【軍事博評】張競:雲霄三萬呎 瞎貓捉假鼠

2020-08-06 13:02:28
張競

中華民國榮民,中華戰略學會資深研究員,曾任海軍中權軍艦艦長,美國海軍戰爭學院績優畢業,英國赫爾大學政治學博士,目前在大學執教國際關係等政治學入門課程。勤於媒體針砭時政與探論國際現勢,亦經常接受媒體電訪;偶爾出席政論節目,評論政軍議題。

5月時一架P-8A海神式反潛巡邏機進入至離海南島南部只有30海埋的國際領空進行偵察。這架編號16-9010的P-8A額外裝有APS-149合成孔徑側視雷達,可對沿岸目標施展SAR雷達成像掃描模式,事實上已是一電子偵察機。(美國海軍圖片)

最近媒體報導美國電子情報偵蒐機以及海洋偵巡機,在中國大陸周邊海空域活動頻繁,認為此種徵候顯現出雙方不無可能發生軍事衝突;不過平心而論,全球各國對於情報蒐集來說,確實是項持續不斷之軍事活動。不過對於掌握信號情報或是通信情報來說,就機動性、活動範圍以及偵蒐效果評斷,空中儎臺遠比地面監聽站臺、海上偵蒐儎臺或是衛星截收平臺更具優勢。因此在信號情報與通信情報面向上,整個情報與反情報攻防重心,都是針對機動靈活之空中偵蒐儎臺。

編按:二戰時英國皇家空軍開發的金屬鋁箔條,可說是雷達干援的恩物。特定長度的箔條散開後會形成一道可反射特定雷達波長的"反射雲",借反射雷達波以阻礙雷達波前進,或製作大量假目標令雷達監控官沒法分辨。(網絡圖片)

就信號情報與通信情報攻防守勢作為來說,除消極性之發射管制、展頻變頻、切換掃描模式與加密防護等技術手法外,更有主動性之信號欺騙、偽冒與擾亂作為。自從義大利科學家馬可尼(Guglielmo Marconi)以無線電將人類帶入電波通信時代,而德國科學家胡世梅耶(Christian Hülsmeyer)開啟雷達運用之先河後,在電子與通信頻譜上之乙太空間(ether space)內,很快就成為人類鬥爭戰場。

編按:二戰雷達使用開始,反制措施就已開始出現。日本雖在雷達開發時間及品質上大幅落後美國,但也開發了相信是首部艦載被動雷達波探信儀(逆探),以探測美軍艦載雷達的特定波長電波,可在更遠距離探知美軍艦艇靠近,不過由於設備簡陋,其實也無法確實探知對方艦艇的距離與精確位置,圖為潛水艇用E-27型逆探。(網絡圖片)

各國運用空中情報偵蒐機針對各個信號發射源,截收並掌握其信號諸元與各項特徵,再加上精準測定信號源發射位置,以便列入敵方電子作戰序列(EOB:Electronic Order of Battle)情報檔,對比其他動態情報資訊與其他敵方基本作戰序列資料,就可以充分推估與掌握敵方駐防位置,以及其所使用之武器系統以及偵搜裝備。

在此首先必須指出,原則上空中信號情報偵蒐作業儎臺,僅能針對發射源蒐集各項信號情報特徵,並且運用特定空中運動軌跡,進行信號發射源定位作業;但是對於接收天線所在位置,以及目標對象統合電子偵搜裝備所獲資訊之作業中心位置,由於無發射信號因此確實是難以透過截收之信號加以掌握。

編按:多基地雷達主要有兩種作業模式,即不同地區組建多組雷達,搜索同一空域並以三角測定法確定目標的精確方位與飛行速度;另一種是只用一組雷達發射訊號,但在不同地方設置訊號接收機,以截收目標反射的雷達波。後者是隱形戰機盛行後想出來的對策,因為隱身機會把雷達波反射往機身其他角度,確保雷達波不會反射回原有雷達的方向。若其他地區的接收器能接收到回波,就能大約得知隱形戰機的方位。基於更強大的電腦運算功能及高速資料鏈,現在這種雷達網絡在目標方位精確性及實時性也已大為提高。(網絡圖片)

 

其次就反制信號情報截收作業來說,「隱真示偽」為基本指導原則,「真中帶假,假中藏真」為進階手法;同時此項反制作業必須從兩個面向來下功夫:雷達科技工藝以及反制戰術。

基本上空中信號情報偵蒐作業主要目標是針對共用發射與接收天線之單基地雷達,此因此種信號發射源最為普遍,亦是目前大多數武器系統與監偵體系所採用之感測器與追蹤器型式。但絕大部分軍事計劃作為人員都未曾思考到,在雷達工藝研發初期,其實受限於機動儎臺無法提供大功率電源供應,以便支持雷達發射機運作,因此多半都是雙基地雷達(Bistatic Radar),甚至為求定位精準,亦有採用多基地雷達(Multistatic Radar)作業模式,由單一發射陣地搭配多個接收陣地或儎臺,以便偵蒐效率與精準度。

編按:相控陣雷達可說是deplexer再往上發展出來的雷達,其特點是每個電波收發元件(T/R元件)都可以獨立收發信號及改變雷達波射向,並在電腦控制下以陣列形式指向不同目標或快速改變射向、射頻,而且不斷變化的雷達波形,透過不同雷達陣列分工,同時滿足廣域搜索及精確定位追蹤需要。圖為鋪路爪預警雷達(AN / FPS-115)及其AESA相控陣單元。(網絡圖片)

但是大自然物理特性往往會與人類最初期待背道而馳,雙基地雷達與多基地雷達必須透過大量計算才能解答出目標定位結果,同時還可能因為多重接收定位而產生虛假目標,必須加以剔除。所以當美國海軍發展出發射接收切換雙工器(deplexer),讓雷達發射與接收信號得以共用天線後,就讓計算負荷嚴重作業複雜之雙基地雷達與多基地雷達暫時沉寂退出雷達科技工藝主流,致使許多軍事專業與國防產業都將資源專注於投入發展單基地雷達,讓雙基地雷達與多基地雷達被打入冷宮多年。

編按:F-22的AN/APG-77機載雷是戰鬥機用第一種LPIR雷達,可放出最低能量峰值的電磁波(或者不斷進行跳頻)進行偵察,而不會引起對方雷達的注意。該雷達甚至可變成完全靜默的形態,純粹接收電磁波,讓機載電腦推斷目標的方位及距離。(美國空軍圖片)

不過等到計算機工藝逐漸成熟,高速計算以及大量資料處理問題得以突破,再加上為破解隱形科技,以利偵獲隱形機艦才讓雙基地雷達與多基地雷達重新獲得重視,同時亦讓不對外發射信號之被動式雷達得以登場,甚至還進一步發展出多輸入多輸出雷達(MIMO radar:Multiple-input multiple-output radar),更利於在電子對抗中隱藏本身發射信號特徵,以及針對雷達預警接收器(RWR:Radar Warning Receiver),避免打草驚蛇讓敵手得知遭致雷達偵測或是鎖定之低截收率雷達(LPIR:Low-probability-of-intercept radar)。

此外還因電子工藝與元件發展進度驚人,讓陣列天線電子控制掃描技術成熟,微波技術讓控制相位不再是難事,使得電子信號情報偵蒐在辨識信號特徵掌握信號發射源上遭遇極大困難,特別是整個電子作戰序列資料份量以指數性趨勢增加,無法再運用傳統紙本資料冊,以人工方式查閱對比,而必須運用計算機建立電子資料庫,將辨識信號特徵與判斷信號源作業,藉由計算機自動計算解答程式完成;但此種作業流程亦讓反制戰術獲得操作運用空間。

因此除在雷達科技工藝上下功夫,發展出各種能夠隱匿本身信號特徵,但又能夠發揮目標偵搜功能之新型雷達系統外,統合所有發射源,運用戰場管理作業系統,進行反制作業亦是重要面向。

編按:俄國S-300 / S-400防空系統較特別的地方,在於同一個防空營可配備多種不同的雷達,有時更可投入更多雷達作為備分,而且可透過分散部署、中央指揮的方式進行防守。那麼多雷達除了務求在高強度防空作戰中多頂幾輪攻勢外,大量相距一段距離的相同口/ 不同波段雷達間歇開機,實可以擾亂「來犯者」的信號定位能力。(網絡圖片)

 

反制電子信號偵蒐戰術基本上就不同發射源來說,區分成單點以及多點發射模式;而就相同雙基地或是多基地雷達系統來說,則是利用在不同雷達陣地之備份發射機,並且切換整個目標偵知計算程式,以單發射源或多發射源作業模式來混淆敵手空中電子信號情報偵蒐儎臺之作業。最後為搭配前述組合,各個發射源尚可運用齊射、輪射、獨射以及間射等工作模式,讓對手無法進行定位作業。

比方說是當敵手空中電子信號情報偵蒐儎臺採取空中之字形航線運動(zigzag)時,從該航線畫出垂線就是偵蒐作業目標軸,其目的在於針對特定信號源進行定位作業,利用不同時間點,從該機所在位置與目標信號源所構成多個切線,所形成之匯聚點位置,就應當是該信號源所在之地理位置。而反制戰術就是利用信號特徵完全相同,但地理位置有所差異之發射源交替輪流發射,讓空中儎臺定位解算無法獲得結果。

編按:海軍用的高新八型電子偵察機。由兩側都裝有前後兩組訊號接收天線來看,本機有可能是用相位法,兩組固定式天線接收同一信號的相對振幅來判定訊號來源方向甚至距離,作為海上目標的定位之用。(網絡圖片)

另個反制戰術就是運用單點多源與間射模式,來混淆敵手空中電子信號情報偵蒐儎臺信號特徵辨識作業;使用位於相同雷達陣地之不同發射源,以不規則隨機間斷切換或是重疊模式發射信號,增加對手辨識與確認信號特徵難度,此亦為反制信號偵蒐儎臺常用模式。不過若是切換或是間斷隨機規律不夠雜亂,還是會被對方加以區分辨識,分別確認出不同信號源之信號特徵。

編按:美軍的SLQ-32系列艦載電子干擾系統,是一種艦艦載型防衛性自動電子戰設施,可經過接收器(下方天線)測到目標方位於射頻波長,然後判定威脅程度並以何種主動干擾手段反擊,例如可以是發射雜波或者發射假回波的電波,以干擾對方的雷達(尤其是反艦導彈雷達),又或者指令艦上的MK-36干擾彈發射器發射。圖片上方是SLQ-32(V)7配套的AN/SLQ-59電子攻擊系統,使用更先進的相控陣雷達。日後這電子攻擊系將會被另一種平板AESA天線所取代。(圖片來自軍武狂人夢網站)

除前述所列各種不同作業模式加以組合運用外,利用假信號發射源,或是在敵手空中電子信號情報偵蒐儎臺接近時,從常用波道切換至訓練波道繼續作業,當時戰狀況時再轉換至作戰波道,其能避免對手掌握工作頻率加以干擾,幾乎已經各方面對他國信號情報偵蒐作業必要作業程序。以狡兔三窟手法,廣設多個發射陣地與接收站臺,在目前科技工藝已經突破遠距信號傳輸技術瓶頸前提下,絕對不成問題。剩下來就是此等備用陣地是否仍然可以維持正常作業水準,只要戰場管理作業系統能量夠高,突破其實亦不是問題。

在情報偵蒐與反制擂臺上,永遠會是道高一尺魔高一丈不斷循環,儘管雷達工藝隨著科技發展逐步翻新,但攻防手法反制戰術還是項不能忽視與偏廢之面向;畢竟戰爭是靠人在作戰,絕對不是單憑武器裝備就會決定戰場勝敗!

 

作者張競先生間介:中華民國榮民,曾任海軍中權軍艦艦長,美國海軍戰爭學院績優畢業,英國赫爾大學政治學博士,目前在大學執教國際關係等政治學入門課程。勤於媒體針砭時政與探論國際現勢,亦經常接受媒體電訪;偶爾出席政論節目,評論政軍議題。著述文稿課題廣泛,獲得讀者極多迴響。

發佈於 軍事博評
By 2020-08-06

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