大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)研究

張海旭，賈翠霞，陳 浩

（中國電子科學(xué)研究院，北京 100041）

大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)研究

張海旭，賈翠霞，陳 浩

（中國電子科學(xué)研究院，北京 100041）

應(yīng)用大功率干擾及認(rèn)知無線電相關(guān)技術(shù)，結(jié)合兩者特性分析了大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)的特點，并建立了認(rèn)知干擾系統(tǒng)模型，實現(xiàn)了對敵方通信、指揮控制、雷達(dá)探索、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葻o線鏈路的干擾及閉鎖，同時，對我軍頻譜應(yīng)用進(jìn)行合理分配規(guī)劃，并介紹了系統(tǒng)適用平臺及作戰(zhàn)應(yīng)用特點等。

大功率干擾；認(rèn)知無線電；認(rèn)知干擾系統(tǒng)

大功率認(rèn)知干擾主要由大功率源及頻譜認(rèn)知管理系統(tǒng)組成，其主要特點是可以通過對周邊電磁環(huán)境感知，識別敵方通信、導(dǎo)航、定位、遙感、傳感、探測、數(shù)傳等系統(tǒng)工作頻率及工作特性，在遠(yuǎn)距離對特定頻譜進(jìn)行干擾或閉鎖，致使敵方喪失戰(zhàn)場指揮控制能力。同時，認(rèn)知感應(yīng)出我軍可應(yīng)用頻譜空洞，為我軍無線電頻譜使用劃分空間。

大功率認(rèn)知干擾技術(shù)可提高干擾作用距離、范圍，其干擾針對性強，在實施干擾同時不會損壞整體戰(zhàn)場頻譜環(huán)境，智能化頻譜管理可以對我軍及友軍頻譜進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，提升了我軍的整體協(xié)調(diào)及綜合作戰(zhàn)能力。

1 關(guān)鍵技術(shù)分析

1．1 大功率干擾技術(shù)

大功率干擾技術(shù)是應(yīng)用大功率源通過高功率容量天線把已知調(diào)制信號或脈沖信號進(jìn)行發(fā)射，作用到待干擾區(qū)域，使干擾區(qū)域內(nèi)干擾目標(biāo)無法正常工作，完全喪失作戰(zhàn)能力，其不同于高功率微波干擾特性如表1所示。

表1 干擾特性對照表

大功率干擾系統(tǒng)主要包括發(fā)射控制單元、通道控制單元、功率控制單元、天線選通單元、自動調(diào)整系統(tǒng)等，大功率干擾系統(tǒng)組成如圖1所示：

大功率干擾系統(tǒng)主要技術(shù)特點是可以通過對干擾進(jìn)行精確計算，應(yīng)用不同發(fā)射通道，集總發(fā)射功率，自動調(diào)整干擾波形特性，完成對特定目標(biāo)的實時干擾打擊，也可以通過自動調(diào)整避免干擾我軍及友軍在戰(zhàn)場中應(yīng)用電磁頻譜，實現(xiàn)自動化智能干擾。

1．2 認(rèn)知無線電技術(shù)

認(rèn)知無線電（CR，cognitive radio）［1］是軟件無線電技術(shù)的演化，是一種新的智能無線通信技術(shù)。它可以感知到無線電傳輸?shù)沫h(huán)境特征，通過無線電知識表述語言與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能交流，對無線環(huán)境的分析、理解和判斷，自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)的通信參數(shù)，在不影響授權(quán)用戶通信的前提下，智能的利用空閑的頻譜為認(rèn)知用戶提供隨時隨地、高可能性的接入以提高頻譜利用率。認(rèn)知的實現(xiàn)主要包括頻譜感知、頻譜分析、頻譜判決等3個基本過程，如圖2所示［2］。

頻譜認(rèn)知過程中關(guān)鍵技術(shù)在于多傳感信息感知模型建立，民用、商用、軍用頻譜使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫建立，信息判定特征提取有效方法建立，頻譜判定算法及綜合評估算法設(shè)計等。

2 大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)

圖1 大功率干擾系統(tǒng)組成

圖2 認(rèn)知基本過程

大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)是應(yīng)用大功率干擾及認(rèn)知無線電等相關(guān)技術(shù)，通過對空間電磁頻譜感知、分析、判別，識別出敵方敏感工作電磁頻譜信息，再經(jīng)過指揮控制中心下達(dá)指令對敵方通信、指揮控制、雷達(dá)探索、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葻o線鏈路進(jìn)行封堵或干擾。

2．1 系統(tǒng)組成

認(rèn)知干擾系統(tǒng)主要包括3部分：大功率干擾系統(tǒng)、頻譜認(rèn)知識別系統(tǒng)、頻譜管理及指揮控制系統(tǒng)。3個系統(tǒng)間由數(shù)據(jù)共享控制中心提供接口連接，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，指令收發(fā)，整體戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測，干擾敵方無線鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，整套系統(tǒng)組成如圖3所示。

2．2 系統(tǒng)特性

大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)主要特性是通過單元處理法，并結(jié)合數(shù)據(jù)共享技術(shù)來實現(xiàn)高速率、高效率的認(rèn)知干擾。系統(tǒng)首先通過空間電磁頻譜監(jiān)測，完成敏感數(shù)據(jù)信息采集、分析，然后通過數(shù)據(jù)共享控制中心將收集的信息上報給頻譜管理及指揮控制中心，其次，頻譜管理及指揮控制中心依據(jù)上傳數(shù)據(jù)通過頻譜干擾規(guī)劃及使用規(guī)劃算法分配干擾頻譜及使用頻譜給數(shù)據(jù)共享控制中心，最終干擾系統(tǒng)會從數(shù)據(jù)控制中心中提取干擾規(guī)劃數(shù)據(jù)，實施干擾打擊，并將打擊結(jié)果及重新監(jiān)測到頻譜信息變化情況上報于頻譜管理及指揮控制中心。整個過程以數(shù)據(jù)共享控制中心為中轉(zhuǎn)站，各分系統(tǒng)可根據(jù)實際需求請求調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動化、智能化的頻譜使用管理及高效率的認(rèn)知干擾打擊。

系統(tǒng)智能化主要是由智能體模塊完成，它適合應(yīng)用于分散化、多變化、復(fù)雜化、多結(jié)構(gòu)化等問題處理，因此其可以很好地解決復(fù)雜電磁環(huán)境中電磁頻譜分析及頻譜認(rèn)知干擾規(guī)劃等問題，智能體結(jié)構(gòu)主要包括感知模塊、信息處理模塊、執(zhí)行模塊、任務(wù)判決模塊、底層知識庫及數(shù)據(jù)庫模塊、通信模塊、智能控制模塊等，完成多項復(fù)雜問題智能處理，須用多個智能體模塊進(jìn)行逐一分析，形成多任務(wù)判決列表，在所有智能判決結(jié)果中優(yōu)化并提取問題答案，其組成結(jié)構(gòu)及任務(wù)處理如圖4所示。

2．3 系統(tǒng)應(yīng)用

認(rèn)知干擾系統(tǒng)可全天候、多領(lǐng)域?qū)耻妼嵤┐驌舾蓴_，其可以裝載在車載平臺、飛機平臺、艦船平臺、空間平臺等，對特定目標(biāo)，特定設(shè)備進(jìn)行精確打擊，也可裝載在地面平臺對作戰(zhàn)戰(zhàn)場頻譜進(jìn)行指揮管理及對敵方無線鏈路進(jìn)行干擾、閉鎖等。

圖3 大功率認(rèn)知干擾系統(tǒng)

系統(tǒng)干擾只要針對對象包括無線電導(dǎo)航、定位系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、多譜傳感器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、定向能量武器系統(tǒng)等，認(rèn)知模塊根據(jù)系統(tǒng)工作特性對其進(jìn)行分類、標(biāo)記，感知到相關(guān)信息時進(jìn)行解析，并將技術(shù)參數(shù)及相關(guān)頻譜規(guī)劃上報于指揮中心，指揮中心通過打擊類型發(fā)送給相應(yīng)攻擊平臺，實施打擊。

大功率效應(yīng)可以保證干擾作用距離遠(yuǎn)，增強對敵方被干擾設(shè)備損傷大，可有效封鎖戰(zhàn)場無線鏈路連通，認(rèn)知技術(shù)可以完成智能化的頻譜收集、感知、分類等，并依據(jù)作戰(zhàn)應(yīng)用作干擾規(guī)劃、頻譜使用規(guī)劃等工作，使作戰(zhàn)干擾完全適應(yīng)戰(zhàn)場大縱深、多層次、快節(jié)奏等特點，全面掌握戰(zhàn)場電磁頻譜控制權(quán)。

圖4 智能體模塊組成及任務(wù)處理

3 結(jié) 語

未來的聯(lián)合作戰(zhàn)必將是一場全方位、快節(jié)奏的電子信息綜合戰(zhàn)，占領(lǐng)電磁控制權(quán)已成為作戰(zhàn)雙方致勝的武器［3］。大功率認(rèn)知干擾技術(shù)結(jié)合了大功率干擾及認(rèn)知無線電相關(guān)技術(shù)的優(yōu)點，通過多智能體模塊完成了頻譜認(rèn)知、特性識別、頻譜規(guī)劃、智能干擾、環(huán)境監(jiān)測等功能，給智能化干擾及高效電磁攻擊提供了新的思路，在未來戰(zhàn)場上將肩負(fù)起奪取電磁控制權(quán)的重任，其必然會得到廣泛的應(yīng)用。

［1］ 劉傳偉，郝 威，劉利江．認(rèn)知無線電在電磁頻譜管理中的應(yīng)用［J］．2010（1）：11－15．

［2］ 王先義，陳丹俊，劉 斌，等．復(fù)雜電磁環(huán)境戰(zhàn)場頻譜管理［J］．中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2008，3（4）：338－344．

［3］ 馮文江，郭 瑜，胡志遠(yuǎn)，等．認(rèn)知無線電中的頻譜感知技術(shù)［J］．重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，30（11）：46－49．

［4］ 劉勇波，樊 祥，韓 濤．高功率微波作用機理及影響條件分析［J］．電子對抗技術(shù)，2003，18（4）：41－45．

［5］ MITOLA J．Cognitive radio：Making software radio more personal［J］．IEEE Personal Communications，1999，6（4）：48－52．

O441

A

1008－1542（2011）12－0139－03

2011－06－20；責(zé)任編輯：李 穆

張海旭（1984－），男，北京人，工程師，主要從事認(rèn)知頻譜管理研究、信息安全風(fēng)險評估、高功率微波干擾等方面的研究。