神舟十号发射前险情：北斗系统被不明信号干扰

中国航天 · 2016-11-22 19:28:58

负责接收“神十”主、副着陆场搜救直升机定位信号的北斗导航系统，被不明信号侵占干扰，信息回传受到影响。

总参某电磁频谱管理中心仿真室技术人员赴空军某部，开展用频装备频谱参数核查和电磁环境采集。宋吉河/摄　　在浩瀚的宇宙，有一种轻于无量、存于无形的物质，自被人类发现以来，迅速成为改变世界和影响战争胜负的“魔幻之手”。它就是纵横陆、海、空、天四维空间，承载亿万信息穿梭“地球村”的电磁波。　　在总参某电磁频谱管理中心仿真室，有一个19人的团队，35岁以下的年轻人是主体，博士、硕士占到了近80%。他们用理论规范驱散“电磁迷雾”，用数字仿真手段打造电磁谱频“兵棋系统”，用精细化用频技术使军地充分共享有限的频谱资源。　　他们，被称为驾驭“魔幻之手”的人。　　破解信息化战争的“阿喀琉斯之踵”　　“电磁频谱是一种支持机动作战、分散作战和高强度作战的战略资源。”61岁的高级工程师肖凯宁介绍说。这位仿真室的元老两鬓斑白，精神矍铄，说起话来中气十足。“未来信息化作战，谁赢得了制电磁权，谁就掌握了战场的主动权”。　　但电磁频谱也是一把双刃剑。“电磁频谱具有空间域、时间域、频率域的三维特性。”肖凯宁解释说，“当多种用频武器装备密集部署时，三域重叠容易导致电磁通道‘撞车打架’，使装备产生自扰、互扰。”　　这种自扰、互扰不仅会使战斗力大打折扣，而且可能带来灾难性的后果。肖凯宁的办公桌和书柜上摆放着各种各样的专业书籍，其中一本《现代战场复杂电磁环境》记录着这样一组令人触目惊心的战例。　　1967年，美军“福莱斯特”航母上的舰载战机受该舰雷达波束照射干扰，飞机悬挂的空地火箭弹意外点火发射，引发一场连锁爆炸，酿成134人丧生、64人重伤、21架飞机损毁的惨剧。　　1982年，英阿马岛之战，号称英军海战防空利器的“谢菲尔德”号驱逐舰因为卫星通信和雷达系统存在用频冲突，无法同时工作，造成雷达不能全时段预警探测，被阿根廷飞行员用两枚“飞鱼”导弹一举击沉。　　“用频武器装备自扰互扰的问题如果解决不好，必将成为打赢信息化战争的‘阿喀琉斯之踵’。”肖凯宁攥着拳头说，“作为频管人，我们决不能让这样的惨剧发生在我军身上。”　　本世纪初，发生在演习场上的两件事让肖凯宁印象深刻。某次演习，上午战斗机起飞时总是受到干扰，等肖凯宁团队下午从外地赶到时，演习早就结束了。还有一次，干扰只发生在演习部队集结期间，他判断是部队使用的电磁频谱产生了冲突。“但部队一走，产生干扰的电磁环境就发生改变，根本没法找原因”。　　这两件事让这位频谱领域的专家意识到，“战场的频谱管理必须要在战前解决”。而要做到这一点，最关键的是如何预先发现体系化作战中可能存在的用频冲突。　　肖凯宁对世界军事有着浓厚的兴趣，他在研究世界近几场高技术局部战争时发现，西方军事强国在战前就已经采用计算机模拟仿真手段，对战争进程包括战场用频情况进行反复推演，有效确保了战时各种用频装备有机兼容、高效运转。　　而当时，我军对信息化作战条件下武器装备作战用频推演，既没有可靠的技术手段，更没有具体的实践经验。也是从这时起，肖凯宁下定决心，要把仿真技术和电磁频谱管理结合起来，一步步破解信息化战争的“阿喀琉斯之踵”。

总参某电磁频谱管理中心仿真室技术人员赴海军某部，开展用频装备频谱参数核查和电磁环境采集。宋吉河/摄　　打造我军电磁频谱“兵棋系统”　　仿真室里的年轻人都知道，肖凯宁是一个“注重筹划、逻辑缜密”的人。“他喜欢在项目开始前做好工作路线图和技术路线图。”34岁的博士周宁说。　　在肖凯宁向电磁频谱仿真推演进军的路线图里，第一步是要搭建一个频谱兼容性检测实验室，解决武器装备之间的互扰难题。　　经过一年多的努力，一座先进的实验室在京郊某营区落成。实验室宽阔的墙壁和屋顶上布满了锥形的吸波材料，不同制式的天线布设在待检装备四周。　　“这个平台就像CT扫描仪一样，可以对用频武器装备的频谱参数等几十项指标进行精细‘体检’，解决了长期以来频谱特性测不准、测不全的问题。”该中心一位领导说。这一开创性的成果，获得军队科技进步一等奖。　　这个国内一流的电磁频谱特性综合测试分析平台不仅能帮助新装备战斗力“满格”走向战场，而且对电磁频谱仿真推演系统意义重大。肖凯宁介绍说，掌握了用频武器装备的频谱参数，就能实现精细化建模，从基础上确保仿真推演结果的准确性。可以说，实验室的建成奠定了频管仿真的硬件基础，迈出了我军频管仿真手段建设关键性的第一步。　　此后，肖凯宁的目光开始投向频管和数字仿真的交叉领域。在我国，这一交叉领域尚处于理论研究阶段，肖凯宁虽然是频谱管理领域的老兵，但在仿真技术方面也是一个新手。他一脚踏进了未知世界，所走的每一步都是开拓性的。　　他带领5名80后博士硕士组建仿真研究团队，周宁就是其中的一员。他介绍说，因为军地院校都没有相关学科，5名成员的专业都与频管仿真领域不搭界，“隔行如隔山”。　　他们从频管数字仿真的基本概念入手，深入国防大学、军事科学院、朱日和训练基地等几十个不同类型单位学习调研，形成近百万字的论证报告，一步步搭建起了频管仿真系统的框架。用肖凯宁的话来说，这是“‘愚公移山’式的论证研究”。　　周宁和几个年轻的博士喜欢踢足球，就像绿茵场上球员各司其责，他们在频管仿真研究中也各有自己的位置：有的负责把实验室获取的用频武器装备电磁频谱数据建成模型，有的负责研究电磁频谱在不同环境中的传播模型，有的负责制定武器装备用频规则，有的负责开发频管仿真系统的前端平台。　　在整个研究中，精准的数据成了所有人的终极追求。在一次联调联试任务中，30岁出头的工程师王绍青连续奋战10多个小时，将事关某型雷达布阵距离的一个参数，由业内允许5分贝的误差，一点点地从4分贝压减到1分贝。由此，该型雷达布阵距离精度提高了10%。自此，大家再也不叫他王工，而是喊“分贝哥”。　　经过3年多的艰辛探索，这个团队终于将数字仿真技术引入频管分析领域，将大量典型主战装备用频特性“数字化”，成功地把成体系的武器装备“装”进了方寸荧屏，初步搭建了全军第一家频管数字仿真平台，推动我军频管仿真手段实现了第二次跨越。　　很快，频管仿真系统就开始发挥作用。前些年，我军同一空域多架无人机上天后，容易出现失联失控的现象。仿真室技术人员发现，无人机频率使用不合理，导致与其他系统存在频率冲突，“就像风筝线互相缠绕打结一样，谁都飞不了”。　　博士毕业刚满两年的周宁带领成员通过频管仿真系统进行6480余次实验，终于用162张图表、203148组数据，为总部规划无人机频率提供科学依据。　　在第二次跨越的基础上，他们又搭建出具有自主知识产权的我军电磁频谱版的“兵棋”推演系统。这一系统能够将部队作战阶段用频计划进行动态推演，用精准的数据预先发现可能出现的用频冲突。　　近几年，为了推动频管仿真更加准确可信、更加贴近实战，他们又瞄准技术前沿，向频管仿真的下一个高地——半实物频管仿真系统发起了新的冲锋，力求充分发挥数字仿真和实装检测技术“一加一大于二”的融合优势，努力实现我军频管仿真手段的第三次跨越。　　与此同时，仿真室年轻的博士鄢余武牵头成立课题组，用精准的数据、科学的方法编制了3大类、80余种武器装备的用频规则，从源头上确保武器装备科学排兵布阵，充分发挥效能。目前，这个“规则库”还在不断扩容完善，越来越多的部队遂行作战、训练和非战争军事行动，频谱使用将“有章可循”。　　努力让“鱼”和“熊掌”兼得　　除了打造频谱仿真推演系统，仿真室还负责重大任务的用频保障。　　2013年6月8日，“神舟十号”载人飞船发射在即，控制中心却突然传来“险情”，安装在控制中心大楼楼顶、负责接收“神十”主、副着陆场搜救直升机定位信号的北斗导航系统，被不明信号侵占干扰，信息回传受到影响。　　如果失去北斗导航系统的定位支持，着陆场搜救直升机将无法迅速找到“神十”返回舱，后果不堪设想。此时，距离飞船发射窗口期仅剩3天，距离飞船预定返回时间只有18天。　　仿真室临危受命，指派工程师贾立印带上设备，急赴事发地域。经过耐心搜索，他们发现了几个可疑信号，但由于时无时有、时强时弱，一时仍然无法锁定目标，贾立印决定蹲守。　　在6月火辣辣的太阳底下，他一连10多天，每天14小时待在楼顶，一边监控，一边进行数据仿真分析，终于确定了干扰信号来源，并成功进行规避。　　2013年6月26日8时7分许，当“神舟十号”载人飞船返回舱按照预定方案，在位于内蒙古的主着陆场成功着陆时，皮肤被晒伤的贾立印兴奋不已。飞船返回舱能成功着陆，也有他和仿真室战友们幕后的付出。　　前几年，某新型导弹试射在即，但负责监控导弹发射阶段飞行轨迹的测控雷达突然“失明”，总部指示迅速排查。仿真室赵华维等4位工程师星夜兼程赶到事发地域。　　开机，筛查，定位……十几个小时过去了，他们在距离雷达30多公里一个县城的体育馆楼顶，“逮”住了第一个干扰源。次日，另外两个分散在方圆几十公里内的干扰源，也相继被排除。电波畅通，雷达“双眼”复明，新型导弹如期发射。　　类似的事情发生多了，大家都在思考，“电波大道”上何以总是事故易发、频发？仿真室的工程师们给出了答案：“电磁频谱不仅资源稀缺而且军地共用，这就需要通过特定的方法手段，让大家各行其道。”　　事实上，仿真室的官兵常常面临攸关国家安全和经济发展的两难抉择。　　2012年5月，国家级科研专项民航空地宽带通信系统取得重大突破，一旦投入使用，将打破飞机信息孤岛状态，在万米高空自由地打电话、视频聊天将成为现实。　　但有关部门审核时发现，承载该系统的电波“高速公路”上，已经“奔跑”着军地多种重要信息系统。一旦空地宽带通信系统投入使用，不仅与军用系统相互干扰，还将成为影响国土防空和飞行安全的重大隐患。　　仿真室工程师张雷鸣、简盈等人组成的课题组，白天在机场、实验室开展测试，晚上挑灯夜战论证分析，先后突破了搭建实测环境不易、高速跳频信号用频兼容分析难等10多项关键技术，为民航空地宽带通信系统与军用系统共享共用提供了精确的数据支撑。　　几年来，仿真室先后解决了空军某型重要预警探测系统与地方用频冲突、军用武器系统频率与4G业务规划某频段冲突等难题，让“千军万马”和“千家万户”共享宝贵的频谱资源。　　用肖凯宁的话来说，仿真室一直在探寻军民深度融合之道，“努力让‘鱼’和‘熊掌’兼得”。

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