前言：

該報(bào)告是佐治亞理工學(xué)院的Marcus Quettan在2019年10月21至24日佛羅里達(dá)坦帕召開(kāi)的第22屆系統(tǒng)與任務(wù)工程年會(huì)上做的報(bào)告。該報(bào)告主要針對(duì)目前復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下，電子支援措施如何通過(guò)認(rèn)知技術(shù)對(duì)低截獲信號(hào)、捷變以及自適應(yīng)波形、未知波形以及新型波形的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行截獲、探測(cè)、識(shí)別和定位。報(bào)告總結(jié)智能電子支援系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，包括：

• 準(zhǔn)確性：系統(tǒng)根據(jù)已知的輸入做出最佳的決策或推斷；

• 靈活性 ：系統(tǒng)以合理的猜測(cè)或決策來(lái)響應(yīng)新的輸入；

• 可解釋性：每個(gè)系統(tǒng)決策的推理可以被人類或者外部系統(tǒng)理解；

• 自適應(yīng)性：系統(tǒng)可以從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)，也可以在接收到新的輸入后進(jìn)行改變，這可能需要外部/操作員的幫助；

• 實(shí)時(shí)性 ：該系統(tǒng)能夠快速處理已知的或新的輸入，從而有效地做出反應(yīng)。

  
  

高度擁擠的頻譜、多功能雷達(dá)和軟件定義：

• 低截獲信號(hào)；
  

• 捷變自適應(yīng)波形；
  

• 未知波形；
  

• 新波形。
  

數(shù)字化、認(rèn)知電子戰(zhàn)系的組成。

數(shù)字化、認(rèn)知電子支援系統(tǒng)的具體挑戰(zhàn)。

期望從智能的電子系統(tǒng)中獲得什么收益？

• 準(zhǔn)確性；
  

• 靈活性；

• 可解釋性

• 自適應(yīng)性
  

• 及時(shí)性。

  
  

  

  傳統(tǒng)的射頻波形認(rèn)知：

  （以美AN/ALR 56M 雷達(dá)告警接收機(jī)為例分析）

• 提取有限的調(diào)制特征
  

• 啟發(fā)式的分選不能處理的捷變信號(hào)

• 無(wú)法適應(yīng)參數(shù)庫(kù)外的波形

• 增加新的波形可能需要長(zhǎng)時(shí)間

• 使用啟發(fā)性處理不明型號(hào)

  
  

  

  貝斯射頻波形識(shí)別。

  以基于貝葉斯增強(qiáng)型電子支援跟蹤器為例。
  

  

  機(jī)器學(xué)習(xí)射頻波形識(shí)別。

  以基于神經(jīng)陣列的自主電子支援系統(tǒng)為例分析。

  
  

  

  脈沖檢測(cè)與特征提取

• 將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為脈沖描述字（PDWs）

• 專業(yè)模擬和數(shù)字硬件

• 專用電路

• 低特征技術(shù)另分類和識(shí)別更加困難

現(xiàn)代方法：

• COTS現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列允許更改硬件
  

• 新增功能需要人工操作
  

• 實(shí)例系統(tǒng)：B1 Bone Kitten 數(shù)字接收機(jī)

應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)

• 新一代芯片允許深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的低SWAP運(yùn)行

• 算法能夠?qū)W習(xí)任意數(shù)量的特征，并且容易再訓(xùn)練
  

• 數(shù)據(jù)質(zhì)量是關(guān)鍵的限制因素

脈沖分選

按照公共源對(duì)脈沖描述子進(jìn)行分類，并組成一個(gè)波形描述字。

兩種傳統(tǒng)方法：

• 時(shí)間序列去交織
  

• 脈沖特征聚類
  

上述兩種方法最終都要人工編碼以對(duì)抗特定的、已知捷變信號(hào)。

應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)

• 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)如何聚類

• 易于重新配置以處理任意特征空間
  

波形和輻射源識(shí)別。

通過(guò)波形描述字WDW確定輻射源。

傳統(tǒng)方法：

• 在任務(wù)數(shù)據(jù)文件表中查找

• 隨著傳感器數(shù)量的增多和波形靈活性增加，模糊性增加
  

• 沒(méi)有固定的方法解決不確定。

通過(guò)依靠人工編碼的啟發(fā)式方法來(lái)對(duì)抗特定的、已知的不確定。

波形和輻射源識(shí)別。

貝葉斯/多重假設(shè)方法

• 以概率的形式查找
  

• 不確定性導(dǎo)致多種假設(shè)，這些假設(shè)是 獨(dú)立跟蹤和評(píng)價(jià)的；
  

• 不確定性被保留，直到有足夠的證據(jù)解決。
  

機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。

• 完全不需要查找表；

• 輕松結(jié)合分選邏輯，因?yàn)榭梢怨蚕鞵DW和WDW描述；

• 易于適應(yīng)和可重復(fù)訓(xùn)練
  

• 實(shí)例：NAAES脈沖分選算法。

輻射源關(guān)聯(lián)和定位

確定多個(gè)傳感器是否觀察到相同的波形，并融合信息來(lái)定位。

多重假設(shè)方法：

假設(shè)A波形屬于不同輻射源

假設(shè)B波形屬于同一輻射源

• 收集證據(jù)，直到確定

• 一旦波形相關(guān)，可以采用基于到達(dá)角估計(jì)的三角定位、時(shí)差定位和頻差定位。

• 定位方法通常會(huì)隨著時(shí)間的推移解決不確定性。

自適應(yīng)電子支援

• 以行動(dòng)節(jié)奏更新任務(wù)數(shù)據(jù)；
  

• 最小化人工干預(yù)需求
  

新條件下的傳統(tǒng)方法

機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。

馬爾科夫過(guò)程

輻射源模型具有隨機(jī)變化的狀態(tài)，從中可以觀察到噪聲。

• 可以使用“梯度下降法”來(lái)快速更新模型；

• 計(jì)算開(kāi)銷隨著狀態(tài)數(shù)量的增加而增加；
  

• 對(duì)現(xiàn)代捷變頻雷達(dá)可能不適用。

進(jìn)化算法

隨著條件的變化，有多種解決方案，并且可以靈活切換。

1.隨機(jī)調(diào)整算法的組成部分

• 調(diào)整參數(shù)

• Swap輸出子函數(shù)

• 子函數(shù)的順序

2.針對(duì)新關(guān)鍵進(jìn)行測(cè)試

3.只保留表現(xiàn)良好的子集

4.迭代直到收斂。

• 電子偵察目的是截獲、探測(cè)、識(shí)別和定位射頻威脅

• 軟件定義的雷達(dá)強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
  

• 需要靈活性更高和適應(yīng)性更強(qiáng)的算法及時(shí)處理新波形
  

• 算法能夠被解釋一獲得操作者的信任

• 沒(méi)有奇跡-一個(gè)認(rèn)知電子偵察系統(tǒng)將結(jié)合各種技術(shù)，并根據(jù)具體的任務(wù)滿足需求。

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提取碼：31kd

電子戰(zhàn)的技術(shù)分支很多,通常按照具體的無(wú)線電電 子設(shè)備或器材進(jìn)行分類,如:通信對(duì)抗與反對(duì)抗、雷達(dá)對(duì) 抗與反對(duì)抗、光電對(duì)抗與反對(duì)抗、引信對(duì)抗與反對(duì) 抗、敵我識(shí)別系統(tǒng)的對(duì)抗與反對(duì)抗、C3I（通信、指 揮、控制和情報(bào)）系統(tǒng)的對(duì)抗與反對(duì)抗等。從頻域上 分為:射頻對(duì)抗、光電對(duì)抗和聲學(xué)對(duì)抗。

1.射頻對(duì)抗

射頻對(duì)抗的頻率范圍為3MHz～300GHz,是雷達(dá)、 通信、導(dǎo)航、敵我識(shí)別、無(wú)線電引信、制導(dǎo)等設(shè)備工 作的主要頻段。

光電對(duì)抗

光電對(duì)抗的頻率范圍在300GHz以上,可分為紅外、 可見(jiàn)光和激光等子頻段,是近距離精確制導(dǎo)武器和高定 向能武器工作的主要頻段。

聲學(xué)對(duì)抗

聲學(xué)對(duì)抗主要用于水下信息的對(duì)抗。從次聲波至超 聲波，是聲納、水下導(dǎo)航定位設(shè)備工作的主要頻段。

自從19世紀(jì)后期人類開(kāi)始將電磁波運(yùn)用于軍事，針對(duì)敵方電磁波的斗爭(zhēng)就開(kāi)始了。

最早的電子戰(zhàn)是竊聽(tīng)。19世紀(jì)60年代的普奧戰(zhàn)爭(zhēng)，普魯士開(kāi)始用電報(bào)傳遞軍事信息（那時(shí)候還是有線電報(bào)），針對(duì)有線電報(bào)的竊聽(tīng)就開(kāi)始了。馬可尼發(fā)明無(wú)線電報(bào)后，軍用信息傳播更方便，而敵對(duì)方針對(duì)性的竊聽(tīng)也更加廣泛。

20世紀(jì)初，雷達(dá)逐漸發(fā)明，通過(guò)發(fā)射電磁波，并接受反射波來(lái)確定敵方目標(biāo)。于是，針對(duì)雷達(dá)電磁波的電子戰(zhàn)展開(kāi)了。一是捕獲對(duì)方雷達(dá)波，定位對(duì)方雷達(dá)的信息，進(jìn)而掌握對(duì)方部隊(duì)的信息；二是通過(guò)在對(duì)方雷達(dá)波范圍內(nèi)制造一些假目標(biāo)，欺騙對(duì)方雷達(dá)。

是1944年的歐洲戰(zhàn)場(chǎng)。當(dāng)時(shí)，盟軍計(jì)劃在諾曼底發(fā)動(dòng)登陸，為了迷惑德軍，偽造了準(zhǔn)備在加來(lái)登陸的情報(bào)。同時(shí)，盟軍在加來(lái)地區(qū)布置了大批假的船舶，還在空中灑下大量的金屬箔。這些金屬箔反射德軍的雷達(dá)波，在雷達(dá)屏幕上制造了“龐大機(jī)群”的假想，使得希特勒深信盟軍確實(shí)要在加來(lái)登陸。甚至當(dāng)盟軍先鋒已經(jīng)登陸諾曼底，希特勒還以為諾曼底的只是佯攻。因?yàn)榧觼?lái)的“無(wú)源電子干擾戰(zhàn)”打得太出色了。

1945年7月，美軍將剛剛研發(fā)出的電子干擾設(shè)備裝在 “過(guò)渡型豪豬”飛機(jī)上，每架飛機(jī)攜帶6部干擾設(shè)備。干擾機(jī)飛到目標(biāo)地區(qū)，在高炮射不到的高空釋放干擾，造成日本的高炮失去目標(biāo)指示。美軍轟炸機(jī)的損失大大降低。

1982年，以色列空襲敘利亞貝卡谷地的導(dǎo)彈基地。他們首先派出了遙控?zé)o人機(jī)作為誘餌，引導(dǎo)敘利亞導(dǎo)彈基地配屬的雷達(dá)開(kāi)機(jī)，并用導(dǎo)彈攻擊。瞬間，以色列的無(wú)人機(jī)被敘利亞導(dǎo)彈全部擊落。但就在此時(shí)，以色列的E-2C型“鷹眼”預(yù)警與戰(zhàn)斗控制飛機(jī)捕捉到了敘利亞的雷達(dá)電磁波信號(hào)，并將信號(hào)頻率傳送給以色列戰(zhàn)斗機(jī)部隊(duì)。正當(dāng)敘利亞防空部隊(duì)為擊落以色列“戰(zhàn)機(jī)”歡呼的時(shí)候，以色列真正的空軍部隊(duì)從背后殺來(lái)，發(fā)動(dòng)狂轟濫炸。敘利亞雷達(dá)開(kāi)機(jī)引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射，卻被已經(jīng)掌握其雷達(dá)頻率的以色列飛機(jī)用激光制導(dǎo)導(dǎo)彈摧毀。6分鐘后，敘利亞的19個(gè)薩姆一6導(dǎo)彈連全部被消滅。

隨著軍事科技的不斷發(fā)展，電子化、信息化、數(shù)據(jù)化成為軍隊(duì)不斷更新?lián)Q代的驅(qū)使，電磁波的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。基于GPS的定位，基于衛(wèi)星和飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)偵查，基于無(wú)線電信號(hào)建立的戰(zhàn)場(chǎng)指揮網(wǎng)絡(luò)和無(wú)人兵器遙控，以及C4I的綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)，使得當(dāng)代和未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)充斥著電磁信號(hào)。而電子戰(zhàn)的手段也因此更加豐富。

目前，先進(jìn)的 ESM 接收機(jī)頻率范圍一般為 0.5~18GHz，能覆蓋絕大部分現(xiàn)役雷達(dá)的工作頻段，靈敏度大都在-50～-80dBm。在接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)每秒鐘可接收 25~100萬(wàn)個(gè)脈沖信號(hào)，前端截獲概率達(dá)到 50%時(shí)，其截獲時(shí)間為1.5~3s。測(cè)向定位系統(tǒng)可提供的最優(yōu)雷達(dá)測(cè)向精度為2°（均方根值）。

ALQ- 165 配裝F-18C/D、AV-8B、F-16A 和F-14D 等機(jī)型。ALQ-165的典型參數(shù)見(jiàn)表12-2。通常，自衛(wèi)干擾機(jī)只在前后向提供±60°范圍的保護(hù)，因?yàn)樵撾娮庸粝到y(tǒng)不能產(chǎn)生足夠的 ERP 來(lái)覆蓋平臺(tái)側(cè)面的雷達(dá)截面積（RCS）。其頻率范圍包括兩個(gè)頻段，因?yàn)槟芨采w整個(gè)頻段的具有足夠功率的行波管還未問(wèn)世。處理器能同時(shí)處理多個(gè)脈沖和連續(xù)波（CW）威脅。對(duì)付連續(xù)波威脅要求在每個(gè)頻段單獨(dú)另加一個(gè)行波管，因?yàn)楝F(xiàn)在采用的大多數(shù)行波管不能同時(shí)放大連續(xù)波信號(hào)和脈沖信號(hào)。

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