認(rèn)知通信電子防御技術(shù)探索

何莽莽

摘 要：通信電子防御技術(shù)是軍事安全的重要影響因素，其在促進國家軍事發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。為了強化通信電子的防御能力，本文介紹一種基于認(rèn)知無線電和通信電子防御的認(rèn)知通信電子防御（CCEP）技術(shù)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知無線電；通信電子防御；CCEP技術(shù)

一、引言

認(rèn)知無線電（CR）在狹義上是一種能通過與工作環(huán)境交互來引起發(fā)射機參數(shù)發(fā)生改變的無線電。2005年，SimonHaykin教授將數(shù)字信號處理、人工智能和網(wǎng)絡(luò)等引入其中，從而完善了對認(rèn)知無線電的定義，并從中體現(xiàn)出了認(rèn)知無線電的可重構(gòu)能力和感知能力。通信電子防御是一種廣義上的抗干擾，即采用抗強電磁攻擊、抗干擾、抗截獲、通信反偵察等技術(shù)及戰(zhàn)術(shù)綜合防御手段來對抗敵方通信電子的攻擊。在本案，筆者探討基于認(rèn)知無線電和通信電子防御的CCEP技術(shù)：

二、CCEP技術(shù)

CCEP技術(shù)是認(rèn)知無線電技術(shù)與相關(guān)抗干擾技術(shù)結(jié)合的電子防御技術(shù)，其具有頻譜認(rèn)知功能、動態(tài)頻譜分配功能、智能決策功能及自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整功能。據(jù)此，CCEP技術(shù)具有智能、綜合和認(rèn)知等特征，其中認(rèn)知是指系統(tǒng)能對戰(zhàn)場的電磁環(huán)境與干擾方式進行自我認(rèn)知；綜合是指系統(tǒng)能對功率域、頻域、空域和時域等抗干擾手段進行綜合運用；智能指的是系統(tǒng)能按干擾的類型開展智能化決策。針對基于CCEP的通信系統(tǒng)，其信號能在不同域中自由變化，則具有較強的反偵察抗截獲能力。若要將認(rèn)知無線電技術(shù)引入軍事通信電子防御領(lǐng)域中，則可采用如下手段提高系統(tǒng)的抗干擾能力：通過改變信道編碼碼率、信源編碼速率和調(diào)制階數(shù)等來改變干擾容限，進而實現(xiàn)抗干擾的動態(tài)化；通過自選頻率、編碼、功率等參數(shù)及智能決策來實現(xiàn)抗干擾的智能化；按干擾樣式選擇抗干擾策略，以實現(xiàn)抗干擾的高效性?？傊?，CCEP技術(shù)是一項綜合性的技術(shù)，詳見圖1。

圖1CCEP技術(shù)的總體方案

結(jié)合CCEP技術(shù)的內(nèi)涵，這一技術(shù)包含頻譜感知技術(shù)、頻譜共享技術(shù)和認(rèn)知引擎技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

（一）頻譜感知技術(shù)

頻譜感知（或稱頻譜檢測）技術(shù)是實現(xiàn)CCEP認(rèn)知功能等的前提。從認(rèn)知用戶的角度來看，可將認(rèn)知無線電系統(tǒng)所用的頻譜檢測算法分為本地檢測和合作檢測兩大類。其中，在本地檢測中，匹配濾波檢測為最優(yōu)檢測，但其應(yīng)用范圍十分有限；能量檢測的應(yīng)用頻率最高，具有復(fù)雜性低的優(yōu)點，但不宜用在低信噪比的環(huán)境中且不宜確定門限；循環(huán)譜檢測可用來區(qū)別不同的發(fā)射信號，但其具有較高的復(fù)雜度。合作式頻譜感知方法的研究是為了控制無線信道對頻譜檢測的不良影響，即：聯(lián)合不同CR用戶發(fā)出的信息來判決主用戶是否存在，從而提升最終的檢測性能。

（二）頻譜共享技術(shù)

頻譜共享技術(shù)的重點為動態(tài)頻譜分配，而在本案，筆者僅從技術(shù)角度淺析一種以CR頻譜共享技術(shù)為基礎(chǔ)的動態(tài)頻譜分配方案。動態(tài)分配戰(zhàn)場頻譜資源的目的是實現(xiàn)通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)對頻譜資源的合理利用，以免在躲避敵方干擾的情況下發(fā)生自相干擾。戰(zhàn)場電磁頻譜的共享包括網(wǎng)絡(luò)（或系統(tǒng)）內(nèi)部及網(wǎng)絡(luò)（或系統(tǒng)）間的共享，同時從結(jié)構(gòu)上來看，這種共享又是一種綜合分布式與集中式的混合式共享。在戰(zhàn)場頻譜動態(tài)分配中，可采用博弈論模型及改進后的圖著色模型，同時亦可先進行頻譜質(zhì)量分級，再按通信鏈路與電臺裝備的重要性來劃分認(rèn)知用戶，從而建立分級分配模型。此時，頻譜管理單位可建立分層頻譜自動化管理控制系統(tǒng)來保證上下層通信的暢通性。

（三）認(rèn)知引擎技術(shù)

認(rèn)知引擎是先通過政策域、無線電域和用戶域等來獲取信息，然后再在通信紫銅重建中執(zhí)行模擬、推理和決策等操作。認(rèn)知無線電可利用認(rèn)知引擎來調(diào)整參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知引擎具備機器學(xué)習(xí)能力，即：通過學(xué)習(xí)和分析干擾來重新配置系統(tǒng)的參數(shù)，進而提出最佳的抗干擾策略來主動規(guī)避干擾。據(jù)此，在CCEP技術(shù)中，認(rèn)知引擎占有極其重要的位置，但有待將機器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)與免疫遺傳算法結(jié)合起來研究認(rèn)知引擎技術(shù)，以提高抗干擾的有效性和智能性。

三、結(jié)語

綜上，在認(rèn)知無線電技術(shù)與通信電子防御結(jié)合的技術(shù)上研究CCEP技術(shù)具有現(xiàn)實意義，但其中面臨的挑戰(zhàn)也是十分突出的，比如現(xiàn)有通信電子防御技術(shù)與認(rèn)知無線電的融合、頻譜感知算法和動態(tài)頻譜分配的設(shè)計與實現(xiàn)、認(rèn)知引擎的設(shè)計、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)及CCEP與在用裝備的兼容性等問題?？傊芯緾CEP技術(shù)是為了適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭及應(yīng)對通信對抗技術(shù)的發(fā)展。另外，CCEP是通信電子防御的發(fā)展新高度，其在革新抗干擾通信技術(shù)裝備上發(fā)揮了重要的作用。

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（作者單位：西華大學(xué)）