聚焦信息獲取技術(shù)

季華益

（中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京 210007）

0 引言

電子偵察是當(dāng)今熱點(diǎn)技術(shù)之一。研究電子偵察技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和架構(gòu)，旨在面對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上已經(jīng)形成的復(fù)雜電磁環(huán)境。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)強(qiáng)調(diào)體系作戰(zhàn)，強(qiáng)調(diào)頻域、時(shí)域和效能，電子信息獲取技術(shù)為適應(yīng)現(xiàn)代作戰(zhàn)的需要，其發(fā)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(fù)雜電磁環(huán)境特點(diǎn)

在以信息戰(zhàn)為核心的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，電子偵察設(shè)備將面臨著日益復(fù)雜的電磁環(huán)境。首先，作戰(zhàn)環(huán)境中的電磁輻射源信號(hào)日益密集，其中既有敵方的雷達(dá)、通信信號(hào)（許多通信信號(hào)與雷達(dá)信號(hào)共用頻段）、數(shù)據(jù)鏈路信號(hào)以及故意釋放的各種強(qiáng)干擾信號(hào)，也有己方各種電子設(shè)備的輻射信號(hào)和各種民用電子信號(hào)。這些信號(hào)的持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度往往存在較大差異，但只要落在電子偵察接收頻帶內(nèi)，它們就會(huì)對(duì)接收機(jī)信號(hào)輸出產(chǎn)生影響。偵察系統(tǒng)必須具有較大的線性動(dòng)態(tài)范圍和較強(qiáng)的多信號(hào)處理能力、抗干擾能力，才能夠?qū)Ω信d趣的信號(hào)進(jìn)行有效偵收。其次，各種輻射源信號(hào)調(diào)制樣式千差萬(wàn)別，例如連續(xù)波、脈沖波；調(diào)頻、調(diào)相或調(diào)幅，或者是復(fù)合調(diào)制樣式，甚至是寬帶或窄帶噪聲信號(hào)，偵察系統(tǒng)必須適應(yīng)多種調(diào)制類型。第三，為了有效對(duì)抗電子偵察、干擾及反輻射導(dǎo)彈攻擊，越來(lái)越多的雷達(dá)系統(tǒng)采用了低截獲概率（LPI）設(shè)計(jì)，包括采用高占空比、低峰值功率的復(fù)雜脈沖壓縮調(diào)制/大時(shí)間帶寬積信號(hào)波形，以及參數(shù)（載頻、脈沖重復(fù)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(tǒng)截獲和分析雷達(dá)信號(hào)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(shí)現(xiàn)低信噪比信號(hào)檢測(cè)與分析識(shí)別，成為電子偵察系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮的問(wèn)題。第四，現(xiàn)代雷達(dá)大多體制復(fù)雜、具有多種工作模式，不同模式之間信號(hào)參數(shù)差異較大，這往往給輻射源信號(hào)識(shí)別、關(guān)聯(lián)過(guò)程帶來(lái)極大困擾。

復(fù)雜電磁環(huán)境是在空域、時(shí)域、頻域上展現(xiàn)，其電磁信號(hào)縱橫交錯(cuò)、連續(xù)交叉、密集重疊。而電磁信號(hào)屬性可在空域、時(shí)域、頻域和能域上描述。戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境是戰(zhàn)場(chǎng)信息依存的主要媒介。而通信對(duì)抗中的偵察、識(shí)別、監(jiān)視和干擾以及傳輸也是在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)完成。

2 電子偵察技術(shù)能力需求與拓展

2.1 電子偵察技術(shù)必須具備的能力

1）高截獲能力、強(qiáng)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(cè)量更多的信號(hào)特征參數(shù)，參數(shù)測(cè)量及輻射源定位精度進(jìn)一步提高、處理速度更快，某些場(chǎng)合要求直接支援戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用（如ESM、SEAD/反輻射）。要求更強(qiáng)的真假目標(biāo)識(shí)別能力，除了正確識(shí)別雷達(dá)工作體制、型號(hào)，還要與武器平臺(tái)相關(guān)聯(lián)，特定場(chǎng)合要求區(qū)分同型雷達(dá)的不同個(gè)體。

2）多功能綜合一體化能力

需要集雷達(dá)/通信電子支援、電子情報(bào)、通信情報(bào)、信號(hào)情報(bào)等多功能為一體的電子偵察和干擾系統(tǒng)。美軍多功能綜合系統(tǒng)特別注重偵察和打擊一體化系統(tǒng)。美軍電子偵察與干擾和打擊一體化系統(tǒng)主要集中于海軍。例如艦載自防御系統(tǒng)（SSDS）、快速綜合防御系統(tǒng)（RADS）、先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)（AMRFS）計(jì)劃以及先進(jìn)一體化電子戰(zhàn)系統(tǒng)（AIEWS）等。其中SSDS系統(tǒng)由 AN/SLQ－32（V）3的電子支援系統(tǒng)、AN/SPS－49雷達(dá)/紅外探測(cè)跟蹤系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)體導(dǎo)彈（RAM）和密集陣系統(tǒng)組成，構(gòu)成一個(gè)從電子偵察/光電探測(cè)到多層攔截反艦導(dǎo)彈等目標(biāo)的艦船自防御系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用新型計(jì)算機(jī)操作程序，具有多傳感器數(shù)據(jù)融合能力、多目標(biāo)跟蹤能力、威脅評(píng)估和武器分配能力。其作戰(zhàn)方式為：首先由艦載雷達(dá)和紅外探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、跟蹤并識(shí)別目標(biāo)，同時(shí)艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)測(cè)定來(lái)襲反艦導(dǎo)彈的輻射電磁波頻段，并將目標(biāo)高度、方位和距離等信息傳送給武器控制系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后送給RAM導(dǎo)彈；RAM導(dǎo)彈發(fā)射后接收來(lái)襲導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)信號(hào)，采用被動(dòng)跟蹤，當(dāng)反艦導(dǎo)彈的紅外信號(hào)足夠強(qiáng)時(shí)，RAM導(dǎo)彈轉(zhuǎn)入紅外尋的直至命中目標(biāo)。而俄軍特別重視偵察打擊一體化裝備研發(fā)，把偵察打擊一體化武器系統(tǒng)分為空地偵察打擊一體化武器系統(tǒng)、地面?zhèn)刹齑驌粢惑w化武器系統(tǒng)和機(jī)載偵察打擊一體化武器系統(tǒng)。通用偵察與干擾和打擊一體化框圖見(jiàn)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(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)將逐步替代以武器平臺(tái)為中心的傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式，多傳感器協(xié)同探測(cè)、多源信息融合成為未來(lái)電子偵察技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。以二島鏈海洋目標(biāo)監(jiān)視為例，未來(lái)可將衛(wèi)星電子偵察系統(tǒng)、天基微波/光學(xué)成像系統(tǒng)、天基AIS監(jiān)視系統(tǒng)以及部署在沿海的超視距雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行多源信息融合，提高海洋目標(biāo)綜合偵察能力。

4）高可靠低功耗要求

機(jī)載、星載等平臺(tái)對(duì)載荷體積、質(zhì)量和功耗有嚴(yán)格限制，要求設(shè)備體積小、質(zhì)量輕、高可靠、低功耗。

2.2 電子偵察技術(shù)變化

1）復(fù)雜電磁環(huán)境下偵察系統(tǒng)的架構(gòu)趨勢(shì)

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境，電子偵察系統(tǒng)必須提升密集多信號(hào)、抗干擾、微弱復(fù)雜調(diào)制信號(hào)檢測(cè)與識(shí)別等能力。當(dāng)今適應(yīng)復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的新體制電子偵察系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2 適應(yīng)復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的新體制電子偵察系統(tǒng)

常規(guī)電子偵察技術(shù)主要利用峰值功率進(jìn)行單脈沖檢測(cè)，LPI雷達(dá)的趨勢(shì)為減小峰值功率并提高占空比，從而降低敵方偵察系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)概率。新體制的電子偵察接收機(jī)如果采用能量檢測(cè)替代傳統(tǒng)的功率檢測(cè)，其檢測(cè)性能將明顯改善，特別是面對(duì)類似噪聲的擴(kuò)譜調(diào)制信號(hào)時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆e累方式可獲得足夠的處理增益，以此實(shí)現(xiàn)低信噪比信號(hào)檢測(cè)。目前更傾向于采用確定性的脈沖壓縮調(diào)制。對(duì)于線性調(diào)頻或類似的確定性脈沖壓縮調(diào)制信號(hào)，電子偵察接收機(jī)有可能采用比能量檢測(cè)更好的方式來(lái)處理截獲信號(hào)。

實(shí)際應(yīng)用中，電子偵察系統(tǒng)缺乏信號(hào)環(huán)境的先驗(yàn)信息，不確定因素多，很難找到普遍適用于各種場(chǎng)景、各種信號(hào)的技術(shù)體制，但數(shù)字化、軟件化、可重構(gòu)、陣列多通道接收處理的發(fā)展趨勢(shì)卻越來(lái)越明顯。因此將寬帶陣列天線與數(shù)字接收機(jī)技術(shù)相結(jié)合、通過(guò)加載各種信號(hào)處理算法軟件實(shí)現(xiàn)空域、時(shí)域、頻域、調(diào)制域多維聯(lián)合處理是提升電子偵察系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的一條重要途徑，將是電子偵察系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

寬帶陣列接收帶來(lái)的多通道高速、高位數(shù)A/D采集數(shù)據(jù)流需要高效處理算法，以及功能強(qiáng)大的處理器和并行處理機(jī)制來(lái)吞吐。再通過(guò)海量存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，用高性能計(jì)算機(jī)完成離線分析處理。

2）網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)條件下的功能測(cè)量

電子對(duì)抗發(fā)展趨勢(shì)表明，網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)將逐漸替代以武器平臺(tái)為中心的傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式。多傳感器協(xié)同、多源信息融合必將成為未來(lái)軍用電子信息系統(tǒng)信息處理的主導(dǎo)方向，電子偵察技術(shù)發(fā)展也將順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的體系架構(gòu)下，單個(gè)電子偵察系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，可將采集數(shù)據(jù)傳送到指揮控制系統(tǒng)應(yīng)用處理中心完成分析、定位和多源融合處理，結(jié)果供各作戰(zhàn)單元分享。這種情況下，電子偵察系統(tǒng)的部分資源從繁雜的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理任務(wù)中解放出來(lái)，更多側(cè)重于只需完成大動(dòng)態(tài)、高保真的信號(hào)采集、初步過(guò)濾、篩選存儲(chǔ)和傳輸，電子偵察信號(hào)處理（信息提取）、情報(bào)產(chǎn)生加工和分發(fā)等功能都由應(yīng)用處理中心運(yùn)算功能強(qiáng)大的處理器通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)多傳感器信息融合提高電子偵察能力

2.3 舒特技術(shù)

2007年9月6日，以色列8架戰(zhàn)機(jī)，成功地躲過(guò)敘利亞的俄羅斯體制防空雷達(dá)網(wǎng)嚴(yán)密監(jiān)視，突襲敘利亞境內(nèi)縱深核目標(biāo)。在空襲過(guò)程中，以色列空軍啟用了美國(guó)新研發(fā)的信息戰(zhàn)裝備“舒特”。以色列通過(guò)實(shí)時(shí)偵察將所獲取的敵情信息與事先建立敘利亞防空系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，在確認(rèn)無(wú)誤后，隨即注入“誤導(dǎo)”信息，滲入敘利亞防空系統(tǒng)的C4I中，植入誤導(dǎo)算法和數(shù)據(jù)，使其獲得完全錯(cuò)誤的空情信息，實(shí)際中的“最高威脅等級(jí)”被評(píng)估為“毫無(wú)威脅”，從而誤導(dǎo)其防空作戰(zhàn)系統(tǒng)得出“平安無(wú)事”的結(jié)論。

1）網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)，通過(guò)機(jī)載傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，自動(dòng)協(xié)調(diào)多個(gè)機(jī)載傳感器工作，能夠快速偵察敵防空情報(bào)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及其目標(biāo)位置和屬性，整個(gè)過(guò)程由傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)施。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)現(xiàn)正在工作的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并利用機(jī)載傳感器探測(cè)其輻射或反射能量。采用類似于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)技術(shù)，能即時(shí)將各種傳感器聚焦于潛在的威脅來(lái)源，當(dāng)敵目標(biāo)進(jìn)行通信或移動(dòng)時(shí)，機(jī)載傳感器平臺(tái)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)立即建立一條通道，并及時(shí)調(diào)用多種傳感器追蹤該目標(biāo)，以進(jìn)行目標(biāo)性質(zhì)和位置的確認(rèn)。一旦其他傳感器發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并采集了數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)就能自動(dòng)計(jì)算出目標(biāo)的三維空間位置，為精確打擊目標(biāo)數(shù)據(jù)信息。

采用網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)的系統(tǒng)需要兩個(gè)重要技術(shù)支持：一是傳感器本身必須具有較強(qiáng)的電子偵察能力；二是必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瞄準(zhǔn)技術(shù)，能將獲取的信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)已有信息進(jìn)行比對(duì)、驗(yàn)證和核實(shí)。

2）網(wǎng)絡(luò)偵察監(jiān)視與網(wǎng)絡(luò)攻擊

“高級(jí)舒特”技術(shù)是通過(guò)已查明的防空系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，滲入敵防空系統(tǒng)的通信、情報(bào)、指揮與控制網(wǎng)絡(luò)（C4），實(shí)施信息數(shù)據(jù)偵察和攻擊的技術(shù)。該技術(shù)由兩個(gè)程序塊構(gòu)成：一是監(jiān)視敵網(wǎng)絡(luò)的情報(bào)信息輸出程序塊；二是向敵網(wǎng)絡(luò)植入誤導(dǎo)算法和數(shù)據(jù)的程序塊。網(wǎng)絡(luò)偵察監(jiān)視程序塊的任務(wù)是偵察監(jiān)視敵C4I的信息輸出。網(wǎng)絡(luò)攻擊的操作人員通過(guò)已查明的敵防空系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)：①進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。使用這個(gè)程序塊進(jìn)入（滲入）其防空系統(tǒng)的C4I，實(shí)施信息偵察，查明敵人情報(bào)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和跟蹤空中目標(biāo)的情況，掌握敵防空部隊(duì)獲取對(duì)空情報(bào)的基本能力和情況，評(píng)估空襲機(jī)群采取的對(duì)抗措施對(duì)敵防空作戰(zhàn)的具體影響。②發(fā)送誤導(dǎo)信息，網(wǎng)絡(luò)攻擊程序塊的任務(wù)是向敵防空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)植入誤導(dǎo)算法和數(shù)據(jù)，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)攻擊。舒特技術(shù)的實(shí)質(zhì)是誤導(dǎo)、控制敵人防空系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。它比摧毀破壞網(wǎng)絡(luò)的組件更進(jìn)了一步，事實(shí)上，它并不對(duì)敵防空系統(tǒng)實(shí)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(zhàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將誤導(dǎo)算法和數(shù)據(jù)（虛假正數(shù)）植入敵方防空情報(bào)傳輸系統(tǒng)末端的信號(hào)處理和通信系統(tǒng)。③發(fā)送虛假信息。制造虛假空中目標(biāo)并發(fā)送虛假信息，使敵方因得不到來(lái)襲威脅目標(biāo)信息而難以組織有效的反擊，從而保證己方作戰(zhàn)任務(wù)的完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

電子偵察中信息獲取是偵察打擊一體化的前提，提高系統(tǒng)應(yīng)變能力、可重構(gòu)能力、生成能力和作戰(zhàn)效能是電子偵察的重點(diǎn)。沒(méi)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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