摘要
随着电磁空间体系对抗技术的发展，电子对抗设备对传统数据链射频辐射信号的探测和识别能力不断提升，致使与数据链铰链的武器系统作战效能受到制约。围绕数据链赋能的武器系统作战效能提升，阐述了数据链射频隐身技术的内涵及其实现途径，对国内外数据链射频隐身技术研究现状进行了梳理，总结了数据链射频隐身技术的发展趋势。最后，提出应加强数据链射频隐身技术研究与应用，以支撑数据链集成应用平台形成新质作战力量。
Abstract
With advancements in electromagnetic space system confrontation technology, the detection and identification capabilities of electronic countermeasure equipment against the traditional data link radio frequency (RF) signals have significantly improved.As a result, the combat effectiveness of weapon system linked to data links is constrained. To enhance the combat performance of data link-enabled weapon system，the connotation and realization approaches of data RF stealth technology were exposited.The research status of data link radio RF stealth technology was reviewed both domestically and internationally, and the development trends of data link RF stealth technology were summarized.Finally，it was proposed that research and application of data link RF stealth technology should be strengthened to support the development of new-generation combat capabilities for integrated data link platforms.
Keywords
0 引言
在大国竞争战略和新技术革命的双重驱动下，电子对抗设备的探测性能不断提升，这对飞行器、指挥控制平台、导弹武器平台等在复杂电磁环境中的生存能力和突防能力提出了更高要求。电子对抗设备能够在不辐射电磁波的情况下探测到辐射源发射的射频信号，利用智能分类识别技术能够对已知和未知的射频信号进行实时的识别、分类和定位，实现自动告警和快速反应。同时，现有电子对抗设备的探测距离已经远大于武器平台的作用距离，这给具有射频辐射能力的武器平台的生存和突防带来了极大挑战[1]。因此，集成射频辐射源的武器平台如何在完成作战任务的前提下，保证自身不被敌方截获，已成为当前军事对抗亟需研究和解决的问题。
数据链是武器平台、指挥控制平台、传感器平台之间信息无缝铰链的基础，同时数据链也是集成应用平台的主要射频辐射源之一。在导弹中制导及中末制导交班等作战流程中，数据链需主动辐射信号，一旦我方数据链的辐射信号被敌方截获，该辐射源的参数、类型、空间位置等身份属性和地理属性信息就面临被敌方获取的风险。这将导致武器平台的作战能力下降，甚至丧失。因此，开展数据链射频隐身技术研究，对提升武器平台的体系化作战效能具有十分重要的理论和现实意义。
本文系统综述数据链射频隐身技术的发展与启示。阐述数据链射频隐身技术的内涵和实现途径，并介绍国内外数据链射频隐身技术研究现状。最后，针对当前射频隐身技术发展存在的问题，对数据链射频隐身技术的发展趋势进行展望，并对我国数据链射频隐身技术发展提出建议。
1 数据链射频隐身技术概述
随着空天地海多维一体化侦察、探测和干扰技术的发展，各种先进的无源探测系统通过探测射频辐射源辐射的电磁波来获得辐射源的位置和属性等信息，具有作用距离远、隐蔽性强等优点。无源探测系统对集成了射频辐射源的武器平台构成了极大威胁[2]，如果不采取射频隐身技术来有效降低数据链辐射信号的截获概率，将可能使武器平台的隐身能力降低或丧失，导致我方目标暴露。
1.1 技术内涵
数据链射频隐身技术是通过低截获波形设计降低数据链信号的辐射特征，以对抗无源探测系统对信号的探测、分类、识别和跟踪，从而降低无源探测系统对数据链信号的截获概率，提升数据链集成应用平台自身的生存、突防和纵深打击能力[3]。
进行射频隐身性能定量指标参数分析是开展数据链射频隐身技术研究的基础。数据链射频隐身性能一方面与己方数据链射频辐射信号的低截获特性有关，另一方面还受敌方无源探测系统性能的制约[4]。目前，国内外学者在射频隐身性能研究中通常采用的定量评价指标主要包括截获因子、截获圆等效半径、截获概率。
截获因子是由SCHLEHER[5]于1985年首次提出的。截获因子α用于定量分析雷达、数据链/通信、导航等电子系统的抗截获性能，其定义为无源探测系统的最大截获距离LI与雷达、数据链/通信系统等射频辐射源的最大作用距离LD之比，即
(1)
数据链射频隐身性能与截获因子α成负相关。当α＜1时，说明数据链不能被无源探测系统探测到，实现了射频隐身；当α=1时，说明数据链处于射频隐身的临界状态；当α＞1时，说明数据链能够被无源探测系统探测到，无法实现射频隐身。
截获圆等效半径是由WU[6]提出的基于雷达二维辐射方向图的射频隐身性能定量评估指标。假定在与雷达二维辐射方向图对应的位置上均匀分布了性能相同的截获接收机，然后将其方向图覆盖的面积用等效圆面积代替，并将该等效圆的半径定义为截获圆等效半径。截获圆等效半径Rc的计算公式为
(2)
式中：A0（S0/N0＜Sr/N0）为S0/N0＜Sr/N0时的等效圆面积，其中S0/N0为无源探测系统截获射频辐射信号所需要的输入信噪比，Sr/N0为无源探测系统的接收信噪比，S0，Sr分别为截获所需的最小接收信号功率和实际的接收信号功率，N0为噪声功率。在等效圆区域内，数据链射频信号容易被敌方探测截获。
截获概率是由LYNCH[7]提出的利用雷达发射机发射时间与截获接收机扫描时间之比来定量评估射频隐身性能的指标参数。无源探测系统的截获概率
(3)
式中：Af为天线波束覆盖面积；Di为无源探测系统的分布密度；Pt为无源探测接收机调谐到电子系统工作频率的概率；Pd为射频辐射源被无源探测系统截获的概率；Tz为射频辐射源对无源探测系统的照射时间；Ts为无源探测系统的搜索时间。由式（3）可知：通过增大无源探测系统的分布密度、缩短搜索时间，可以提高其截获概率；通过减小数据链系统的天线波束宽度、缩短照射时间，可以改善其射频隐身性能。
随着射频隐身性能评估方法研究的不断深入，学者们提出了各种新的射频隐身性能表征与测试评估方法。文献[8]提出采用信号截获概率来表征射频隐身性能，文献[9]提出了空战模式下的航空集群射频隐身性能评估方法，文献[10]提出采用截获球半径来评估射频隐身性能。这些射频隐身性能的表征和评估方法为提升数据链的射频隐身能力、更好满足现代战场对隐身作战的需求提供了有力支撑。
1.2 技术途径
数据链辐射的电磁信号不被电子对抗设备截获是实现其射频隐身的最终目的。数据链集成应用平台往往处在作战前沿，面临的电磁环境日益复杂，而影响数据链射频隐身性能的因素来自时域、空域、频域等多维域。因此，实现数据链射频隐身不能采用单一的技术手段，而应对时域、空域、频域等多维域的隐身技术进行高度融合。当前数据链射频隐身主要通过辐射功率控制、辐射时间控制、窄波束定向天线、信号不确定性等多种技术途径来实现[11-14]。
（1） 辐射功率控制技术
辐射功率控制技术是指根据数据链的通信距离需求，采用基于信号强度的非合作功率控制、基于信息交互的合作功率控制等方法分级控制数据链的信号辐射强度，在满足可靠信息交互的前提下，使得数据链的发射功率正好可以满足通信距离的要求[15]。辐射功率控制原理框图如图1所示。辐射功率控制技术的优点是既可以实现射频隐身，又可以节约能量消耗；其缺点是辐射功率控制精度难以适应不断变化的作战场景需求。
图1辐射功率控制原理框图
（2） 辐射时间控制技术
辐射时间控制技术是指基于发射信号占空比灵活调整及猝发通信等手段，从时间控制角度实现通信信号发射时刻、信号脉冲间隔等的随机变化，使无源探测系统无法对数据链的辐射信号进行有效的跟踪和截获[16]。猝发通信数据链系统组成框图如图2所示。辐射时间控制技术的优点是数据链系统的信号发射时刻、发射信号波形具有不确定性，无源探测系统难以对信号进行稳定跟踪和识别；其缺点是必须基于最大不确定性和任务通信需求，才能获得最优射频隐身性能。
图2猝发通信数据链系统组成框图
（3） 窄波束定向天线技术
窄波束定向天线技术是指采用副瓣对消、波束赋形等技术，将尽可能多的辐射能量集中在天线主瓣波束内，减小天线副瓣的辐射，降低数据链辐射信号的发现和截获概率[17]。窄波束定向通信的工作示意图如图3所示。窄波束定向天线技术的优点是既提高了数据链的通信作用距离，又增强了其抗干扰和抗截获能力；其缺点是对数据链天线副瓣抑制性能和副瓣对消性能要求高。
图3窄波束定向通信工作示意图
（4） 信号不确定性技术
信号不确定性技术是指基于混沌思想和熵特征原理，采用变速跳频、调制跳变、变换域通信等技术，实现射频信号在频域和时域的随机变化，增加其检测难度，进而达到隐蔽通信的目的[18]。信号不确定性技术的优点是辐射信号在频域、时域、空域发生了随机变化，难以被识别和分选；其缺点是数据链端机设计复杂。
（5） 低截获波形设计技术
低截获波形设计技术是指采用随机策略或自适应方法调整数据链的编码方式、调制方式、伪随机序列长度等波形参数，弱化辐射信号特性，实现辐射信号的类噪声化，从而降低无源探测系统对数据链信号的检测概率[19]。数据链自适应波形参数调整原理框图如图4所示。低截获波形设计技术的优点是数据链的信号特征可以动态变化，使其射频隐身性能得到提升；其缺点是必须遵循频谱平滑过渡原则，且实现全频段覆盖，这与数据链的最佳工作性能不匹配。
图4数据链自适应波形参数调整原理框图
2 数据链射频隐身技术国内外研究现状
2.1 国外研究现状
在当今各军事强国中，美国在射频隐身方面的研究和应用起步较早。20世纪70年代中期，美军启动了“Have Blue”研究计划，进行了低截获概率雷达系统的试飞试验，结果表明该雷达的截获概率得到显著降低[20]。20世纪80年代，美军的射频隐身技术得到大力发展。美国空军在B-2隐身轰炸机上完成了射频隐身技术验证试验，基于功率控制和发射波形选择技术，其机载雷达的信号辐射特性相比传统机载雷达实现了有效抑制。
在数据链射频隐身技术应用方面，美军典型的隐身数据链包括机间数据链（IFDL）、多功能先进数据链（MADL）、战术目标瞄准组网技术（TTNT）数据链。IFDL和MADL均采用了定向窄波束组网技术，具有较低的发射天线副瓣电平，能够实现网络各平台间的低截获概率与低检测概率的数据交互，隐身性能优异，已在F-22和F-35战斗机上实现应用。TTNT数据链采用全定向天线和功率控制等射频隐身技术，有效控制了信号辐射特性，可以满足低截获概率和低检测概率条件下的信道接入需求，具有低时延、高吞吐量和低截获能力，并支持静默节点工作模式。TTNT数据链已列装E-3预警机、F-16战斗机和“全球鹰”无人机等作战平台。美军在联合战术无线电系统（JTRS）计划中提出了低检测和低截获波形设计能力需求，相关技术要求正在宽带网络、士兵无线电台等系统中分阶段实施。
2.2 国内研究现状
我国射频隐身技术研究相比国外虽起步较晚，但在需求牵引和技术创新的推动下，已积累了一定的研究成果。国内军工科研机构对射频隐身技术的概念、机理、评估指标等进行了研究，为射频隐身的工程化应用提供了技术支撑。在数据链隐身技术应用方面，基于定向窄波束技术的隐身数据链已应用于歼-20战斗机。当前国内更侧重数据链抗干扰技术的研究，数据链射频隐身技术在工程上应用的公开报道较少。
3 数据链射频隐身技术发展趋势与启示
3.1 发展趋势
数据链射频隐身技术是保持网电对抗电磁优势的关键，已成为各国研究热点。国内外研究显示，该技术呈现以下发展趋势。
（1） 数据链射频隐身综合技术
当前针对数据链射频隐身技术的研究，大多集中在单一技术的最优算法突破方面，而对多种射频隐身技术的综合应用研究较少。结合各种射频隐身技术的优缺点，开展数据链射频隐身综合技术研究，形成优势互补，是当前数据链射频隐身技术新的发展方向。
（2） 无人集群协同场景下的射频隐身技术
随着同构/异构无人集群作战概念的提出，集群涌现的作战效能受到各国军方的重视，而数据链高效组网技术是支撑大规模集群作战信息交互的关键。为了更好地避免敌方的干扰、识别和截获，最大程度发挥无人集群作战效能，需要针对大规模集群协同作战场景下的射频隐身机理进行研究，实现多辐射源的协同隐身。
（3） 数据链射频隐身效能评估体系
当前针对数据链射频隐身效能的评估主要围绕单一无源探测系统开展，未综合考虑具体作战场景的影响，缺乏多系统的射频隐身性能评估。围绕射频隐身技术的快速验证和迭代需求，亟需构建系统级、多场景的体系化数字仿真评估环境。
（4） 新型射频隐身机理
随着科技的不断进步，通信技术也在持续发展。量子通信、太赫兹通信、可见光通信逐渐成为研究热点。面向未来战场需求，需开展新型射频隐身机理研究，通过融合人工智能算法，突破传统数据链射频隐身技术局限，从而形成具有新质作战能力的数据链射频隐身技术优势。
3.2 发展启示
射频隐身是一个防御与攻击交织的问题，与作战任务、作战过程、作战状态以及作战对手密切相关。数据链射频隐身技术涉及多种技术的综合应用和作战场景的能力需求约束。我国射频隐身技术研究起步较晚，需要加强相关技术研究。
首先，应注重数据链射频隐身总体设计与集成应用。数据链射频隐身能力应与平台集成应用需求相契合，综合考虑对抗环境、作战模式、平台类型等多种因素的约束。需要基于作战应用需求开展数据链射频隐身总体架构设计，满足单一平台集成作战、异构平台集成协同的射频隐身需求。
其次，应夯实数据链射频隐身基础技术研究。借鉴美军射频隐身技术发展经验，围绕当前及未来隐身/反隐身博弈对抗需求，深入开展低检测/低截获通信、弱信号特征传输、射频隐身技术体制等的基础理论研究，推动数据链射频隐身技术的迭代和更新，支撑数据链新质作战力量形成。
最后，应构建多链集成的一体化组网射频隐身试验验证与效能评估系统。针对数据链射频隐身技术缺乏系统级的效能验证与评估系统的问题，借鉴外军全数字化仿真、联合测试与评估等试验验证环境建设方案，构建多链集成、综合射频隐身技术一体化应用的射频隐身效能验证与评估系统，支撑关键技术途径、设计方案的有效验证。
4 结束语
数据链是实现武器平台、指挥控制平台、传感器平台间战场态势共享、指挥控制和战术协同的关键。为满足现代战场隐身作战需求以及适应复杂多变的战场态势，设计具有低截获性能的射频隐身数据链是我方实现反侦察、反截获、反侵入作战的重要保障。随着无源探测技术的迭代更新和新型作战样式的发展，数据链射频隐身面临更加复杂的挑战，应加强数据链射频隐身技术研究与应用，提升数据链作战支撑能力。