如果確認是自己通信對象發的,就發出一個回答信號。發方收到回答信號經過識別以后,整個通信系統就由待發狀態迅速切換到突發狀態。自動控制裝置以極快的速度打開發信機,此時發信機將事先存儲好的信息,一股腦兒地朝流星余跡發射出去。與此同時,平時處于待收狀態的接收機自動接收來自發端的信息。流星余跡一消失,通信系統自動恢復到等待狀態,準備下次出現流星余跡時再通信。當然雙方在傳輸信息時中還要有應答、糾錯等控制信號,以便知道什么時候信道終止、信息交換到了哪一包.。 一份信息量比較大的數據報文,往往需要經過幾次傳送才能完成,收方將陸續收到的信息先存儲起來,然后集零為整打印出一份完整的報文。由于流星余跡通信是以瞬時、快速、隨機、斷續的方式工作,而且電波方向性較強,敵方難以測向、截獲和干擾。 4.定向通信 無線電發射機要有效地將無線電波發射出去,必須借助于天線。按無線電波輻射的方向來分,天線有全向天線和定向天線兩大類。經全向天線輻射出的天線電波是沒有方向性的,射向四面八方,很容易被敵方偵察,通信會受到干擾。定向天線與此相反,因為無線電波只朝一個方向輻射,因此不容易被敵方截獲。例如,當前沿與縱深建立無線電臺通信時,采用定向天線就可有效地避開敵方(相反方向)無線電干擾。常用的定向天線有拋物面天線、八木天線以及螺旋形天線等。 5.光纖通信 光纖通信是一種以光波為信息載體、以光導纖維為傳輸媒體的新型通信手段。光纖是光導纖維的簡稱,實際上是一種透明度很高、傳輸衰耗很小的玻璃絲。用石英、塑料或氟化物材料拉成極細的絲,稱為纖芯,外加包覆層構成光導纖維。纖芯的折射率高于包覆層的折射率,使光波能沿纖芯遠距離傳播。攜帶信息的激光束就封閉在玻璃絲中來回反射傳向遠方。#p#分頁標題#e# 只要光導纖維(實際上是光纜)架設時合乎規范要求,激光束是不會向外泄漏的,敵方要偵察截獲光導纖維中的光信號簡直是不可能的。 光導纖維和普通電話線雖然都是有線信道,但普通電話線中傳送的是電信號,會向外輻射出電磁場,外界的電磁場對導線內的電信號也會有干擾作用。這些問題對光導纖維來說都不存在。且光纖通信具有通信容量大、中繼距離長、抗電磁干擾、保密性好,以及光纖細、重量輕、柔軟性好、耐腐蝕、絕緣性好等優點,是目前最理想的抗干抗、防竊聽信道。光導纖維的優點在軍事上具有重大意義:有利于增強系統的通信能力,提高保密性和生存能力,有利于部隊分散隱蔽;有利于提高部隊機動性和快速部署能力;有利 于減輕后勤供應負擔。 光纖通信現已廣泛用于野戰通信,導彈、魚雷制導,飛機、艦船、衛星、坦克、雷達、計算機的內部信息傳輸,海洋監視信息傳輸等軍事通信領域。6.數據通信模擬通信很容易受到敵方干擾,且很難將敵方干擾信號消除掉。如果改用數字通信將大大提高抗干擾能力。 數字通信是數字化技術在信息傳遞中的應用。所謂“數字化”是指將所有的信息,包括數字、文字、聲音、圖形、圖像等,都用一連串的二進制符號“l”和“O”組成的代碼來表示,并用數字電子技術進行加工處理。 普通電話不屬于數字通信而是模擬通信。當我們用電話機傳送信息時,發方就將聲信號變成了電信號。電信號的頻率、振幅等參數完全是模擬聲信號的變化規律,因此叫模擬電話通信。數字電話通信則是在模擬電話通信的基礎上,增加了模擬信號與數字信號的互相轉換設備。在發送端將模擬電信號轉換成數字電信號,到接收端再將數字電信號變回模擬電信號。 電信號沿信道傳輸時,不可避免地要受到各種電氣干擾。在模擬通信中,這種干擾是很難消除的。經過沿途放大器放大后,不僅放大了有用信號,也放大了無用的干擾信號,使得通信質量變壞,嚴重時干擾信號甚至會淹沒掉正常的信號,使通信無法進行。而數字通信系統在接收端是根據收到的“1”和“O”這兩種狀態來判別的,只要干擾信號不是大到使,’l”和“O”都分不出來的程度,就可以通過“整容”的辦法,將受到干擾的電流脈沖再生成原來沒有干擾的那樣,因而大大提高了抗干擾能力。 四、綜合抗干擾設備 目前抗干擾通信設備的設計和應用中,通常都綜合應用了以上多種技術,形成各種各樣的抗干擾通信設備。 1.自適應電臺 普通無線電臺工作時,信號頻率和輸出功率通常是“一成不變”的,這樣,很容易遭敵偵察和截獲。如果無線電臺的信號頻率和輸出功率能自動地隨著敵方千擾情況的變化而變化,就可有效地防止干擾。因此,自適應通信及其相應的設備—自適應無線電臺應運而生。 自適應電臺是一種具有實時監測評估信息傳播情況變化,自動選頻、換頻、改變輸出功率、調節信碼速率以適應周圍環境變化等功能的無線電通信設備,多用于短波波段。常用的有頻率自適應、功率自適應、速率自適應、分集自適應等類型。 自適應頻率控制技術能針對敵方的干擾頻率,自動改變己方的通信頻率,以選擇最掛頻率傳輸信道躲開敵方干擾。自適應功率控制技術能根據敵方干擾電平的高低自動調節發射機輸出功率的大小。當敵方干擾信號強時,發射機輸出功率隨之增大;當敵方干擾信號弱時,發射機輸出功率隨之減小。這樣,可始終保持足夠的“信干比”(信號功率與干擾功率之比),對敵方干擾能有效地予以抑制。 自適應調零天線陣也是一種有效的抗干擾設備,采用定向通信的原理,對瞄準式干擾是一種有效的對抗手段,自適應調零天線陣時通過自適應算法來實時控制天線的方向來強化信號,避開干擾。 2.各種抗干擾電臺 隨著技術的發展,數字化抗干擾電臺的出現,使得通信的抗干擾能力又有了很大的提高。 數字化抗干擾電臺綜合了自適應、跳頻、數據調制解調、碎發、語音編碼等多種先進技術,提供了多種抗干擾通信手段,使得電臺能夠在各種環境下進行高速保密數據、數字保密話、低速抗干擾數據、碎發數據通信,還提高了在強烈干擾特別是敵方壓制性干擾情況的最低限度通信的保障能力,滿足了現代戰爭對通信的需要。 外軍信息戰專家認為,隨著具有抗干擾技術的新型裝備越來越多地用于軍事信息系統,今后,電子戰的作戰難度將會越來越大,空間信息傳輸通道將越來越安全。因而,運用抗干擾技術的信息系統,電子戰對其破壞程度將會大大降低。據悉,從北約對南聯盟的空中打擊看,盡管北約使用了最先進的電子戰手段、最先進的隱形戰機和巡航導彈,但南聯盟的指揮中心仍然和武裝部隊保持著密切聯系,這其中一個重要原因,就是南聯盟信息系統的抗干擾通信技術在發揮著重要作用。 3.各種通信網 在交換設備未問世前,人類是通過“點對點”的方式建立通信的。一旦聯接兩地的線路受到敵方的電氣干擾,通信就要受到影響。如果建立起了四通八達的通信網絡,就會使通信干擾能力得到提高。 通信網絡具有多路由傳輸的特點,既有直達路由又有眾多迂回路由,使用戶共享信道和設備資源。由于信息多徑可傳,當某一個信道受到敵方嚴重干擾出現阻斷現象時,可利用其他信道繼續維系通信,做到此斷彼通,此阻彼達。網絡的局部受到敵方干擾只是影響一定的接通率,而不影響通信的全局。因此各種多軍種通用,前后方通用,有線和無線、移動和固定之間能互通,多路由,多手段,有綜合組網能力和自動化程度高的通信自動化指揮系統得到了廣泛的應用。#p#分頁標題#e# 五、結束語 上面介紹的多種抗干擾措施都是單純的電子防御,是一種被動防御策略。在實際中,最有效、最徹底的制敵方法是進攻。在電子戰抗爭中,最有效的電子防御是先機制敵,摧毀敵干擾源。主要方法有:用常規火力摧毀和用信息化兵器摧毀。反輻射導彈就是一種常用的摧毀敵干擾源的信息化兵器。當敵干擾源向外輻射出干擾電波時,形成了一個干擾波區,很快就被我探測,機載反輻射導彈就會沿著電波溯波而下將干擾源摧毀。即使敵干擾源停止了工作,反輻射導彈憑其記憶功能,照樣能將其摧毀。 通信干擾與通信抗干擾是一對相生相克的矛盾,它們互相制約,但又互相促進發展,既沒有攻不破的電子防御,也沒有防不了的電子進攻。在電子戰攻防中,關鍵是提高通信人員的素質,在實戰中應靈活運用。只要充分發揮了人的主觀能動性,一些傳統的通信抗干擾戰法如:控制電磁輻射,實施無線電靜默;頻率不變,直接抗擾;改變頻率,擺脫干擾(改高改低、異常改頻、定時改頻、波段改頻、應急備頻、抵近工作);加強組織,以網避擾(建立隱蔽網、復式組網、環形組網、建立值班臺);火力打擊,以毀克擾;多種手段,相濟防擾(以假護真、以大掩小、多頻工作、多點守候、多路傳輸、方言傳言、單方發信、迂回轉信)等,在高技術條件下同樣可以發揮出作戰效能。