1.2 通信對抗偵察系統(tǒng)架構(gòu)及典型通信對抗偵察裝備

1.2.1 通信對抗偵察系統(tǒng)的主要構(gòu)件

實現(xiàn)通信對抗偵察首先需要對感興趣的通信信號進(jìn)行信號采集，然后對采集的信號進(jìn)行偵察信號處理和偵察信息處理。這需要不同的硬件和軟件完成相應(yīng)的功能。實現(xiàn)通信信號采集的設(shè)備包括：偵察接收天線、前端變頻設(shè)備、中頻信號采集設(shè)備等；實現(xiàn)偵察信號處理的功能構(gòu)件主要包括各類信號處理算法，如信號檢測、參數(shù)估計、調(diào)制識別、傳輸信息識別、解調(diào)、陣列信號處理、方位估計、碼流分析等；實現(xiàn)偵察信息處理的功能構(gòu)件主要包括高性能服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫知識庫運行環(huán)境、各類參數(shù)處理、目標(biāo)識別、通聯(lián)分析、定位航跡跟蹤、數(shù)據(jù)挖掘等算法和地圖態(tài)勢展現(xiàn)等模塊。

通信對抗偵察系統(tǒng)的主要構(gòu)件組成如圖1.1所示。

1.2.1.1 通信信號采集

通信信號采集分系統(tǒng)主要完成外界感興趣通信信號的截獲，需要相應(yīng)頻段的偵察接收天線、信號采集設(shè)備（包括前端變頻設(shè)備、中頻信號采集設(shè)備）等組成。

1.偵察接收天線

偵察接收天線用來吸收來自傳播媒介的電磁能，將電磁能轉(zhuǎn)換為電信號。將有用信號耦合入接收系統(tǒng)是開展通信偵察的基礎(chǔ)。常用的天線形式根據(jù)承載平臺及頻段覆蓋范圍的不同可能包括全向?qū)拵炀€、窄向?qū)?shù)周期天線、定向高增益天線等多種方式，目的是根據(jù)各自的特點盡可能好地接收目標(biāo)信號。一般需要考慮增益、頻率覆蓋范圍、帶寬、極化方式、波束寬帶、效率等參數(shù)約束。

2.前端變頻設(shè)備

通信偵察所需要覆蓋的頻段范圍較寬，直接的工作頻段一般不適合直接進(jìn)行數(shù)字處理，因此傳統(tǒng)上一般采用超外差的方式，通過一次或兩次變頻，將感興趣的射頻信號變頻到統(tǒng)一的中頻信號，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅苑奖愫罄m(xù)的中頻處理。

3.中頻采集設(shè)備

隨著數(shù)字信號處理能力的提高以及數(shù)字器件水平的發(fā)展，目前一般都是采用數(shù)字方式，通過采樣設(shè)備對中頻信號進(jìn)行采樣，然后通過數(shù)字信號處理的方法進(jìn)行各類處理。隨著軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)射頻直采數(shù)字接收機(jī)，通過對射頻信號濾波放大，再采用高速采樣的方法，不通過變頻環(huán)節(jié)即可對信號進(jìn)行各類處理。

1.2.1.2 偵察信號處理

可將偵察信號處理分為分析解調(diào)和測向兩部分，分析解調(diào)一般包括信號檢測、參數(shù)測量、信道均衡、解調(diào)、信源恢復(fù)等操作；測向則要測量陣列信號的相位差、時間差等參數(shù)，計算得到通信信號的方位信息。根據(jù)用途不同，從功能上劃分為不同種類的接收機(jī)。

1.搜索接收機(jī)

主要實現(xiàn)對目標(biāo)信號的寬帶搜索功能。這類接收機(jī)一般有較寬的中頻帶寬，以超短波為例，能夠瞬時監(jiān)視20MHz、60MHz、180MHz等的信號帶寬，搜索接收機(jī)能夠在這個帶寬內(nèi)截獲信號，當(dāng)信號出現(xiàn)就能夠告警。一般承擔(dān)對窄帶信號的寬帶監(jiān)視，和對寬帶跳頻信號的寬帶截獲功能。當(dāng)出現(xiàn)感興趣的窄帶信號時，引導(dǎo)分析接收機(jī)進(jìn)行精確分析，或引導(dǎo)測向接收機(jī)進(jìn)行測向；當(dāng)頻段內(nèi)出現(xiàn)跳頻信號時，能夠截獲出現(xiàn)在工作帶寬內(nèi)的各個跳頻突發(fā)，測量跳頻突發(fā)的特征參數(shù)，估計跳頻頻率集和跳頻速率等關(guān)鍵參數(shù)。

2.分析接收機(jī)

主要實現(xiàn)對定頻信號的分析測量，獲得通信信號的外部參數(shù)，根據(jù)調(diào)制樣式和編碼形式進(jìn)行進(jìn)一步解調(diào)、解碼等工作。測量獲得的各類參數(shù)上傳到信息處理單元進(jìn)一步處理。

3.監(jiān)視接收機(jī)

對于已經(jīng)完成參數(shù)測量的重點信號，需要持續(xù)監(jiān)視該信號的出現(xiàn)、消失、傳輸信息的情況，一般采用監(jiān)視接收機(jī)對信號進(jìn)行監(jiān)視，獲取信號持續(xù)通信的特征，為更加深入分析目標(biāo)信號活動情況和通聯(lián)規(guī)律提供支撐。

4.測向接收機(jī)

為了獲得信號的來波方向，一般需要測向接收機(jī)來實現(xiàn)。典型的測向體制包括干涉儀測向體制、瓦特森-瓦特體制、空間譜測向體制等。基本都是利用天線陣列的特性，因天線單元空間位置的差異導(dǎo)致不同測向信道接收信號的差異，利用不同的方法估計出目標(biāo)的來波方向。測向信道的數(shù)量則根據(jù)需求有三信道、五信道、九信道等不同方式。

5.陣列處理接收機(jī)

天線陣列不僅可以用于測向，通過對多個天線單元中的信號進(jìn)行幅向變換合成，還可以形成針對特定方向的高增益波束，提高接收系統(tǒng)在該方向上的接收能力。

1.2.1.4 偵察信息處理

將通信對抗偵察信號處理獲得的結(jié)果作為輸入，進(jìn)一步進(jìn)行偵察信息處理，包括：

（1）偵察結(jié)果處理。

① 實現(xiàn)對接收到的偵察結(jié)果進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)清洗、歸并，將同一個信號的參數(shù)進(jìn)行處理，得到參數(shù)的更加精確估計；

② 將對同源目標(biāo)信號從不同偵察方式獲得的結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)融合，形成對一個目標(biāo)信號的綜合描述；

③ 重點偵察結(jié)果入庫存儲。

（2）通信對抗目標(biāo)識別。

根據(jù)偵察結(jié)果，綜合各類可用信息進(jìn)行推理，識別目標(biāo)類型，為通信對抗提供支持：對于通信對抗情報支援應(yīng)用，進(jìn)一步形成目標(biāo)活動態(tài)勢；對于通信對抗干擾支援，形成適合特定目標(biāo)的干擾參數(shù)指令，引導(dǎo)精確干擾。

（3）通信偵察態(tài)勢處理。

實現(xiàn)對通信目標(biāo)的定位、編批、航跡跟蹤、通聯(lián)及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化跟蹤、可視化動態(tài)顯示目標(biāo)的變化等。

（4）目標(biāo)整編。

對重點目標(biāo)的各類偵察結(jié)果進(jìn)行綜合整編，形成資料性情報。

（5）數(shù)據(jù)庫、知識庫的維護(hù)。

數(shù)據(jù)庫用于對偵察獲得的重要參數(shù)的存儲；知識庫用于存儲已經(jīng)確認(rèn)為知識的內(nèi)容，用于后續(xù)的推理檢索等應(yīng)用。

根據(jù)最終用途是通信對抗偵察情報還是通信對抗作戰(zhàn)支援，偵察信息處理的過程側(cè)重點有所不同。通信對抗偵察情報側(cè)重于詳細(xì)的分析、跟蹤與積累，目的是獲得通信目標(biāo)屬性和目標(biāo)之間的關(guān)系；通信對抗偵察作戰(zhàn)支援側(cè)重于快速的目標(biāo)分析，目的是形成準(zhǔn)確的通信干擾引導(dǎo)參數(shù)。

1.2.2 通信對抗偵察系統(tǒng)的架構(gòu)

根據(jù)設(shè)備規(guī)模的不同及技術(shù)發(fā)展，通信對抗偵察系統(tǒng)采用不同的系統(tǒng)架構(gòu)。

1.分離單機(jī)的架構(gòu)

最簡單的通信對抗偵察裝備，僅由一套接收天線和一部接收機(jī)組成，操作員通過接收機(jī)面板設(shè)置偵察參數(shù)，觀察目標(biāo)活動情況。

2.基于計算機(jī)控制的通信對抗偵察系統(tǒng)架構(gòu)

由計算機(jī)控制多套偵察接收天線和多部完成不同功能的接收機(jī)，如搜索接收機(jī)、監(jiān)視接收機(jī)、分析接收機(jī)、測向接收機(jī)等，接收機(jī)獲得的各類偵察結(jié)果回傳到監(jiān)控計算機(jī)進(jìn)行分析處理，是傳統(tǒng)偵察系統(tǒng)中最常見的方式，如圖1.2所示。

3.面向服務(wù)的偵察功能可重構(gòu)架構(gòu)

隨著軟件無線電的發(fā)展，采用通用的數(shù)字處理硬件平臺、可動態(tài)加載的不同功能的數(shù)字處理算法，將這些算法打包成各種服務(wù)注冊管理和綜合調(diào)度分配，稱為采用面向服務(wù)的架構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的通用性和系統(tǒng)能力，成為當(dāng)今發(fā)展趨勢，如圖1.3所示。

4.多站分布式綜合架構(gòu)

由多個偵察站組成頻段交替覆蓋、重點區(qū)域重疊監(jiān)視的監(jiān)測系統(tǒng)，不同平臺形式的偵察站對偵察結(jié)果進(jìn)行初步處理后匯總到區(qū)域中心站，在區(qū)域中心站再進(jìn)行進(jìn)一步融合處理。中心站將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和融合分析，判決目標(biāo)屬性，形成目標(biāo)情報數(shù)據(jù)庫；進(jìn)行目標(biāo)活動跟蹤，形成目標(biāo)態(tài)勢；對匯集的元數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)新的模式。一般由多個不同功能的偵察站和一個區(qū)域中心站組成。典型多站分布式綜合架構(gòu)如圖1.4所示。

5.基于認(rèn)知的智能偵察架構(gòu)

人工智能和認(rèn)知無線電技術(shù)的發(fā)展，推動在通信對抗偵察技術(shù)領(lǐng)域引入人工智能的方法，在偵察信息處理系統(tǒng)中增加認(rèn)知引擎，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，訓(xùn)練偵收系統(tǒng)具備一定的認(rèn)知功能，這是當(dāng)前的一個重要發(fā)展方向，各國紛紛開展基于認(rèn)知的通信偵察技術(shù)研究。