通信抗干扰创新方式

通信抗干扰创新方式

 

一、概述   在现代高科技战场上,成功的战术通信是保障有效指挥和控制战场局面的关键,通信系统也因此成为各种对抗手段对付的目标,而抗干扰通信能力则是现代战争中通信的最基本的要求之一。利用电子手段对敌无线电通信实施侦察以获取情报,用电子干扰或火力摧毁剥夺其“发言权”以瘫痪其指挥,已成为电子战的主要内容,但有矛就有盾,反侦察、抗千扰方面也不示弱。   二、通信干扰   在现代电子战中防电子干扰是电子防御的一个部分,电子干扰根据对敌方电子系统作用性质的不同,分为压制性干扰和欺骗性干扰;根据干扰形成方法的不同分为有源干扰和无源干扰;根据干扰对象的不同分为雷达干扰、通信干扰、制导干扰、导航干扰、引信干扰、敌我识别干扰、指挥控制与通信系统干扰、光电干扰和空间电子干扰等。本文重点讨论通信干扰。兵家格言“知彼知己,百战不殆”,已被传统的火力战所证实,电子战也不例外,要进行抗干扰通信,先要了解通信干扰的有关内容。   通信干扰属于电子进攻范畴,它是通过通信侦察,在无线电通信系统的传输过程中引人干扰信号,扰敌或破坏敌方无线通信设备之间的信息交换。例如,用噪声干扰使通信信息模糊,造成通信中断,或采用假信息迷惑敌人,使信息传递错误,造成通信混乱。通信干扰按干扰信号的频谱宽度分,有瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式或跟踪式干扰等。   1.瞄准式干扰   瞄准式干扰是指干扰信号的中心频率与被干扰信号频率重合,或干扰信号和被干扰信号频谱宽度基本相同。瞄准式干扰因为干扰频率通常是对准相应的一个通信信号频率实施干扰的,也叫单频干扰或“点干扰”。   瞄准式干扰频谱窄,干扰功率集中,干扰能量全部用来压制敌方的某一通信信号,功率利用率高,干扰效果好。但要求频率重合度好,对干扰机性能要求高,且要有引导干扰频率的侦察部分。通常用于压制敌方重要的指挥通信。   2.阻塞式干扰   阻塞式干扰又称拦阻式干扰。阻塞式干扰是一种宽频带压制性干扰,它能对一定频段内的所有信号实施干扰。其干扰信号辐射的频谱很宽,通常能覆盖敌方通信设备的整个工作频段,同时压制该频段内的通信信号,因此,也叫多频干扰或“面干扰”。这种干扰的优点是无需频率重合,也不要引导干扰的侦察设备,干扰设备相对简单。但其缺点是千扰功率分散,干扰效率不高,而且落人干扰频带内的己方通信信号也将受到干扰。阻塞式干扰主要用于压制敌方战术分队的无线电通信。据报道,以美国为首的北约部队使用的“一次性通信千扰机”就采用了阻塞式干扰方式。这种野战条件下使用的干扰设备由飞机、导弹投掷到南联盟纵深地带,落地后自动伸出天线,对南联盟通信设施进行全频段的阻塞式干扰。干扰后一次性通信干扰机定时自毁。   3.扫频式或跟踪式干扰   扫频式或跟踪式干扰是指干扰发射机的信号频率在较宽的频段内按某种规律随机变化所形成的干扰。它可实施随机干扰,但要求干扰系统自动化程度高。   三、抗干扰通信措施   针对上述各种干扰方式的特点,抗干扰通信从技术体制角度可采取以下一些措施:   1.跳频通信   跳频电台主要用于战术无线电通信,是20世纪八十年代以来出现的一种新颖的通信方式。海湾战争以后,不少国家军队都加强了跳频电台的研制,相继问世了一批抗干扰能力强,高性能的产品。   跳频通信实现了电台通信频率的快捷跳变,是目前战术短波,超短波电台中用的最多的抗干扰手段。普通无线电台工作时,通信频率是固定不变的,叫“定频通信”。它的频点容易受到敌方侦察和干扰。跳频通信与此相反,由于跳频电台的工作频率是在不停地快速变化,敌方干扰跳频电台的难度远远大于干扰定频电台,按现有的技术可以很快地检测到定频电台的工作频率,可以快速地施放大功率干扰,也可通过定向接收机测出电台位置,并引导火力摧毁。   而由于跳频电台的工作频率是在不停地快速变化,当跳频频率数足够多时,敌方很难确定我方的工作频率,即使确定其中一个或几个频率并对其施放干扰,对话音通信基本起不到干扰作用。试验证明,跳频电台在35%的频率点被干扰的情况下仍能保持话音通信。这就是说,跳频频率数越多,敌方要实现干扰的目的,需确定和施放干扰的频率点也越多。另一方面,跳频带宽越宽,敌方干扰就越困难,迫使敌方侦察接收机的带宽增加,搜索时间增多,灵敏度下降,增加了敌方侦察的难度。同时敌方施放干扰所需付出功率也越大。   敌方采用瞄准式干扰时,干扰信号即使偶尔碰到了己方某些频点,仅仅干扰瞬时信息,即使是电台本身AGC特性不好有影响,对通信全局影响不大。   敌方采用宽带阻塞式干扰机干扰跳频电台,要消耗巨大的功率。跳频频率数目越多,跳频的范围越宽,抗宽频带阻塞式干扰的能力就越强。据测算,一部功率为50瓦的跳频电台如果在1000个频率点上跳变,干扰机的功率必须高达50的0瓦以上,这也是难以办到的事情。而且,功率越大,其体积、重量也就越大,体积太大了在战场上也不便于移动和隐蔽,还容易被对方火力摧毁。此外,宽频段阻塞式干扰,在扰乱敌方通信的同时,往往也会打乱己方的阵脚。   跳频通信并不惧怕单频干扰和多频干扰,但跟踪式干扰是跳频通信的“天敌”。跟踪式干扰的步骤是:侦听、处理、施放干扰。当本方截获到敌方的跳频图案后,迅速地以同样的跳频图案施放干扰,由于两个跳频图案的矢量迭加必然带来接收方的一片盲然,致使敌方无法达成正常的跳频通信。据报道,国外已有能同时监视so个相邻信道,扫描搜索速度为80,的0信道/秒的侦察接收机问世,这种侦察接收机的截获跳频图案的概率几乎达到100%。#p#分页标题#e#   这是迄今为止对付跳频通信最理想的干扰手段。   用扫频式或跟踪式干扰机固然可以干扰跳频电台工作,但是及时、准确地捕获跳频电台的频率,并相应地将干扰机频率调谐到跳频电台的频率上并非一件容易的事,干扰技术的实现往往要比实现跳频技术难得多。跳变速度越高,电台抗频率跟踪式干扰的能力也就越强。   跳频电台根据单位时间内通信频率跳变的快慢;分慢速跳频、中速跳频和快速跳频3种。一般认为慢速跳频(慢跳)为每秒ro一50次,快速跳频(快跳)为每秒500次以上,介于慢速跳频与快速跳频之间的为中速跳频(中跳)。现在世界上大多数军用短波、超短波跳频电台的跳频速率为“中跳”。   2.扩频通信   扩展频谱技术又称扩频通信技术是近年发展非常迅速的一种技术,将其用于无线局域网中,必将使系统的各项性能得到改善,目前扩频通信已成为无线局域网中不可缺少的一种技术。它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势,而且广泛地渗透到了通信的各个方面,如卫星通信、移动通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。   扩频通信最重要的场合是低截获概率/低检测概率通信系统,即隐蔽通信系统。其主要原理是将传输信息所使用的射频带宽扩展为原始带宽的10倍至1000倍以上,发方通过扩频技术将频谱展宽,收方通过解扩技术还原成相应带宽的信号。因为信号在传输过程中将频谱展宽了,虽然总的能量即信号功率谱密度不变,但每一频点上的能量相对减少,这样有用的信号就隐蔽在背景噪声和干扰环境中,提高了敌方截获或检测我方传输信号的困难,敌方不知道我方的通信频率,对我实施干扰无疑是无的放矢。即使敌方采取瞎子摸鱼的方法对我某一频点实施高强度的持续干扰,在解扩过程中经过相应的技术处理,可以将千扰信号抑制到最低限度,对我方正常通信没有影响。目前,已能采用伪随机噪声调制方法对发送信号进行扩频,使得敌方几乎无法从自然噪声中觉察出该信号。因此这种隐蔽在自然噪声门限以下的低能信号传输,有助于隐蔽部队的行动,并可防止敌方对我方的综合指挥控制设施进行精确定位。   扩频通信技术包括以下几种方式:跳频(FH)(跳频通信也是扩频通信技术的一种),跳时(TH),线性调频(Chirp),直接序列扩展频谱,简称直扩(DS)。此外,还有这些扩频方式的组合方式,如F柑DS、T柑DS、F川TH等。在通信中应用较多的主要是DS、FH和F牙DS。   3.锌发通信   碎发通信是指瞬间快速通信,是电台的发射信号达到稍纵即逝的目的。流星余迹通信是其中之一。这种新颖的通信方式是利用流星划过天际时与大气剧烈摩擦所形成的短暂电离余迹对无线电波产生反射或散射作用进行的远距离通信。   流星余迹通信系统能够缩短无线电波在空间地暴露时间,属于碎发通信的一种新形式。   流星余迹的宽度通常可达巧一40公里,距离地面约为80一120公里,存留的时间大约为十分之几秒至几分种。流星余迹通信的突出特点:一是保密性好,抗干扰能力强。这是由于流星余迹稍纵即逝,且对无线电电波反射具有明显的方向性,不易遭敌方侦察、截获和干扰的特性决定的。二是传输距离远,通信稳定好。试验表明,利用普通的天线,当发射机输出功率为千瓦时,通信距离可达2000余公里,且不会因时空、气候等变化或受到高空电离层的骚扰而影响通信质量。目前,许多国家的军队已经建立了用于军事目的的流星余迹通信系统。随着军事高技术的发展,流星余迹通信也将成为电子对抗的一种有效的手段。   要实现流星余迹通信,在通信系统中除了收发信机和天线外,还必须有一套灵敏高效的自动监测、控制设备和信息存储装置。整个通信系统有两种工作状态,一种是待发状态,另一种是突发状态。当收发天线波束相交的区域内没有出现合适的可供利用的流星余迹的时候,整个系统处于待发待收状态。这时,将要发送的信息存储在发方存储器内。为了探测和捕获流星余迹,联络的一方不断发出信标,另一方始终处于STANDBY状态。当流星余迹出现时,接收方收到对方的信标信号,经过识别,如果确认是自己通信对象发的,就发出一个回答信号。发方收到回答信号经过识别以后,整个通信系统就由待发状态迅速切换到突发状态。自动控制装置以极快的速度打开发信机,此时发信机将事先存储好的信息,一股脑儿地朝流星余迹发射出去。与此同时,平时处于待收状态的接收机自动接收来自发端的信息。流星余迹一消失,通信系统自动恢复到等待状态,准备下次出现流星余迹时再通信。当然双方在传输信息时中还要有应答、纠错等控制信号,以便知道什么时候信道终止、信息交换到了哪一包.。   一份信息量比较大的数据报文,往往需要经过几次传送才能完成,收方将陆续收到的信息先存储起来,然后集零为整打印出一份完整的报文。由于流星余迹通信是以瞬时、快速、随机、断续的方式工作,而且电波方向性较强,敌方难以测向、截获和干扰。   4.定向通信   无线电发射机要有效地将无线电波发射出去,必须借助于天线。按无线电波辐射的方向来分,天线有全向天线和定向天线两大类。经全向天线辐射出的天线电波是没有方向性的,射向四面八方,很容易被敌方侦察,通信会受到干扰。定向天线与此相反,因为无线电波只朝一个方向辐射,因此不容易被敌方截获。例如,当前沿与纵深建立无线电台通信时,采用定向天线就可有效地避开敌方(相反方向)无线电干扰。常用的定向天线有抛物面天线、八木天线以及螺旋形天线等。   5.光纤通信   光纤通信是一种以光波为信息载体、以光导纤维为传输媒体的新型通信手段。光纤是光导纤维的简称,实际上是一种透明度很高、传输衰耗很小的玻璃丝。用石英、塑料或氟化物材料拉成极细的丝,称为纤芯,外加包覆层构成光导纤维。纤芯的折射率高于包覆层的折射率,使光波能沿纤芯远距离传播。携带信息的激光束就封闭在玻璃丝中来回反射传向远方。#p#分页标题#e#   只要光导纤维(实际上是光缆)架设时合乎规范要求,激光束是不会向外泄漏的,敌方要侦察截获光导纤维中的光信号简直是不可能的。   光导纤维和普通电话线虽然都是有线信道,但普通电话线中传送的是电信号,会向外辐射出电磁场,外界的电磁场对导线内的电信号也会有干扰作用。这些问题对光导纤维来说都不存在。且光纤通信具有通信容量大、中继距离长、抗电磁干扰、保密性好,以及光纤细、重量轻、柔软性好、耐腐蚀、绝缘性好等优点,是目前最理想的抗干抗、防窃听信道。光导纤维的优点在军事上具有重大意义:有利于增强系统的通信能力,提高保密性和生存能力,有利于部队分散隐蔽;有利于提高部队机动性和快速部署能力;有利   于减轻后勤供应负担。   光纤通信现已广泛用于野战通信,导弹、鱼雷制导,飞机、舰船、卫星、坦克、雷达、计算机的内部信息传输,海洋监视信息传输等军事通信领域。6.数据通信模拟通信很容易受到敌方干扰,且很难将敌方干扰信号消除掉。如果改用数字通信将大大提高抗干扰能力。   数字通信是数字化技术在信息传递中的应用。所谓“数字化”是指将所有的信息,包括数字、文字、声音、图形、图像等,都用一连串的二进制符号“l”和“O”组成的代码来表示,并用数字电子技术进行加工处理。   普通电话不属于数字通信而是模拟通信。当我们用电话机传送信息时,发方就将声信号变成了电信号。电信号的频率、振幅等参数完全是模拟声信号的变化规律,因此叫模拟电话通信。数字电话通信则是在模拟电话通信的基础上,增加了模拟信号与数字信号的互相转换设备。在发送端将模拟电信号转换成数字电信号,到接收端再将数字电信号变回模拟电信号。   电信号沿信道传输时,不可避免地要受到各种电气干扰。在模拟通信中,这种干扰是很难消除的。经过沿途放大器放大后,不仅放大了有用信号,也放大了无用的干扰信号,使得通信质量变坏,严重时干扰信号甚至会淹没掉正常的信号,使通信无法进行。而数字通信系统在接收端是根据收到的“1”和“O”这两种状态来判别的,只要干扰信号不是大到使,’l”和“O”都分不出来的程度,就可以通过“整容”的办法,将受到干扰的电流脉冲再生成原来没有干扰的那样,因而大大提高了抗干扰能力。   四、综合抗干扰设备   目前抗干扰通信设备的设计和应用中,通常都综合应用了以上多种技术,形成各种各样的抗干扰通信设备。   1.自适应电台   普通无线电台工作时,信号频率和输出功率通常是“一成不变”的,这样,很容易遭敌侦察和截获。如果无线电台的信号频率和输出功率能自动地随着敌方千扰情况的变化而变化,就可有效地防止干扰。因此,自适应通信及其相应的设备—自适应无线电台应运而生。   自适应电台是一种具有实时监测评估信息传播情况变化,自动选频、换频、改变输出功率、调节信码速率以适应周围环境变化等功能的无线电通信设备,多用于短波波段。常用的有频率自适应、功率自适应、速率自适应、分集自适应等类型。   自适应频率控制技术能针对敌方的干扰频率,自动改变己方的通信频率,以选择最挂频率传输信道躲开敌方干扰。自适应功率控制技术能根据敌方干扰电平的高低自动调节发射机输出功率的大小。当敌方干扰信号强时,发射机输出功率随之增大;当敌方干扰信号弱时,发射机输出功率随之减小。这样,可始终保持足够的“信干比”(信号功率与干扰功率之比),对敌方干扰能有效地予以抑制。   自适应调零天线阵也是一种有效的抗干扰设备,采用定向通信的原理,对瞄准式干扰是一种有效的对抗手段,自适应调零天线阵时通过自适应算法来实时控制天线的方向来强化信号,避开干扰。   2.各种抗干扰电台   随着技术的发展,数字化抗干扰电台的出现,使得通信的抗干扰能力又有了很大的提高。   数字化抗干扰电台综合了自适应、跳频、数据调制解调、碎发、语音编码等多种先进技术,提供了多种抗干扰通信手段,使得电台能够在各种环境下进行高速保密数据、数字保密话、低速抗干扰数据、碎发数据通信,还提高了在强烈干扰特别是敌方压制性干扰情况的最低限度通信的保障能力,满足了现代战争对通信的需要。   外军信息战专家认为,随着具有抗干扰技术的新型装备越来越多地用于军事信息系统,今后,电子战的作战难度将会越来越大,空间信息传输通道将越来越安全。因而,运用抗干扰技术的信息系统,电子战对其破坏程度将会大大降低。据悉,从北约对南联盟的空中打击看,尽管北约使用了最先进的电子战手段、最先进的隐形战机和巡航导弹,但南联盟的指挥中心仍然和武装部队保持着密切联系,这其中一个重要原因,就是南联盟信息系统的抗干扰通信技术在发挥着重要作用。   3.各种通信网   在交换设备未问世前,人类是通过“点对点”的方式建立通信的。一旦联接两地的线路受到敌方的电气干扰,通信就要受到影响。如果建立起了四通八达的通信网络,就会使通信干扰能力得到提高。   通信网络具有多路由传输的特点,既有直达路由又有众多迂回路由,使用户共享信道和设备资源。由于信息多径可传,当某一个信道受到敌方严重干扰出现阻断现象时,可利用其他信道继续维系通信,做到此断彼通,此阻彼达。网络的局部受到敌方干扰只是影响一定的接通率,而不影响通信的全局。因此各种多军种通用,前后方通用,有线和无线、移动和固定之间能互通,多路由,多手段,有综合组网能力和自动化程度高的通信自动化指挥系统得到了广泛的应用。#p#分页标题#e#   五、结束语   上面介绍的多种抗干扰措施都是单纯的电子防御,是一种被动防御策略。在实际中,最有效、最彻底的制敌方法是进攻。在电子战抗争中,最有效的电子防御是先机制敌,摧毁敌干扰源。主要方法有:用常规火力摧毁和用信息化兵器摧毁。反辐射导弹就是一种常用的摧毁敌干扰源的信息化兵器。当敌干扰源向外辐射出干扰电波时,形成了一个干扰波区,很快就被我探测,机载反辐射导弹就会沿着电波溯波而下将干扰源摧毁。即使敌干扰源停止了工作,反辐射导弹凭其记忆功能,照样能将其摧毁。   通信干扰与通信抗干扰是一对相生相克的矛盾,它们互相制约,但又互相促进发展,既没有攻不破的电子防御,也没有防不了的电子进攻。在电子战攻防中,关键是提高通信人员的素质,在实战中应灵活运用。只要充分发挥了人的主观能动性,一些传统的通信抗干扰战法如:控制电磁辐射,实施无线电静默;频率不变,直接抗扰;改变频率,摆脱干扰(改高改低、异常改频、定时改频、波段改频、应急备频、抵近工作);加强组织,以网避扰(建立隐蔽网、复式组网、环形组网、建立值班台);火力打击,以毁克扰;多种手段,相济防扰(以假护真、以大掩小、多频工作、多点守候、多路传输、方言传言、单方发信、迂回转信)等,在高技术条件下同样可以发挥出作战效能。