自20世纪初以来,电子战(EW)已稳步成为贯穿现代作战全过程的关键工具。电子战被运用于:
• 战争的战术、战役和战略层面。
• 陆地、空中、海上和电磁领域。
• 战争的全部谱系:
– 平时威慑。
– 信息与影响力行动。
– 情报与反情报活动。
– 动能与非动能交战。
– 进攻与防御作战。
– 对等/近对等战争。
– 非常规、非对称与混合战争。
– 特种作战。
– 等等。
在持续的俄乌战争中,双方团队经常使用电子战来"干扰"用于语音通信的无线电信号、反炮兵和防空雷达以及无人飞行器控制信号。在2003年美国领导的入侵伊拉克之后,简易爆炸装置(IED),特别是遥控简易爆炸装置(RCIED)的使用,引发了美国国防部与叛乱炸弹制造者之间的一场技术战争,双方分别研发和规避旨在防止遥控简易爆炸装置引爆的射频(RF)干扰设备。在流行文化中,《壮志凌云》曾两次将烟花般耀眼的红外诱饵弹和闪闪发光的箔条投放的激烈片段带入影院和客厅;红外诱饵弹和箔条是飞机和直升机经常用来对抗防空威胁的红外对抗和雷达对抗目标捕获系统。
战场数字化
1876年有线电话、1897年无线电报和1900年无线电话的引入,引发了一系列战场通信革命。数千年来,高级指挥官从前线亲自指挥作战行动,通过面对面交流下达命令、通过传令兵传递便条、并使用鼓号和号角在广阔的战场上同步作战行动。美国陆军在第一次世界大战初期仍在作战编队中使用军号和战鼓,此后它们被绵延数英里、手工铺设的电话电缆所取代,这些电缆将战壕与西欧各地的指挥所连接起来。车载和便携式无线电在第二次世界大战中被引入,使指挥官能够在机动中保持通信。越南战争期间,卫星被用于模拟通信,将华盛顿特区的官僚机构与战场指挥官实时连接起来。在1990-1991年海湾战争地面入侵之前,一支完全计算机化和数字化的联军从远处对伊拉克武装部队进行黑客攻击、干扰和轰炸;伊拉克海军几乎不复存在,伊拉克空军逃离该国。随后,联军在长达100小时的地面入侵中,凭借计算机化武器系统、加密通信和卫星导航轻松击败了伊拉克陆军。
明日之战,今日上演:对指挥、控制、通信与计算机系统电子战影响的建模
鉴于基于射频的通信在西方军事编队中的深度整合,以及俄罗斯联邦武装部队在乌克兰对电子战的广泛有效运用,迫切需要开发能够整合敌方电子战系统、己方指挥、控制、通信与计算机(C4)系统以及己方C4冗余计划(通常称为"PACE"计划,即主用、备用、应急和紧急计划)的精确模型。出于本分析的目的,我们将己方部队称为蓝方,将敌方部队称为红方。
由红方电子战系统和蓝方C4系统及网络构成的元系统可以建模为一个依赖型隐马尔可夫模型(HMM),而构成蓝方PACE计划的C4系统元系统则形成一个C4网络。网络的健康状态影响着信息从前线到高级指挥官总部以及反向的流动。一次成功的红方干扰任务可能会使蓝方某单位完全孤立,无法与蓝方其他部分通信。在这种情况下,该蓝方单位将无法接收更新的命令、协调作战行动,或提交火力支援(炮兵或近距离空中支援)或医疗/伤员后送等支援请求。C4网络的降级或中断为规划人员提供了宝贵的信息,以便修改或增强通信计划以提高网络可靠性,或为各单位与其他要素通信完全中断的情况制定应急计划。对隐马尔可夫模型的分析提供了分析C4网络图所需的数据。通过分析干扰行动期间网络图的稳态,我们可以识别出与图中其他部分隔离的节点集群,并评估对相关PACE计划可能做出的更改,以改善网络图的健康状态。