季華益，唐　莽，王　佩

(中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007)

0　引言

雷達對抗電子偵察行動可在和平、危機和戰(zhàn)爭等多個時期，在遠離一個國家數(shù)千千米之外自由地實施偵察與監(jiān)視，具有重要的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)意義[1]。隨著用頻裝備和監(jiān)測臺站的種類不斷增加，各類雷達輻射裝備對頻譜的使用方式正在不斷演進，雷達對抗電子偵察面臨的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)日益增多，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系日趨復雜，如何充分獲取與利用雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)，將偵察數(shù)據(jù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為信息優(yōu)勢、情報優(yōu)勢和決策優(yōu)勢，已經(jīng)成為各個軍事強國關(guān)注的熱點。

傳統(tǒng)雷達對抗電子偵察處理，通常依賴于預設方案和預裝載的知識庫進行分析處理，不能有效適應具有未知增量、動態(tài)變化特性的復雜電磁環(huán)境[2]。隨著雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)向大數(shù)據(jù)的規(guī)模性(Volume)、多樣性(Variety)、價值性(Value)和高速性(Velocity)等“4V”特性發(fā)展，傳統(tǒng)的處理手段已經(jīng)難以獲取準確、完備、有效的雷達輻射信息。

大數(shù)據(jù)的發(fā)展為雷達對抗電子偵察處理提供了技術(shù)突破思路。大數(shù)據(jù)分析將數(shù)據(jù)分析技術(shù)分為描述性、預測性和指導性三個層次，可分別實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的描述、數(shù)據(jù)趨勢的預見以及數(shù)據(jù)分析解決方案的優(yōu)化[3]。這些特點與雷達對抗電子偵察處理的特性極為契合：對歷史偵察數(shù)據(jù)進行描述性分析，可以客觀地重現(xiàn)輻射目標和輻射場景；對特定時間、特定環(huán)境和特定任務下的雷達偵察數(shù)據(jù)進行預測性分析，可以實現(xiàn)輻射源未來短時工作模式的預測和推理；對海量偵察數(shù)據(jù)進行指導性分析，可以實現(xiàn)偵察方案、處理流程的改造和優(yōu)化。在電子情報偵察進入大數(shù)據(jù)時代的背景下，探索大數(shù)據(jù)在雷達對抗電子偵察領(lǐng)域的應用思路與方法將成為一種必然的趨勢[4-5]。

1　大數(shù)據(jù)在雷達對抗電子偵察領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀

隨著人們對數(shù)據(jù)科學認識的深入，大數(shù)據(jù)及其相關(guān)技術(shù)研究引起了學術(shù)界、工業(yè)界和各國政府的高度關(guān)注，成為重要的科技發(fā)展驅(qū)動因素。以美國為首的多個國家先后發(fā)布了大數(shù)據(jù)的國家發(fā)展戰(zhàn)略，英國、日本及歐盟等國家也快速跟進，相繼出臺了相應的戰(zhàn)略舉措。

在雷達對抗電子偵察領(lǐng)域，數(shù)據(jù)正以前所未有的速度在不斷地增長和累積，數(shù)據(jù)間的關(guān)系也逐漸復雜。應用大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，從海量雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)中挖掘提取出有價值的電磁目標情報(如信號特征參數(shù)、目標屬性和運動狀態(tài)等)，及時準確掌握敵方的戰(zhàn)略企圖、作戰(zhàn)規(guī)律和兵力配置，能夠大幅提高指揮機關(guān)的情報獲取能力，實現(xiàn)雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的深度挖掘和有效利用，為信息化戰(zhàn)爭服務。如何有效利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，已成為從業(yè)人員的研究熱點。

1.1　國外應用概述

在大數(shù)據(jù)軍事應用方面，包括美國科學基金會、國防部、國防部高級研究計劃局等在內(nèi)的6個美國聯(lián)邦部門，在2012年3月就已經(jīng)啟動投資額為數(shù)億美元的“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計劃”，涉及情報偵察、數(shù)據(jù)分析的項目就有十多項[6]。表1給出了若干相關(guān)項目簡介。

表1　美國大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計劃部分項目簡介

美軍對于大數(shù)據(jù)在軍事上的應用，極為重視“從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策”的發(fā)展戰(zhàn)略。在美國軍兵種的大數(shù)據(jù)應用方面，美國空軍“作戰(zhàn)云”、海軍“戰(zhàn)術(shù)云”以及陸軍的“求雨者”等作戰(zhàn)概念與系統(tǒng)，均起源并得益于大數(shù)據(jù)、云計算、云服務的迅猛發(fā)展[7-8]。為了推動大數(shù)據(jù)的應用，美國國家安全局建立了一個超級網(wǎng)絡情報中心，用于存儲偵察衛(wèi)星、無人機、海外偵察站、全美監(jiān)控中心所收集的各類情報偵察數(shù)據(jù)。該中心利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，每天對各類數(shù)據(jù)進行過濾、篩選、處理、分析和融合，快速提取有價值的信息，向美國政府和國防部提供各類情報數(shù)據(jù)。該中心還依靠存儲的海量加密數(shù)據(jù)樣本，研究破解各類加密算法的大數(shù)據(jù)技術(shù)，以支撐其軍事作戰(zhàn)、反恐等情報行動。歐盟等其他國家也開展了類似的大數(shù)據(jù)項目研發(fā)。

1.2　國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對大數(shù)據(jù)的重視程度與日俱增， 2016年大數(shù)據(jù)技術(shù)正式列入了國家“十三五”重大戰(zhàn)略。在軍事大數(shù)據(jù)應用方面，國內(nèi)也陸續(xù)開展了相關(guān)的數(shù)據(jù)工程建設和數(shù)據(jù)中心建設。但鑒于雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的非合作與軍事敏感性，相比于美軍在軍事大數(shù)據(jù)方面的應用研究，國內(nèi)相關(guān)研究還處于起步和探索階段，目前可用的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)較少。

大數(shù)據(jù)在雷達對抗電子偵察領(lǐng)域的應用已經(jīng)引起多方關(guān)注。相關(guān)研究主要集中在系統(tǒng)架構(gòu)、體系構(gòu)建以及發(fā)展趨勢研判等層面。比如楊小牛院士團隊基于現(xiàn)代信號情報偵察的特點，利用大數(shù)據(jù)構(gòu)建了下一代信號情報偵察體系架構(gòu)，并分析了構(gòu)建過程中需要解決的關(guān)鍵問題[4]；曠生玉等人結(jié)合電子對抗情報中數(shù)據(jù)類型和處理需求特點，研究了可演進發(fā)展的電子對抗大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)[2]；趙震等人研究了大數(shù)據(jù)背景下電子對抗情報保障的若干問題[9]；何勰等人將大數(shù)據(jù)技術(shù)在編隊電子偵察領(lǐng)域的應用進行了剖析，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)在海戰(zhàn)場雷達對抗電子偵察中的應用前景[10]；張殿明等人圍繞電子對抗偵察面臨的數(shù)據(jù)環(huán)境特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)思想的內(nèi)涵提出了電子對抗偵察效能提升要實現(xiàn)多層次的轉(zhuǎn)變[11]；段永勝等人利用大數(shù)據(jù)分析了電子對抗情報處理的初步構(gòu)想，以期在電子對抗情報處理領(lǐng)域發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢[12]；劉威等人針對大數(shù)據(jù)在電子對抗情報偵察工作中的應用問題，思考了工作觀念轉(zhuǎn)變、體系架構(gòu)構(gòu)建以及數(shù)據(jù)工程建設等實際問題[13]。

近五年來，國內(nèi)日益重視雷達對抗電子偵察領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應用研究，但是相關(guān)體系架構(gòu)、處理方法尚處于起步階段。

1.3　存在的問題

與國外相比，目前國內(nèi)在雷達對抗電子偵察中的大數(shù)據(jù)應用還存在諸多問題。

在認知層面，雷達對抗電子偵察沒有形成完善的理論體系，依然還是一門偏重試驗性的學科。尤其與雷達系統(tǒng)設計有檢測與估計理論、波形設計理論等理論體系指導相比，雷達對抗電子偵察技術(shù)相對于雷達的發(fā)展約有十年的滯后[14]。但是雷達偵察數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)特征的天然契合性，使其具備了借鑒和應用大數(shù)據(jù)相關(guān)前沿技術(shù)的潛力，具備了跟蹤和超越雷達技術(shù)發(fā)展變化的可能性。由此，實現(xiàn)雷達對抗電子偵察領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應用，首先必須從認知層面改變固有的跟蹤式處理模式，積極探索大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速應用和創(chuàng)新。

在標準規(guī)范層面，雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)具有明顯的領(lǐng)域特色和裝備依賴性。目前已有的各類雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)難以共享，存在“數(shù)據(jù)孤島”、“數(shù)據(jù)沖突”、“數(shù)據(jù)盲點”現(xiàn)象。對于雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的管理尚未形成針對性的標準體系，雷達偵察的大數(shù)據(jù)處理等新興技術(shù)領(lǐng)域更是處于空白狀態(tài)。

在技術(shù)應用層面，對雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)還有待突破。雖然近年來大數(shù)據(jù)已成功應用于信息檢索推送、人機對弈、智能駕駛、醫(yī)療衛(wèi)生診斷及安全防護等諸多民用領(lǐng)域，但是由于雷達對抗數(shù)據(jù)的非合作性、保密性，其大數(shù)據(jù)處理技術(shù)起步較晚，應用尚處于理論研究階段，成功應用案例較少。尤其是對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、小樣本集網(wǎng)絡訓練、特征深度挖掘、目標關(guān)聯(lián)分析等相關(guān)專業(yè)技術(shù)還未能有效突破，信息到?jīng)Q策的技術(shù)鏈路尚未完全打通。

2　大數(shù)據(jù)在雷達對抗電子偵察中的應用發(fā)展建議

在大數(shù)據(jù)時代，以大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)驅(qū)動、相關(guān)性分析等思想引領(lǐng)雷達對抗工作觀念的轉(zhuǎn)變，以大數(shù)據(jù)中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理、特征深度學習等技術(shù)促進雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)應用模式和處理架構(gòu)的創(chuàng)新，以大數(shù)據(jù)相關(guān)標準為基礎制定雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)采集、管理與應用的標準規(guī)范，具有重要意義。

2.1　建立“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)處理模型

在雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域應用大數(shù)據(jù)技術(shù)，首先必須轉(zhuǎn)變多年來形成的傳統(tǒng)處理理念，將雷達偵察數(shù)據(jù)處理由“知識經(jīng)驗驅(qū)動”的處理模式向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的新型處理模式轉(zhuǎn)變，如圖1所示。

圖1　“知識驅(qū)動”與“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的雷達對抗電子偵察處理特點

傳統(tǒng)的雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)處理以“知識驅(qū)動”為主要指導思想，以專家的知識經(jīng)驗為依據(jù)，設計固定的流程進行信號處理，其處理對象主要是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要依賴先驗知識庫進行監(jiān)督分析，關(guān)注和利用的是通過技術(shù)手段篩選出來的“重要數(shù)據(jù)”?！爸R驅(qū)動”的處理模式優(yōu)點是具有清晰的邏輯關(guān)系和因果關(guān)系，缺點是可適應的信號類型有限。

大數(shù)據(jù)時代的雷達對抗電子偵察處理，應以“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的思維理念為指導思想，以部分標注結(jié)果開展導向式訓練，面向所有數(shù)據(jù)進行分析處理，強調(diào)全過程、全要素、多類型、多結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)聯(lián)動分析?！皵?shù)據(jù)驅(qū)動”的處理模式優(yōu)點是具有較好的智能性和自主性，缺點是處理中間環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)機器獨有的難以明確解釋的現(xiàn)象。

以雷達輻射源的脈沖分選識別為例，在“數(shù)據(jù)驅(qū)動”的處理模式下，可使用部分歷史數(shù)據(jù)作為訓練集構(gòu)建學習網(wǎng)絡，直接采用中頻數(shù)據(jù)或者時頻圖像等作為輸入進行網(wǎng)絡系數(shù)訓練，當網(wǎng)絡權(quán)值系數(shù)固化后，可直接“流水式”地實現(xiàn)基于單個脈沖的輻射源個體識別。

大數(shù)據(jù)技術(shù)還處于技術(shù)浪潮的起始階段，構(gòu)建以數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識引導相結(jié)合，或者以數(shù)據(jù)為核心的雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)處理技術(shù)具有重要意義。

2.2　形成以人工智能為核心的雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)處理與應用體系

在軍事領(lǐng)域，未來影響、決定軍事行動的核心在數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的積累量、數(shù)據(jù)分析和處理能力將成為獲得戰(zhàn)場優(yōu)勢的決定性因素。戰(zhàn)場上的實時信息、各種偵察平臺搜集的情報、作戰(zhàn)指揮中心的每條指令，都是以數(shù)據(jù)的形式存在并發(fā)揮作用。正是這些瞬息萬變、紛繁復雜的海量數(shù)據(jù)構(gòu)成了最基本、最客觀、最全面的戰(zhàn)場態(tài)勢，從而也使大數(shù)據(jù)本身成為戰(zhàn)爭攻防的焦點，如何高效率地處理軍事大數(shù)據(jù)已是“數(shù)據(jù)優(yōu)勢”向“決策優(yōu)勢”轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。新一代人工智能技術(shù)的興起正在提供技術(shù)突破的方向，在大數(shù)據(jù)、高性能計算平臺以及深度學習算法的共同作用下，新一代人工智能技術(shù)正在帶動大數(shù)據(jù)分析走向?qū)嵱没?/p>

結(jié)合雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)處理與應用面臨的現(xiàn)實問題與未來威脅趨勢，以需求為牽引，以深度學習等人工智能算法為核心，從關(guān)鍵技術(shù)、應用支撐和綜合應用等多個層次梳理雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)處理技術(shù)與應用體系，如圖2所示。

圖2　雷達對抗電子偵察處理應用體系構(gòu)建

在關(guān)鍵技術(shù)層面，要以歷史積累的海量雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)為基礎，深入學習和應用大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)，開展信號級、信息級的數(shù)據(jù)深度分析處理，突破新型神經(jīng)網(wǎng)絡分析、小樣本數(shù)據(jù)訓練、智能電磁情報深度挖掘等關(guān)鍵技術(shù)，為偵察數(shù)據(jù)分析處理提供新型的技術(shù)手段。

在應用支撐層面，應以智能電磁情報深度挖掘、電子目標行為規(guī)律分析為主，形成以目標標注、電磁信號識別以及偵察目標知識圖譜為核心的典型示范性應用，為雷達對抗電子偵察處理提供模塊化應用支撐。

在綜合應用層面，應在雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)分析的基礎上拓展情報分析能力，建立電磁信息數(shù)據(jù)應用管理平臺、高性能分布式計算平臺、數(shù)據(jù)挖掘分析平臺、可視化平臺和大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等基礎設施和應用系統(tǒng)，突破輻射源個體識別、目標行為預測、雷達對抗電磁綜合態(tài)勢生成、雷達輻射源目標能力預測、電磁目標狀態(tài)威脅評估、多域多維度目標行為規(guī)律分析及戰(zhàn)場輔助決策等態(tài)勢、行為級分析應用，構(gòu)建以數(shù)據(jù)為核心的雷達偵察大數(shù)據(jù)服務模式。

2.3　制定體系化的雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)標準規(guī)范

受限于體制和系統(tǒng)頂層設計理念，目前的雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)格式種類存在較大差異，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲、訪問、顯示、處理機制，不同人員、不同軟件工具之間無法共用數(shù)據(jù)，造成了情報信息之間無法互聯(lián)互通，影響了體系協(xié)同能力的形成。

在大數(shù)據(jù)時代背景下，需要強化雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)標準規(guī)范的統(tǒng)籌規(guī)劃，充分結(jié)合領(lǐng)域特色和現(xiàn)實需求，形成雷達偵察數(shù)據(jù)處理相關(guān)的電磁信息數(shù)據(jù)采集、交換、融合、應用、安全、服務等一系列電磁標準，形成雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)標準規(guī)范體系。標準規(guī)范應以雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)應用與服務為目標，研究在數(shù)據(jù)流向的全過程中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標準輸入以及產(chǎn)品、服務的標準輸出，并在雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)采集、管理與應用的過程中不斷完善，圖3給出了部分標準的建設示意圖。

圖3　雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)標準規(guī)范建設思路

在數(shù)據(jù)采集方面，應充分考慮實際需求，以數(shù)據(jù)存得好、找得到、便于分析等使用要求為目標，分析大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)清洗、分布式存儲、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和校驗等多種技術(shù)手段，針對歷史數(shù)據(jù)、新采集數(shù)據(jù)、重要表單數(shù)據(jù)等多類型數(shù)據(jù)實現(xiàn)在線、離線、填報、交換等多重方式的采集標準規(guī)范。

在數(shù)據(jù)管理與應用方面，應將數(shù)據(jù)視為一種戰(zhàn)略資產(chǎn)，制定數(shù)據(jù)的管理應用標準，應充分考慮雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的軍事敏感性，依據(jù)數(shù)據(jù)應用以及對外提供服務過程中數(shù)據(jù)的安全性制定相關(guān)數(shù)據(jù)服務安全技術(shù)標準，從技術(shù)角度研究加強防護的有效方法，從而避免數(shù)據(jù)安全事件的發(fā)生，將數(shù)據(jù)質(zhì)量管理和數(shù)據(jù)治理貫穿于數(shù)據(jù)整個生命周期過程。對數(shù)據(jù)生命周期中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的擁有者、提供方、使用方、管理方以及各自的職責范圍給出指導規(guī)范，強調(diào)數(shù)據(jù)使用時的流程驅(qū)動，全程受控，對數(shù)據(jù)可追溯、可識別。

3　結(jié)束語

雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)已經(jīng)具備了大數(shù)據(jù)特性。本文概述了雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)處理與大數(shù)據(jù)技術(shù)的契合性，通過分析大數(shù)據(jù)在國內(nèi)外軍事情報領(lǐng)域的應用與發(fā)展趨勢，探討了雷達對抗電子偵察大數(shù)據(jù)處理與應用的若干建議。在大數(shù)據(jù)日益深入的背景下，期望能夠為利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提升雷達對抗電子偵察數(shù)據(jù)的分析處理能力提供若干發(fā)展思路?！?/p>