传统电子对抗系统融合智能化功能的技术需求探析

传统电子对抗系统融合智能化功能的技术需求探析

王钰博  弓昕  温世婷

北方自动控制技术研究所 山西太原 030006

摘要：近年来，人工智能的高速发展，将人工智能运用于武器装备来提高未来信息化作战能力成为各国竞相发展的重点。人工智能技术不仅能大幅提高武器装备的作战能力，而且具有非接触、零伤亡、可持续等优势。例如，美军的Ｆ－３５战机具有先进的智能辅助决策系统，它可将视觉图像与语音识别交互技术进行整合，并显示在智能头盔上，有效提升了驾驶员对整个战场的态势感知能力。

关键词：智能化；认知电子战；频谱战

前言：电子对抗作为新型作战力量，无论是实现精确打击还是自身防护，在未来信息化作战中将发挥举足轻重的作用。因此，研究智能化电子对抗装备具有重大现实意义。

1.智能化电子对抗装备的内涵

智能化装备定义是具有感知、分析、推理、决策、控制功能的装备，它是先进的制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。我们结合仿生学，从智能化的效用视角来看，智能化电子对抗装备内涵上应该是一种广泛采取人工智能技术，通过态势感知、数据挖掘、逻辑推理、知识积累、机器学习、资源管控与调度模拟人脑实现对复杂电磁环境的自主感知、分析推理、自主进化、灵活决策、自主协同的电子对抗装备。智能化电子对抗装备本身分成广义和狭义两种。狭义智能化电子对抗装备，是指将人工智能技术大量运用于电磁信息获取、态势感知、决策和干扰过程中的具备类似人类智能能力的电子对抗系统装备。相比于传统的装备，智能化电子对抗系统具备以下特征：一是信息学习能力，利用获取的大量的电磁环境信息以及多传感器信息，通过机器学习，智能应用层算法支撑层算法框架层硬件支撑层提取信息；二是目标认知能力，通过目标信号的特征、电磁活动规律等多维度信息的智能化处理，实现对目标平台及类型的识别和目标智能管理；三是智能决策能力，通过对目标的认知，实现对目标行动目的和目标电子活动行为的预测，并结合作战任务和动态数据智能化生成对抗决策；四是自适应控制能力，可根据任务、目标威胁自适应调度传感、对抗等相应的频谱、功率、时间、孔径等资源，并能够产生相应控制行为；五是作战评估能力，通过对电子对抗装备性能评估、对抗作战效能实时评估，提升了装备对动态复杂电磁环境、多任务、多目标的响应能力，为作战指挥提供更多的支持。

2.电子对抗装备现状

2.1功能较为单一，时效性差

不能做到发现即识别，发现即干扰。传统的电子对抗装备一般只能提供单一表面的侦察数据，得到的数据往往需要专业人员去进行识别分类，指挥员再根据侦察分析得到的结果制定合适的干扰措施，中间程度多，花费时间长。

2.2自动化程度不高，人机交互性弱

经过多年的发展，目前我军电子对抗装备自动化水平有待提高，装备仍然遗留按键多、软件界面功能复杂等问题。这决定了装备大量功能仍然需要人工去操作，不能实现一定程度上的无人值守。

2.3工作模式固定，战场应变能力较差

随着战场用频设备的种类、数量的逐渐增加，战场电磁环境的复杂性增加、变化程度加剧，采用事先固定设置工作模式去应对时变的电磁环境显然跟不上战场态势的发展。

3.发展智能化电子对抗装备的关键技术

3.1智能认知电子对抗技术

认知是指人类获得知识或应用知识的一种过程，最早出现在认知无线电概念当中，核心是能够感应周边环境变化，并通过环境特点调节优化自身参数。美军最早将认知概念引入电子战，并启动了DARPA自适应电子战行为研究项目。2016年，美国DARPA演示了认知电子战系统通过机器学习实现动态对抗通信威胁，将干扰先进通信系统所需分析时间从以前的几个月时间缩短到几分钟。认知电子对抗装备是以实现电子对抗装备智能化水平为核心，重点实现电子对抗装备在侦察上的自主感知、实时反应，电子干扰与摧毁的精确打击以及战场评估反馈。认知电子对抗装备关键技术包括：(１).基于人工神经网络的智能侦察技术。未来信息化作战必须通过预先侦察和实时侦察实现对整个战场情报的态势感知。借助人工神经网络的自主学习能力，智能化电子对抗装备可以通过外界真实以及仿真模拟电磁信号的激励与训练，实现高密度、高复杂电磁环境下快速准确的威胁信号截获、分选识别和特征提取。其次，能够利用人工神经网络算法的自适应学习功能，不断积累新的威胁信号，自动建立与目标及其状态变化的知识库，通过在大量动态数据库中不断地学习，进一步提高自主认知的能力。（2）.基于深度学习的智能干扰技术。深度学习通过不断与环境交互来获得知识，自主地进行动作选择。传统电子战指挥员往往是凭自己的经验去分配干扰任务，而智能干扰技术通过开发智能干扰措施新算法，能够设计合理的干扰调度策略，使有限的干扰资源发挥最佳的干扰效果，有效协助操作员实现作战目的。例如最新的动态模糊多属性规划算法，该算法利用多属性决策方法和模糊集理论，解决了雷达干扰资源分配中的多因素和模糊性问题，实现了多阶段多属性的整体优化，能够合理地进行干扰资源分配，达到了干扰最佳效果。（3）.智能防护技术。未来依靠智能化武器实施“外科手术式”精确打击将成为主要攻击手段。传统干扰机为了实施有效干扰，往往会实行超大功率干扰，这样显然容易暴露自身。敌一旦发现我方信号能够迅速实施打击，受到的安全威胁极高。认知电子对抗装备能够进行深入、精确的态势感知，以较小功率实现精确位置、精确频率、精确调制的精确干扰；同时，对电磁环境进行有效的控制和管理，协调保护己方有效使用电磁频谱而不受干扰。在降低对己方影响的同时，干扰设备的防护性和抗毁性大大提高。(４).智能效能评估技术。将认知侦察与智能干扰技术进行整合，通过认知侦察感受干扰后目标信号工作状态的变化，通过智能推理机制分析目标参数变化，评估干扰效果并进行反馈，从而进一步指导干扰措施，以取得最佳干扰效果。

3.2智能人机交互技术

人是决定战争胜负的核心。因此，智能化电子对抗装备必须实现人与装备的最佳结合。而人机交互的效率将直接影响装备性能的发挥。目前，电子对抗装备采用的人机交互技术基本停留在图形交互阶段，大都依托键盘、鼠标、操纵杆等简单的机械装置，可以说很大程度上影响了指挥员决策的效率，限制了人的主观能动性发挥。因此，智能电子对抗装备必须开发新的交互模式才能适应未来战场的需要。１.多平台触控技术。与传统鼠标键盘相比，触控技术输入更直观，并能够简化装备结构，节省空间体积。目前，触控技术已经较为成熟，完全可以应用于电子对抗装备。而未来智能化战争讲求灵活机动，如果使用诸如依托触控技术的掌机、平板电脑等小型化指挥平台去远程控制完成现在大型设备平台所能实现的功能，可以有效提高作战效率和减小人员伤亡。实现依托智能化操作平台的触控技术与显示集成，能够激发人机交互无限的想象力。２.语音交互技术。语音交互技术是目前发展的热门科技，包括语音识别技术和语音合成技术。智能电子对抗装备通过开发基于语音识别技术的装备操作系统，一方面可以增加输入效率，另一方面在多任务的情境下，能够解放操作员的双手。语音合成技术能够通过实时语音方式为操作员提供指示、告警等信息，还能实现简单的人机对话功能，以及对命令执行情况进行反馈。

4.结束语：

综上所述，人的智能与人工智能相结合,相互促进,开发出新的智能模式。这类智能模式将主要体现在协同电子对抗任务中,人与人的协同在我们日常生产和生活中已经很常见了,机器与机器的协同在如今固定模式的群组工作任务中也已经出现了,但是大量的人与机器为了一个共同的任务而执行的行动,需要新的智能模式;特别是协同电子对抗,以及大规模的体系化电子对抗,需要有新的智能从中产生。

参考文献：

［１］周健.智能武器装备［Ｊ］.中国科技术语，２００４，６（１）：４３－４４.

［２］李卫东，朱连军，田佳平.复杂电磁环境侦测及预警技术研究［Ｊ］.科技资讯，２０１４（３）：５６－５６.

［３］张春磊，杨小牛.认知电子战初探［Ｊ］.通信对抗，２０１３（２）：１－４.

［４］郭小一.多策略雷达干扰资源分配方法研究［Ｄ］.长沙：国防科学技术大学，２００６.