聚焦信息獲取技術

季華益

（中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007）

0 引言

電子偵察是當今熱點技術之一。研究電子偵察技術的發展現狀和架構，旨在面對現代戰場上已經形成的復雜電磁環境。現代戰爭強調體系作戰，強調頻域、時域和效能，電子信息獲取技術為適應現代作戰的需要，其發展趨向高截獲能力、多功能綜合能力、多源信息融合能力、空地一體能力等。

1 復雜電磁環境特點

在以信息戰為核心的現代戰爭中，電子偵察設備將面臨著日益復雜的電磁環境。首先，作戰環境中的電磁輻射源信號日益密集，其中既有敵方的雷達、通信信號（許多通信信號與雷達信號共用頻段）、數據鏈路信號以及故意釋放的各種強干擾信號，也有己方各種電子設備的輻射信號和各種民用電子信號。這些信號的持續時間、強度往往存在較大差異，但只要落在電子偵察接收頻帶內，它們就會對接收機信號輸出產生影響。偵察系統必須具有較大的線性動態范圍和較強的多信號處理能力、抗干擾能力，才能夠對感興趣的信號進行有效偵收。其次，各種輻射源信號調制樣式千差萬別，例如連續波、脈沖波；調頻、調相或調幅，或者是復合調制樣式，甚至是寬帶或窄帶噪聲信號，偵察系統必須適應多種調制類型。第三，為了有效對抗電子偵察、干擾及反輻射導彈攻擊，越來越多的雷達系統采用了低截獲概率（LPI）設計，包括采用高占空比、低峰值功率的復雜脈沖壓縮調制/大時間帶寬積信號波形，以及參數（載頻、脈沖重復周期）捷變、低副瓣天線、功率管理等措施，這就大大增加了偵察系統截獲和分析雷達信號的難度。如何在非合作情況下盡可能獲得更高的處理增益、實現低信噪比信號檢測與分析識別，成為電子偵察系統設計必須考慮的問題。第四，現代雷達大多體制復雜、具有多種工作模式，不同模式之間信號參數差異較大，這往往給輻射源信號識別、關聯過程帶來極大困擾。

復雜電磁環境是在空域、時域、頻域上展現，其電磁信號縱橫交錯、連續交叉、密集重疊。而電磁信號屬性可在空域、時域、頻域和能域上描述。戰場電磁環境是戰場信息依存的主要媒介。而通信對抗中的偵察、識別、監視和干擾以及傳輸也是在這個領域內完成。

2 電子偵察技術能力需求與拓展

2.1 電子偵察技術必須具備的能力

1）高截獲能力、強分析能力

要求更高的截獲概率和偵察靈敏度和較低的虛警概率。此外，還要求測量更多的信號特征參數，參數測量及輻射源定位精度進一步提高、處理速度更快，某些場合要求直接支援戰術應用（如ESM、SEAD/反輻射）。要求更強的真假目標識別能力，除了正確識別雷達工作體制、型號，還要與武器平臺相關聯，特定場合要求區分同型雷達的不同個體。

2）多功能綜合一體化能力

需要集雷達/通信電子支援、電子情報、通信情報、信號情報等多功能為一體的電子偵察和干擾系統。美軍多功能綜合系統特別注重偵察和打擊一體化系統。美軍電子偵察與干擾和打擊一體化系統主要集中于海軍。例如艦載自防御系統（SSDS）、快速綜合防御系統（RADS）、先進多功能射頻系統（AMRFS）計劃以及先進一體化電子戰系統（AIEWS）等。其中SSDS系統由 AN/SLQ－32（V）3的電子支援系統、AN/SPS－49雷達/紅外探測跟蹤系統、旋轉體導彈（RAM）和密集陣系統組成，構成一個從電子偵察/光電探測到多層攔截反艦導彈等目標的艦船自防御系統。該系統采用新型計算機操作程序，具有多傳感器數據融合能力、多目標跟蹤能力、威脅評估和武器分配能力。其作戰方式為：首先由艦載雷達和紅外探測系統發現、跟蹤并識別目標，同時艦載電子戰系統測定來襲反艦導彈的輻射電磁波頻段，并將目標高度、方位和距離等信息傳送給武器控制系統，經計算機處理后送給RAM導彈；RAM導彈發射后接收來襲導彈的末制導雷達信號，采用被動跟蹤，當反艦導彈的紅外信號足夠強時，RAM導彈轉入紅外尋的直至命中目標。而俄軍特別重視偵察打擊一體化裝備研發，把偵察打擊一體化武器系統分為空地偵察打擊一體化武器系統、地面偵察打擊一體化武器系統和機載偵察打擊一體化武器系統。通用偵察與干擾和打擊一體化框圖見圖1所示。

圖1 通用偵察與干擾和打擊一體化框圖

3）多源信息融合能力

網絡中心戰將逐步替代以武器平臺為中心的傳統作戰方式，多傳感器協同探測、多源信息融合成為未來電子偵察技術發展的重要趨勢。以二島鏈海洋目標監視為例，未來可將衛星電子偵察系統、天基微波/光學成像系統、天基AIS監視系統以及部署在沿海的超視距雷達系統進行多源信息融合，提高海洋目標綜合偵察能力。

4）高可靠低功耗要求

機載、星載等平臺對載荷體積、質量和功耗有嚴格限制，要求設備體積小、質量輕、高可靠、低功耗。

2.2 電子偵察技術變化

1）復雜電磁環境下偵察系統的架構趨勢

為了應對復雜電磁環境，電子偵察系統必須提升密集多信號、抗干擾、微弱復雜調制信號檢測與識別等能力。當今適應復雜信號環境的新體制電子偵察系統見圖2。

圖2 適應復雜信號環境的新體制電子偵察系統

常規電子偵察技術主要利用峰值功率進行單脈沖檢測，LPI雷達的趨勢為減小峰值功率并提高占空比，從而降低敵方偵察系統的信號檢測概率。新體制的電子偵察接收機如果采用能量檢測替代傳統的功率檢測，其檢測性能將明顯改善，特別是面對類似噪聲的擴譜調制信號時，通過適當的積累方式可獲得足夠的處理增益，以此實現低信噪比信號檢測。目前更傾向于采用確定性的脈沖壓縮調制。對于線性調頻或類似的確定性脈沖壓縮調制信號，電子偵察接收機有可能采用比能量檢測更好的方式來處理截獲信號。

實際應用中，電子偵察系統缺乏信號環境的先驗信息，不確定因素多，很難找到普遍適用于各種場景、各種信號的技術體制，但數字化、軟件化、可重構、陣列多通道接收處理的發展趨勢卻越來越明顯。因此將寬帶陣列天線與數字接收機技術相結合、通過加載各種信號處理算法軟件實現空域、時域、頻域、調制域多維聯合處理是提升電子偵察系統適應復雜信號環境的一條重要途徑，將是電子偵察系統技術發展的必然趨勢。

寬帶陣列接收帶來的多通道高速、高位數A/D采集數據流需要高效處理算法，以及功能強大的處理器和并行處理機制來吞吐。再通過海量存儲器進行數據存儲，用高性能計算機完成離線分析處理。

2）網絡戰條件下的功能測量

電子對抗發展趨勢表明，網絡中心戰將逐漸替代以武器平臺為中心的傳統作戰方式。多傳感器協同、多源信息融合必將成為未來軍用電子信息系統信息處理的主導方向，電子偵察技術發展也將順應這一發展趨勢。在網絡中心戰的體系架構下，單個電子偵察系統作為網絡中的一個傳感器節點，可將采集數據傳送到指揮控制系統應用處理中心完成分析、定位和多源融合處理，結果供各作戰單元分享。這種情況下，電子偵察系統的部分資源從繁雜的信號處理和數據處理任務中解放出來，更多側重于只需完成大動態、高保真的信號采集、初步過濾、篩選存儲和傳輸，電子偵察信號處理（信息提取）、情報產生加工和分發等功能都由應用處理中心運算功能強大的處理器通過軟件來實現，如圖3所示。

圖3 網絡中心戰多傳感器信息融合提高電子偵察能力

2.3 舒特技術

2007年9月6日，以色列8架戰機，成功地躲過敘利亞的俄羅斯體制防空雷達網嚴密監視，突襲敘利亞境內縱深核目標。在空襲過程中，以色列空軍啟用了美國新研發的信息戰裝備“舒特”。以色列通過實時偵察將所獲取的敵情信息與事先建立敘利亞防空系統數據庫進行比對，在確認無誤后，隨即注入“誤導”信息，滲入敘利亞防空系統的C4I中，植入誤導算法和數據，使其獲得完全錯誤的空情信息，實際中的“最高威脅等級”被評估為“毫無威脅”，從而誤導其防空作戰系統得出“平安無事”的結論。

1）網絡瞄準技術

網絡瞄準技術，通過機載傳感器網絡系統，自動協調多個機載傳感器工作，能夠快速偵察敵防空情報網絡節點及其目標位置和屬性，整個過程由傳感器網絡系統自動實施。通過網絡瞄準技術發現正在工作的網絡節點，并利用機載傳感器探測其輻射或反射能量。采用類似于人的中樞神經系統技術，能即時將各種傳感器聚焦于潛在的威脅來源，當敵目標進行通信或移動時，機載傳感器平臺構成的網絡瞄準系統立即建立一條通道，并及時調用多種傳感器追蹤該目標，以進行目標性質和位置的確認。一旦其他傳感器發現目標并采集了數據，網絡瞄準系統就能自動計算出目標的三維空間位置，為精確打擊目標數據信息。

采用網絡瞄準技術的系統需要兩個重要技術支持：一是傳感器本身必須具有較強的電子偵察能力；二是必須有強大的數據庫支持，通過網絡瞄準技術，能將獲取的信號與數據庫已有信息進行比對、驗證和核實。

2）網絡偵察監視與網絡攻擊

“高級舒特”技術是通過已查明的防空系統節點，滲入敵防空系統的通信、情報、指揮與控制網絡（C4），實施信息數據偵察和攻擊的技術。該技術由兩個程序塊構成：一是監視敵網絡的情報信息輸出程序塊；二是向敵網絡植入誤導算法和數據的程序塊。網絡偵察監視程序塊的任務是偵察監視敵C4I的信息輸出。網絡攻擊的操作人員通過已查明的敵防空系統節點：①進入網絡。使用這個程序塊進入（滲入）其防空系統的C4I，實施信息偵察，查明敵人情報系統發現和跟蹤空中目標的情況，掌握敵防空部隊獲取對空情報的基本能力和情況，評估空襲機群采取的對抗措施對敵防空作戰的具體影響。②發送誤導信息，網絡攻擊程序塊的任務是向敵防空網絡系統植入誤導算法和數據，實施網絡攻擊。舒特技術的實質是誤導、控制敵人防空系統的網絡。它比摧毀破壞網絡的組件更進了一步，事實上，它并不對敵防空系統實施直接的電子干擾或物理破壞，而是隱蔽滲入敵人防空作戰網絡系統，將誤導算法和數據（虛假正數）植入敵方防空情報傳輸系統末端的信號處理和通信系統。③發送虛假信息。制造虛假空中目標并發送虛假信息，使敵方因得不到來襲威脅目標信息而難以組織有效的反擊，從而保證己方作戰任務的完成。

3 結束語

電子偵察中信息獲取是偵察打擊一體化的前提，提高系統應變能力、可重構能力、生成能力和作戰效能是電子偵察的重點。沒有信息獲取能力就不可能有精確而有效的打擊能力。

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