地面指揮所電磁安全問題與防護(hù)建議

１潛在電磁安全問題典型的地面指揮中心是各個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)要素的綜合集成體。其潛在的電磁安全問題包括由于系統(tǒng)和大量電子信息設(shè)備集成所帶來的自身的電磁兼容問題，也包括由于新的電磁武器和攻擊方式所帶來的新威脅。1.1電磁兼容問題地面指揮所結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，是各種網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電控制一體化的綜合集成。既有固定的地面設(shè)施，如指揮大廳、數(shù)據(jù)機(jī)房、電力機(jī)房、無線基站機(jī)房、測試機(jī)房、雷達(dá)陣地等；也有移動(dòng)的地面設(shè)施和裝備，如通信指揮車、應(yīng)急保障車、移動(dòng)基站等。這些復(fù)雜的電子電氣集合在一起，就天然形成了一種復(fù)雜電磁環(huán)境。指揮中心以及其雷達(dá)陣地、地面裝備等網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)內(nèi)部包含有較多數(shù)量的電子信息系統(tǒng)和敏感程度較高的電子電氣設(shè)備，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜、天線數(shù)量多、線纜敷設(shè)密集、頻譜占用度寬等特點(diǎn)，由此會(huì)產(chǎn)生一系列的電磁干擾和耦合問題。尤其是當(dāng)多個(gè)系統(tǒng)協(xié)同工作時(shí)，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、設(shè)備與設(shè)備之間的電磁兼容問題凸顯。如地面雷達(dá)工作時(shí)，其天線副瓣電磁波對(duì)通過輻射和傳導(dǎo)的方式對(duì)地面上的車輛、電子設(shè)備等造成干擾，并且對(duì)作業(yè)人員也會(huì)帶來輻射危害。上裝多部電臺(tái)的地面移動(dòng)設(shè)施上，正常工作時(shí)，相同電臺(tái)之間、臨近電臺(tái)之間、臨近頻率電臺(tái)之間會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況。另外，指揮中心內(nèi)部，任務(wù)系統(tǒng)與電源、線纜、空調(diào)系統(tǒng)等電氣系統(tǒng)之間也會(huì)存在干擾的情況，各類電子設(shè)備產(chǎn)生的無意電磁發(fā)射可能通過天線間的耦合及內(nèi)部導(dǎo)線間、共用電源間、共用地回路間的耦合等途徑相互干擾，產(chǎn)生電磁兼容問題。1.2電磁信息安全問題電磁信息安全問題主要指由電磁信息泄漏所帶來的安全隱患。主要分為基于軟件木馬的電磁信息泄漏、基于硬件木馬的電磁信息泄漏與無木馬配合的電磁信息泄漏?；谲浖抉R的電磁信息泄漏，利用預(yù)先植入惡意代碼到目標(biāo)設(shè)備，類似于無線通信的調(diào)制，把信息隱藏在泄漏特征中。基于硬件木馬的電磁信息泄漏是指利用供應(yīng)鏈的優(yōu)勢(shì)植入硬件模塊或修改芯片電路等，通過主動(dòng)創(chuàng)建電磁發(fā)射通道的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中央處理機(jī)(CentralProcessingUnit,CPU)、圖形處理單兀(GraphicProcessingUnit,GPU)的電磁信息泄漏；無木馬的電磁信息泄漏是利用高性能的電磁信號(hào)接收裝備，對(duì)紅信號(hào)特征標(biāo)量進(jìn)行判別及泄漏還原。從當(dāng)前公開的文件來看，以美國國家安全局、中央情報(bào)局為代表的西方國家安全及情報(bào)機(jī)構(gòu)擁有先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(AdvencedNetworkTechnology,ANT)、Vault7等全套的涵蓋電磁手段的網(wǎng)絡(luò)攻擊工具，具有強(qiáng)大的信息收集和分析能力，可以繞過傳統(tǒng)渠道和主要防護(hù)措施，通過未設(shè)防或難以設(shè)防的部位深入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)或信息系統(tǒng)內(nèi)部。通過電磁對(duì)抗設(shè)備對(duì)我指揮中心、通信系統(tǒng)等進(jìn)行攻擊或在信息傳送線路中植入誤信號(hào)、木馬等，擾亂我指揮中心、通信系統(tǒng)等正常的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最新資料表明，美軍將利用“網(wǎng)絡(luò)子彈”入侵無線網(wǎng)絡(luò)，美MQ-1C“灰鷹”無人機(jī)上的干擾吊艙可以對(duì)地面所有的評(píng)估點(diǎn)進(jìn)行掃描，從而使操作員識(shí)別該區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)目標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)。一旦入侵成功，不但能夠捕獲該網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備與數(shù)據(jù)信息，還可以攔截甚至操縱、篡改數(shù)據(jù)信息。1.3強(qiáng)電磁干擾毀傷問題強(qiáng)電磁干擾毀傷指的是外界的有意電磁干擾能量以“場一場耦合“和“場一線耦合“的方式對(duì)指揮所地面設(shè)施造成干擾和損毀。強(qiáng)電磁能量會(huì)通過前門(天饋端口)和后門(電纜、電源線、機(jī)箱孔洞和縫隙等)兩種方式耦合進(jìn)入到指揮中心各個(gè)電子信息系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)電子信息網(wǎng)絡(luò)、射頻存儲(chǔ)、通信導(dǎo)航、傳輸鏈路等系統(tǒng)產(chǎn)生影響和破壞，同時(shí)還會(huì)削弱地面雷達(dá)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，如探測、敵我識(shí)別、目標(biāo)截獲跟蹤等作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)感知能力等，降低地面雷達(dá)系統(tǒng)工作效能，且破壞性往往是不可逆的。2012年，美國空軍公布了裝有高功率微波源載荷反電子系統(tǒng)高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈項(xiàng)目(CounterelectronicsHigh-poweredMicrowaveAdvancedMissileProject,CHAMP）導(dǎo)彈第一次作戰(zhàn)飛行試驗(yàn)錄像，CHAMP導(dǎo)彈接近目標(biāo)建筑物時(shí)，導(dǎo)彈猝發(fā)高功率微波強(qiáng)電磁脈沖致使目標(biāo)燈光熄滅，同時(shí)導(dǎo)致建筑物房間中的計(jì)算機(jī)全部癱瘓無法正常工作。2017年1月，美國《國家利益》網(wǎng)站報(bào)道，美國陸軍正在研制以大炮作為投擲系統(tǒng)的電磁脈沖炮攻擊系統(tǒng)，旨在研發(fā)一種低功率武器，用來精確打擊一小片地理區(qū)域，精確影響電磁頻譜的某個(gè)特定部分。相關(guān)資料表明，未來幾年內(nèi)，電磁脈沖武器會(huì)搭載于各類平臺(tái)系統(tǒng)上，寬譜高功率微波電磁脈沖武器時(shí)域脈寬小于1ns,爆破式高功率微波電磁脈沖武器峰值功率大于200GW,非爆破式峰值功率達(dá)到TW量級(jí)，小型化水平進(jìn)一步發(fā)展，戰(zhàn)斗部重量小于50kg,體積小于0.5,作用距離縮小至百公里以內(nèi)，這使得地面指揮所網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)和裝備潛在威脅日益嚴(yán)重。２防護(hù)目標(biāo)在分析和梳理了指揮所電磁安全所面臨的顯著問題后，總結(jié)其電磁安全防護(hù)問題應(yīng)該包含三個(gè)方面：電磁兼容、防信息泄漏、防電磁干擾。結(jié)合指揮所面臨的電磁安全隱患，在考慮其電磁安全防護(hù)問題時(shí),應(yīng)該統(tǒng)籌全局，提高認(rèn)識(shí),從頂層設(shè)計(jì)著手,通過對(duì)電磁安全問題的梳理和對(duì)新型威脅的認(rèn)知分析，立足于解決網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)內(nèi)部電磁信息安全、電磁兼容性、外部電磁干擾威脅的任務(wù)需求。同時(shí),在思想理念上，以“平戰(zhàn)結(jié)合”、“防反并重”、“網(wǎng)電融合”、“封控結(jié)合”、“機(jī)固一體”的安全目標(biāo)為指導(dǎo)，特別是重點(diǎn)關(guān)注影響其生存力和作戰(zhàn)能力指標(biāo)的電磁薄弱環(huán)節(jié)。形成體系結(jié)構(gòu)完整，防護(hù)策略完善，多維防護(hù)并舉，防護(hù)機(jī)制健全，管理精確有效，可知、可防、可控、可信的指揮所電磁安全防護(hù)體系，以保證我戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)力量的綜合運(yùn)用。３防護(hù)措施作者認(rèn)為，要達(dá)到管理精確有效，可知、可防、可控、可信的指揮所電磁安全防護(hù)水平，可以從下述幾個(gè)方面進(jìn)行思考。3.1解決三個(gè)問題（1）解決從外圍設(shè)施，信息傳輸通道到指揮控制中心的電磁兼容問題，包括：1）

隔離外界電磁干擾，保證內(nèi)部電子、電氣設(shè)備正常工作。2）

阻斷內(nèi)部電磁輻射向外界擴(kuò)散，防止電磁輻射源干擾其他電子、電氣設(shè)備正常工作。可通過開展一系列系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性設(shè)計(jì)工作來解決，如圖1所示流程。針對(duì)指揮中心跨地域、多頻譜、全天候、隱蔽和通信共存的復(fù)雜環(huán)境，采用多維電磁兼容仿真設(shè)計(jì)理念，借助數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)級(jí)仿真、評(píng)估和測試手段，解決指揮所系統(tǒng)內(nèi)部主要的天線耦合、設(shè)備布局、線纜耦合、屏蔽、濾波和接地等問題。如針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)分系統(tǒng)的各項(xiàng)薄弱環(huán)節(jié)開展有針對(duì)性的仿真設(shè)計(jì)，即承載平臺(tái)、天線系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、其它任務(wù)系統(tǒng)等相互間的自兼容。進(jìn)一步的，通過對(duì)屏蔽殼體防護(hù)材料設(shè)計(jì)、各部位防護(hù)器件設(shè)計(jì)以及射頻前端電磁波抑制設(shè)計(jì)、接收機(jī)和計(jì)算機(jī)電磁防護(hù)設(shè)計(jì)、各類設(shè)備（包括存儲(chǔ)設(shè)備等）機(jī)箱電磁屏蔽設(shè)計(jì)、線纜屏蔽設(shè)計(jì)，保障分系統(tǒng)和設(shè)備在正常工作過程中的電磁兼容性。圖1電磁兼容設(shè)計(jì)流程（2）解決固定和移動(dòng)設(shè)施的電磁信息泄漏問題，包括：1）防止有用信息在無意發(fā)射的情況下，被探測和還原。2）防止對(duì)我方設(shè)備進(jìn)行電磁隱通道泄漏，或?qū)ξ曳焦?jié)點(diǎn)、鏈路進(jìn)行電磁信息注入等。電磁信息泄漏問題貫穿指揮所建設(shè)、使用、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，可通過“被動(dòng)防護(hù)和主動(dòng)防御”的思路進(jìn)行規(guī)劃布局。被動(dòng)防護(hù)主要防護(hù)重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境內(nèi)存在的傳導(dǎo)式泄漏和輻射式泄漏。傳導(dǎo)式泄漏通過紅黑信號(hào)隔離、濾波、接地等技術(shù)進(jìn)行防護(hù)。輻射式泄漏通過空間物理隔離、電磁信號(hào)掩蔽等技術(shù)進(jìn)行防護(hù)也如進(jìn)行指揮所外圍安全距離設(shè)計(jì)，對(duì)重要區(qū)域和設(shè)備進(jìn)行整體屏蔽，采購低泄漏的電子信息系統(tǒng)和設(shè)備。對(duì)敏感信息輸出設(shè)備，進(jìn)行信息泄漏檢測并進(jìn)行低泄漏的加固。主動(dòng)防御是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)與信息安全發(fā)展趨勢(shì)，通過明密信號(hào)分析，搭建明密信號(hào)分析機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)，建立指揮所區(qū)域范圍進(jìn)行電磁信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)進(jìn)行電磁信息泄漏采集和電磁漏洞掃描，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管控。（3）解決強(qiáng)電磁環(huán)境下系統(tǒng)功能完整，基本性能保障的問題。包括：1）提升我指揮所對(duì)強(qiáng)電磁環(huán)境中的電磁干擾和毀傷的綜合防護(hù)能力。2）提升我指揮所重要電子信息系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力。由于指揮中心、電力機(jī)房、雷達(dá)陣地、無線基站等這些地面固定設(shè)施容易成為電磁干擾如大功率干擾壓制設(shè)備、高功率微波武器、雷電電磁脈沖等的首要攻擊對(duì)象，因此可對(duì)指揮所進(jìn)行“分區(qū)域/分等級(jí)防護(hù)“,開展針對(duì)性的防護(hù)設(shè)計(jì)工作?？赏ㄟ^對(duì)指揮所防護(hù)對(duì)象的構(gòu)成要素和分系統(tǒng)/設(shè)備的敏感度進(jìn)行分析，將防護(hù)區(qū)域根據(jù)重要程度進(jìn)行劃分（如可劃分為核心防護(hù)區(qū)、普通防護(hù)區(qū)、輔助區(qū)）,同時(shí)各區(qū)域應(yīng)對(duì)應(yīng)各自不同防護(hù)等級(jí)的防護(hù)方式。具體來說，在劃分區(qū)域時(shí)，以多樣化的攻擊環(huán)境來設(shè)計(jì)和預(yù)估電磁干擾能量的強(qiáng)度和等級(jí)，依照系統(tǒng)或設(shè)備的敏感閾值，通過數(shù)據(jù)量化的方式計(jì)算得到一組差值，這組差值的大小既代表了系統(tǒng)或設(shè)備是否需要防護(hù)以及防護(hù)的優(yōu)先級(jí)。最后，根據(jù)實(shí)際防護(hù)需求和經(jīng)費(fèi)，進(jìn)行“分區(qū)域/分等級(jí)”的防護(hù)一體化設(shè)計(jì)。3.2提升五種能力（1）加快推進(jìn)地面設(shè)施指揮所電磁安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)研究通過對(duì)指揮所實(shí)際電磁安全問題的排查和對(duì)現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的梳理，對(duì)涉及指揮所的現(xiàn)行國家軍用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和補(bǔ)充，補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容空白，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)適用性，以達(dá)到對(duì)指揮所電磁安全各個(gè)環(huán)節(jié)（含總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、驗(yàn)收、使用維護(hù)等）在內(nèi)的全壽命期內(nèi)的電磁安全性能管控。同時(shí)，進(jìn)一步梳理防護(hù)指標(biāo)，提升防護(hù)等級(jí)，以適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜電磁環(huán)境下的電磁防護(hù)需求。（2）提升電磁安全基礎(chǔ)防護(hù)能力地面指揮所的物理平臺(tái)和通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)體是其根本，結(jié)合對(duì)新型進(jìn)攻性電磁武器及其搭載平臺(tái)的研究，通過實(shí)際效能仿真和測試的手段，研究指揮所電磁威脅效應(yīng)，對(duì)物理平臺(tái)和通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的防護(hù)薄弱環(huán)節(jié)如基礎(chǔ)芯片、硬件平臺(tái)、材料、器件、部件、外圍設(shè)施等進(jìn)行有針對(duì)性的加固。同時(shí)，可在電源抗干擾、信號(hào)完整性、接地性能以及智能防護(hù)等方面提升防護(hù)要求。（3）提升電磁信息安全保密能力依據(jù)云計(jì)算與大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過軟件平臺(tái)管理和控制電子設(shè)備的輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)對(duì)紅黑信號(hào)的在線監(jiān)測和管控。嚴(yán)格抑制內(nèi)部敏感電磁信號(hào)的外泄，從而保證電磁信息安全保密。同時(shí)，將電磁信息安全防護(hù)擴(kuò)展至聲、光領(lǐng)域，探究“聲、光、電磁”三者相結(jié)合的信息泄漏漏洞“探測和消除“的一體化解決方案。（4）提升區(qū)域新型威脅拒止能力新型威脅包括有/無人電磁干擾、偵察和CHAMP攻擊等。為保障地面指揮所在平時(shí)保持位置、頻率、波形不被偵察，重要時(shí)期不被干擾和破壞，需要發(fā)展先進(jìn)的技術(shù)和手段來應(yīng)對(duì)新型威脅。如研究新型電磁防護(hù)材料和部件，結(jié)合傳統(tǒng)防護(hù)材料、碳纖維、碳納米管等新型防護(hù)材料等，提出基于材料的最佳防護(hù)解決方案。同時(shí)開展前沿性預(yù)研，如針對(duì)電磁波幅度、相位、頻率等的調(diào)控材料、基于材料的時(shí)間反演技術(shù)等，為將來電磁攻防顛覆性發(fā)展作儲(chǔ)備。（5）提升區(qū)域電磁態(tài)勢(shì)感知能力地面指揮所內(nèi)部和外圍場站的電磁態(tài)勢(shì)需要納入日常監(jiān)控，借助云計(jì)算與大數(shù)據(jù)核心分析手段，不間斷收集區(qū)域內(nèi)電磁信息，