网电空间认知电子战技术

苏 抗，朱伟强

（中国航天科工集团8511研究所，江苏 南京 210007）

0 引言

信息设备与网络技术的不断进步，推动了信息对抗技术的高速发展，从最初以硬件为中心、针对特定目标的单一形式对抗，发展到目前以软件为中心、适应多目标的功能重构对抗，以及面向未来以认知为中心的智能自主对抗［1］。而近年来提出的网电空间概念，则通过层次化结构融合了现有的电子战、网络战、情报战和认知战，开辟了信息对抗的新领域。

本文阐述了网电空间与认知电子战的内涵与联系，分析了认知电子战技术发展的现状与趋势，随后，结合认知电子战的闭环特点，提出了一种适用于战场网电认知的信息对抗平台架构，分析、总结了实现有效对抗所需的核心功能与关键技术，最后，展望了认知电子战技术在网电对抗中的应用前景。

1 网电空间内的认知电子战

1.1 网电空间与网电对抗

网电空间概念最初由美国人提出，目前美国政府和军方的最新定义为：信息环境中的一个全球域，由相互依赖的信息技术基础设施网络及其内部数据构成，这些网络包括因特网、电信网、计算机系统以及嵌入式处理和控制器。

网电对抗是一种广义上的信息战，以网电空间为基础，对抗以信息为核心，涵盖信息产生、处理、传输、存储、运用的全过程。

网电对抗针对网络化的电子信息系统进行，在电子对抗技术的基础上，广泛融合网络、情报、认知等多领域对抗技术，从而在更多、更高的信息层次，进行进攻性网电作战、防御性网电作战以及支撑攻防所需的网电信息探测。网电探测进行多层次信息的探测与融合，生成综合态势，引导网电攻防，评估作战效能，反馈任务执行，支撑网电对抗的闭环作战。

根据美国政府和军方的定义，进攻性网电作战即“利用网电空间能力，或者经由网电能力实现力量投送的网电空间对抗”；防御性网电作战即“通过主动或被动方式，利用友方网电空间，同时保护数据、网络、网络中心能力及其它特定系统”。

1.2 认知电子战

与网电空间、网电对抗相似，认知电子战也是近年来才提出的新概念。目前，认知电子战还没有一个明确的概念定义，有时也被称为自适应电子战、智能电子战等，但是，根据美国认知电子战项目的介绍来看，认知电子战的内涵可以理解为：依据实时环境态势感知、作战效能评估以及知识学习、累积的结果，动态地自主调整攻击与防护策略，通过流程的闭环，实现智能、高效的信息对抗。图1给出了认知电子战概念的进一步描述。

认知电子战主要构成包括以下几个方面：

1）实时环境态势感知与任务执行。态势感知与任务执行是认知电子战自主学习、评估、预测、决策的基础，需要通过具备功能重构能力的信息对抗平台来实现。

2）自主作战效能动态评估。认知电子战有别于传统电子战的新能力，评估结果通过学习在知识库积累，同时反馈决策单元，参与对抗策略的优化。

3）动态学习与积累。通过自主学习，构建动态知识库，支撑未知或认知目标的对抗。

4）网电态势评估、预测。采用模式识别与推理算法，实现目标行为识别与预测。

5）闭环对抗策略制定与优化。通过环境态势感知、作战效能评估与动态知识库的融合，实现电子战攻防的闭环，结合对抗策略的优化，提升信息对抗的作战效能。

1.3 网电对抗与认知电子战

认知电子战的研究重点，主要围绕学习、评估、决策3个方面进行，关键技术属于网电空间感知、评估、预测、决策、规划的范畴。此外，认知电子战所需的环境态势感知与攻防策略执行，能够在网电空间内通过射频收发、信号/信息处理等方式得以实现，因而认知电子战属于网电对抗领域。

认知电子战完成了网电空间综合态势感知与任务决策的串联，不仅引入了自主学习机制，而且结合评估预测方法与动态知识库，构建了网电空间感知、评估、决策的闭环，最终，通过任务决策与资源规划，在丰富信息对抗实施途径的同时，增强信息攻防的作战效能。

就目前而言，网电对抗几乎可以容纳全部已有的信息对抗方式。其中，电子频谱对抗、协议对抗、信息对抗、认知与决策对抗，依次可以对应现有的电子战、网络战、情报战、认知战。可见，与现有信息对抗方式相比，网电对抗构建了一个更为庞大、更为完整的域，实现了已有信息对抗方式的完整融合。

网电对抗在其融合的多种对抗方式之内，通过感知、分析、攻防、评估构成闭环；在多种对抗方式之间，通过相互支撑、引导，进而构成一个更大的闭环；最终通过高度自主的认知技术，动态完成任务决策、规划与执行，增强信息对抗的实时性、有效性、隐蔽性，同时实现未知类型目标以及具备认知能力目标的对抗能力。

2 美军认知电子战发展与构思

2.1 研究现状

目前，美国国防高级研究计划局（DARPA）已经开始了一系列认知电子战项目［2－3］，其中，最具代表性的项目包括自适应雷达对抗（ARC）项目、自适应电子战行为学习（BLADE）项目、极端射频频谱条件下的通信（COMMEX）项目。

此外，其它认知电子战项目包括［4－6］：美国空军开发的认知干扰机（CJ）项目和电子战高级部件（ACE）项目、美国陆军开发的“城市军刀”项目、美国海军开发的认知通信电子战项目和电子战技术（2013年度）项目。

2.2 下一步计划

未来，美国认知电子战研究的重点目标是将自适应和机器学习算法应用到电子战中：

1）频谱知识。制定一个框架和一系列标准，提供一种开放、通用的适用于实时电子战的方法，实现频谱及其用户动态知识的组织、共享和利用，内容覆盖射频辐射源和网络的静态和动态参数，如物理层传输特征、协议、功能、物理机动、网络拓扑、自适应行为、电子防护模式等。

2）频谱学习。提供实时/现场的频谱和威胁环境学习能力，同时给出直观结果，内容包括：识别、定位频谱内所有信号、辐射源和用户；识别一体化防御网络的电子战斗序列；识别电子防护模式与自适应威胁对应策略（尤其是存在干扰情况下），描述其特性；识别通信或雷达网络结构，包括功能拓扑结构和指挥结构；识别未知通信或网络协议，描述其特性；识别雷达系统的功能与意图；评估己方电子攻击效能，即电子战战损评估（BDA）；利用有意辐射信号和机会信号（如广播电台信号等）描述射频传播环境特性。

3）频谱推理。针对当前频谱态势和威胁知识进行推理，实时制定电子攻击策略和优化资源配置，重点实现：融合分布探测信息感知威胁优先级，协调可用电子攻击资源同时对抗多个威胁（一对多）；优化调度分布平台电子战资源，同时对抗多个威胁（多对多）。

4）频谱攻击。利用射频系统硬件、协议、运作方法、处理算法、软件、固件的相关知识及脆弱性，制定针对特定目标的最佳电子攻击策略，同时，根据态势变化动态优化实施策略，实现比当前电子战方法更有效、更高效、更隐蔽的非传统电子对抗途径。

5）高吞吐量、快速可编程电子战平台。以功能重构技术为核心，提供强大信号与信息处理能力，实现认知电子战必需的环境态势感知与对抗策略执行。

6）自适应电子战开发仿真环境。通过硬件、软件或结合方式，构建射频仿真环境，支撑先进认知电子战技术与系统的开发、测试、验证。

3 网电认知对抗实现途径

3.1 系统架构

为了满足认知电子战技术在网电空间内实现的需求，图2提出了一种适应于战场网电认知的信息对抗平台架构，系统组成包括硬件资源、软件资源及接口。

平台底层总线提供硬件资源之间的数据传输能力，同时，支撑平台测控、功能管理与资源调度的实现。软硬件接口实现软件资源与硬件资源的隔离与映射。应用服务接口实现平台功能模块之间的连接与交互，向用户提供基于模块的功能管理与资源调度服务。

3.2 核心功能与关键技术

围绕网电认知对抗的闭环特征，平台硬件资源与软件组件必需具备的核心功能包括：

1）网电态势实时感知与接入。实现电磁频谱截获与时域、频域、空域分析，链路/网络协议识别，节点网络属性探测，报文截获，信息挖掘，基于协议的链路/网络接入，以及不同特征电磁信号和比特流的精确发送。

2）作战效能评估与反馈。构建网电对抗闭环的关键是依据对抗实施前后战场综合态势的变化情况，实时评估对抗策略的有效性、攻击执行的隐蔽性。为了避免攻击信号对态势感知传感器的影响，同时增强评估结果的可靠性，作战效能评估可以采用分布式架构实现，即攻击平台调度异地部署平台的探测资源，感知战场态势，最终，融合多源感知信息，生成标准格式的态势评估报文，反馈对抗闭环的执行。

3）自主学习的动态知识库。知识库包括威胁描述、决策规则、攻击样本3个部分，通过预先给定的先验知识和动态的学习、累积，提供目标感知、识别、评估、预测以及任务决策、规划的依据，而自主学习机制的引入，进一步增强了对抗的自主性、攻击的隐蔽性以及对未知类型目标、具备认知能力目标的适应性。

4）对抗动态决策。综合态势感知、效能评估以及知识库信息，依据构建的网电认知对抗模型，在目标感知、识别、评估、预测的基础上，结合战场信息对抗资源部署情况，快速决策，制定作战任务，规划资源分配，调度任务执行，引导信息对抗有效执行。

根据网电认知对抗的核心功能需求，关键技术主要包括网电认知对抗建模、学习与推理、对抗效能评估、作战任务动态规划、平台功能管理与资源调度。

4 应用前景

认知电子战技术实现了网电空间对抗的闭环，通过实时的态势感知、效能评估、知识学习积累，自主做出决策，制定、优化对抗策略，实现未知类型目标、具备认知能力目标的对抗，同时增强攻防实施的实时性、有效性、隐蔽性。

结合平台功能重构技术和异构互操作技术，认知电子战技术能够根据动态任务规划结果，快速调度战场分布部署的各类信息对抗资源，实现配置资源优化、高效的使用。

此外，认知电子战技术研究重点集中于建模与算法，研究成果主要通过软件形式呈现，从而使得研究成果能够便捷应用于现有装备，快速增强系统的综合攻防能力。

与传统电子战相比，认知电子战技术具备的上述优势，更加适合未来网电空间内的信息对抗，是一种具有巨大发展潜力、广阔应用前景的重要信息对抗技术。

5 结束语

网电空间涉及技术领域广泛，信息组成要素与数量庞大，网电认知电子战技术研究必将是一个复杂的系统工程。目前，无论网电对抗还是认知电子战技术研究，都还处于初级阶段，网电认知对抗建模、作战效能评估等大量新技术，还有待通过多个学科的融合，进行更为深入的研究。

［1］张春磊，杨小牛.认知电子战初探［J］.通信对抗，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.