地面無人系統(tǒng)反制關(guān)鍵技術(shù)分析與綜述

王偉，王欽釗，劉鋼鋒，程慧，陶溢，郭傲兵

1. 陸軍裝甲兵學(xué)院 兵器與控制系，北京 100072 2. 北京特種車輛研究所，北京 100072

隨著無人駕駛、人工智能等高新技術(shù)的發(fā)展和在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，世界各國(guó)、各軍兵種都在競(jìng)相發(fā)展無人化裝備、智能化裝備，未來戰(zhàn)爭(zhēng)將向著無人化、智能化方向發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來，地面無人系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，多種類型裝備頻頻亮相，具備了執(zhí)行偵察監(jiān)視、火力打擊、伴隨保障、掃雷排爆、戰(zhàn)場(chǎng)救援、通信中繼等多樣化作戰(zhàn)任務(wù)的能力，且美國(guó)、俄羅斯、以色列等多個(gè)軍事強(qiáng)國(guó)已將準(zhǔn)備投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果，標(biāo)志著地面無人系統(tǒng)進(jìn)入了高速發(fā)展和逐步成熟的應(yīng)用時(shí)期。在這股科技創(chuàng)新助力裝備發(fā)展的浪潮中，不僅要打磨利劍，也要未雨綢繆，在大力發(fā)展我軍地面無人系統(tǒng)裝備的同時(shí)，積極開展反制地面無人系統(tǒng)的相關(guān)研究，分析反制策略、廓清能力需求、構(gòu)建技術(shù)體系、聚力攻關(guān)研究，才能在新一輪軍事革命中占得先機(jī)，在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中取得制勝砝碼。

1 地面無人系統(tǒng)

1.1 地面無人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.1.1 地面無人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

世界軍事強(qiáng)國(guó)均高度重視地面無人系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)與實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用，從各國(guó)目前的發(fā)展來看，主要有以下4個(gè)特點(diǎn)。

一是從戰(zhàn)略高度推進(jìn)發(fā)展。美俄均成立了專門的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，通過戰(zhàn)略性舉措指導(dǎo)建設(shè)。如美國(guó)陸軍機(jī)器人系統(tǒng)聯(lián)合項(xiàng)目辦公室(RS JPO)每?jī)赡臧l(fā)布一次《地面無人系統(tǒng)路線圖》，用以確定短、中、長(zhǎng)期的地面無人系統(tǒng)發(fā)展策略；俄羅斯于2014年成立隸屬于國(guó)防部的機(jī)器人技術(shù)科研試驗(yàn)中心負(fù)責(zé)開展軍用機(jī)器人系統(tǒng)的試驗(yàn)工作，2015年成立國(guó)家機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中心來監(jiān)管和組織軍用和民用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的工作。

二是先進(jìn)性與實(shí)用性并重。注重前沿技術(shù)與裝備應(yīng)用協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅開展“大狗”“阿特拉斯”仿生機(jī)器人、集群無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、有人無人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)等前沿技術(shù)研發(fā)，還基于成熟技術(shù)開展裝備研制，如：美軍“角斗士”“模塊化水下機(jī)器人/戰(zhàn)斗區(qū)域機(jī)器人(RVM/CART)”“魔爪”“多用途戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸無人車(MUTT)”，俄軍“平臺(tái)-M”“阿爾戈”“天王星-9”系列，以軍“先鋒哨兵”“守護(hù)者”系列等。美陸軍在2017年夏季的“機(jī)器人僚機(jī)”演示驗(yàn)證中，演練了地面無人裝備嵌入坦克編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和方法。

三是以實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)促進(jìn)建設(shè)。外軍地面無人裝備已經(jīng)大量編配部隊(duì)，并開展了作戰(zhàn)演習(xí)和實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用。美軍共裝備了超過1.2萬臺(tái)地面無人裝備，能夠遂行爆炸物處理、安全巡邏、輔助作戰(zhàn)和后勤保障等多樣化軍事任務(wù)；俄軍組建機(jī)器人戰(zhàn)斗連承擔(dān)戰(zhàn)斗、消防、排爆等任務(wù)，并在全軍規(guī)模演習(xí)中加入機(jī)器人元素；2015年底，在敘利亞戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)施機(jī)器人集群反恐作戰(zhàn)，擊潰了“伊斯蘭國(guó)”在754.5戰(zhàn)略高地的防守，伊方70人死亡，敘軍僅4人受傷，通過在阿富汗、伊拉克、敘利亞等戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，進(jìn)一步明確了發(fā)展方向和建設(shè)重點(diǎn)，推進(jìn)了技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。以色列為邊防部隊(duì)配備“守護(hù)者”無人巡邏車，晝夜不停巡邏加沙防線，減少了邊境沖突、降低了人力巡邏消耗。

四是競(jìng)爭(zhēng)開放中擇優(yōu)培育。美國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)無人車輛與機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，通過開放競(jìng)爭(zhēng)，廣泛吸引創(chuàng)新資源，加速了技術(shù)突破；歐洲軍用機(jī)器人大賽(ELROB)，通過實(shí)戰(zhàn)化考核，牽引優(yōu)勢(shì)科研力量向典型軍事任務(wù)需求聚焦；美軍在硅谷設(shè)置專門機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)獵取各大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)最新技術(shù)成果，以加快前沿技術(shù)的開發(fā)與轉(zhuǎn)化。外軍典型地面無人裝備(UGV)如圖1～圖4所示。

圖1 美國(guó)典型地面無人裝備Fig.1 Typical US UGVs

圖2 美國(guó)“多用途戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸無人車”Fig.2 US Multipurpose Unmanned Tactical Transport(MUTT)

圖3 俄羅斯典型地面無人裝備Fig.3 Typical Russian UGVs

圖4 以色列典型地面無人裝備Fig.4 Typical Israeli UGVs

1.1.2 地面無人系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

外軍大量裝備地面無人裝備，加速了技術(shù)成熟，優(yōu)化了發(fā)展路線，并獲得了寶貴的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。外軍針對(duì)作戰(zhàn)能力的迫切需求和技術(shù)發(fā)展水平的客觀現(xiàn)實(shí)，利用已有成熟技術(shù)，集成開發(fā)實(shí)用型裝備，快速形成了具有實(shí)戰(zhàn)能力的地面無人作戰(zhàn)力量。

從美國(guó)發(fā)布的多版無人系統(tǒng)路線圖來看，其無人系統(tǒng)已普及應(yīng)用到了陸?？盏榷鄠€(gè)軍兵種，且正在向更高的自主行為水平、更強(qiáng)的相互適應(yīng)性、更有效的通信性能方向發(fā)展。

根據(jù)近20年來地面無人裝備的發(fā)展和應(yīng)用，其自主化、智能化程度越來越高，正在向著基于多傳感器融合的復(fù)雜環(huán)境感知與導(dǎo)航、自主控制與協(xié)同控制、智能化任務(wù)理解與決策、任務(wù)載荷集成、人機(jī)交互、復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)可靠通信等方向發(fā)展。

1.2 地面無人系統(tǒng)能力特征與關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 地面無人系統(tǒng)概述

地面無人系統(tǒng)按照功能組成主要包括環(huán)境感知子系統(tǒng)、決策控制子系統(tǒng)、任務(wù)載荷子系統(tǒng)、指揮控制子系統(tǒng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)等，任務(wù)載荷子系統(tǒng)又分為偵察打擊、巡邏監(jiān)視、電子對(duì)抗、掃雷排爆、支援保障、通信中繼等不同功能模塊，用于執(zhí)行情報(bào)獲取、態(tài)勢(shì)偵察、巡邏監(jiān)視、機(jī)動(dòng)突擊、目標(biāo)打擊、電子對(duì)抗、通信導(dǎo)航、戰(zhàn)場(chǎng)輸送等任務(wù)需求，是典型的多學(xué)科交叉領(lǐng)域。

1.2.2 地面無人系統(tǒng)能力特征

根據(jù)地面無人系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、功能結(jié)構(gòu)、使命任務(wù)和運(yùn)用特點(diǎn)，其主要能力特征可歸納為以下幾點(diǎn)：

1) 復(fù)雜環(huán)境感知能力

主要指利用毫米波雷達(dá)、超寬帶雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、單目/多目視覺相機(jī)、導(dǎo)航定位裝置、低空平臺(tái)視覺/雷達(dá)載荷信息引導(dǎo)等多種環(huán)境感知傳感器對(duì)叢林、山地、雪地、荒漠、沼澤等復(fù)雜未知環(huán)境的綜合探測(cè)與模型構(gòu)建能力，及對(duì)巖石、水坑、工事、人員、車輛、動(dòng)物等各種天然和人工障礙的探測(cè)識(shí)別與提示告警能力等。

2) 自主戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)能力

主要指地面無人系統(tǒng)通過已經(jīng)感知到的環(huán)境和障礙信息，利用自身行走裝置，克服復(fù)雜地形和障礙，保持平臺(tái)安全姿態(tài)，順利進(jìn)行復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)通行的能力。

3) 自主行為決策能力

主要指在復(fù)雜環(huán)境下面對(duì)多種地形地物和障礙目標(biāo)時(shí)，通過多種決策模型和算法，自主選擇通行策略的能力，如上下坡時(shí)的加減速、不同路面下的機(jī)動(dòng)模式切換、面對(duì)灌木/壕溝/水坑等障礙時(shí)的通行/繞行策略等。

4) 通信可靠抗擾能力

主要指在各種非合作電磁頻譜環(huán)境下，面對(duì)電磁衰落、多徑效應(yīng)、頻譜擁擠、民用通信干擾及敵故意釋擾等情況下，地面無人系統(tǒng)如何保證系統(tǒng)可靠通聯(lián)、信息準(zhǔn)確傳輸、遠(yuǎn)程遙控操作等能力及在嚴(yán)重受擾情況下的降級(jí)使用能力等。

5) 任務(wù)載荷多樣能力

主要指地面無人系統(tǒng)遂行多樣化使命任務(wù)需要的多樣化任務(wù)載荷搭載能力及其自主行為能力等，如不同噸位和構(gòu)型的系列平臺(tái)搭載的偵察打擊載荷、巡邏監(jiān)視載荷、電子對(duì)抗載荷、掃雷排爆載荷、支援保障載荷及通信中繼載荷等，以及各任務(wù)載荷的自主探測(cè)、自主識(shí)別、自主決策和自主打擊等遂行任務(wù)能力。

1.2.3 地面無人系統(tǒng)工作特點(diǎn)

1) 基于遙控遙測(cè)鏈路的信息指令傳輸

在遙控、半自主工作狀態(tài)下，地面無人系統(tǒng)的越野機(jī)動(dòng)、目標(biāo)探測(cè)、協(xié)同工作、任務(wù)決策、指揮控制等環(huán)節(jié)均需要人在環(huán)的操作，而這必須依靠無線測(cè)控鏈路，中小型無人平臺(tái)一般依靠視距內(nèi)無線通信鏈路實(shí)現(xiàn)以上功能。隨著電磁頻譜的日益擁擠，地面電磁環(huán)境復(fù)雜多變，且存在非合作輻射源的干擾，因此滿足遠(yuǎn)距離、大帶寬、低延時(shí)、高抗擾等要求的遙控遙測(cè)鏈路是我們亟需解決的問題。與此同時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)各分系統(tǒng)，使其適應(yīng)非合作復(fù)雜電磁環(huán)境下遙控遙測(cè)鏈路的動(dòng)態(tài)變化，確保地面無人系統(tǒng)效能的發(fā)揮。

2) 基于天地組合的高精度導(dǎo)航定位

地面無人系統(tǒng)使用場(chǎng)景多樣，城市街區(qū)、林海雪原、沙漠戈壁等，面臨著衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)不穩(wěn)定、慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)累積誤差大、定位精度不高等問題。因此，一般采用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)、慣性導(dǎo)航(Inertial Navigation System，INS)、同步定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)等技術(shù)進(jìn)行組合導(dǎo)航與定位，提高平臺(tái)導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力。

3) 基于多傳感器融合的復(fù)雜環(huán)境感知

地面無人系統(tǒng)所處地面環(huán)境存在地形起伏不定、地物地貌多樣、正負(fù)障礙無序等復(fù)雜情況，依靠單一傳感器基本無法保證戰(zhàn)場(chǎng)可靠通行。因此，地面無人系統(tǒng)一般融合毫米波雷達(dá)、超寬帶雷達(dá)、激光雷達(dá)、單目/多目視覺相機(jī)、低空平臺(tái)視覺/雷達(dá)載荷信息引導(dǎo)等多種手段，提高復(fù)雜環(huán)境感知能力和局部路徑規(guī)劃精度。

4) 基于既定規(guī)則與場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的任務(wù)理解、決策規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)控制

無人平臺(tái)一般通過接收控制中心發(fā)送的任務(wù)信息，結(jié)合已有的知識(shí)集和規(guī)則庫(kù)，將其轉(zhuǎn)化為一系列指令，控制無人平臺(tái)完成特定動(dòng)作、遂行既定任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)過程中，無人平臺(tái)根據(jù)目標(biāo)與場(chǎng)景信息進(jìn)行綜合判斷，生成決策信息，控制任務(wù)載荷執(zhí)行任務(wù)或輔助操控人員進(jìn)行決策規(guī)劃。在越野機(jī)動(dòng)時(shí)，通過環(huán)境感知傳感器獲取外部場(chǎng)景信息，以驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)形成控制策略和指令，控制無人平臺(tái)自主規(guī)劃路徑、自主規(guī)避障礙和自主越野行進(jìn)。

1.2.4 地面無人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在非合作戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下遂行多樣化任務(wù)，地面無人系統(tǒng)可靠工作需要眾多關(guān)鍵技術(shù)支撐，從滿足其軍事需求及與能力體系對(duì)應(yīng)的角度，其關(guān)鍵技術(shù)大致可歸納為：總體匹配優(yōu)化技術(shù)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)、高通過性技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、載荷控制技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)、可靠組網(wǎng)通信技術(shù)、信息安全防護(hù)技術(shù)等。

文獻(xiàn)[2]從功能能力和信息能力的角度對(duì)地面無人系統(tǒng)的能力進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了支撐地面無人系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)體系，包括總體設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)動(dòng)平臺(tái)技術(shù)、自主行為技術(shù)、指揮控制技術(shù)；美國(guó)2011年《無人地面系統(tǒng)路線圖》中將自主導(dǎo)航技術(shù)、通信技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)、視覺技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、操縱技術(shù)、復(fù)雜地形機(jī)動(dòng)技術(shù)、載荷技術(shù)列為對(duì)無人地面系統(tǒng)發(fā)展至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)；文獻(xiàn)[8-9]中指出美國(guó)防部最新版《無人系統(tǒng)綜合路線圖(2017—2042)》圍繞互用性、自主性、網(wǎng)絡(luò)安全、人機(jī)協(xié)同4個(gè)主題，對(duì)無人系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了描述。

1.3 與空中無人系統(tǒng)的對(duì)比

以無人車和無人機(jī)為例，通過分析其能力特征和技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)地面無人系統(tǒng)與空中無人系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，以尋求總體反制思路和技術(shù)途徑，詳見表1。

表1 無人車與無人機(jī)對(duì)比分析Table 1 Comparison between UGV and UAV

2 地面無人系統(tǒng)反制策略

通過對(duì)反制對(duì)抗傳統(tǒng)地面車輛目標(biāo)的方式和手段進(jìn)行歸納，針對(duì)地面無人系統(tǒng)的使用策略和工作特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出了可能的反制策略，并借鑒無人機(jī)反制的相關(guān)技術(shù)思路和體制，構(gòu)建了地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系的基本框架。

2.1 反制方式

以往對(duì)諸如裝甲車輛等地面目標(biāo)的對(duì)抗反制方式多為光學(xué)探測(cè)與火力打擊方式，近年來逐漸發(fā)展了光電對(duì)抗、網(wǎng)電對(duì)抗等軟殺傷方式。傳統(tǒng)的光學(xué)探測(cè)方式包括可見光、紅外、雷達(dá)、激光等，利用聲波、無線電探測(cè)的方式也有較多研究，近年來也有高光譜成像、單光子成像的相關(guān)研究和應(yīng)用。利用可見光、紅外、雷達(dá)對(duì)傳統(tǒng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的技術(shù)較為成熟，但對(duì)遠(yuǎn)距離、尺寸小或采用光學(xué)隱身措施目標(biāo)的探測(cè)較為困難；對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的地面目標(biāo)來說，受制于背景復(fù)雜、地形地物遮擋、地面雜波反射等影響，探測(cè)效果往往不盡如人意；聲波探測(cè)存在探測(cè)距離近、分辨率低、受環(huán)境影響大等問題；無線電探測(cè)作用距離遠(yuǎn)、識(shí)別率高，但存在測(cè)向定位精度較低、復(fù)雜環(huán)境多徑影響大等問題；高光譜成像技術(shù)探測(cè)概率大、識(shí)別率高、反隱身能力強(qiáng)，適合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，但針對(duì)地面環(huán)境的車載應(yīng)用存在目標(biāo)與背景高光譜特征復(fù)雜、高維特征較抽象等問題，單光子成像隱蔽性強(qiáng)、探測(cè)距離遠(yuǎn)，但存在分辨率不高、系統(tǒng)成熟度較低等問題。

火力打擊方式以投射動(dòng)能彈丸和火炸藥為主，毀傷效果直接，“所見即所得”，直射火力打擊方式有效費(fèi)比高、射速快、命中率低等特點(diǎn)，制導(dǎo)火力打擊方式命中率高、效費(fèi)比低、易受干擾。光電對(duì)抗方式有諸如強(qiáng)激光武器、激光壓制裝置等應(yīng)用，存在作用距離近、穩(wěn)瞄精度要求高、能量衰減大、受天候影響大等問題。電子對(duì)抗方式作用范圍大、受天候影響小，可實(shí)施靈巧式干擾攻擊，但存在探測(cè)定位精度不高、干擾效果不易評(píng)估驗(yàn)證等問題。

針對(duì)地面無人系統(tǒng)的目標(biāo)特征和應(yīng)用場(chǎng)景，可采用可見光、紅外、無線電探測(cè)等無源探測(cè)為主、雷達(dá)探測(cè)等有源探測(cè)為輔的探測(cè)方式，和火力打擊與電子對(duì)抗相結(jié)合的打擊方式，對(duì)其進(jìn)行對(duì)抗反制。關(guān)于可見光、紅外、雷達(dá)等的探測(cè)技術(shù)和火力打擊技術(shù)已有很多成果和成熟應(yīng)用，本文重點(diǎn)討論諸如電子對(duì)抗等軟殺傷方式的地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)和手段。

2.2 反制策略

通過對(duì)地面無人平臺(tái)能力特征、工作特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)的分析，可以看出，如果從以下幾方面進(jìn)行反制，將會(huì)得到較好的反制效果。

1) 針對(duì)遙控遙測(cè)鏈路的反制

地面無人系統(tǒng)測(cè)控鏈路工作頻繁，其電磁輻射特征較為顯著，通過輻射源目標(biāo)定位技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)無人平臺(tái)及操控站的測(cè)向定位，并根據(jù)信號(hào)偵測(cè)分析結(jié)果，對(duì)其詳細(xì)特征進(jìn)行智能識(shí)別；對(duì)遙控型和半自主型地面無人平臺(tái)的遙控遙測(cè)鏈路進(jìn)行反制和攻擊干擾，可干擾其控制指令和戰(zhàn)場(chǎng)信息的有效傳輸，使其無法及時(shí)準(zhǔn)確獲取控制指令、回傳偵察信息；對(duì)半自主型和自主型地面無人平臺(tái)，既可干擾其關(guān)鍵控制指令和信息傳輸，亦可通過破解其控制鏈路協(xié)議或經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)注入干擾指令等方式，破壞其控制鏈路和車內(nèi)控制網(wǎng)絡(luò)。

2) 針對(duì)導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制

單純使用慣性導(dǎo)航時(shí)存在累積誤差逐步增大等問題，且借助SLAM等技術(shù)輔助導(dǎo)航在首次經(jīng)過的陌生地域無法發(fā)揮作用。一般來講，無人平臺(tái)的設(shè)計(jì)策略有如下特點(diǎn)：在衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)受到干擾時(shí)，首先原地等待，如果一定時(shí)間內(nèi)信號(hào)恢復(fù)，經(jīng)系統(tǒng)評(píng)估后選擇是否繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，如果信號(hào)不能恢復(fù)則依靠慣性導(dǎo)航裝置返回安全地域或原地停止(或降落)。因此，可采用干擾衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方式對(duì)地面無人平臺(tái)進(jìn)行反制，綜合考慮目標(biāo)組合導(dǎo)航策略，使其慣性導(dǎo)航裝置累積誤差增大，結(jié)合環(huán)境感知傳感器對(duì)抗干擾措施干擾其SLAM功能，對(duì)其導(dǎo)航定位能力進(jìn)行綜合反制干擾。

3) 針對(duì)環(huán)境感知傳感器的反制

環(huán)境感知傳感器相當(dāng)于地面無人系統(tǒng)的眼睛，是操控員和無人平臺(tái)賴以獲取環(huán)境信息、探測(cè)周圍目標(biāo)的關(guān)鍵手段，如果對(duì)其一種或幾種傳感器進(jìn)行有針對(duì)性的干擾，可減弱其環(huán)境感知能力和目標(biāo)探測(cè)識(shí)別能力。因其環(huán)境感知傳感器作用距離一般較近，采用遠(yuǎn)距離探測(cè)與干擾的方式不易實(shí)現(xiàn)，可采用近距離被動(dòng)探測(cè)與無源/有源干擾的方式，諸如設(shè)置電子障礙、布設(shè)固定式干擾物等方式，使其喪失或減弱對(duì)周邊環(huán)境的探測(cè)感知能力，阻滯或遲緩其戰(zhàn)場(chǎng)行進(jìn)。

4) 針對(duì)自主決策與平臺(tái)控制的反制

隨著人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，無人平臺(tái)正向著半自主化、自主化的方向發(fā)展，如此才能替代部分人工操作，減輕人的負(fù)擔(dān)。在線學(xué)習(xí)能力技術(shù)難度較大，且可控性不好，因此，短時(shí)間內(nèi)無人平臺(tái)的自主能力還將以離線訓(xùn)練結(jié)果和既定規(guī)則庫(kù)為主要支撐和決策依據(jù)。通過從傳感器端注入虛假目標(biāo)信息、從操控鏈路注入虛假任務(wù)指令信息或平臺(tái)控制信息等，實(shí)現(xiàn)一定程度的“反智”操作，可以起到影響自主決策、干擾任務(wù)規(guī)劃、擾亂平臺(tái)控制等的作用。

2.3 與反制無人機(jī)的異同

根據(jù)對(duì)地面無人系統(tǒng)和空中無人系統(tǒng)的對(duì)比分析，對(duì)二者進(jìn)行反制存在以下異同。

從反制策略方面來看：

1) 都可以采用針對(duì)無線測(cè)控鏈路、導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制策略，根據(jù)能力依賴程度不同，對(duì)空中無人系統(tǒng)的反制效果一般優(yōu)于地面無人系統(tǒng)。

2) 對(duì)地面無人系統(tǒng)可以采用針對(duì)任務(wù)載荷和環(huán)境感知傳感器的反制策略，空中無人系統(tǒng)對(duì)環(huán)境感知傳感器的依賴度小于地面無人系統(tǒng)，可以干擾任務(wù)載荷為主。因地面無人系統(tǒng)傳感器較多，系統(tǒng)冗余大，且速度較慢，對(duì)其反制效果不如空中無人系統(tǒng)。

3) 對(duì)二者均可實(shí)施針對(duì)自主行為與平臺(tái)控制的反制，反制效果主要取決于平臺(tái)自主決策和控制系統(tǒng)的魯棒性和非脆弱性，以及反制手段的先進(jìn)性。難點(diǎn)在于如何發(fā)現(xiàn)自主行為決策脆弱點(diǎn)和平臺(tái)控制系統(tǒng)漏洞，即攻擊點(diǎn)的挖掘提取。

從反制技術(shù)方面來看：

1) 對(duì)遙控鏈路的偵測(cè)干擾和對(duì)導(dǎo)航定位的干擾技術(shù)存在相似之處，但地面無人系統(tǒng)所處環(huán)境更為復(fù)雜，對(duì)其電磁信號(hào)進(jìn)行測(cè)向定位難度更大、誤差更大。

2) 對(duì)地面無人系統(tǒng)環(huán)境感知傳感器的干擾技術(shù)較空中無人系統(tǒng)復(fù)雜多樣，對(duì)任務(wù)載荷的干擾技術(shù)二者相似。

3) 空中無人系統(tǒng)的平臺(tái)控制主要指自主飛行控制及姿態(tài)保持等，地面無人系統(tǒng)主要指自主避障和自主行駛等，對(duì)其攻擊點(diǎn)的提取與反制各有不同。

3 地面無人系統(tǒng)反制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系

從作用對(duì)象和能力特征來分，地面無人系統(tǒng)反制關(guān)鍵技術(shù)可分為反制總體技術(shù)、遙控遙測(cè)鏈路反制技術(shù)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)反制技術(shù)、環(huán)境感知傳感器反制技術(shù)、自主行為與平臺(tái)控制反制技術(shù)等部分，其基本體系框架如圖5所示。下面分別從反制測(cè)控鏈路、環(huán)境感知傳感器、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、自主行為與平臺(tái)控制及總體技術(shù)中的反制效果在線評(píng)估等方面對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)。

圖5 地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系基本框架Fig.5 Basic technology system framework of countering UGS

3.2 對(duì)測(cè)控鏈路的反制技術(shù)

對(duì)測(cè)控鏈路的反制包括對(duì)測(cè)控鏈路信號(hào)的偵測(cè)、識(shí)別、定位、干擾等技術(shù)。

3.2.1 測(cè)控鏈路偵測(cè)技術(shù)

無人平臺(tái)通過測(cè)控鏈路傳輸偵察結(jié)果，并接收遙控端的控制指令，測(cè)控鏈路信號(hào)本質(zhì)上屬于通信信號(hào)。目前的無人平臺(tái)多為獨(dú)立使用，集群式無人系統(tǒng)尚未成熟，因此，當(dāng)前測(cè)控鏈路多為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式。根據(jù)無人平臺(tái)使用特點(diǎn)，測(cè)控鏈路包含數(shù)據(jù)鏈路和指令鏈路。

數(shù)據(jù)鏈路用于無人平臺(tái)向遙控端傳輸偵察結(jié)果，如圖像視頻、電磁情報(bào)等，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大，對(duì)通信帶寬要求高，典型的圖像鏈路傳輸帶寬通常不小于1 Mbps，具體數(shù)值因圖像分辨率和視頻幀率而異。指令鏈路用于遙控端向無人平臺(tái)發(fā)送任務(wù)命令或行為機(jī)動(dòng)等控制指令，相對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路，數(shù)據(jù)量較小，帶寬要求低，典型的指令鏈路帶寬通常不大于10 kbps。

為了提高鏈路低截獲能力，測(cè)控鏈路設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用以下技術(shù)手段：

1) 擴(kuò)譜調(diào)制。通過擴(kuò)譜調(diào)制，有限的鏈路功率分布到更寬的頻域中，使常規(guī)的窄帶通信偵察設(shè)備不能對(duì)其進(jìn)行高靈敏度的偵察。

2) 快速跳頻。通過快速跳頻，使瞬時(shí)帶寬較窄的偵察設(shè)備難以快速截獲跳頻的鏈路信號(hào)。

3) 窄波束通信。采用更高的頻率和較小的天線實(shí)現(xiàn)窄波束傳輸，如采用X或Ku甚至Ka頻段，天線尺寸較小，波束較窄，天線旁瓣低，波束旁瓣的鏈路信號(hào)輻射小，從而實(shí)現(xiàn)空域的低截獲特性。

對(duì)測(cè)控鏈路遠(yuǎn)距離偵察，常用的技術(shù)手段包括以下幾個(gè)方面：

1) 接收天線方面，采用高增益接收天線設(shè)計(jì)，通過天線增益提高接收信號(hào)功率。

2) 信號(hào)處理方面，采用寬帶數(shù)字接收處理，使用采樣率更高的數(shù)字接收處理機(jī)，實(shí)現(xiàn)百兆赫茲帶寬的瞬時(shí)接收；通過多個(gè)數(shù)字通道的并行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)更寬頻段的處理；通過靈活的數(shù)字處理方法實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路信號(hào)的頻率、帶寬、調(diào)制參數(shù)和同步特性進(jìn)行測(cè)量，獲取鏈路信號(hào)的時(shí)頻特征。

3) 測(cè)向方面，常用方法包括比副測(cè)向、干涉儀測(cè)向和空間譜測(cè)向等，可根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇相應(yīng)的測(cè)向體制。

4) 目標(biāo)識(shí)別方面，在參數(shù)測(cè)量基礎(chǔ)上，通過聚類分選、模糊集和遞歸分離算法，結(jié)合目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路信號(hào)的識(shí)別。

輻射源信號(hào)偵測(cè)的傳統(tǒng)方法中以基于能量的信號(hào)檢測(cè)居多，文獻(xiàn)[15]對(duì)正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中帶有虛擬載波的空間交替廣義期望最大化(SAGE)算法進(jìn)行了研究，為解決虛擬載波的信道頻率響應(yīng)問題，通過迭代技術(shù)來最小化信道頻率響應(yīng)(CFR)的誤差以改善信道估計(jì)；文獻(xiàn)[16]提出使用傳統(tǒng)的三階自相關(guān)累積量對(duì)直序擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行盲檢測(cè)；文獻(xiàn)[17]針對(duì)直擴(kuò)信號(hào)檢測(cè)提出了基于四階累積量的新算法;文獻(xiàn)[18]提出使用傳統(tǒng)循環(huán)平穩(wěn)譜進(jìn)行檢測(cè)；文獻(xiàn)[19]應(yīng)用分形理論進(jìn)行了直擴(kuò)信號(hào)的檢測(cè)；文獻(xiàn)[20]提出了利用多天線的相位變化特征進(jìn)行檢測(cè)的算法；文獻(xiàn)[21]則使用了基于波動(dòng)自相關(guān)的檢測(cè)算法對(duì)突發(fā)直擴(kuò)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；文獻(xiàn)[22]利用多跳信號(hào)互模糊函數(shù)進(jìn)行相參積累，提升了時(shí)頻差參數(shù)的估計(jì)性能。

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，研究人員試圖將信號(hào)檢測(cè)問題轉(zhuǎn)化為深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的目標(biāo)識(shí)別問題，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的寬帶目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)被提出來，通過將原始寬帶采樣數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為時(shí)頻圖并作為深度卷積網(wǎng)絡(luò)等的輸入，實(shí)現(xiàn)信號(hào)在時(shí)頻圖上的定位和識(shí)別，從而得到信號(hào)的起止時(shí)間、起止頻率和類別信息?；趫D像的信號(hào)偵測(cè)方法可以將人工智能領(lǐng)域的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)模型和信號(hào)檢測(cè)問題相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景環(huán)境和低信噪比下的目標(biāo)檢測(cè)。文獻(xiàn)[23-26]自2016年起開始研究深度學(xué)習(xí)在無線電通信與檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用；文獻(xiàn)[27]將時(shí)頻譜圖和深度卷積網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用改進(jìn)的SSD模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)特定超短波信號(hào)的檢測(cè)；文獻(xiàn)[28]提出了利用預(yù)設(shè)時(shí)頻圖模板匹配與峰值搜索的方法，用于對(duì)特定已知短波、超短波信號(hào)的寬帶檢測(cè)問題，但在利用截取的部分真實(shí)信號(hào)作為模板對(duì)未知信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確率不高；文獻(xiàn)[29]基于目標(biāo)的時(shí)頻圖特征利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水下輻射源目標(biāo)的檢測(cè)。

對(duì)地面無人系統(tǒng)測(cè)控鏈路信號(hào)進(jìn)行偵測(cè)，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 復(fù)雜電磁環(huán)境下未知信號(hào)的盲檢測(cè)。地面戰(zhàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境更為復(fù)雜，需要從背景信號(hào)和大量合作與非合作信號(hào)中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)，尤其是缺少先驗(yàn)知識(shí)的情況下。

2) 對(duì)具有低截獲特性鏈路信號(hào)的高靈敏度偵收。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，跳頻、擴(kuò)譜、跳擴(kuò)結(jié)合等技術(shù)在測(cè)控鏈路中的應(yīng)用逐漸成熟，大大提高了鏈路信號(hào)的低截獲特性，對(duì)其進(jìn)行偵收需要更高的偵察接收靈敏度。

3) 高帶寬高增益接收天線。對(duì)測(cè)控鏈路信號(hào)進(jìn)行偵察時(shí)需要接收天線具有較大的工作寬帶和較高的增益，而兩者成反比關(guān)系，這就需要通過合理設(shè)計(jì)接收天線，既能保證工作帶寬覆蓋對(duì)目標(biāo)的偵察需要，同時(shí)其靈敏度又能保證對(duì)信號(hào)的有效接收。

4) 寬帶信號(hào)的智能檢測(cè)和分選。充分利用人工智能技術(shù)的各種先進(jìn)模型，突破原有基于能量的信號(hào)接收處理體制，實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)的智能檢測(cè)。

3.2.2 電磁信號(hào)智能識(shí)別技術(shù)

對(duì)視距內(nèi)地面目標(biāo)的探測(cè)常使用光學(xué)探測(cè)方式，如可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀、微光觀察鏡等裝置，識(shí)別方法也以基于圖像的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別(ATR)為主，常用的方法和工具有卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)、以及生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)等。近年來隨著激光雷達(dá)和視覺相機(jī)在無人車上的應(yīng)用日趨廣泛，對(duì)基于光學(xué)圖像和激光雷達(dá)信息的目標(biāo)綜合識(shí)別技術(shù)研究越來越多。

地面無人平臺(tái)所處地面環(huán)境往往較為復(fù)雜，容易存在地形地物遮擋和雷達(dá)地雜波影響，僅采用光學(xué)和雷達(dá)的探測(cè)識(shí)別方式往往識(shí)別概率不高，且雷達(dá)屬于主動(dòng)探測(cè)容易暴露自身位置。可利用無人平臺(tái)自身電磁輻射特征，采用基于圖像和輻射源信號(hào)的無源綜合探測(cè)識(shí)別技術(shù)，融合圖像信息和電磁信號(hào)的不同特征對(duì)無人平臺(tái)目標(biāo)進(jìn)行智能綜合識(shí)別。

針對(duì)輻射源目標(biāo)識(shí)別的相關(guān)研究方法有機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)、深度學(xué)習(xí)(DL)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)、深度置信網(wǎng)絡(luò)(DBN)等。不難發(fā)現(xiàn)，利用圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和利用電磁信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別所采用的方法大致相同，因此，可以利用CNN、DNN、DBN等進(jìn)行基于圖像和輻射源信號(hào)的地面無人平臺(tái)綜合識(shí)別研究。

目前開展較多的為基于電磁信號(hào)的輻射源特征識(shí)別、信號(hào)指紋特征提取等，即識(shí)別電磁目標(biāo)類型、種類等，但根據(jù)電磁目標(biāo)特征對(duì)目標(biāo)進(jìn)行綜合識(shí)別或根據(jù)電磁和光學(xué)等特征進(jìn)行綜合識(shí)別的研究開展較少。

在輻射源信號(hào)指紋特征提取方面進(jìn)行的研究中，文獻(xiàn)[33]通過利用旋轉(zhuǎn)不變性估計(jì)信號(hào)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)多天線OFDM系統(tǒng)的射頻指紋估計(jì)；文獻(xiàn)[34] 利用深度殘差網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)無線通信系統(tǒng)的射頻指紋識(shí)別；文獻(xiàn)[35]提出了一種基于正交調(diào)制信號(hào)I/Q不平衡的射頻信號(hào)指紋特征提取方法，但需要事先進(jìn)行信噪比估計(jì)；文獻(xiàn)[36]針對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境下通信輻射源個(gè)體識(shí)別問題，提出了一種小樣本條件下基于DBN的識(shí)別方法，通過計(jì)算機(jī)仿真得到的識(shí)別率大于80%。也有相關(guān)文獻(xiàn)將輻射源信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖像表征方式，利用圖像處理算法進(jìn)行信號(hào)特征提取和調(diào)制識(shí)別等，文獻(xiàn)[23]提出了一種基于端到端CNN的調(diào)制識(shí)別模型，并利用仿真生成的11種調(diào)制方式信號(hào)驗(yàn)證了該方法的有效性；文獻(xiàn)[37]提出了RadioImageNet算法，通過將原始IQ采樣數(shù)據(jù)變換為頻譜瀑布圖,進(jìn)而使用改進(jìn)后的YOLOv2模型對(duì)其進(jìn)行信號(hào)識(shí)別，并在實(shí)采數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證了所提方法和算法的有效性和識(shí)別性能；文獻(xiàn)[38]等通過對(duì)輻射源信號(hào)進(jìn)行幅-相域二維圖像表征，采用多層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行目標(biāo)多層次特征提取，所提算法相比基于時(shí)域的傳統(tǒng)信號(hào)調(diào)制識(shí)別算法，在中、高信噪比下識(shí)別率分別提升了2.5% 和2.3%；文獻(xiàn)[39-40]利用CNN對(duì)信號(hào)的星座圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信信號(hào)的調(diào)制分類識(shí)別；文獻(xiàn)[41]利用堆疊的稀疏自動(dòng)編碼器提取信號(hào)模糊函數(shù)圖像特征并使用softmax回歸分類器實(shí)現(xiàn)了對(duì)7種流行的調(diào)制方式的識(shí)別；也有相關(guān)文獻(xiàn)使用CNN處理信號(hào)的循環(huán)譜圖、高階累積量和時(shí)頻圖等來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別。

利用測(cè)控鏈路信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行智能識(shí)別，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 欠先驗(yàn)知識(shí)下電磁目標(biāo)特征提取與個(gè)體識(shí)別。隨著技術(shù)的不斷更新及新型目標(biāo)的不斷出現(xiàn)，在實(shí)際的電磁目標(biāo)識(shí)別過程中，往往面臨目標(biāo)先驗(yàn)知識(shí)不足或未知情況下的特征提取和識(shí)別問題。

2) 基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電磁信號(hào)智能識(shí)別。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可以提取電磁信號(hào)的多維特征，使目標(biāo)識(shí)別不再受傳統(tǒng)5大參數(shù)的限制，甚至可以同時(shí)完成檢測(cè)和識(shí)別過程。

3) 基于圖像和電磁信號(hào)特征等的目標(biāo)綜合識(shí)別研究。對(duì)地面目標(biāo)的傳統(tǒng)識(shí)別方法多以基于光學(xué)觀察設(shè)備成像的目標(biāo)識(shí)別為主，隨著基于雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)識(shí)別、基于電磁信號(hào)特征的目標(biāo)識(shí)別等技術(shù)的興起和成熟，將多種目標(biāo)識(shí)別手段進(jìn)行有效融合，可提高目標(biāo)綜合識(shí)別概率和結(jié)果可信度。

3.2.3 輻射源定位技術(shù)

無線測(cè)控鏈路節(jié)點(diǎn)具有明顯的輻射源特性，可以利用無源輻射源測(cè)向定位的相關(guān)方法對(duì)其進(jìn)行定位。無源定位具有安全性較高、可全時(shí)工作、隱蔽性好等特點(diǎn)，可分為單站測(cè)向、單站定位、多站定位等。

單站測(cè)向技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)方位的測(cè)量，但受制于測(cè)量站本身定位精度、天線尺寸等因素，測(cè)向精度不能達(dá)到光學(xué)觀測(cè)那樣準(zhǔn)確，一般在5°～10°左右。

單站定位多用于觀測(cè)高空高速目標(biāo)，對(duì)低空目標(biāo)測(cè)量精度較差。若利用測(cè)量平臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)基線測(cè)向定位，則需要很高的時(shí)間和位置精度，且因地面測(cè)量站目標(biāo)移動(dòng)速度較慢，不容易達(dá)到測(cè)量精度所需的基線長(zhǎng)度。

多站定位技術(shù)目前研究和應(yīng)用較多，從體制上可以分為基于到達(dá)角度(Direction of Arrival/Angle of Arrival, DOA/AOA)的定位、基于到達(dá)時(shí)差(Time Difference of Arrival, TDOA)的定位、基于到達(dá)頻率(Frequency Difference of Arrival, FDOA)的定位和基于多種定位觀測(cè)量的聯(lián)合定位。FDOA對(duì)高重頻、高機(jī)動(dòng)性目標(biāo)可以精確測(cè)量，TDOA則誤差很大甚至不能測(cè)量。地面機(jī)動(dòng)目標(biāo)速度一般在100 km/h以下，且環(huán)境復(fù)雜存在多徑影響，TDOA更易于實(shí)現(xiàn)和保證測(cè)量精度。

文獻(xiàn)[48]就基于觀測(cè)站參數(shù)誤差無源和有源校正的定位算法進(jìn)行了研究，仿真驗(yàn)證了對(duì)遠(yuǎn)近目標(biāo)的較好定位性能，并仿真驗(yàn)證了利用時(shí)頻差序列定位算法解決在觀測(cè)站數(shù)量受限條件時(shí)的瞬時(shí)定位問題的有效性；文獻(xiàn)[49]為解決非通視(Non Line of Sight，NLOS)條件下的TDOA問題，提出了通過魯棒性模型變換和神經(jīng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化方法，通過大量仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法可在定位精度、計(jì)算復(fù)雜度和先驗(yàn)知識(shí)需求之間取得很好的平衡；文獻(xiàn)[50]提出了一種基于TDOA的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位與跟蹤方法，采用網(wǎng)絡(luò)化擴(kuò)展卡爾曼濾波器，通過至少4個(gè)非共面的分布式組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)位置的估計(jì)，并提出了一種基于估計(jì)協(xié)方差矩陣范數(shù)的運(yùn)動(dòng)控制策略，以取得位置估計(jì)性能和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)距離之間的平衡；文獻(xiàn)[51]提出可通過多跳相干積分來克服單跳信號(hào)的TDOA和FDOA的估計(jì)精度較低的問題，并用蒙特卡洛仿真驗(yàn)證了所提算法的性能優(yōu)于單跳信號(hào)，與理論分析吻合；文獻(xiàn)[52]提出了一種用于TDOA定位的組合加權(quán)方法，對(duì)多個(gè)不同的三點(diǎn)組合的初步測(cè)量結(jié)果，使用基于Cramer-Rao下界(Cramer-Rao Lower Bound，CRLB)的加權(quán)平均方法來估算最終定位結(jié)果，并通過仿真和室內(nèi)聲學(xué)定位實(shí)驗(yàn)評(píng)估了該方法定位精度高和計(jì)算效率高的特點(diǎn)；文獻(xiàn)[53]提出了一種使用3個(gè)無源接收機(jī)對(duì)NOLS環(huán)境下飛行中無人機(jī)的TDOA-AOA定位方法，用仿真結(jié)果說明了與現(xiàn)有定位方法相比，該方法均方根誤差更接近CRLB。

利用輻射源定位技術(shù)對(duì)地面無人系統(tǒng)進(jìn)行定位，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 降低測(cè)量設(shè)備自身定位誤差的影響。對(duì)目標(biāo)的定位精度不僅受定位方法的制約，提供位置基準(zhǔn)的測(cè)量設(shè)備自身的定位精度亦有很大影響，需要降低此定位誤差或消除其影響。

2) 單平臺(tái)短基線定位。地面測(cè)量設(shè)備以多站長(zhǎng)基線定位方法為主，不利用在較小范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)條件下及測(cè)量平臺(tái)較少時(shí)使用，因此需要基于單平臺(tái)的短基線定位技術(shù)。

3) 基于單站定位的測(cè)量平臺(tái)路徑自動(dòng)規(guī)劃。在測(cè)量平臺(tái)較少和受復(fù)雜環(huán)境限制時(shí)，單平臺(tái)如何通過合理規(guī)劃運(yùn)動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)類似于多站的測(cè)量效果，是一個(gè)值得研究的問題，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

4) 基于群體智能的自適應(yīng)多站定位。隨著地面和空中等無人集群的不斷出現(xiàn)，融合利用多源異構(gòu)群組的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)定位，可避免傳統(tǒng)多站定位方法對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)同質(zhì)化的依賴，增強(qiáng)定位系統(tǒng)的擴(kuò)展性和魯棒性。

5) NLOS及多徑條件下的定位問題。在非通視環(huán)境下多徑效應(yīng)明顯，目前無源定位的修正方法大都是通過試圖修正信號(hào)傳播路徑模型從而剔除NLOS數(shù)據(jù)或消除NLOS誤差，并在輻射源位置估計(jì)時(shí)進(jìn)行誤差消除。但是在不同環(huán)境下，這種非通視誤差特征各不相同，想要每次測(cè)量均建立這些模型顯然不夠現(xiàn)實(shí)，因此需要適用性更好的NLOS下的目標(biāo)定位方法。

3.2.4 測(cè)控鏈路干擾技術(shù)

對(duì)測(cè)控鏈路的失能可通過毀傷和干擾等手段進(jìn)行，毀傷手段包括諸如強(qiáng)電磁脈沖武器和高功率微波武器等，對(duì)測(cè)控鏈路的常用干擾樣式有瞄頻壓制干擾、跟隨式干擾、靈巧干擾和欺騙干擾等。因毀傷手段對(duì)電子信息設(shè)備均有效，相關(guān)研究較多，此處重點(diǎn)對(duì)干擾手段進(jìn)行分析。

瞄頻壓制干擾是在參數(shù)測(cè)量的引導(dǎo)下，針對(duì)鏈路工作頻點(diǎn)，自主產(chǎn)生干擾帶寬和鏈路帶寬相當(dāng)?shù)脑肼暩蓴_信號(hào)，對(duì)鏈路工作信道進(jìn)行阻塞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的干擾。該干擾樣式具有較強(qiáng)的干擾普適性，干擾效果僅與干擾功率、干擾頻點(diǎn)瞄準(zhǔn)性和時(shí)空覆蓋性有關(guān)，與鏈路信號(hào)的調(diào)制特征、加密情況無關(guān)。由于瞄頻噪聲和鏈路信號(hào)僅頻點(diǎn)相同，內(nèi)部調(diào)制不匹配，其干擾效率僅比寬帶噪聲高，比欺騙干擾低。為了干擾跳頻鏈路信號(hào)，需要采用多頻點(diǎn)的梳狀干擾樣式。

跟隨式干擾是對(duì)跳頻鏈路信號(hào)干擾效果較好的一種干擾樣式，本質(zhì)上和單頻點(diǎn)的瞄頻壓制干擾相同，瞬時(shí)只有一個(gè)干擾頻點(diǎn)。不同點(diǎn)是干擾頻點(diǎn)能夠在電子偵察單元的引導(dǎo)下，快速跟隨鏈路信號(hào)的跳頻圖案而變化，將干擾能量始終對(duì)準(zhǔn)鏈路信號(hào)當(dāng)前的頻率。相比于梳狀干擾，由于不存在多頻點(diǎn)分享干擾功率問題，干擾效率更高；其代價(jià)是復(fù)雜的頻率跟蹤設(shè)計(jì)，尤其是跳速較快的鏈路，有可能因?yàn)橥ㄐ艌?chǎng)景和干擾場(chǎng)景因素帶來跟蹤的時(shí)效性問題。也即，在干擾信號(hào)發(fā)射前，鏈路已經(jīng)完成傳輸并跳到下一個(gè)頻點(diǎn)，干擾失去時(shí)效性。

靈巧干擾是在對(duì)鏈路信號(hào)調(diào)制特征、幀格式的分析基礎(chǔ)上，截獲鏈路的同步頭，并對(duì)同步頭進(jìn)行時(shí)間上的跟蹤，發(fā)出和同步頭類似的干擾信號(hào)，破壞鏈路信號(hào)的同步。同步是通信的基礎(chǔ)，靈巧干擾可通過較小的功率實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路信號(hào)的破壞。此外，還有基于數(shù)字射頻存儲(chǔ)器(Digital Radio Frequency Memory，DRFM)實(shí)現(xiàn)靈巧干擾。通過對(duì)鏈路信號(hào)的采集和存儲(chǔ)，對(duì)存儲(chǔ)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生干擾信號(hào)，可獲取鏈路接收機(jī)的信號(hào)處理增益，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的高效干擾。這種方式和跟隨方式一樣，存在干擾跟蹤的時(shí)效問題。

欺騙干擾可分為信號(hào)欺騙和信息欺騙2種。靈巧干擾也可看作是信號(hào)欺騙的一種。信息欺騙是干擾中危害最大的一種，也是難度最大的方式。該方式需要對(duì)鏈路信號(hào)的幀格式和通信協(xié)議進(jìn)行解析。利用解析結(jié)果，自主產(chǎn)生欺騙信號(hào)并注入到鏈路終端中，對(duì)鏈路進(jìn)行干擾和接管。通常基于信息的欺騙干擾，對(duì)非加密鏈路具有使用價(jià)值，對(duì)加密鏈路使用信息欺騙的難度很大，需要長(zhǎng)期對(duì)目標(biāo)鏈路信號(hào)進(jìn)行解密分析。

因?yàn)楦蓴_技術(shù)目的的特殊性，鮮有此方面的文獻(xiàn)報(bào)道，相關(guān)研究人員偶從通信系統(tǒng)抗干擾性能分析的角度發(fā)表學(xué)術(shù)論文。通信鏈路的干擾與抗干擾研究本身就聯(lián)系緊密，相互依存，各自的研究成果對(duì)對(duì)方也很具借鑒意義。文獻(xiàn)[54]仿真分析了超寬帶電磁脈沖對(duì)無人機(jī)鏈路的前門耦合過程，表明可使低噪聲放大器擊穿而導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈不能正常工作；文獻(xiàn)[55]通過開展無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)電磁敏感度效應(yīng)試驗(yàn)，得出了組合頻率干擾和帶外飽和干擾的作用機(jī)理，并給出了相應(yīng)的防護(hù)方法；文獻(xiàn)[56]針對(duì)基于編碼的武器制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈，提出了脈沖干擾技術(shù)和協(xié)議關(guān)鍵字段靈巧干擾技術(shù)，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了可行性；文獻(xiàn)[57]通過研究存在欺騙干擾時(shí)的無人機(jī)上行鏈路接收信號(hào)模型，提出了一種抗欺騙干擾方案，建模仿真表明了方案有效。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，有研究人員開始研究基于人工智能方法的干擾產(chǎn)生技術(shù)。針對(duì)通信對(duì)抗領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)[58]通過優(yōu)化深度卷積生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)(DCGAN)和結(jié)合條件生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)等方法，將GAN網(wǎng)絡(luò)用于通信信號(hào)重構(gòu)，該方法具有很好的魯棒性和泛化性；文獻(xiàn)[59] 針對(duì)未知信號(hào)干擾需求，提出基于GAN生成通信干擾波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明生成的干擾波形干擾效果能夠逼近最佳干擾效果。

對(duì)地面無人系統(tǒng)測(cè)控鏈路進(jìn)行干擾，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 普適性更好的干擾信號(hào)設(shè)計(jì)。專門針對(duì)某型鏈路設(shè)備或某種類型設(shè)備的干擾方式，針對(duì)性強(qiáng)且效果較好，但面對(duì)復(fù)雜多變的目標(biāo)時(shí)，效果往往大打折扣，因此需要普適性更好的干擾方式。

2) 具有低截獲特性的干擾信號(hào)設(shè)計(jì)。在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行干擾時(shí)，干擾設(shè)備易被對(duì)方偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)并受到反輻射攻擊，具有低截獲特性的干擾信號(hào)在保證干擾效果的同時(shí)，可有效降低遭受反輻射攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

3) 對(duì)調(diào)零天線的干擾對(duì)抗。越來越多的測(cè)控鏈路天線采用自適應(yīng)調(diào)零技術(shù)來提高抗干擾能力，其對(duì)干擾信號(hào)的抑制能力可到40～50 dB，對(duì)干擾技術(shù)的發(fā)展提出了很大挑戰(zhàn)。

3.3 對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制技術(shù)

由于衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)高精度的定位授時(shí)能力、長(zhǎng)期穩(wěn)定特性和便捷的使用方式，使衛(wèi)星導(dǎo)航終端成為各種無人平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置。目前，比較成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有“四大兩小”系統(tǒng)。其中，具有全球定位能力的是：美國(guó)GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、中國(guó)北斗BDS系統(tǒng)和歐洲GALILEO系統(tǒng)，具有區(qū)域?qū)Ш侥芰Φ氖侨毡綫ZSS系統(tǒng)和印度IRNSS系統(tǒng)。

所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理基本相同，衛(wèi)星導(dǎo)航終端接收多顆衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量每顆衛(wèi)星信號(hào)在空間中的傳輸時(shí)間，計(jì)算衛(wèi)星導(dǎo)航終端的空間位置和時(shí)間基準(zhǔn)。

由于各導(dǎo)航衛(wèi)星軌道較高(各系統(tǒng)的衛(wèi)星均不低于19 100 km)，導(dǎo)航信號(hào)到達(dá)地球的功率低于-120 dBm，遠(yuǎn)低于接收機(jī)噪底，同時(shí)所有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)均為公開參數(shù)，使常規(guī)衛(wèi)星導(dǎo)航終端容易受到干擾。如，可采用5 W的瞄頻噪聲在10 km以上距離對(duì)民用GPS接收機(jī)進(jìn)行有效干擾。

為了提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有以下發(fā)展趨勢(shì)：

1) 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)升級(jí)為帶寬更寬、抗干擾能力更強(qiáng)的信號(hào)，如GPS發(fā)展了M碼信號(hào)、民用L5C信號(hào)。

2) 衛(wèi)星導(dǎo)航終端采用抗干擾能力極強(qiáng)的自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)，通過陣列信號(hào)處理，使抗干擾能力提高10 000倍以上。

3) 復(fù)合導(dǎo)航終端能夠同時(shí)接收多種衛(wèi)星信號(hào)，達(dá)到精度更高、冗余更多、抗干擾能力更強(qiáng)的效果。

4) 將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航設(shè)備結(jié)合，形成組合導(dǎo)航終端，如GPS/INS組合，提高導(dǎo)航終端的抗干擾能力。

對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航終端的干擾方式可分為壓制式干擾和欺騙式干擾，其中欺騙式干擾有包括轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾和自主產(chǎn)生式欺騙干擾(根據(jù)產(chǎn)生欺騙信號(hào)與真實(shí)衛(wèi)星信號(hào)同步與否，又可將其分為異步產(chǎn)生式欺騙干擾和同步產(chǎn)生式欺騙干擾)。

1) 壓制干擾。針對(duì)多種導(dǎo)航信號(hào)的終端，對(duì)其工作的多個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行瞄頻壓制干擾，使復(fù)合衛(wèi)星導(dǎo)航終端所有工作頻點(diǎn)均不能正常工作，該種干擾方式的普適性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是所需功率較大，此外，對(duì)配備自適應(yīng)調(diào)零天線的終端，通常采用分布式干擾方式實(shí)現(xiàn)去調(diào)零能力。

2) 自主產(chǎn)生式欺騙干擾。該技術(shù)主要針對(duì)各種導(dǎo)航終端的民用信號(hào)進(jìn)行欺騙，可使民用衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位到欺騙信號(hào)設(shè)置的位置，對(duì)使用衛(wèi)星導(dǎo)航終端的平臺(tái)干擾極大，但不適用對(duì)軍用終端的欺騙。

3) 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾技術(shù)。通過衛(wèi)星信號(hào)接收裝置，接收多顆衛(wèi)星輻射的導(dǎo)航信號(hào)；在接收信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行時(shí)間和多普勒調(diào)制，使衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位到欺騙信號(hào)設(shè)置的位置，該技術(shù)可同時(shí)對(duì)民用或軍用終端起效。對(duì)組合導(dǎo)航終端，通常采用漸變自同步欺騙干擾技術(shù)，逐漸拉偏的欺騙方式，使組合導(dǎo)航終端逐漸偏離其真實(shí)位置。

文獻(xiàn)[61]分析了GNSS信號(hào)遭受壓制和欺騙干擾的風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)民用反欺騙需求提出了解決方案；文獻(xiàn)[62-63]對(duì)GNSS授時(shí)接收機(jī)的脆弱性進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)[64-66]分別介紹了GPS容易受到欺騙干擾；文獻(xiàn)[67]分析了干擾對(duì)GPS/INS緊耦合性能的影響，并提出了解決方法，同時(shí)指出即使干擾消失后接收機(jī)依然難以鎖定信號(hào)；文獻(xiàn)[68]利用直接軌跡欺騙和軌跡融合2種方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾且不易被檢測(cè)；文獻(xiàn)[69]給出了一種針對(duì)GPS/INS組合導(dǎo)航的曳引式干擾方法，硬件在環(huán)仿真表明該方法可使GPS接收機(jī)輸出逐漸偏離真實(shí)位置的數(shù)據(jù)；文獻(xiàn)[70]仿真計(jì)算了對(duì)無人機(jī)GPS/INS導(dǎo)航系統(tǒng)的壓制干擾效能，得出增大GPS壓制干擾作用距離時(shí)，會(huì)使GPS/INS導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航誤差增大，壓制干擾成功概率隨著壓制干擾作用距離的增大而增大；文獻(xiàn)[71]通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了單頻、帶限高斯噪聲、同速率偽碼3種典型壓制干擾樣式對(duì)GPS M碼的干擾效能，得出同速率偽碼干擾較為可行；文獻(xiàn)[72]通過研究得出GNSS矢量跟蹤環(huán)路在欺騙干擾下會(huì)產(chǎn)生非零均值的信號(hào)跟蹤誤差，環(huán)路跟蹤特性降低甚至失鎖，同時(shí)利用此特性可提高矢量接收機(jī)的抗干擾性能；文獻(xiàn)[73]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種小型化的同步生成式GPS欺騙干擾源，建立了同步式GPS欺騙干擾信號(hào)模型，給出了信號(hào)仿真參數(shù)的計(jì)算方法，并通過商用接收機(jī)和無人機(jī)驗(yàn)證了GPS欺騙干擾信號(hào)模型及同步設(shè)計(jì)的正確性；文獻(xiàn)[74-75]分別設(shè)計(jì)了一種針對(duì)GPS/INS的欺騙式干擾方法，并通過仿真驗(yàn)證了有效性。

對(duì)地面無人車輛的導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對(duì)自適應(yīng)調(diào)零天線的干擾。在中大型平臺(tái)上，衛(wèi)星導(dǎo)航終端也開始采用自適應(yīng)調(diào)零天線來提高抗干擾能力，針對(duì)全向天線的欺騙干擾和壓制干擾等單一手段的適用性下降，需要有針對(duì)性的研究新的干擾技術(shù)或手段，如多干擾機(jī)分布式干擾等。

2) 對(duì)GPS/INS組合導(dǎo)航的低功率高效壓制干擾。以往針對(duì)GPS/INS組合導(dǎo)航的干擾方式研究中以欺騙式干擾較多，但存在對(duì)軍用終端效果不佳或設(shè)備體積重量大的問題，采用低功率的壓制干擾手段，在保證干擾效果具有良好普適性的同時(shí)，還可降低干擾機(jī)的體積重量，擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)景與運(yùn)用時(shí)機(jī)。

3) 對(duì)GPS M碼的有效干擾。GPS利用M碼以提高抗干擾能力，且正在進(jìn)行其升級(jí)研究，因此，針對(duì)不斷出現(xiàn)的抗干擾碼型，如何對(duì)其進(jìn)行有效干擾是需要關(guān)注的問題之一。

3.4 對(duì)環(huán)境感知傳感器的反制技術(shù)

重點(diǎn)對(duì)幾種常用環(huán)境傳感器的功能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，得出可用于反制的關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了歸納總結(jié)。

3.4.1 對(duì)激光雷達(dá)的反制

作為無人駕駛領(lǐng)域應(yīng)用最早、目前應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，激光雷達(dá)存在許多優(yōu)點(diǎn)，譬如靈敏度和分辨率高、應(yīng)用廣泛、抗干擾能力強(qiáng)等，其缺點(diǎn)也較為明顯，如主動(dòng)探測(cè)隱蔽性不強(qiáng)、目標(biāo)特征識(shí)別能力弱、抗雨霧煙塵等惡劣環(huán)境能力差等。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，激光雷達(dá)可分為機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、微掃式、固定視場(chǎng)式等；根據(jù)掃描機(jī)構(gòu)不同，激光雷達(dá)又分為二維和三維2種。

對(duì)激光雷達(dá)的干擾方式分為有源和無源2類，有源干擾包括壓制干擾、角度欺騙干擾、距離欺騙干擾、高重復(fù)頻率干擾等，無源干擾包括無源遮蔽干擾和無源欺騙干擾等。無源欺騙干擾指采用特定形狀、材質(zhì)或紋理的干擾物，使激光雷達(dá)無法準(zhǔn)確獲取環(huán)境或障礙物信息，或進(jìn)而欺騙其目標(biāo)識(shí)別算法，目前此項(xiàng)研究還剛剛起步。從無人車載激光雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)和使用方式考慮，可行的對(duì)抗措施包括無源遮蔽干擾、噪聲遮蓋干擾、有源欺騙干擾和壓制干擾等。無源遮蔽干擾通過采用煙幕、偽裝物等無源器材，改變激光傳播特性或目標(biāo)光學(xué)特性來達(dá)到干擾目的；噪聲遮蓋干擾通過發(fā)射強(qiáng)功率信號(hào)壓制雷達(dá)有用信號(hào)，惡化其信噪比；有源欺騙干擾是發(fā)射虛假回波實(shí)現(xiàn)欺騙，包括角度欺騙和距離欺騙等；壓制干擾是利用有源光電干擾設(shè)備發(fā)射高能激光或較高能量的非相干紅外光束，去壓制、致盲乃至摧毀敵方光電設(shè)備。

目前專門針對(duì)干擾無人車載激光雷達(dá)進(jìn)行的研究較少，文獻(xiàn)[81]就對(duì)抗激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭(可視作一種激光雷達(dá))中的告警和欺騙干擾技術(shù)進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[79]針對(duì)利用激光角度欺騙方式干擾激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭進(jìn)行了研究，并提出了一種半實(shí)物仿真評(píng)估方法；文獻(xiàn)[82]提出了一種基于數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)的激光雷達(dá)距離欺騙干擾方法；文獻(xiàn)[83]設(shè)計(jì)了一種激光距離欺騙干擾系統(tǒng)；文獻(xiàn)[80]針對(duì)合成孔徑激光雷達(dá)的對(duì)抗措施進(jìn)行了研究，分析了幾種可行的干擾途徑。

在基于激光雷達(dá)探測(cè)器的攻擊方面，文獻(xiàn)[84]通過產(chǎn)生與ibeo LUX 3激光雷達(dá)相同波長(zhǎng)(905 nm)、頻率(30 kHz)和脈沖寬度(100 ns)的光脈沖，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ibeo LUX 3激光雷達(dá)的欺騙干擾，使距離雷達(dá)1 m處的墻顯示為在50 m外；文獻(xiàn)[85]在對(duì)Velodyne VLP-16激光雷達(dá)的干擾中，發(fā)現(xiàn)使用800 mW、905 nm的激光模塊照射后，某個(gè)區(qū)域放置的金屬板在雷達(dá)圖中消失，且成功偽造出了位置比攻擊者更接近激光雷達(dá)的虛假目標(biāo)。

在基于數(shù)據(jù)算法的欺騙攻擊方面，文獻(xiàn)[86]通過特定算法策略性地控制欺騙點(diǎn)來欺騙機(jī)器學(xué)習(xí)模型，注入60個(gè)虛假點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)75%左右的攻擊成功率，通過使用Baidu Apollo進(jìn)行了模擬，在2種攻擊場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)了使自動(dòng)駕駛車輛觸發(fā)緊急制動(dòng)和保持停止的駕駛決策，但是此方法屬于白盒攻擊，且現(xiàn)實(shí)可行性并未得到證明；文獻(xiàn)[87]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在60個(gè)虛假點(diǎn)的情況下欺騙成功率能夠普遍達(dá)到80%以上，80個(gè)虛假點(diǎn)的情況下，欺騙成功率穩(wěn)定在85%左右，但在采取針對(duì)性的防御措施后，欺騙成功率立刻下降到了2.3% 左右；文獻(xiàn)[88]提出可干擾激光雷達(dá)渲染器生成點(diǎn)云的對(duì)抗網(wǎng)格，使具有特定表面形狀的物體不能被車載激光雷達(dá)檢測(cè)識(shí)別，但只考慮了單幀情況下的隱藏結(jié)果；針對(duì)所有幀的情況，文獻(xiàn)[89]提出了一種生成通用三維對(duì)抗物體的方法，通過算法設(shè)計(jì)網(wǎng)格參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)白盒和黑盒攻擊，實(shí)驗(yàn)證明將對(duì)抗物體放置在車輛頂部可以實(shí)現(xiàn)車輛在激光雷達(dá)探測(cè)下的隱形，此方法的局限性在于當(dāng)激光雷達(dá)對(duì)目標(biāo)車輛的探測(cè)方位發(fā)生變化時(shí)，對(duì)抗物體的隱形效果會(huì)大打折扣。

對(duì)無人車載激光雷達(dá)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 有源欺騙干擾。傳統(tǒng)的對(duì)激光導(dǎo)引頭的欺騙干擾方式有角度欺騙和距離欺騙2種，同樣可應(yīng)用于對(duì)無人車激光雷達(dá)的干擾，使其不能獲得目標(biāo)的正確方位和距離。

2) 有源壓制干擾。壓制干擾方式受作用對(duì)象和應(yīng)用環(huán)境等外界因素影響較小，其作用普適性和壓迫性干擾效果永遠(yuǎn)是我們所追求的，對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行有源壓制干擾，將有可能使其喪失目標(biāo)探測(cè)功能。

3) 低成本無源干擾。無源干擾具有被動(dòng)工作、隱蔽性好等特點(diǎn)，適合用于防御目的的使用，如制作低成本的無源干擾物作為可大量布設(shè)的障礙，將對(duì)無人車環(huán)境探測(cè)和機(jī)動(dòng)行進(jìn)起到有效干擾作用。

4) 基于算法攻擊的激光雷達(dá)成像與目標(biāo)識(shí)別干擾。對(duì)激光雷達(dá)進(jìn)行干擾，除了對(duì)激光雷達(dá)本身進(jìn)行干擾外，還可利用其成像和目標(biāo)檢測(cè)算法的特點(diǎn)有針對(duì)性地進(jìn)行攻擊，實(shí)現(xiàn)靈巧干擾的目的。

3.4.2 對(duì)毫米波雷達(dá)的反制

毫米波雷達(dá)作為地面無人平臺(tái)的主要傳感器之一，與視覺相機(jī)、激光雷達(dá)等傳感器相比，具有體積小、重量輕、全天候全天時(shí)工作、快速測(cè)距測(cè)速、穿透感知、目標(biāo)分類識(shí)別、目標(biāo)跟蹤引導(dǎo)等諸多優(yōu)勢(shì)，可在雨霧煙塵及夜間等環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)異類目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別及跟蹤，缺點(diǎn)是角度分辨率不高、雷達(dá)圖像可視性不好、無法滿足SLAM等應(yīng)用，隨著采用多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)和數(shù)字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)等新體制雷達(dá)的出現(xiàn)，也開始有團(tuán)隊(duì)利用毫米波雷達(dá)進(jìn)行SLAM研究。

由于數(shù)字器件的高速發(fā)展，目前雷達(dá)干擾機(jī)多以DRFM為核心提高干擾信號(hào)的相參性。存儲(chǔ)式轉(zhuǎn)發(fā)式干擾是指在接收雷達(dá)信號(hào)后，經(jīng)調(diào)制形成干擾信號(hào)，進(jìn)行功率放大后由發(fā)射天線發(fā)射出去。不同的調(diào)制方式，形成不同的干擾樣式，不同的干擾樣式適用于不同類型的雷達(dá)，常見的干擾樣式包括遮蓋式干擾、拖引干擾、密集假目標(biāo)干擾、間歇采樣干擾等。

目前的雷達(dá)干擾技術(shù)研究多針對(duì)跟蹤火控雷達(dá)、制導(dǎo)雷達(dá)、偵察雷達(dá)等，由于干擾對(duì)象技術(shù)發(fā)展等原因，對(duì)無人車毫米波雷達(dá)的干擾研究較少，鑒于其多采用連續(xù)波體制，可通過研究對(duì)其他雷達(dá)的干擾技術(shù)和車載毫米波雷達(dá)的抗干擾技術(shù)，探索研究干擾車載毫米波雷達(dá)的方法。

文獻(xiàn)[92]針對(duì)調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)的干擾技術(shù)進(jìn)行了分析和攻防測(cè)試；文獻(xiàn)[93]研究了噪聲干擾和欺騙干擾對(duì)FMCW雷達(dá)的效果；文獻(xiàn)[94]對(duì)干擾FMCW雷達(dá)的效果評(píng)估準(zhǔn)則進(jìn)行了研究，提出了一種稱之為相對(duì)雷達(dá)功能受損時(shí)間的新標(biāo)準(zhǔn)，用以表征雷達(dá)功能受損時(shí)間和一個(gè)干擾周期的相對(duì)關(guān)系，并將其用于多種體制雷達(dá)的干擾效果評(píng)估，證明了這一標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于其他標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[95]針對(duì)FMCW體制的車載雷達(dá)間的互擾，提出了一種基于粒子群優(yōu)化和自適應(yīng)對(duì)消的干擾抑制方法，仿真驗(yàn)證效果良好；文獻(xiàn)[96]提出了一種基于多徑干擾認(rèn)知的汽車毫米波雷達(dá)自適應(yīng)抗干擾波形優(yōu)化方法，以抑制雷達(dá)間的強(qiáng)干擾；文獻(xiàn)[97]針對(duì)線性調(diào)頻體制雷達(dá)，提出了一種基于移頻的距離波門拖引干擾方法，仿真分析了干擾效果，工程實(shí)用性較好；文獻(xiàn)[98]針對(duì)間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾特性進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了基于時(shí)頻分析抗干擾波形，并通過仿真驗(yàn)證了有效性；文獻(xiàn)[99]對(duì)雷達(dá)距離門拖引干擾與抗干擾進(jìn)行了研究，通過仿真驗(yàn)證了有效性。

對(duì)無人車載毫米波雷達(dá)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對(duì)無人車載毫米波雷達(dá)的低成本無源干擾。無源干擾的諸多特點(diǎn)使得其具有很大優(yōu)勢(shì)，可以利用無源干擾器材偽裝目標(biāo)和布設(shè)障礙等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)毫米波雷達(dá)探測(cè)功能的干擾。

2) 對(duì)新體制雷達(dá)的自適應(yīng)有源干擾。目前無人車載毫米波雷達(dá)正處于高速發(fā)展及推廣應(yīng)用時(shí)期，其技術(shù)體制并未固化，各項(xiàng)性能變化較大，對(duì)其進(jìn)行反制研究，需要緊跟技術(shù)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自適應(yīng)干擾。

3) 基于算法攻擊的毫米波雷達(dá)目標(biāo)分類與識(shí)別干擾。對(duì)毫米波雷達(dá)進(jìn)行干擾，除利用有源與無源手段對(duì)其信號(hào)接收進(jìn)行干擾外，還可針對(duì)其目標(biāo)分類和識(shí)別算法的特點(diǎn)，有針對(duì)性地進(jìn)行攻擊，實(shí)現(xiàn)靈巧干擾的目的。

3.4.3 對(duì)視覺相機(jī)的反制

視覺相機(jī)在地面無人平臺(tái)上的應(yīng)用由來已久，與其他傳感器相比，具有晝夜工作、信息豐富、無源探測(cè)、隱蔽性好等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是距離精度低、復(fù)雜天候適應(yīng)性較差。視覺相機(jī)通常采用CCD、CMOS、低照度CCD、紅外探測(cè)器等感光器件，可工作于可見光波段和紅外波段，具有良好的晝夜觀察能力，可獲取色彩與細(xì)節(jié)特征豐富的圖像信息，對(duì)利用圖像進(jìn)行ATR非常有利。

根據(jù)光學(xué)鏡頭數(shù)量，視覺相機(jī)有單目和多目之分，單目相機(jī)主要用于感知無人平臺(tái)周圍環(huán)境和探測(cè)重要方向目標(biāo)，多目相機(jī)則可利用立體視覺算法獲取目標(biāo)距離信息，已有越來越多的團(tuán)隊(duì)將視覺相機(jī)用于無人車的環(huán)境感知與目標(biāo)探測(cè)。無人車的視覺相機(jī)同一般的電子光學(xué)成像觀察裝置工作機(jī)理相同，故在對(duì)其干擾對(duì)抗方面可參考光電對(duì)抗和圖像處理等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)手段。光電對(duì)抗措施的主要目的是使相機(jī)不能成像或成像質(zhì)量下降，如使用強(qiáng)可見光或多波段激光使探測(cè)器暫時(shí)飽和、使局部像元甚至整個(gè)探測(cè)器失效。圖像處理措施包括使用數(shù)碼迷彩偽裝真實(shí)目標(biāo)、使用對(duì)抗攻擊方法干擾目標(biāo)識(shí)別算法等。

關(guān)于光電對(duì)抗的研究由來已久，此處重點(diǎn)整理對(duì)對(duì)抗攻擊的相關(guān)研究。文獻(xiàn)[103]通過改變圖像屬性生成對(duì)抗樣本，通過大量實(shí)驗(yàn)對(duì)多個(gè)DNN進(jìn)行黑盒攻擊，驗(yàn)證了有效性；先前研究表明，經(jīng)過由多種攻擊方法生成的對(duì)抗樣本訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依然容易遭到白盒攻擊，針對(duì)此問題，文獻(xiàn)[104]在黑盒攻擊下進(jìn)行了研究，經(jīng)試驗(yàn)得出，通過對(duì)抗訓(xùn)練難以構(gòu)建一個(gè)可以抵御黑盒攻擊的魯棒性很好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；文獻(xiàn)[105]提出了一種基于上下文的對(duì)抗攻擊方法，并在大量公開模型上驗(yàn)證了可成功對(duì)全監(jiān)督和弱監(jiān)督目標(biāo)檢測(cè)模型進(jìn)行攻擊，文獻(xiàn)[106]還針對(duì)攻擊樣本的隱蔽性問題，提出并驗(yàn)證了解決方法；文獻(xiàn)[107]使用GAN生成對(duì)抗樣本后對(duì)幾種公開數(shù)據(jù)集進(jìn)行了白盒攻擊，得到了較高的成功率；文獻(xiàn)[108]提出了一種新的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)用于生成對(duì)抗補(bǔ)丁，即使附加到圖像局部上，即可對(duì)DNN的圖像檢索模型產(chǎn)生擾動(dòng)，大量實(shí)驗(yàn)表明此方法具有出色性能。

對(duì)無人車視覺相機(jī)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對(duì)無人車視覺導(dǎo)航相機(jī)的無源對(duì)抗。視覺相機(jī)可用于無人車對(duì)環(huán)境目標(biāo)的探測(cè)和路面分割等，通過對(duì)環(huán)境和目標(biāo)的偽裝，使相機(jī)不能正確獲取有用信息，即可達(dá)到對(duì)其對(duì)抗的目的。

2) 對(duì)立體視覺相機(jī)的測(cè)距能力干擾?；诹Ⅲw視覺技術(shù)的光學(xué)相機(jī)具有較高精度的無源測(cè)距能力，保證了使用時(shí)的隱蔽性特點(diǎn)，通過干擾其測(cè)距功能，降低其測(cè)距精度甚至使其無法獲得目標(biāo)距離，將使其喪失無源測(cè)距能力的優(yōu)勢(shì)。

3) 對(duì)多波段相機(jī)的干擾。實(shí)際使用中常將可見光和紅外相機(jī)組合使用，獲得目標(biāo)的多波段特征，紅外相機(jī)的工作波段也不盡相同，使得針對(duì)單一波段進(jìn)行干擾的手段適用性降低，因此需要對(duì)多波段相機(jī)進(jìn)行干擾的手段和方法。

4) 基于對(duì)抗攻擊的圖像識(shí)別干擾。對(duì)視覺相機(jī)進(jìn)行干擾，除了對(duì)相機(jī)本身(即成像功能)進(jìn)行干擾外，還可對(duì)其基于圖像的目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別算法進(jìn)行攻擊，最終達(dá)到對(duì)視覺相機(jī)的反制目的。

3.5 對(duì)自主行為與平臺(tái)控制的反制技術(shù)

地面無人平臺(tái)通過環(huán)境感知傳感器感知外部環(huán)境信息，通過平臺(tái)自身傳感器感知平臺(tái)狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，通過測(cè)控鏈路接收控制端控制指令及回傳信息，最終由平臺(tái)控制器響應(yīng)以上信息，進(jìn)行行為決策和平臺(tái)控制。除前文所述可對(duì)測(cè)控鏈路及環(huán)境感知傳感器進(jìn)行對(duì)抗之外，還可針對(duì)平臺(tái)行為決策與控制功能進(jìn)行干擾，譬如可通過其傳感器、遙控指令端注入干擾信息、錯(cuò)誤信息、病毒等，對(duì)其自主算法、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人操作系統(tǒng)(Robot Operating System,ROS)等進(jìn)行干擾攻擊，最終達(dá)到干擾其信息獲取能力、任務(wù)理解和平臺(tái)控制能力。

無人平臺(tái)的智能算法包括目標(biāo)識(shí)別算法、路徑規(guī)劃算法、人機(jī)協(xié)同控制算法及平臺(tái)智能控制算法等，可對(duì)其基礎(chǔ)算法原理、判斷的時(shí)敏性和判斷量權(quán)重等進(jìn)行研究，通過從傳感器端注入干擾圖像或光電信號(hào)等信息，針對(duì)智能算法進(jìn)行攻擊，以欺騙、誤導(dǎo)甚至失能識(shí)別算法。

無人平臺(tái)的總線網(wǎng)絡(luò)雖然采取了一定的電磁屏蔽措施，但是波長(zhǎng)較小的高功率電磁脈沖仍然可以通過天線耦合、傳輸線路耦合、孔縫耦合等方式，對(duì)電子系統(tǒng)產(chǎn)生不可忽視的干擾信號(hào)。因此，可利用此特點(diǎn)對(duì)車內(nèi)總線進(jìn)行攻擊，利用無人平臺(tái)信息系統(tǒng)總線協(xié)議字段的脆弱性，針對(duì)某一特定應(yīng)用偽造地址數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤狀態(tài)字，達(dá)到使總線系統(tǒng)邏輯紊亂、無法正常運(yùn)行的目的。主要方式有服務(wù)請(qǐng)求/硬件錯(cuò)誤指示干擾、定向通信阻斷攻擊、總線時(shí)序攻擊等方式、總線失能攻擊等。

目前無人平臺(tái)多以ROS作為網(wǎng)絡(luò)中間件來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用于在各設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)數(shù)據(jù)、事件和命令。因此，可以利用ROS的訂閱/發(fā)布模型和ROS作為中間件的特性，在有線接入/無線接入的情況下，對(duì)無人平臺(tái)及其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劫持攻擊。

對(duì)于遙控型地面無人平臺(tái)，可對(duì)其車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)進(jìn)行干擾，而對(duì)具備自主功能的平臺(tái)，可通過干擾其自主識(shí)別算法、路徑規(guī)劃算法、姿態(tài)控制算法、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)其自主決策、自主導(dǎo)航、自主避障等自主行為和指令傳輸?shù)母蓴_。

對(duì)無人機(jī)平臺(tái)安全的研究起步較早，相關(guān)研究成果可供借鑒。文獻(xiàn)[109]對(duì)無人機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的潛在網(wǎng)絡(luò)威脅和漏洞進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了模擬攻擊試驗(yàn)；文獻(xiàn)[110]分析了無人機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)物理漏洞和在攻擊下的后果；文獻(xiàn)[111]從傳感器、通信和多機(jī)協(xié)同等方面分析了其安全性；文獻(xiàn)[112]通過對(duì)無人機(jī)易遭受的網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行分析，得出虛假數(shù)據(jù)傳播是最危險(xiǎn)的網(wǎng)絡(luò)攻擊；文獻(xiàn)[113] 探討了廣泛應(yīng)用于自然語言處理、圖像識(shí)別和聲音識(shí)別的人工智能和深度學(xué)習(xí)算法的安全性問題，研究了人工智能模型的數(shù)據(jù)與隱私泄露問題，探討了可用于攻擊的方法及可采取的防御方法；文獻(xiàn)[114]針對(duì)信息安全問題進(jìn)行了研究，通過歸納分類網(wǎng)聯(lián)汽車易受攻擊的對(duì)外接口及可用于攻擊的手段和潛在威脅，提出了基于信息熵和決策樹的車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)技術(shù)；文獻(xiàn)[115]針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的惡意軟件傳播問題，建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的攻防博弈模型，推導(dǎo)出了混合納什均衡解和惡意軟件的傳感概率，仿真結(jié)果對(duì)此類攻防對(duì)抗研究均具有指導(dǎo)意義；文獻(xiàn)[116]介紹了如何將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)用于網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)及提高檢測(cè)效率，并用于預(yù)防網(wǎng)絡(luò)入侵，這對(duì)研究如何入侵網(wǎng)絡(luò)亦具有借鑒意義。

對(duì)地面無人平臺(tái)的自主行為和平臺(tái)控制進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 破譯/非破譯條件下的干擾指令注入。遙控型和半自主型無人平臺(tái)需要接收操控站控制指令，并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。對(duì)控制指令協(xié)議進(jìn)行破譯后，可注入干擾指令從而影響無人平臺(tái)的自主行為和平臺(tái)控制。在非破譯條件下，也可通過分析其指令信號(hào)外在特征，并進(jìn)行有針對(duì)性的干擾，從而影響其對(duì)正確指令的正常解析。

2) 對(duì)無人平臺(tái)自主行為的反制。通過研究地面無人平臺(tái)的自主算法，發(fā)現(xiàn)其弱點(diǎn)和漏洞，并采用適當(dāng)?shù)妮斎敕绞?，注入干擾信息，對(duì)其自主算法進(jìn)行干擾。

3) 針對(duì)ROS的攻擊干擾。目前大多數(shù)地面無人平臺(tái)均采用ROS來實(shí)現(xiàn)平臺(tái)控制，且為開源軟件，因此，可通過尋找ROS的底層漏洞，對(duì)無人平臺(tái)控制功能進(jìn)行攻擊干擾。

4) 無人車總線網(wǎng)絡(luò)干擾。無人平臺(tái)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過車內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)連接，傳輸控制指令和信息，可通過電磁耦合等方式將干擾信息注入總線網(wǎng)絡(luò)，影響其正常通信，從而干擾其平臺(tái)控制能力。

3.6 反制效果在線評(píng)估技術(shù)

此處所指反制效果評(píng)估，是指反制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)施偵測(cè)的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識(shí)，采取一定對(duì)抗措施后，再根據(jù)實(shí)時(shí)偵測(cè)的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)反制效果進(jìn)行的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，為后續(xù)調(diào)整反制策略或其他行動(dòng)提供參考。反制效果評(píng)估是一種利用交戰(zhàn)對(duì)手作戰(zhàn)力量變化、武器系統(tǒng)反應(yīng)和關(guān)重部件狀態(tài)變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行的在線實(shí)時(shí)評(píng)估技術(shù)，是反制系統(tǒng)構(gòu)建“觀測(cè)、定位、決策和行動(dòng)(OODA)”閉環(huán)回路的重要環(huán)節(jié)之一，以此構(gòu)建具備自適應(yīng)反制或一定認(rèn)知能力的功能系統(tǒng)。

具體步驟可分為：目標(biāo)信息偵察、目標(biāo)特征提取、反制行為決策、反制行為實(shí)施、再次目標(biāo)偵察、目標(biāo)特征變化度量、反制決策調(diào)整、反制行為調(diào)整，如此循環(huán)，直至達(dá)到預(yù)期反制效果或自行終止反制。其中關(guān)鍵技術(shù)在于如何基于反制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)偵測(cè)的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識(shí)來構(gòu)建地面無人系統(tǒng)的能力指標(biāo)體系和模型，再結(jié)合模糊評(píng)價(jià)法、層次分析法、灰色綜合評(píng)價(jià)法、系統(tǒng)效能分析法、指數(shù)法等建立反制能力評(píng)估模型。反制系統(tǒng)可實(shí)施偵測(cè)的目標(biāo)信息包括光學(xué)圖像、運(yùn)動(dòng)速度、機(jī)動(dòng)行為(加速、減速、停止、前進(jìn)、返航等)、測(cè)控鏈路信號(hào)變化(調(diào)制樣式、頻率、跳速、功率的變化等)等狀態(tài)變化信息。先驗(yàn)知識(shí)包括典型目標(biāo)的多元屬性信息、常見行為特征、典型設(shè)計(jì)特點(diǎn)、作戰(zhàn)運(yùn)用策略和使用方法、以及干擾策略庫(kù)等，如測(cè)控鏈路信號(hào)特征及受擾時(shí)的應(yīng)對(duì)措施和信號(hào)特征變化規(guī)律、受擾后的平臺(tái)機(jī)動(dòng)決策、目標(biāo)特征與干擾策略的映射關(guān)系等。

存在的難點(diǎn)問題是，受限于實(shí)時(shí)偵測(cè)到的目標(biāo)信息的豐富程度和先驗(yàn)知識(shí)的準(zhǔn)確性，可用于評(píng)估反制效果的信息和高維度特征較少，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的置信度不高。因此，研究基于作用對(duì)象的可觀測(cè)信息的在線效能評(píng)估，尤其是干擾對(duì)抗環(huán)境下，是值得我們今后研究的重要問題之一。

文獻(xiàn)[118]針對(duì)自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗需求，提出了一種從偵察和干擾系統(tǒng)的角度定量評(píng)價(jià)干擾有效性的方法，選擇雷達(dá)脈沖在干擾前后的累積振幅作為特征統(tǒng)計(jì)量，并基于顯著性測(cè)試?yán)碚撛O(shè)計(jì)了有效性評(píng)價(jià)檢測(cè)器；文獻(xiàn)[119]提出使用Adaboost組合分類模型來評(píng)估雷達(dá)干擾效果，其評(píng)估精度遠(yuǎn)高于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯等單一分類器；文獻(xiàn)[120]重點(diǎn)就戰(zhàn)時(shí)電子對(duì)抗在線效果評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，總結(jié)了發(fā)展趨勢(shì)；文獻(xiàn)[121]設(shè)計(jì)了一套采用基于干擾因素匹配程度的干擾效果預(yù)評(píng)估和基于雷達(dá)受擾前后行為參數(shù)變化的干擾效果主評(píng)估的雷達(dá)干擾效果在線評(píng)估方案；文獻(xiàn)[122]分析了在線評(píng)估依據(jù)，建立了雷達(dá)工作狀態(tài)與干擾效果的映射關(guān)系，結(jié)合雷達(dá)信息識(shí)別結(jié)果，給出了干擾效果在線評(píng)估的實(shí)施流程，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；文獻(xiàn)[123]提出了一種基于支持向量機(jī)的基于干擾方的雷達(dá)在線效果評(píng)估方法，試驗(yàn)表明該方法具有較高的可靠性；文獻(xiàn)[124]針對(duì)Link-16系統(tǒng)，提出了一種基于其多種行為參數(shù)變化進(jìn)行干擾效果在線評(píng)估的方法；文獻(xiàn)[125]則針對(duì)認(rèn)知電子戰(zhàn)中的目標(biāo)狀態(tài)識(shí)別問題，重點(diǎn)研究了無監(jiān)督的增量式目標(biāo)狀態(tài)識(shí)別方法。

對(duì)反制效果進(jìn)行在線評(píng)估，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 地面無人系統(tǒng)反制評(píng)估指標(biāo)體系的有效性。對(duì)反制效果進(jìn)行評(píng)估，首先需要建立全面、科學(xué)、合理的評(píng)估指標(biāo)體系，能準(zhǔn)確反映出當(dāng)下的反制效果，因此指標(biāo)體系的有效性度量是值得研究的問題。

2) 基于可觀測(cè)信息的目標(biāo)狀態(tài)辨識(shí)與預(yù)測(cè)。各類仿真系統(tǒng)中的效能評(píng)估，往往基于系統(tǒng)可收集到的所有信息，而實(shí)際應(yīng)用中的在線效果評(píng)估，無法直接得到作用對(duì)象的內(nèi)部參數(shù)，只能依據(jù)干擾方的可觀測(cè)信息對(duì)目標(biāo)狀態(tài)和行為進(jìn)行判斷和預(yù)測(cè)，進(jìn)而評(píng)估干擾效能。

3) 基于作用對(duì)象參數(shù)變化的反制效果在線評(píng)估。干擾方的可觀測(cè)信息經(jīng)過空間傳播和接受處理后往往存在損失，其絕對(duì)量值并不足以完全表征目標(biāo)狀態(tài)，因此可根據(jù)其某些關(guān)鍵參數(shù)和狀態(tài)變化，評(píng)估反制效果的有效性。

3.7 綜合對(duì)比分析

以上各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中需要解決的部分問題或研究方向，因涉及專業(yè)門類和學(xué)科方向較多，此處并未詳盡說明，現(xiàn)概要匯總?cè)缦?，詳見?。

表2 關(guān)鍵技術(shù)研究方向匯總Table 2 Summary of key technology research directions

通過對(duì)反制地面無人系統(tǒng)的多種可能手段和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，其技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)用方式、作用效果等不盡相同，如表3所示。在實(shí)際運(yùn)用中，須結(jié)合作用對(duì)象、己方目的、期望效能、實(shí)際場(chǎng)景等靈活選擇運(yùn)用時(shí)機(jī)、綜合使用多種手段，才能充分發(fā)揮反制手段效能，達(dá)到反制目的。

表3 反制手段對(duì)比分析Table 3 Comparative analysis of countermeasures

4 總結(jié)與展望

隨著地面無人系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位和作用逐步提高，在不斷發(fā)展地面無人裝備的同時(shí)，對(duì)其進(jìn)行對(duì)抗反制研究的時(shí)機(jī)愈發(fā)成熟。瞄準(zhǔn)未來無人化智能化裝備對(duì)抗需求，提出了開展地面無人系統(tǒng)反制研究的構(gòu)想；通過梳理地面無人系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，總結(jié)地面無人系統(tǒng)的能力特征和關(guān)鍵技術(shù)，并與空中無人系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，給出了反制地面無人系統(tǒng)的可能策略；初步構(gòu)建了關(guān)鍵技術(shù)體系框架，并從反制測(cè)控鏈路、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、環(huán)境感知傳感器、自主行為與平臺(tái)控制及反制效果在線評(píng)估等方面對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與綜述。

隨著智能、通信、信息、傳感等技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)用，地面無人系統(tǒng)的環(huán)境感知、自主行為、任務(wù)理解、智能協(xié)同等能力不斷迭代發(fā)展，對(duì)其反制研究也應(yīng)隨之不斷更新，就像裝甲與反裝甲、偵察與反偵察、電磁戰(zhàn)與反電磁戰(zhàn)等，矛與盾的對(duì)抗永遠(yuǎn)在路上。尤其應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

1) 更加注重利用成熟技術(shù)進(jìn)行反制。對(duì)地面無人系統(tǒng)的測(cè)控鏈路反制、衛(wèi)星導(dǎo)航定位反制、環(huán)境感知傳感器反制等關(guān)鍵技術(shù)中，諸如電磁信號(hào)偵測(cè)定位與干擾、衛(wèi)星導(dǎo)航干擾、雷達(dá)干擾等很多已在通信對(duì)抗、光電對(duì)抗等電磁對(duì)抗領(lǐng)域取得成功應(yīng)用，可以將其轉(zhuǎn)化應(yīng)用于地面無人系統(tǒng)反制。

2) 更加注重針對(duì)智能化特征進(jìn)行反制。隨著人工智能技術(shù)在地面無人系統(tǒng)環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、任務(wù)理解等方面的逐步應(yīng)用，其自主程度不斷提高，如何對(duì)抗其自主能力，針對(duì)其自主機(jī)動(dòng)行駛、自主任務(wù)規(guī)劃、自主行為決策等具有智能化特征的能力進(jìn)行反制，達(dá)到“反智”目的，將是反制地面無人系統(tǒng)的有效手段和可行的研究方向。

3) 更加注重進(jìn)行信息反制。機(jī)械化時(shí)代裝備靠機(jī)械賦能，地面裝備對(duì)抗是裝甲與彈藥的對(duì)抗，信息化智能化時(shí)代裝備靠信息賦能，裝備對(duì)抗是信息與信息的對(duì)抗，應(yīng)充分利用信息化手段對(duì)抗信息化裝備，破網(wǎng)斷鏈、蒙眼堵鼻，達(dá)到四兩撥千斤的效果。

4) 更加注重進(jìn)行綜合反制。地面無人系統(tǒng)具有多個(gè)能力特征，且某一能力特征的實(shí)現(xiàn)，往往采用多種技術(shù)手段融合設(shè)計(jì)，譬如測(cè)控鏈路包括視距鏈路和衛(wèi)星鏈路，導(dǎo)航定位包括慣性導(dǎo)航定位和衛(wèi)星導(dǎo)航定位，環(huán)境感知采用激光、毫米波、視覺等，這就需要針對(duì)多種能力特征以及某一特征的多種技術(shù)手段進(jìn)行反制，以達(dá)到綜合反制效果。

針對(duì)地面無人裝備關(guān)鍵能力特征開展反制研究，是在此領(lǐng)域的首次嘗試，提出的反制策略和關(guān)鍵技術(shù)可能不盡完善，相信隨著相關(guān)研究的不斷深入和技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)未來裝備建設(shè)和發(fā)展將具有啟發(fā)和借鑒意義，也會(huì)對(duì)地面無人裝備的建設(shè)發(fā)展起到推動(dòng)作用。