智能化电子对抗装备内涵与发展途径探究

吴雪峰

(海军装备部信息系统局，北京100841)

0 引 言

随着人工智能技术的迅猛发展，人工智能在图像识别、自动驾驶、互联网、物联网等众多领域获得了广泛的运用[1]。同样，人工智能技术正在改变传统作战的理念，改写现代战争进化轨迹：战争博弈的重点由机械化作战逐步向信息化、智能化的体系对抗转变。美国国防部高级研究计划局提出的“马赛克战”战略便是未来智能化作战的主要作战形式。“这是一种并行、大区域、机器速度(AI速度)的组合式作战方式，可以从认知层面碾压线性对手。”“马赛克战”是一种联合、跨域、快速响应型作战理论，而人工智能技术无疑是“马赛克战”战略的最主要驱动因素。正如有专家解读的那样，“‘马赛克战’理念已经预见到复杂度本身就是一种武器”、“未来的战争是算法的战争”[2]。

1 智能化电子对抗装备的内涵

1.1 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[34]。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2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。

智能化电子对抗设备架构如图1所示。

图1 智能化电子对抗设备架构示意图

从哲学的观点来看，事物的发展不是一蹴而就的。智能化电子对抗装备也是一样，需要人工智能技术在该领域由浅入深逐步的发展。因而广义的智能化电子对抗设备功能构建维度可以包含：自适应天线单元，智能化解决天线极化方式的选择；智能化接收机单元，包含自适应数字波束合成、自适应信道化、自适应测向方式选择、自适应雷达信号与通信信号侦收等等，目标是解决不同信号侦收测量的问题，提高设备的环境态势适应性；智能化信号分选设备，利用机器学习的知识，智能化地将各种信号分类，提高分类准确率，并具备一定的自主学习能力等。这些不同层级的小闭环均是智能化电子对抗装备技术发展的一部分。在此之上，智能化电子对抗设备还包括分系统级别的智能化，比如智能化侦察设备、智能化干扰设备。智能化侦察的含义是利用态势感知生成的“知识”，指导侦察设备，提高侦察资源的利用率和态势感知精度。智能化干扰设备的含义是利用态势感知生成的“知识”、实时自适应的干扰策略和自适应的干扰资源分配等，从而提高干扰的水平。

总的来说智能化电子对抗装备应该是具备自主学习能力、模式自由化能力、能力提升能力、状态自适应能力、组网自组织能力的先进装备，是人工智能技术在军事领域应用的产物。它可大大减少装备运行人员的要求和负担，提高传统电子对抗装备在复杂的战场环境中的作战效能，也将引领军事智能化变革，形成支撑电磁频谱作战新的军事理论、技术、作战样式和方法。

1.2 智能化电子对抗与认知电子对抗关系

认知电子对抗是近年来兴起的一种新概念，它与智能化电子对抗内涵相近又不完全等同。顾名思义，“认知”是通过感觉、直觉、理解、推理等行为获得经验知识的过程，其核心在于构建闭环流程。认知电子战系统通过构建闭环工作流程对战场复杂电磁环境进行充分的态势感知，并对感知的态势加以理解和预测，最终形成决策方案，从而智能化地引导干扰以及协同其他设备工作。

认知电子对抗设备工作流程如图2所示。

图2 认知电子对抗设备工作流程

认知电子对抗装备属于智能化电子对抗装备发展的一种方式，它强调的是在应用环境中建立反馈回路，使得电子对抗装备具有感知、理解的能力。认知所强调的是一种行为、过程与实现途径，而智能代表的是一种效用、表现和能力。由此可见，认知电子对抗是实现智能化电子对抗的一种手段，智能化电子对抗是认知电子对抗的最终目标。广义上的智能化电子对抗技术比认知电子对抗技术范围要更加广泛，狭义上的智能化电子对抗技术比认知电子对抗技术理解更加深刻。另外，认知电子对抗装备一般是从单个设备角度出发，利用人工智能的算法实现工作流程的自动化；而智能电子对抗装备包含了深度学习、能力提升、自主协作的编队级别的电子对抗系统，是具备成长能力的认知电子对抗装备。

1.3 智能化电子对抗和电子对抗功能软件化的关系

电子对抗的智能化和软件化是电子对抗装备发展的2个重要的方向，两者是相互关联的。电子对抗装备的软件化是一种面向应用的开发模式：通过系统功能的软件定义和开放式的体系架构实现电子对抗技术的可动态重构。其设计要点是硬件到软件的转移，它是以通用性硬件架构为基础，以数字化微波技术替代原来微波放大、滤波、变频的相关功能，增强了设备的灵活性，从而实现了任务和功能的灵活配置的思想。智能化对抗设备和软件化对抗设备的视角维度不同，软件化是技术特征，而智能化是使用特征。软件化是实现智能化的基础和载体，促进智能化水平向更高、更深、更广的领域去发展；而智能化是软件化装备的“大脑”，可反过来牵引其技术的发展和应用：因此，未来的电子对抗装备实现形式将是具有智能感知和决策能力的软件化智能装备。图3为软件化电子对抗设备示意图。

2 智能化电子对抗装备发展途径探究

2.1 智能化电子对抗装备发展制约因素分析

现有的智能化电子对抗研究主要集中在电磁辐射源特征融合、目标检测、辐射源识别等态势感知方面，这些研究的针对性非常强，从不同角度研究了智能化电子对抗的一些基本要素，这也为研究智能化电子对抗装备的发展提供了很好的基础。但要形成能够适应未来作战的智能化电子对抗体系装备，仅靠这些基础技术的研究是远远不够的。从智能化电子装备的内涵出发，可以总结出当前智能化发展主要的制约因素：

(1)缺乏智能化电子对抗装备高层级的设计构思

智能化电子对抗设备是由多层次的、具备自协同、自成长能力的认知设备构成，建设智能化电子装备的主要手段便是构建符合作战需求的闭环工作流程。并且流程的设计应该是至顶层而下的：需要在充分分析战场致胜机理的条件下设计智能化的电子对抗体系设备(编队级)对抗流程和致胜条件，由此分解到单平台级别对抗装备、智能化电子侦察设备、干扰设备等二级设备的工作流程，再分解至智能化天线设计、智能化微波、智能化接收与处理等。当前的智能化装备发展是自底而上的设计，因此当前的设计虽然采用了一些人工智能的手段却很难满足实际战场的作战需求。总的来说，智能化的设计应该是至上而下的设计，上层为下层提供技术指导；智能化的研制应该是至下而上的研制，下层为上层提供基础支持。而当前人工智能技术在低层级的应用领域百花齐放，高层级的设计上却没有合理构思。

图3 软件化电子对抗设备示意图

(2)态势元素获取准确性的缺失与融合困难

由智能化的内涵可知：态势获取是设备智能化的前提，态势元素的多样性和准确性决定了智能化的深度和精度。当前的传统设备存在两大问题：第一，设备对信息获取的准确度有较大误差，因此这类信息决定了当前设备即便采用了智能化设计准确性也不高。第二，目前的各传感器一般是相互独立的，没有建立相应的信息共享机制。因此当前软硬件架构的局限性决定了电磁态势获取元素相对单一，不利于智能化设备的发展。

(3)适用于军事化领域的人工智能算法的缺失

当前的应用在军事领域的人工智能算法多数是民用人工智能算法的简单套用，多半以深度学习、统计学习、强化学习为主，而这些算法都有自身的局限性。比如目前证实深度学习算法在声音、图像处理领域准确性较高，但是在其他领域准确性不能得到保障。再比如统计学习需要大量的数据才能有一定的准确性，而军事领域的数据非常可贵，导致这类人工智能算法不适用于军事领域。

2.2 智能化电子对抗装备发展途径

智能化体系装备的发展不可能是一蹴而就的，是一个循序渐进的过程。核心问题在于如何解决以上3个制约因素的问题。

针对如何构建智能化电子对抗装备高层级的设计构思的问题。首先在顶层必须清晰地认识到未来智能化的战场形态，研究人工智能时代下作战致胜机理的决定因素。面对美军以智能化为核心的马赛克战略要形成有效的应对措施：作战模式应从杀伤链到杀伤网转型，能力生成从单平台到系统之系统(SoS)转型，作战理论从电子战向频谱战、网络中心战转型等，对这些新式作战概念和作战理论要研究透彻，才能为智能化体系对抗提供强有力的顶层指导工作。在此基础上进行单平台智能化电子对抗流程的闭环形式(架构)研究，包括：认知电子战流程和编队智能化电子对抗流程的闭环形式(架构)研究，包括：智能化协同侦察流程、智能化协同干扰流程、智能化协同定位流程。

针对如何解决当前态势元素获取准确性的缺失与融合困难的问题，应当在提高当前电子对抗侦察设备的侦察维度和参数估计精度的同时，更要关注平台内多传感器信号融合的设计和综合处理技术的研究、多平台之间信号融合的设计和综合处理的发展。因此，通过大力建设综合射频系统，把电磁频谱作为作战域进行统一考虑，使得雷达、通信、电子对抗等装备融合形成合力，从而提升装备的集成度；通过建设编队协同作战体系，利用多平台信息融合综合识别、协同侦察、协同定位、协同干扰，提高编队作战能力都是为智能化技术未来的发展提供基础支持。从技术层次来讲，应该关注下一代电子系统的软硬件架构设计，通过硬件的模块化、通用性设计形成一种开放式的的体系架构，通过功能的软件化定义、面向应用，实现任务和功能的灵活配置，牵引人工智能的发展。

针对如何解决适用于军事化领域的人工智能算法缺失的问题。在共用技术层面应该加大在模型与小样本数据混合驱动的推理架构研究、智能化算法模型压缩优化。在关键技术层面应该加强基于知识图谱的目标行为意图推理、基于分层强化学习的认知干扰决策技术、基于参数及行为联合建模目标识别等新技术的探讨与研究，以增强对复杂态势的分析与推理能力。

另外要增加智能化电子对抗系统的决策控制范围，改变当前电子战/频谱战的作战地位尤其重要。正如美军阐述的“凡是作战目标属于电磁域，那么不论使用的是火力还是电磁、网络，都属于频谱战的范畴。”智能化的大脑必须给予其控制权和决定权是最终建设智能化的目的。编队级的电磁兼容管控、战场态势分析与评估、编队级态势一张图的呈现、编队级侦察、干扰资源的调度权限乃至火力打击均需要在智能化电子对抗系统的控制范围之内。

3 结束语

现代化信息作战中，对抗双方在一种高动态状态下竞争博弈，对抗响应和变化的速度不断提升，对敏捷的要求到了一个新的高度。信息时代战争使敏捷的重要性愈加凸显，工业时代的“以强胜弱”的基本理论将被“以快胜慢”所取代。智能化电子对抗装备的建设使得战场态势生成流程与武器打击流程行云流水，一定程度上摆脱了人为控制带来的延迟，大大加速了战场OODA 环路的速度，使得战场敏捷性得到大幅度提升，可以预见未来的电子对抗装备将不断朝着智能化方向发展。本文从术语上对比了当前流程的智能化、认知化和软件化电子对抗装备的关系和联系，力求探究智能化电子对抗及其发展中的本质和核心问题，对明确研究重点、制定发展规划有着先导意义。