網電空間認知電子戰技術

蘇 抗，朱偉強

（中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007）

0 引言

信息設備與網絡技術的不斷進步，推動了信息對抗技術的高速發展，從最初以硬件為中心、針對特定目標的單一形式對抗，發展到目前以軟件為中心、適應多目標的功能重構對抗，以及面向未來以認知為中心的智能自主對抗［1］。而近年來提出的網電空間概念，則通過層次化結構融合了現有的電子戰、網絡戰、情報戰和認知戰，開辟了信息對抗的新領域。

本文闡述了網電空間與認知電子戰的內涵與聯系，分析了認知電子戰技術發展的現狀與趨勢，隨后，結合認知電子戰的閉環特點，提出了一種適用于戰場網電認知的信息對抗平臺架構，分析、總結了實現有效對抗所需的核心功能與關鍵技術，最后，展望了認知電子戰技術在網電對抗中的應用前景。

1 網電空間內的認知電子戰

1.1 網電空間與網電對抗

網電空間概念最初由美國人提出，目前美國政府和軍方的最新定義為：信息環境中的一個全球域，由相互依賴的信息技術基礎設施網絡及其內部數據構成，這些網絡包括因特網、電信網、計算機系統以及嵌入式處理和控制器。

網電對抗是一種廣義上的信息戰，以網電空間為基礎，對抗以信息為核心，涵蓋信息產生、處理、傳輸、存儲、運用的全過程。

網電對抗針對網絡化的電子信息系統進行，在電子對抗技術的基礎上，廣泛融合網絡、情報、認知等多領域對抗技術，從而在更多、更高的信息層次，進行進攻性網電作戰、防御性網電作戰以及支撐攻防所需的網電信息探測。網電探測進行多層次信息的探測與融合，生成綜合態勢，引導網電攻防，評估作戰效能，反饋任務執行，支撐網電對抗的閉環作戰。

根據美國政府和軍方的定義，進攻性網電作戰即“利用網電空間能力，或者經由網電能力實現力量投送的網電空間對抗”；防御性網電作戰即“通過主動或被動方式，利用友方網電空間，同時保護數據、網絡、網絡中心能力及其它特定系統”。

1.2 認知電子戰

與網電空間、網電對抗相似，認知電子戰也是近年來才提出的新概念。目前，認知電子戰還沒有一個明確的概念定義，有時也被稱為自適應電子戰、智能電子戰等，但是，根據美國認知電子戰項目的介紹來看，認知電子戰的內涵可以理解為：依據實時環境態勢感知、作戰效能評估以及知識學習、累積的結果，動態地自主調整攻擊與防護策略，通過流程的閉環，實現智能、高效的信息對抗。圖1給出了認知電子戰概念的進一步描述。

認知電子戰主要構成包括以下幾個方面：

1）實時環境態勢感知與任務執行。態勢感知與任務執行是認知電子戰自主學習、評估、預測、決策的基礎，需要通過具備功能重構能力的信息對抗平臺來實現。

2）自主作戰效能動態評估。認知電子戰有別于傳統電子戰的新能力，評估結果通過學習在知識庫積累，同時反饋決策單元，參與對抗策略的優化。

3）動態學習與積累。通過自主學習，構建動態知識庫，支撐未知或認知目標的對抗。

4）網電態勢評估、預測。采用模式識別與推理算法，實現目標行為識別與預測。

5）閉環對抗策略制定與優化。通過環境態勢感知、作戰效能評估與動態知識庫的融合，實現電子戰攻防的閉環，結合對抗策略的優化，提升信息對抗的作戰效能。

1.3 網電對抗與認知電子戰

認知電子戰的研究重點，主要圍繞學習、評估、決策3個方面進行，關鍵技術屬于網電空間感知、評估、預測、決策、規劃的范疇。此外，認知電子戰所需的環境態勢感知與攻防策略執行，能夠在網電空間內通過射頻收發、信號/信息處理等方式得以實現，因而認知電子戰屬于網電對抗領域。

認知電子戰完成了網電空間綜合態勢感知與任務決策的串聯，不僅引入了自主學習機制，而且結合評估預測方法與動態知識庫，構建了網電空間感知、評估、決策的閉環，最終，通過任務決策與資源規劃，在豐富信息對抗實施途徑的同時，增強信息攻防的作戰效能。

就目前而言，網電對抗幾乎可以容納全部已有的信息對抗方式。其中，電子頻譜對抗、協議對抗、信息對抗、認知與決策對抗，依次可以對應現有的電子戰、網絡戰、情報戰、認知戰。可見，與現有信息對抗方式相比，網電對抗構建了一個更為龐大、更為完整的域，實現了已有信息對抗方式的完整融合。

網電對抗在其融合的多種對抗方式之內，通過感知、分析、攻防、評估構成閉環；在多種對抗方式之間，通過相互支撐、引導，進而構成一個更大的閉環；最終通過高度自主的認知技術，動態完成任務決策、規劃與執行，增強信息對抗的實時性、有效性、隱蔽性，同時實現未知類型目標以及具備認知能力目標的對抗能力。

2 美軍認知電子戰發展與構思

2.1 研究現狀

目前，美國國防高級研究計劃局（DARPA）已經開始了一系列認知電子戰項目［2－3］，其中，最具代表性的項目包括自適應雷達對抗（ARC）項目、自適應電子戰行為學習（BLADE）項目、極端射頻頻譜條件下的通信（COMMEX）項目。

此外，其它認知電子戰項目包括［4－6］：美國空軍開發的認知干擾機（CJ）項目和電子戰高級部件（ACE）項目、美國陸軍開發的“城市軍刀”項目、美國海軍開發的認知通信電子戰項目和電子戰技術（2013年度）項目。

2.2 下一步計劃

未來，美國認知電子戰研究的重點目標是將自適應和機器學習算法應用到電子戰中：

1）頻譜知識。制定一個框架和一系列標準，提供一種開放、通用的適用于實時電子戰的方法，實現頻譜及其用戶動態知識的組織、共享和利用，內容覆蓋射頻輻射源和網絡的靜態和動態參數，如物理層傳輸特征、協議、功能、物理機動、網絡拓撲、自適應行為、電子防護模式等。

2）頻譜學習。提供實時/現場的頻譜和威脅環境學習能力，同時給出直觀結果，內容包括：識別、定位頻譜內所有信號、輻射源和用戶；識別一體化防御網絡的電子戰斗序列；識別電子防護模式與自適應威脅對應策略（尤其是存在干擾情況下），描述其特性；識別通信或雷達網絡結構，包括功能拓撲結構和指揮結構；識別未知通信或網絡協議，描述其特性；識別雷達系統的功能與意圖；評估己方電子攻擊效能，即電子戰戰損評估（BDA）；利用有意輻射信號和機會信號（如廣播電臺信號等）描述射頻傳播環境特性。

3）頻譜推理。針對當前頻譜態勢和威脅知識進行推理，實時制定電子攻擊策略和優化資源配置，重點實現：融合分布探測信息感知威脅優先級，協調可用電子攻擊資源同時對抗多個威脅（一對多）；優化調度分布平臺電子戰資源，同時對抗多個威脅（多對多）。

4）頻譜攻擊。利用射頻系統硬件、協議、運作方法、處理算法、軟件、固件的相關知識及脆弱性，制定針對特定目標的最佳電子攻擊策略，同時，根據態勢變化動態優化實施策略，實現比當前電子戰方法更有效、更高效、更隱蔽的非傳統電子對抗途徑。

5）高吞吐量、快速可編程電子戰平臺。以功能重構技術為核心，提供強大信號與信息處理能力，實現認知電子戰必需的環境態勢感知與對抗策略執行。

6）自適應電子戰開發仿真環境。通過硬件、軟件或結合方式，構建射頻仿真環境，支撐先進認知電子戰技術與系統的開發、測試、驗證。

3 網電認知對抗實現途徑

3.1 系統架構

為了滿足認知電子戰技術在網電空間內實現的需求，圖2提出了一種適應于戰場網電認知的信息對抗平臺架構，系統組成包括硬件資源、軟件資源及接口。

平臺底層總線提供硬件資源之間的數據傳輸能力，同時，支撐平臺測控、功能管理與資源調度的實現。軟硬件接口實現軟件資源與硬件資源的隔離與映射。應用服務接口實現平臺功能模塊之間的連接與交互，向用戶提供基于模塊的功能管理與資源調度服務。

3.2 核心功能與關鍵技術

圍繞網電認知對抗的閉環特征，平臺硬件資源與軟件組件必需具備的核心功能包括：

1）網電態勢實時感知與接入。實現電磁頻譜截獲與時域、頻域、空域分析，鏈路/網絡協議識別，節點網絡屬性探測，報文截獲，信息挖掘，基于協議的鏈路/網絡接入，以及不同特征電磁信號和比特流的精確發送。

2）作戰效能評估與反饋。構建網電對抗閉環的關鍵是依據對抗實施前后戰場綜合態勢的變化情況，實時評估對抗策略的有效性、攻擊執行的隱蔽性。為了避免攻擊信號對態勢感知傳感器的影響，同時增強評估結果的可靠性，作戰效能評估可以采用分布式架構實現，即攻擊平臺調度異地部署平臺的探測資源，感知戰場態勢，最終，融合多源感知信息，生成標準格式的態勢評估報文，反饋對抗閉環的執行。

3）自主學習的動態知識庫。知識庫包括威脅描述、決策規則、攻擊樣本3個部分，通過預先給定的先驗知識和動態的學習、累積，提供目標感知、識別、評估、預測以及任務決策、規劃的依據，而自主學習機制的引入，進一步增強了對抗的自主性、攻擊的隱蔽性以及對未知類型目標、具備認知能力目標的適應性。

4）對抗動態決策。綜合態勢感知、效能評估以及知識庫信息，依據構建的網電認知對抗模型，在目標感知、識別、評估、預測的基礎上，結合戰場信息對抗資源部署情況，快速決策，制定作戰任務，規劃資源分配，調度任務執行，引導信息對抗有效執行。

根據網電認知對抗的核心功能需求，關鍵技術主要包括網電認知對抗建模、學習與推理、對抗效能評估、作戰任務動態規劃、平臺功能管理與資源調度。

4 應用前景

認知電子戰技術實現了網電空間對抗的閉環，通過實時的態勢感知、效能評估、知識學習積累，自主做出決策，制定、優化對抗策略，實現未知類型目標、具備認知能力目標的對抗，同時增強攻防實施的實時性、有效性、隱蔽性。

結合平臺功能重構技術和異構互操作技術，認知電子戰技術能夠根據動態任務規劃結果，快速調度戰場分布部署的各類信息對抗資源，實現配置資源優化、高效的使用。

此外，認知電子戰技術研究重點集中于建模與算法，研究成果主要通過軟件形式呈現，從而使得研究成果能夠便捷應用于現有裝備，快速增強系統的綜合攻防能力。

與傳統電子戰相比，認知電子戰技術具備的上述優勢，更加適合未來網電空間內的信息對抗，是一種具有巨大發展潛力、廣闊應用前景的重要信息對抗技術。

5 結束語

網電空間涉及技術領域廣泛，信息組成要素與數量龐大，網電認知電子戰技術研究必將是一個復雜的系統工程。目前，無論網電對抗還是認知電子戰技術研究，都還處于初級階段，網電認知對抗建模、作戰效能評估等大量新技術，還有待通過多個學科的融合，進行更為深入的研究。

［1］張春磊，楊小牛.認知電子戰初探［J］.通信對抗，2013，32（2）：1－4，20.

［2］Manz B.Cognition：EW gets brainy［J］.The journal of electronic defense，2012，35（10）：32－39.

［3］DARPA.Behavioral learning for adaptive electronic warfare，DARPA－BAA－10－79 ［R/OL］.［2010－07－09］.http：//www.fbo.gov.

［4］DARPA.Communications under extreme RF spectrum condition，DARPA－BAA－10－74 ［R/OL］.［2010－09－10］.http：//www.fbo.gov.

［5］AFRL.Cognitive jammer，RFI－PKS－0001－2010［R/OL］.［2010－01－20］.http：//www.fbo.gov.

［6］ONR.Electronic warfare technology，BAA－13－005［R/OL］.［2012－11－09］.Http：//www.fbo.gov.