軟件定義世界

電磁頻譜監(jiān)測(cè)作為電磁頻譜對(duì)抗的首要任務(wù)，監(jiān)測(cè)所在空間范圍內(nèi)的全體輻射源，包括敵（非法）、我、他和自然輻射源，在現(xiàn)代化作戰(zhàn)中起到了非常重要的作用。

星載頻譜監(jiān)測(cè)需求利用衛(wèi)星平臺(tái)的高度優(yōu)勢(shì)，突破了頻譜監(jiān)測(cè)的國(guó)界和地理障礙，可實(shí)現(xiàn)大范圍、全天候、寬頻段、長(zhǎng)時(shí)間的電磁頻譜連續(xù)監(jiān)測(cè)，顯著提升電磁頻譜態(tài)勢(shì)感知效能，能夠有效彌補(bǔ)現(xiàn)有地面無(wú)線電監(jiān)測(cè)體系能力的不足。

在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美國(guó)投入太空偵察監(jiān)測(cè)類衛(wèi)星達(dá)30多顆，其中電子偵察衛(wèi)星通過(guò)截獲電子、通信信號(hào)獲取情報(bào)，提供伊拉克雷達(dá)設(shè)施和干擾設(shè)施的位置情報(bào)。海洋監(jiān)測(cè)衛(wèi)星專門接收艦船雷達(dá)和無(wú)線電通信信號(hào)，為美軍實(shí)施海上封鎖提供海灣、紅海艦艇及潛艇的活動(dòng)情況。使美軍對(duì)伊軍形成了非對(duì)稱、單方面的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，讓伊軍戰(zhàn)無(wú)可戰(zhàn)、藏?zé)o可藏，只用了43天，美軍就取得了這場(chǎng)現(xiàn)代高科技局部戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。

在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)作戰(zhàn)理念中，JADC2全域戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)的關(guān)鍵之處在于C4ISR系統(tǒng)的通暢使用，頻譜域的對(duì)抗就是干擾甚至阻斷敵方溝通協(xié)調(diào)，癱瘓其指揮通信鏈路，同時(shí)保證我軍指揮溝通順暢，贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

軟件定義為星載頻譜監(jiān)測(cè)平臺(tái)解決靈活性、適應(yīng)性問(wèn)題

隨著電磁對(duì)抗環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，龐大獨(dú)立的多任務(wù)電磁頻譜平臺(tái)帶來(lái)設(shè)備種類繁多、操作復(fù)雜，互操作性差，無(wú)法體系化使用的問(wèn)題，已經(jīng)不能完全滿足外部快速、復(fù)雜的對(duì)抗需求，亟需一種技術(shù)能夠根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，快速動(dòng)態(tài)重構(gòu)適應(yīng)性的監(jiān)測(cè)算法，完成針對(duì)不同信號(hào)的綜合偵察任務(wù)。

軟件定義的開(kāi)放式體系架構(gòu)能夠?yàn)樯鲜鰡?wèn)題提出解決方案。該架構(gòu)基于一個(gè)通用化的硬件平臺(tái)和靈活化的軟件平臺(tái)，能夠根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)重構(gòu)適應(yīng)性的監(jiān)測(cè)處理算法，完成不同信號(hào)綜合偵察任務(wù)，為作戰(zhàn)體系提供靈活性和適應(yīng)性方面的賦能。

基于軟件定義的開(kāi)放式架構(gòu)具有硬件可重組、軟件可重構(gòu)、需求可定義3個(gè)特點(diǎn)。

軟件定義的開(kāi)放式體系架構(gòu)應(yīng)用于裝備主要由3層組成，底層是硬件資源平臺(tái)層、中間為軟件平臺(tái)層、最上面是業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

硬件平臺(tái)不再局限于板卡的物理形態(tài)，將同構(gòu)、異構(gòu)的處理、計(jì)算、射頻、AI等資源虛擬化，構(gòu)成一個(gè)虛擬的邏輯平臺(tái)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供多方面的硬件平臺(tái)能力支撐。

軟件平臺(tái)層承上啟下，通過(guò)環(huán)境抽象層抽象統(tǒng)一的接口及傳輸機(jī)制，將應(yīng)用軟件、核心框架與硬件之間解耦，基于通用化的硬件平臺(tái)可以運(yùn)行不同的頻譜偵察波形算法。

業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，基于組件化、微服務(wù)的思想設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用，通過(guò)軟件平臺(tái)層的統(tǒng)一封裝和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了和硬件平臺(tái)的解耦。在不同的偵察場(chǎng)景需求下，能夠在線重構(gòu)不同的頻譜偵察波形，大大提高了頻譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性。

軟件定義為星載頻譜監(jiān)測(cè)平臺(tái)解決“一星多能”問(wèn)題

隨著軍事需求的發(fā)展，星載頻譜監(jiān)測(cè)平臺(tái)衛(wèi)星除了頻譜監(jiān)測(cè)的功能外，亟需同時(shí)具備光學(xué)成像功能、合成孔徑成像（SAR）功能、星地星間通信功能。能夠可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)切換適應(yīng)性的算法或工作模式，完成不同的偵察任務(wù)。 基于軟件定義開(kāi)放式體系架構(gòu)的硬件平臺(tái)可重組、軟件組件可重構(gòu)的特點(diǎn)，也能夠滿足上述“一星多能”的需求。 2021年6月，俄羅斯發(fā)射的“芍藥NKS-1”電子偵察衛(wèi)星，除了被動(dòng)搜集無(wú)線電信號(hào)載荷，還增加了主動(dòng)工作的合成孔徑雷達(dá)，在衛(wèi)星運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)無(wú)線電監(jiān)測(cè)載荷搜集艦船發(fā)出的雷達(dá)、通信等無(wú)線電信號(hào)，大致確定海上艦船的位置，再通過(guò)合成孔徑雷達(dá)成像進(jìn)一步核實(shí)目標(biāo)。

２０２０年６月，美國(guó)超級(jí)巨人公司為美國(guó)空軍擬研制變色龍星座首顆原型衛(wèi)星。該星座計(jì)劃由24～36顆衛(wèi)屋組成，運(yùn)行于低地球軌道，可基于星座運(yùn)行與任務(wù)數(shù)據(jù)，優(yōu)化、改進(jìn)星載機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能協(xié)議、指令等，進(jìn)一步提升其任務(wù)執(zhí)行能力；實(shí)時(shí)支持星上軟件更新升級(jí)、提高衛(wèi)星性能；最后還可根據(jù)地面需要，快速完成軟件功能重新配置，變更傳感器陣列的功能與通信協(xié)議，從而完成衛(wèi)星任務(wù)屬性切換，如：頻譜監(jiān)測(cè)偵察、通信等。

總結(jié)及展望

2022年12月，美國(guó)知名智庫(kù)哈德遜研究所發(fā)布《軟件定義戰(zhàn)術(shù)：在競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代塑造軍事軟件采辦以達(dá)成適應(yīng)性與優(yōu)勢(shì)》報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)制勝的關(guān)鍵是靈活性和適應(yīng)性，而軟件定義戰(zhàn)術(shù)是靈活性、適應(yīng)性的關(guān)鍵。

在未來(lái)高度不確定性的威脅環(huán)境下，軟件定義的開(kāi)放性、靈活性、適應(yīng)性技術(shù)不僅會(huì)在頻譜監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，也一定會(huì)在通信、雷達(dá)、頻譜對(duì)抗等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，大大提高在戰(zhàn)斗中的優(yōu)勢(shì)。

審核編輯 ：李倩