隨著電子戰技術的迅速發展,具有戰場自適應能力的人工智能型認知電子戰系統成為發展的重要方向。
核心提示
據美國一家網站報道,美國國防部高級研究計劃局正在致力于新一代基于人工智能的認知電子戰系統的研究工作。這種認知電子戰系統,可以在戰場環境實時根據遭遇威脅和敵方電磁頻譜信息有針對性地產生特定對抗信號,將對未來電子對抗作戰模式產生重要影響。
認知電子戰主要依托認知無線電和認知雷達技術發展而來,作為近年來新興起的電子戰概念,有望解決復雜電磁環境下精確態勢感知難題,可對戰場電磁環境快速作出響應,代表著未來電磁對抗領域發展的必然趨勢。
洞悉電磁戰場巧“認知”
自第二次世界大戰以來,電子戰在歷次戰爭和局部沖突中發揮了巨大威力。傳統的射頻電子戰系統可識別固定頻譜威脅,利用預先編程的對抗技術對預定威脅開展有效對抗。近年來,隨著電磁頻譜技術的發展,以自適應多功能雷達為代表的一大批新型電子戰裝備相繼出現,戰場射頻系統更加復雜靈活,對電子對抗技術提出了新的更高要求。軟件化電子戰系統的出現,初步解決了復雜電磁頻譜的應對問題,但在實戰應用中仍面臨一些不足。隨著認知無線電和認知雷達技術的發展,具備自主態勢感知、決策和自適應電子防護的認知電子戰技術,逐漸走上電磁對抗的舞臺。
作為認知電子戰的“順風耳”,認知雷達避免了傳統雷達發射與戰場環境無關的重復波形,根據獲取的戰場信息實時改變發射波形。“靈活善變”的認知技術使認知雷達能有效把脈戰場電磁環境,擁有與電磁環境最匹配的波形,有效提升了雷達的抗雜波和抗干擾能力,具有高度的環境適應性。
美國國防部高級研究計劃局開展的“自適應雷達對抗”項目,旨在探索電子戰系統對未知雷達信號開展實時干擾對抗,將認知電子戰技術應用于戰場實踐。傳統作戰模式下,當戰場電子對抗系統截獲到諸如敵方的雷達信號等全新的無線電信號時,通常需要將數據記錄傳回后方基地,由專業電子戰人員進行為期數月的電磁頻譜分析。“自適應雷達對抗”項目將通過采用認知電子戰系統,搜集無線電波形信號,并使用最新的人工智能和機器學習方法進行分析處理。該項目可實時判斷敵方電子戰的最新行動,并對下一步敵方行為展開預測,不僅可以有效分析應對瞬息萬變的電磁信號,更可對敵方的電子戰系統產生有效干擾。
實時感知探尋“最優解”
認知電子戰使用人工智能技術針對環境開展學習,可以實時感知戰場頻譜環境,根據探測到的頻譜有針對性地改變載波頻率、調制技術和發射功率等參數信息,從而實現復雜多變的戰場頻譜對抗環境下,對通信和頻譜資源的有效利用。
目前,各類武器裝備上射頻系統種類繁多,通信對抗、敵我識別、雷達對抗、導航對抗和目標探測等多種作戰需求進一步增加了電子對抗設備的復雜性。傳統電子對抗模式中,通過各類電子偵察裝置接收波形數據,經過實驗室分析后建立干擾配置文件,最終寫入電子戰系統用于戰場對抗,其周期往往長達數月甚至數年。美軍使用的電子戰系統配備了專業電子戰人員對未知波形進行分析識別,一定程度上可提高電子對抗的快速響應作戰能力。隨著信息技術的飛速發展,電磁系統的波形可以使用軟件微調直接修改,變化迅速難以捉摸,傳統電子戰系統經常成為“睜眼瞎”,實現實時戰場頻譜態勢感知成為當務之急。
戰場態勢瞬息萬變,通過實時感知與動態數據庫融合,可進一步提升電子戰信息對抗的作戰效能,找尋到戰場電磁作戰的“最優解”。美軍已經在F-22和F-35戰斗機內配置了敵方雷達信號和干擾配置文件的預置數據庫,一旦戰機遇到未遭遇過的電磁頻譜信號,該系統可自動識別并對信號進行標記。美國空軍主導的認知干擾機項目,將利用人工智能技術改進電磁偵察系統,實現從傳感、學習到適應新環境,最終實現電磁頻譜對抗過程所需時間從“數天數月”到“數分鐘數秒”的轉變。
目前,美國國防部正在加緊實施第三次“抵消戰略”,重點開展人工智能領域的技術研究,并將對人工智能深度學習過程的理論基礎開展深入研究。可以預見,隨著人工智能技術的發展,未來戰場的指揮員不需要實時監控全部戰場態勢,在人工智能作戰系統的輔助下,只需要對關鍵節點做出判斷即可。
未來戰場智能作戰“弄潮兒”
認知電子戰技術應用前景廣闊,不僅有助于提升電磁對抗技術實力,還將對信息戰和網絡空間戰產生重要影響。認知電子戰技術可實現自主電磁環境掃描定位,自主確定電子攻擊的方式,并通過嚴格頻譜管控提高電磁防護能力,代表了未來智能作戰的發展方向。
認知電子戰技術可有效解決傳統電子戰態勢感知精度不足問題,避免因大功率壓制手段而暴露干擾信號并招致反輻射打擊問題,有效提高電子戰系統的隱蔽性和抗摧毀性。美國陸軍開發的“城市軍刀”項目,旨在依托認知技術對高優先級電子戰目標實現自主探測、識別、分類、定位和快速攻擊,提升戰場頻譜管控能力。美國空軍主導的“先進電子戰組件”項目,通過先進光電元件進一步提升電磁對抗領域分布式技術和認知技術的發展。
作為人工智能技術的重要應用方向,認知電子戰技術將有效適應未來戰場復雜電磁態勢,解決復雜電磁環境下精確態勢感知問題,其具備的實時動態學習能力,可在應對新型復雜環境時快速作出響應。未來,集眾多高新技術于一身的認知電子戰,將向著具備學習、思考、推理和記憶等認知能力方向發展,成為未來戰場智能作戰的“弄潮兒”。