精品讲座：自适应与智能电子支援（提供PPT版课件下载）
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前言：
该报告是佐治亚理工学院的Marcus Quettan在2019年10月21至24日佛罗里达坦帕召开的第22届系统与任务工程年会上做的报告。该报告主要针对目前复杂战场电磁环境下，电子支援措施如何通过认知技术对低截获信号、捷变以及自适应波形、未知波形以及新型波形的卫星信号进行截获、探测、识别和定位。报告总结智能电子支援系统的主要特点，包括：
准确性：系统根据已知的输入做出最佳的决策或推断；
灵活性 ：系统以合理的猜测或决策来响应新的输入；
可解释性：每个系统决策的推理可以被人类或者外部系统理解；
自适应性：系统可以从错误中学习，也可以在接收到新的输入后进行改变，这可能需要外部/操作员的帮助；
实时性 ：该系统能够快速处理已知的或新的输入，从而有效地做出反应。
高度拥挤的频谱、多功能雷达和软件定义：
低截获信号；
捷变自适应波形；
未知波形；
新波形。
数字化、认知电子战系的组成。
数字化、认知电子支援系统的具体挑战。
期望从智能的电子系统中获得什么收益？
准确性；
灵活性；
可解释性
自适应性
及时性。
传统的射频波形认知：
（以美AN/ALR 56M 雷达告警接收机为例分析）
提取有限的调制特征
启发式的分选不能处理的捷变信号
无法适应参数库外的波形
增加新的波形可能需要长时间
使用启发性处理不明型号
贝斯射频波形识别。
以基于贝叶斯增强型电子支援***为例。
机器学习射频波形识别。
以基于神经阵列的自主电子支援系统为例分析。
脉冲检测与特征提取
将原始数据转换为脉冲描述字（PDWs）
专业模拟和数字硬件
专用电路
低特征技术另分类和识别更加困难
现代方法：
COTS现场可编程门阵列允许更改硬件
新增功能需要人工操作
实例系统：B1 Bone Kitten 数字接收机
应用机器学习
新一代芯片允许深度神经网络的低SWAP运行
算法能够学习任意数量的特征，并且容易再训练
数据质量是关键的限制因素
脉冲分选
按照公共源对脉冲描述子进行分类，并组成一个波形描述字。
两种传统方法：
时间序列去交织
脉冲特征聚类
上述两种方法最终都要人工编码以对抗特定的、已知捷变信号。
应用机器学习
深度神经网络可以学习如何聚类
易于重新配置以处理任意特征空间
波形和辐射源识别。
通过波形描述字WDW确定辐射源。
传统方法：
在任务数据文件表中查找
随着传感器数量的增多和波形灵活性增加，模糊性增加
没有固定的方法解决不确定。
通过依靠人工编码的启发式方法来对抗特定的、已知的不确定。
波形和辐射源识别。
贝叶斯/多重假设方法
以概率的形式查找
不确定性导致多种假设，这些假设是 独立跟踪和评价的；
不确定性被保留，直到有足够的证据解决。
机器学习的方法。
完全不需要查找表；
轻松结合分选逻辑，因为可以共享PDW和WDW描述；
易于适应和可重复训练
实例：NAAES脉冲分选算法。
辐射源关联和定位
确定多个传感器是否观察到相同的波形，并融合信息来定位。
多重假设方法：
假设A波形属于不同辐射源
假设B波形属于同一辐射源
收集证据，直到确定
一旦波形相关，可以采用基于到达角估计的三角定位、时差定位和频差定位。
定位方法通常会随着时间的推移解决不确定性。
自适应电子支援
以行动节奏更新任务数据；
最小化人工干预需求
新条件下的传统方法
机器学习的方法。
马尔科夫过程
辐射源模型具有随机变化的状态，从中可以观察到噪声。
可以使用“梯度下降法”来快速更新模型；
计算开销随着状态数量的增加而增加；
对现代捷变频雷达可能不适用。
进化算法
随着条件的变化，有多种解决方案，并且可以灵活切换。
1.随机调整算法的组成部分
调整参数
Swap输出子函数
子函数的顺序
2.针对新关键进行测试
3.只保留表现良好的子集
4.迭代直到收敛。
电子侦察目的是截获、探测、识别和定位射频威胁
软件定义的雷达强调传统的实现方法
需要灵活性更高和适应性更强的算法及时处理新波形
算法能够被解释一获得操作者的信任
没有奇迹-一个认知电子侦察系统将结合各种技术，并根据具体的任务满足需求。
课件下载链接：
链接：https://pan.baidu.com/s/1jz9g2KHvcXfq0RBuvb62Mw
提取码：31kd
背景知识
电子战的技术分支很多,通常按照具体的无线电电 子设备或器材进行分类,如:通信对抗与反对抗、雷达对 抗与反对抗、光电对抗与反对抗、引信对抗与反对 抗、敌我识别系统的对抗与反对抗、C3I（通信、指 挥、控制和情报）系统的对抗与反对抗等。从频域上 分为:射频对抗、光电对抗和声学对抗。
1.射频对抗
射频对抗的频率范围为3MHz～300GHz,是雷达、 通信、导航、敌我识别、无线电引信、制导等设备工 作的主要频段。
光电对抗
光电对抗的频率范围在300GHz以上,可分为红外、 可见光和激光等子频段,是近距离精确制导武器和高定 向能武器工作的主要频段。
声学对抗
声学对抗主要用于水下信息的对抗。从次声波至超 声波，是声纳、水下导航定位设备工作的主要频段。
自从19世纪后期人类开始将电磁波运用于军事，针对敌方电磁波的斗争就开始了。
最早的电子战是**。19世纪60年代的普奥战争，普鲁士开始用电报传递军事信息（那时候还是有线电报），针对有线电报的**就开始了。马可尼发明无线电报后，军用信息传播更方便，而敌对方针对性的**也更加广泛。
20世纪初，雷达逐渐发明，通过发射电磁波，并接受反射波来确定敌方目标。于是，针对雷达电磁波的电子战展开了。一是捕获对方雷达波，定位对方雷达的信息，进而掌握对方部队的信息；二是通过在对方雷达波范围内制造一些假目标，欺骗对方雷达。
是1944年的欧洲战场。当时，盟军计划在诺曼底发动登陆，为了迷惑德军，伪造了准备在加来登陆的情报。同时，盟军在加来地区布置了大批假的船舶，还在空中洒下大量的金属箔。这些金属箔反射德军的雷达波，在雷达屏幕上制造了“庞大机群”的假想，使得希特勒深信盟军确实要在加来登陆。甚至当盟军先锋已经登陆诺曼底，希特勒还以为诺曼底的只是佯攻。因为加来的“无源电子干扰战”打得太出色了。
1945年7月，美军将刚刚研发出的电子干扰设备装在 “过渡型豪猪”飞机上，每架飞机携带6部干扰设备。干扰机飞到目标地区，在高炮射不到的高空释放干扰，造成日本的高炮失去目标指示。美军轰炸机的损失大大降低。
1982年，以色列空袭叙利亚贝卡谷地的导弹基地。他们首先派出了遥控无人机作为诱饵，引导叙利亚导弹基地配属的雷达开机，并用导弹攻击。瞬间，以色列的无人机被叙利亚导弹全部击落。但就在此时，以色列的E-2C型“鹰眼”预警与战斗控制飞机捕捉到了叙利亚的雷达电磁波信号，并将信号频率传送给以色列战斗机部队。正当叙利亚防空部队为击落以色列“战机”欢呼的时候，以色列真正的空军部队从背后杀来，发动狂轰滥炸。叙利亚雷达开机引导导弹发射，却被已经掌握其雷达频率的以色列飞机用激光制导导弹摧毁。6分钟后，叙利亚的19个萨姆一6导弹连全部被消灭。
随着军事科技的不断发展，电子化、信息化、数据化成为军队不断更新换代的驱使，电磁波的应用越来越广泛。基于GPS的定位，基于卫星和飞机的战场侦查，基于无线电信号建立的战场指挥网络和无人兵器遥控，以及C4I的综合作战系统，使得当代和未来的战场充斥着电磁信号。而电子战的手段也因此更加丰富。
目前，先进的 ESM 接收机频率范围一般为 0.5~18GHz，能覆盖绝大部分现役雷达的工作频段，灵敏度大都在-50～-80dBm。在接收机的动态范围内每秒钟可接收 25~100万个脉冲信号，前端截获概率达到 50%时，其截获时间为1.5~3s。测向定位系统可提供的最优雷达测向精度为2°（均方根值）。
ALQ- 165 配装F-18C/D、AV-8B、F-16A 和F-14D 等机型。ALQ-165的典型参数见表12-2。通常，自卫干扰机只在前后向提供±60°范围的保护，因为该电子攻击系统不能产生足够的 ERP 来覆盖平台侧面的雷达截面积（RCS）。其频率范围包括两个频段，因为能覆盖整个频段的具有足够功率的行波管还未问世。处理器能同时处理多个脉冲和连续波（CW）威胁。对付连续波威胁要求在每个频段单独另加一个行波管，因为现在采用的大多数行波管不能同时放大连续波信号和脉冲信号。
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