面向复杂电磁环境的智能雷达对抗技术综述
程城
北方自动控制研究所 030006
1 引言
随着人工智能(AI)技术的快速发展,智能雷达对抗作为电子战中的关键环节,其研究价值和实战意义日益凸显。本文围绕信号分选、辐射源识别、干扰策略学习与效果评估四大核心技术,探讨其技术演进、实现方法与典型挑战,并提出适用于复杂电磁环境的改进思路。结果表明,AI 赋能雷达对抗系统可显著提升感知、决策与适应能力,是未来电子对抗系统智能化升级的重要方向。
2 关键技术分析
2.1 信号分选技术
概述:信号分选是雷达对抗任务的基础环节,其核心目标是从复杂脉冲流中准确提取不同辐射源的信号序列,实现高效归类与预处理,为后续识别与干扰提供基础依据。传统方法如 PRI(脉冲重复间隔)直方图、模板匹配法等在先验知识充分的环境下效果良好,但在面对未知辐射源与非规则脉冲序列时则难以胜任。
难点分析:知识依赖性强:过度依赖特征库,面对新型信号适应能力弱;处理时延问题:脉冲密度上升带来高实时性压力;信号形式多样:调制复杂化和多波形叠加使得分选难度大增。
技 术 方 案: 无 监 督 聚 类 方 法:K-Means、DBSCAN、SpectralClustering 等算法可用于无模板条件下对脉冲特征进行归类;深度学习分选模型:结合 RNN 或 TCN 结构,构建基于时序特征的信号识别框架,可支持在线实时处理;增量式分选机制:适配流式数据环境,提升动态环境下的稳定性和鲁棒性。
2.2 辐射源识别技术
通过识别信号微特征实现个体雷达源识别,支撑精确干扰或欺骗。挑战包括:多源重叠、新型波形频繁出现、样本稀缺等。主流方法包括:迁移学习:通过微调适配新信号类型;多标签分类:处理多模态融合通信体制;小样本学习:原型网络、匹配网络在样本不足场景中表现突出。
2.3 干扰策略学习技术
现代对抗要求干扰方案具备快速响应与策略最优性,而传统基于规则库的静态方法存在响应滞后、泛化能力差等问题。引入强化学习(RL)框架后,系统可视干扰任务为“状态– 动作– 奖励”的优化过程,通过多轮交互训练策略网络,实现从经验中学习。
关键难点包括:干扰目标多变:需动态感知其调制与编码变化;策略优化空间大:干扰时序、频点、波形形态多样,需权衡干扰效能与资源约束;训练效率问题:高维策略空间学习开销大,需结合模型压缩、近端策略优化(PPO)等方法提升效率。
2.4 干扰效果评估技术
智能对抗系统应具备策略优化能力,传统规则库法难以应对复杂场景。引入强化学习(RL)框架后,干扰决策可建模为“状态– 动作–奖励”的优化问题。主要难点在于干扰目标动态变化、策略空间维度高(波形、频率、时间等多变量)与学习过程成本高。
可用技术方法:PPO 等高效策略优化算法、策略压缩机制、迁移式对抗训练等。
3 总结与展望
随着人工智能、大数据与认知体系技术的融合推进,智能化雷达对抗正从“功能集成”向“能力涌现”演进。未来系统将具备更加精细的信号感知能力、更高效的策略决策能力与更强鲁棒的自适应调度能力,实现对复杂战场态势的快速理解与响应。
下一步研究重点方向可包括:面向多域协同的对抗框架设计;超低信噪比条件下的抗干扰鲁棒性增强;基于图神经网络的信号关联建模与目标联动压制;利用生成模型(如 GAN)进行对抗式信号伪装与欺骗。
参考文献
[1]Skolnik,M.I.(2008).Radar handbook.McGraw-Hill.
[2]Haykin, S. (2006). Cognitive radar: A way of the future. IEEE Signal Processing Magazine, 23(1), 30–40. https://doi.org/10.1109/ MSP.2006.1593339
[3]Zhao,G.,Liu,J.,&Zhang,X.(2019).A comprehensive survey of radar signal sorting and clustering.IEEE Access,7,47912–47932.
[4] 苏显康 , 张大维 , 叶方 . 基于层次聚类和谱适应的雷达信号分选方法 [J/OL]. 系统工程与电子技术 ,1-10[2024-10-15].
[5] 张国柱. 雷达辐射源识别技术研究[D]. 国防科学技术大学,2005
[6] 李健涛 . 基于强化学习的多机协同干扰资源分配方法研究 [D].电子科技大学 ,2024.DOI:10.27005/d.cnki.gdzku.2024.001495.
[7]Zhang, C., Wang, L., Jiang, R., & Hu, J. (2023). Radar Jamming Decision-Making in Cognitive Electronic Warfare: A Review. IEEE Sensors Journal.
[8]Zhang, Y., Si, G., & Wang, Y. (2020). Modelling and Simulation of Cognitive Electronic Attack under the Condition of System-of-Systems Combat.
[9]Bengio,Y.,Courville,A.,&Vincent,P.(2013).Representation learning:A review and new perspectives.IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,35(8),1798–1828
[10]M.-L.Zhang and Z.-H.Zhou,”A Review on MultiLabel Learning Algorithms,”in IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering,vol.26,no.8,pp.1819-1837,Aug.2014,doi:10.1109/ TKDE.2013.39.
[11]Opricovic,S.,&Tzeng,G.H.(2004).Fuzzy Analytic Hierarchy Process:A performance analysis of various algorithms.European Journal of Operational Research,168(1),1-27
作者简介:姓名:程城;性别:男;出生年月:2001.10;籍贯:甘肃省定西市陇西县;民族:汉;最高学历:硕士研究生;目前职称:无;研究方向:信号识别