隨著軍民用電磁裝備的數(shù)量、類型以及更新速度快速增長，自適應(yīng)對抗技術(shù)飛速發(fā)展以及電磁系統(tǒng)數(shù)字化程度越來越高，電磁環(huán)境呈現(xiàn)高度復(fù)雜化、動態(tài)化特征。常規(guī)電子戰(zhàn)手段所取得的作戰(zhàn)效能也在逐步下降，現(xiàn)有的電子對抗技術(shù)及工作模式已不能適應(yīng)未來電磁發(fā)展環(huán)境和軍事任務(wù)需要，因此迫切需要開辟一條新的思路來突破瓶頸，推動電子戰(zhàn)作戰(zhàn)方式的變革，認(rèn)知電子戰(zhàn)技術(shù)正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。

美國電子戰(zhàn)裝備面臨的問題

目前，包括具有隱形能力的洛克希德·馬丁F-22 和F-35 戰(zhàn)斗機(jī)在內(nèi)，其敵方雷達(dá)信號和干擾配置文件的預(yù)置數(shù)據(jù)庫無法進(jìn)行實(shí)時、動態(tài)、自主決策，如果此類戰(zhàn)機(jī)遇到一種此前未曾遇到過的信號，那么該系統(tǒng)就會將此威脅登記為未知，甚至是專門進(jìn)行電子對抗的諾思羅普—格魯曼公司的EA-6B「徘徊者」飛機(jī)（它仍在海軍陸戰(zhàn)隊服役）和海軍的波音EA-18G 「咆哮者」飛機(jī)也只能在一定程度上能夠?qū)崟r分析敵方波形，依舊十分依靠專業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)，無法滿足復(fù)雜環(huán)境帶來分析能力不足問題。

EA-6B「徘徊者」

EA-18G 「咆哮者」

日趨復(fù)雜多變的戰(zhàn)場電磁環(huán)境中，準(zhǔn)確快速地對周邊環(huán)境及目標(biāo)進(jìn)行態(tài)勢感知，已經(jīng)成為制約傳統(tǒng)電子戰(zhàn)發(fā)展的瓶頸問題之一，而這恰恰是認(rèn)知電子戰(zhàn)發(fā)展成熟后所必須具備的能力。

如何定義認(rèn)知電子戰(zhàn)

認(rèn)知電子戰(zhàn)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是首先對目標(biāo)對象和周邊環(huán)境的自適應(yīng)偵察感知，從偵收到的海量數(shù)據(jù)中快速準(zhǔn)確地分析出可用知識，進(jìn)而智能地選取或合成最佳的電子攻擊措施，然后通過進(jìn)一步的感知來對攻擊效能進(jìn)行評估，最后根據(jù)評估優(yōu)劣來指導(dǎo)系統(tǒng)下一次的電子進(jìn)攻。

認(rèn)知電子戰(zhàn)系統(tǒng)的主要認(rèn)知處理環(huán)節(jié)其實(shí)均可視作「觀察、定位、決策、行動」(OODA) 認(rèn)知環(huán)在電子戰(zhàn)系統(tǒng)關(guān)鍵處理環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，分別稱為「認(rèn)知偵察環(huán)」、「認(rèn)知對抗環(huán)」和「認(rèn)知效能評估環(huán)」，我們可以將認(rèn)知電子戰(zhàn)系統(tǒng)分為三個功能模塊：認(rèn)知偵察模塊、對抗措施合成模塊和對抗效果評估模塊。

認(rèn)知偵察模塊通過對戰(zhàn)場電磁環(huán)境的感知，偵收到目標(biāo)及其周邊環(huán)境信號后，進(jìn)行測量、分類、特征提取和識別等信號處理分析過程，進(jìn)而提取出描述當(dāng)前環(huán)境的核心參數(shù)特征，形成特征描述數(shù)據(jù)，并傳送至對抗措施合成和效果評估模塊。

對抗措施合成模塊通過分析信號特征，并結(jié)合知識庫中的學(xué)習(xí)信息，搜索最佳的干擾策略，同時進(jìn)行干擾資源分配和最優(yōu)化干擾波形，進(jìn)而對目標(biāo)實(shí)施干擾。

對抗效果評估模塊根據(jù)實(shí)施干擾前后目標(biāo)信號特征的變化來定量地分析對抗效果，得到當(dāng)前干擾措施的效能評估結(jié)果，優(yōu)化對抗策略，進(jìn)而促進(jìn)下一輪對抗措施的合成。

追根溯源，認(rèn)知的思想最早體現(xiàn)在認(rèn)知無線電領(lǐng)域，其技術(shù)核心是能夠?qū)χ苓叚h(huán)境進(jìn)行感知，并根據(jù)環(huán)境的特點(diǎn)來實(shí)時調(diào)節(jié)優(yōu)化自身的工作參數(shù)。隨后美國科學(xué)家Simon Haykins 將認(rèn)知的思想融入雷達(dá)設(shè)計領(lǐng)域，提出了認(rèn)知雷達(dá)的概念。

從2009 年開始，美軍為提高電子戰(zhàn)作戰(zhàn)效能，逐步地將認(rèn)知的概念引入到電子戰(zhàn)裝備中，也就標(biāo)志著認(rèn)知電子戰(zhàn)概念的形成。2010 年，美空軍研究實(shí)驗(yàn)室傳感器部Michael Wicks 博士在其頻譜擁塞與認(rèn)知雷達(dá)一文中明確指出，「要在頻譜密集的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)在任一時間、任一地點(diǎn)自主地發(fā)現(xiàn)、確定、跟蹤、瞄準(zhǔn)、交戰(zhàn)與評估任一目標(biāo)就必須改變我們構(gòu)建、修改、部署雷達(dá)與射頻系統(tǒng)的方式」。

美國國防部高級研究項目局局長阿拉蒂·普拉巴卡爾2016 年2 月24 日對眾議院軍事委員會的新威脅與應(yīng)對能力小組委員會稱：「我們國防部高級研究項目局的項目之一是對這個問題采取一種全新策略，我們將這項努力稱作認(rèn)知電子戰(zhàn)。」

認(rèn)知電子戰(zhàn)的爭論，軟還是硬？

關(guān)于認(rèn)知技術(shù)的含義目前并未達(dá)成共識。它只限于軟件算法么？或者也包含硬件么？美國目前主流認(rèn)為，當(dāng)前階段認(rèn)知電子展偏重軟件和算法，在未來發(fā)展階段，重點(diǎn)必然要延伸至硬件系統(tǒng)方面。

比如DARPA 的Tilghman 說：「目前，認(rèn)知電子戰(zhàn)只限于軟件和算法。但是，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的硬件在設(shè)計之初并未考慮到未來智能化的需求……隨著電子戰(zhàn)界開始研發(fā)『第二代』認(rèn)知電子戰(zhàn)，我推測會再度將重點(diǎn)放在硬件和系統(tǒng)的運(yùn)算能力方面。」

美國國防軍工企業(yè)也有相似的認(rèn)識。比如哈里斯公司的Anthony Nigara 先生說：「自適應(yīng)電子戰(zhàn)目前主要通過軟件算法來實(shí)現(xiàn)，但是如果電子戰(zhàn)系統(tǒng)采用自適應(yīng)的電子戰(zhàn)專用硬件架構(gòu)，則將具備潛在的自適應(yīng)電子戰(zhàn)優(yōu)勢。」

BAE 系統(tǒng)公司的Josh Niedzwiecki 解釋道：「認(rèn)知電子戰(zhàn)領(lǐng)域的重點(diǎn)是算法和軟件……最好是以先進(jìn)算法的形式在現(xiàn)有電子戰(zhàn)系統(tǒng)中增加智能化功能，以便將成本降到最低。同時還要使射頻電子類硬件越來越自適應(yīng)和靈活。」

洛馬公司的Szumowski 說，「認(rèn)知電子戰(zhàn)能力可以通過硬件和軟件算法來實(shí)現(xiàn)，通過GPU 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新硬件增加一些認(rèn)知電子戰(zhàn)能力或許是唯一可行的方法。」該公司的Rosenwinkel 博士說：「認(rèn)知電子戰(zhàn)主要是一種算法技術(shù)，但許多新算法必須使用新的運(yùn)算硬件才能實(shí)現(xiàn)。算法與提供數(shù)據(jù)的傳感器之間相互作用。新算法通常比老算法需要的硬件更多。」

DARPA 開展的涉及認(rèn)知電子戰(zhàn)的兩個重大項目--「自適應(yīng)雷達(dá)對抗」（ARC）和「行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)」（BLADE），都不涉及接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和天線等射頻硬件裝備，而是聚焦于軟件、組網(wǎng)等軟件方面技術(shù)。但是其發(fā)起的 「認(rèn)識無線電低功耗信號分析傳感器芯片」（CLASIC）項目則開始布局硬件技術(shù)的發(fā)展，該項目的目標(biāo)是為認(rèn)知無線電或智能通信研發(fā)新型射頻、模擬和混合信號集成電路架構(gòu)和設(shè)計技術(shù)。

美國認(rèn)知電子戰(zhàn)現(xiàn)有項目

1. 自適應(yīng)雷達(dá)對抗（Adaptive Radar Countermeasures, ARC）項目

該項目是DARPA 在2012 年7 月發(fā)布的一項為期五年的研究項目，預(yù)計將投入7000 萬美元。目的是開發(fā)在短時間內(nèi)（美軍稱為「戰(zhàn)術(shù)相關(guān)的時間段內(nèi)」）對抗敵方新型雷達(dá)（捷變波束控制、波形更改以及先進(jìn)編碼和脈沖重復(fù)間隔完成多種功能的地空和空空雷達(dá)）的能力，使得電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠近乎實(shí)時地自動生成有效的對策來對抗新的、未知的或不明確的雷達(dá)信號，能夠針對敵方雷達(dá)不同的工作模式和信號特征，隨時調(diào)整干擾策略，以達(dá)到最佳的干擾效果。

2. 自適應(yīng)電子戰(zhàn)行為學(xué)習(xí)（Behavioral Learning for Adaptive Electronic Warfare, BLADE）項目

該項目將著重發(fā)展新的算法和技術(shù)，使電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠在戰(zhàn)場上實(shí)時自主學(xué)習(xí)、對抗敵方的自適應(yīng)無線通信系統(tǒng)帶來的威脅，即敵人使用的無線設(shè)備和指揮、控制、通信（C3）以及遙控簡易爆炸裝置（RCIED）等所帶來的無線通信威脅。BLADE 項目為期51 個月，分三個階段進(jìn)行。

第一階段主要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和算法開發(fā)，并在測試臺環(huán)境中進(jìn)行測試；第二階段的重點(diǎn)是實(shí)時實(shí)現(xiàn)第一階段的設(shè)計，演示組網(wǎng)能力；第三階段則是提供組網(wǎng)的樣機(jī)，可實(shí)時運(yùn)行并適用于地基平臺。第二階段和第三階段的測試將采用實(shí)時空中信號環(huán)境。

3. 極端射頻頻譜條件下的通信（Communications in Extreme RF Spectrum Conditions, COMMEX）項目

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室代表DARPA 與頻譜共享公司和BAE 系統(tǒng)公司簽訂了一項為期兩年的「極端射頻頻譜環(huán)境中的通信」項目合同，合同金額分別為590 萬美元和600 萬美元。項目主要針對在遭受嚴(yán)重干擾壓制的情況下，開發(fā)一種具備高度自適應(yīng)能力和靈活性的通信系統(tǒng)。

4. DARPA「大功率高效射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器」（HiPERDAC）項目

美國空雷聲公司獲得DARPA 為期兩年、價值3800 萬美元的「大功率高效射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器」項目，項目目的是使部隊能以最小的自擾實(shí)施干擾行動。在很寬的頻譜上實(shí)施干擾，并為友軍留出精確的通信空隙。該項目要求雷聲公司演示能在較寬頻譜范圍內(nèi)有效生成大功率、可迅速調(diào)諧、線性、微波信號的技術(shù)。「大功率高效射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器」（HiPERDAC）項目適用的平臺有：艦船、地面車輛、戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)、無人機(jī)和單兵。

5. 美空軍認(rèn)知干擾機(jī)（Cognitive Jammer, CJ）項目

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室傳感器部電子戰(zhàn)技術(shù)開發(fā)分析分部啟動的項目旨在以軟件無線電技術(shù)為核心，通過研究軟件算法和樣機(jī)系統(tǒng)構(gòu)架，開發(fā)一套功能多樣、干擾樣式靈活多變的第一代認(rèn)知干擾機(jī)系統(tǒng)，以期達(dá)到干擾靈巧、迅速和有效的目的。

6. 美空軍先進(jìn)電子戰(zhàn)組件（Advanced Components for Electronic Warfare, ACE）項目

該項目主要通過設(shè)計制造低成本高產(chǎn)量的先進(jìn)電子戰(zhàn)光電元件，推進(jìn)構(gòu)建適應(yīng)未來先進(jìn)電子戰(zhàn)的基礎(chǔ)設(shè)施和能力。

7. 美海軍認(rèn)知通信電子戰(zhàn)（Cognitive Communication Electronic Warfare）項目

該項目旨在針對具備強(qiáng)大抗干擾能力的智能手機(jī)和認(rèn)知無線電電臺，開發(fā)一種認(rèn)知通信干擾機(jī)。項目要求所開發(fā)的認(rèn)知通信干擾機(jī)能夠利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來學(xué)習(xí)、預(yù)測作戰(zhàn)對象的行為。

8. 美海軍下一代電子戰(zhàn)技術(shù)（Cognitive EW Tomorrow）項目

該項目主要從電磁頻譜方面著手，通過抑制敵方、保障己方，加強(qiáng)海軍電磁頻譜的掌控和利用能力。期望通過將自適應(yīng)、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法應(yīng)用于電子戰(zhàn)中，從而提高電子戰(zhàn)整體的效能。

此外，羅克韋爾·柯林斯公司在行為模型和算法方面的研究已進(jìn)行了5 年，目前已有樣機(jī)用于仿真。洛克希德·馬丁公司先進(jìn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究分布式感知問題已有6 年，在感知、處理和組網(wǎng)方面取得了重大進(jìn)展，其一些認(rèn)知算法目前已可用于小型平臺。

陸軍快速能力辦公室（RCO）正在研究花費(fèi)5000 到1 億美元研究認(rèn)知電子戰(zhàn)裝備上的提議。備選內(nèi)容之一是能夠探測雷達(dá)和無線電信號的傳感器和實(shí)施干擾的干擾機(jī)，并能夠裝在陸地裝備、士兵的背包和無人機(jī)上。

通過分析美軍近年來展開的電子戰(zhàn)項目可以看出，以提高電子戰(zhàn)系統(tǒng)智能化水平為核心，具備自主感知能力、實(shí)時反應(yīng)能力、準(zhǔn)確打擊能力以及評估反饋能力的認(rèn)知電子戰(zhàn)技術(shù)必將成為未來電子戰(zhàn)的發(fā)展趨勢。