软件定义技术在电子战中的应用进展

由于电磁环境日益复杂，新目标不断涌现，为了快速有效应对新威胁，美军提出了电子战可重构相关的系列新思路、新技术，并加速推动其验证与应用，特别是提出了结合人工智能新技术围绕新目标对象进行电子战能力快速生成，实现任务、软件、硬件的快速更新，为此，美军制订了基于软件定义电子战思想的政策条令，以指导相关战术战法的标准化运行。

美参联会出版物JP3-85《联合电磁频谱作战》定义了电子战重编程，并指出在快速变化、拥挤且有争议的电磁作战环境中，快速识别和解决重编程工作是获得电磁频谱优势的关键。电子战重新编程的目的是保持或提高电子战设备和战术支援系统的有效性。电子战重新编程包括对自卫系统、进攻性武器系统和情报收集系统的更改。

图2-1 JP3-85 电磁战重编程类型与流程

（1）战术。战术更改包括程序、设备设置或电子战系统任务规划数据的更改。这些更改通常由军种的战术开发人员制定，并在部队层面利用现有设备和人员实施。

（2）软件。软件更改包括基于计算机的电子战和战术支援系统设备编程的更改。此类更改需要软件支持活动的支持，以更改编程的查找表、威胁库或信号分类程序。

美空军条令AFI 10-703《电子战综合重编程》中指出，电子战综合重编程EWIR应能够表征敌对系统和其他系统的电磁辐射，分析和建模它们对操作的影响，并将这些特性纳入其中，以便在电磁频谱内实现快速检测、准确识别和适当的响应。该条令提出要具备快速收集、识别比较、分析和分发辐射源情报信息的能力，以支持电子战重新编程；通过作战和任务规划工具可用的格式在全球范围内传播与电子战相关的数据，支持联合应用程序和联合互操作性。EWIR流程由四个不同的步骤组成：1）检测变化；2）确定影响；3）重新编程；4）现场变更。

结合该条令，兰德公司研究人员基于对美空军电子战部队军官与作战人员的大量访谈，整理发表了《在电磁频谱中智胜敏捷对手》报告，该报告指出，电子战重编程的目的是提供软件、固件和任务数据可快速重编程，以应对不断演变的威胁。该报告认为，评估作战环境、检测对手动向并做出重编程反应，需要在几秒到几分钟之内完成；同时，需要制订敏捷软件和硬件更新升级方案，加强数据工程建设并强化各系统之间的互操作性。

3.1 软件通信体系架构SCA

1997年，美国国防部倡议的联合战术无线电系统（JTRS）计划将开发一种适用于所有军种要求的电台系统系列。为此，制定了SCA（软件通信架构），SCA定义了JTRS电台的工作环境，SCA标准中明确支持应用于SDR通信设备和电子战设备。

图3-1 SCA标准规范

美军VICTORY计划中，将软件定义的C4ISR/EW设备集成到车辆平台中，通信为一个VPX机箱，电子战为分布式设备，均采用REDHAWK（SCA开源版本）框架。

图3-2 基于VICTORY的地面作战车辆

3.2 C5ISR模块化开放标准套件CMOSS

2013年，美国陆军的CERDEC小组启动了一项名为C5ISR（指挥、控制、计算机、通信、网络、情报、监视和侦察）/电子战模块化开放标准套件（CMOSS）的计划。CMOSS试图全面解决集成挑战，不仅针对硬件模块，还着眼于软件、网络和前端RF模块。CMOSS定义了以下层：1、硬件层--具有特定插件卡配置文件的 OpenVPX。2、软件层--未来机载能力环境（FACE），用于软件定义无线电（SDR）框架的软件通信架构（SCA）。3、网络层--用于 C4ISR/EW 互操作性的车辆集成（VICTORY）。

采用了CMOSS架构的平台包括：多功能电子战--大型（MFEW-AL），如灰鹰无人机；陆地层系统（TLS），分为TLS-EAB和 TLS-BCT，能分别在不同级别部队集成信号情报、电子战、网络空间作战能力；战术网络设备（TCE），作为背负式设备，能在战术端开展网络电磁行动。CMOSS平台能提升作战灵活性，快速应对威胁，提升通用性和可重用性，减少淘汰率，还能够降低工业界设计、开发、集成、测试与维护等风险。

3.3 传感器开放系统架构SOSA

为了统一通用开放式架构标准规范，打破原有各自独立的开放式架构标准之间的壁垒，美军开启了传感器开放系统架构SOSA计划；旨在为通信、光电/红外、电子战、雷达和信号情报系统开发适当级别的开放架构；该开放架构支持机载、水下、水面、地面和太空应用。SOSA联盟致力于构建一个生态系统，通过电缆、机械接口、硬件、软件和系统设计的垂直整合，实现互操作性、重用性和产品更快上市以及联合全域作战过程中作战效能的提升。

4.1 BAE 公司 F-35 与刺猬系统

BAE 系统公司承担了 F-35 的电子战系统研制，其认为当前认知电子战主要面临的难题是在发现无法识别的威胁信号时如何智能应对，并根据需求场景和处理时延提出了4个级别的智能应用与重构级别：第1级是最快的传感器微秒级响应；第2级是秒级时延内的信号解释或决策更新；第3级是处理任务内多个平台的共享数据，并分发结果；第4级是耗时最长的离线处理，即把在任务中遇到的信号进行存储，并将数据带回基地进行深度机器学习与研判，若发现新的信号，则提出智能识别算法和电子战对策，以便在未来的任务中应对该威胁。

应用于电子战和信号情报领域的“刺猬”（Hedgehog）系统是BAE系统公司推出的一种可实时重构的软件定义无线电（SDR）系统，“刺猬”系统采用一组通用、可重构的“可重构集成电路用微波阵列技术”（MATRIC）芯片，旨在拥挤和堵塞的战场通信环境中为射频感知功能和与无人机系统通信提供支持。MATRIC由DARPA自适应射频技术（ART）项目提供资金支持，并发展成熟。系统可以实现直流到40 GHz信号的调谐，并能在纳秒时间内完成开关切换，可以实现电子战系统在作战及飞行中的重编程。

4.2 哈里斯公司Disruptor SRx 小型化电子战载荷

哈里斯是较早开发软件通信体系架构（SCA）电台的厂家，其AN/PRC系列软件定义无线电SDR支持SINCGARS、HAVEQUICK、ANW2、DAMA等十几种波形的组件化设计，可采用动态加载切换的方式进行波形及其安全加密的重构。

哈里斯公司的 Disruptor SRx 系统是一个集成了信号情报（ELINT）、电子支援措施（ESM）和雷达告警接收器（RWR）的多功能微型系统。Disruptor SRx系统基于软件定义无线电（SDR）技术，可根据任务需求在功能间自由切换，具有自适应、远程重编程、全频段覆盖等特点，支持软件、固件和任务数据文件的重编程。此外，系统模块只有手掌大小，可配置于有无人、海陆空等各类作战环境平台，在导弹、无人系统及诱饵设备上具有较好的应用前景。

4.3 BriteStorm电子干扰载荷

2024年，Leonardo推出了一款名为“BriteStorm”的电子干扰载荷，该产品可安装在无人机和发射作用平台。BriteStorm能够执行“替代干扰”，这是一种机载电子战能力，部署在主力部队前方，以提供针对各种威胁的高功率干扰。BriteStorm的效果范围可以从用电子噪声攻击敌方系统到更复杂的技术，例如创建数十个逼真的“幽灵”战斗机信号，以此来混淆和误导敌人的反应。

BriteStorm可根据用户定义的任务数据自动检测威胁信号；使用测量的信号参数来识别威胁信号并选择适当的对抗措施；跟踪威胁系统的模式并自动调整对抗响应措施；进行任务重新编程，能够针对新出现的威胁进行快速应对并优化；从而能够高效地迷惑和压制敌方的空中态势。

4.4 SX-1000 电子战数字平台

图4-3 SX-1000（电子战数字平台）

SX-1000 EW数字收发器（EDT）是美国陆军C5ISR/EW模块化开放标准套件 （CMOSS）多功能软件定义无线电（SDR）收发器和处理平台，符合开放传感器开放系统架构（SOSA）技术标准，工作频率范围高达18GHz。SX-1000 EDT 基于开放式架构平台，可配置为支持通信和雷达信号的各种电子支持（ES）和电子攻击（EA）任务，通过安装和配置硬件和软件应用程序，执行包括C-IED、ES、自我保护EA、进攻性EA、进攻性射频网络以及空中、陆地和海上平台ELINT在内的众多射频任务。

4.5 现场级可重构能力

2022年，美国空军E-3G机载预警和控制系统（AWACS）首次验证在空中更新了其电子战支援措施（ESM）库。AWACS收集电子战数据，然后使用卫星通信系统将其传输到佛罗里达州埃格林空军基地的重编程中心，该中心在一个小时内对数据进行处理、分析和提炼，并将其传回飞机进行更新。该过程称为机载协同电子战综合可重编程交互，重编程时间从以往的几个月压缩到了几个小时。E-3G 通过使用现有数据链及升级的卫星通信系统，并与更智能灵活的任务计算系统相结合，支撑空中更新并压缩任务数据重编程时间来应对新威胁。

4.6 认知无线电应用于电子战

认知无线电在SDR的基础上增加了智能性和自适应性，其智能性和动态自适应能力使其在通信电子战中成为重要的下一步，因为它们可能使干扰实体具备制定和部署高级干扰策略的能力。同样，这些能力也可能有助于开发用于干扰缓解的高级智能自适应系统。其基本工作流程是使用宽带能量检测器获取相关频谱数据，执行波形识别，提取波形参数，并对波形进行正确分类，结合各种传输相关参数的进行功能的重新配置或软件重编程，实现动态适应的高级干扰策略响应。

（1）自适应雷达对抗（ARC）

自适应雷达对抗ARC技术将使用一个开放的体系结构进行开发，以允许插入、修改和删除软件模块，而对系统的其他元素的影响最小。ARC算法和信号处理软件将既适用于新的电子战系统，也适用于改造到现有的电子战系统，而无需对前端射频硬件进行大量的改造。

（2）行为学习自适应电子战（BLADE）

行为学习自适应电子战（BLADE）项目正在开发一种能力，以应对战术环境中出现的新型且多变的无线通信威胁。BLADE项目将促使美军从当前依赖大量人工、基于实验室的对抗措施开发方法，转变为一种自适应的、现场系统的方法。该项目将通过开发新型机器学习算法和技术来实现这一目标，这些算法和技术能够快速检测和识别新的无线电威胁，动态合成新的对抗措施，并根据威胁在空中可观测到的变化提供准确的战斗损伤评估。

4.7 应用于反无人机系统

2024年10月15日，英国皇家三军研究所发布了一篇题为《保护部队免受无人机的攻击》的报告，对反无人机系统能力及反无人机系统与现有部队的整合进行了论述。报告中指出，各级作战单位应具有自己的反无人机能力需求，不同层级的作战单位可能需要不同的能力。以排级等战术级单位为例，其可用于反无人机作战的平台较少，需要对现有的平台进行改装以获得反无人机能力。此类单位可在本单位的车辆上安装配备有适当天线的软件定义无线电（SDR），并对这些无线电设备进行编程以实施针对无人机的电子攻击。

当前电磁空间领域的竞争日趋激烈，电子战领域所面临的多样的信号体制和快速的技术迭代对于电子战装备提出了更高要求。美空军、海军、陆军及跨军种联合作战都建立了围绕智能无人自主和电子战载荷的条令规划或通用平台。通过“平台+载荷”的设计方式，既实现了平台的通用化，又能够支撑载荷的多样化；缩短电子战装备交付周期、降低交付成本；并且能够快速部署、快速响应战场变化。

美军越来越多的采用MOSA的模块化思想、基于通用开放式架构、更多的利用商用货架产品，实现硬件快速重组、软件快速重配以及功能重新定义，加速装备研制的过程；同时，加快电子战装备的现场升级速度，以适应现代战场复杂多变的电磁频谱环境，满足对等条件下大国竞争的战略和战术需求。

（文章内容根据互联网资料整理，供交流学习使用。）

本文来源：软件定义世界

 关注公众号了解更多

会员申请 请在公众号内回复“个人会员”或“单位会员

 欢迎关注中国指挥与控制学会媒体矩阵

CICC官方抖音

CICC头条号

CICC微博号

CICC官方网站

CICC官方微信公众号

《指挥与控制学报》官网

国际无人系统大会官网

中国指挥控制大会官网

全国兵棋推演大赛

全国空中智能博弈大赛

搜狐号              

一点号