1.2 通信對抗偵察系統架構及典型通信對抗偵察裝備

1.2.1 通信對抗偵察系統的主要構件

實現通信對抗偵察首先需要對感興趣的通信信號進行信號采集，然后對采集的信號進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的功能。實現通信信號采集的設備包括：偵察接收天線、前端變頻設備、中頻信號采集設備等；實現偵察信號處理的功能構件主要包括各類信號處理算法，如信號檢測、參數估計、調制識別、傳輸信息識別、解調、陣列信號處理、方位估計、碼流分析等；實現偵察信息處理的功能構件主要包括高性能服務器、數據庫知識庫運行環境、各類參數處理、目標識別、通聯分析、定位航跡跟蹤、數據挖掘等算法和地圖態勢展現等模塊。

通信對抗偵察系統的主要構件組成如圖1.1所示。

1.2.1.1 通信信號采集

通信信號采集分系統主要完成外界感興趣通信信號的截獲，需要相應頻段的偵察接收天線、信號采集設備（包括前端變頻設備、中頻信號采集設備）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，將電磁能轉換為電信號。將有用信號耦合入接收系統是開展通信偵察的基礎。常用的天線形式根據承載平臺及頻段覆蓋范圍的不同可能包括全向寬帶天線、窄向對數周期天線、定向高增益天線等多種方式，目的是根據各自的特點盡可能好地接收目標信號。一般需要考慮增益、頻率覆蓋范圍、帶寬、極化方式、波束寬帶、效率等參數約束。

2.前端變頻設備

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行數字處理，因此傳統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一的中頻信號，并進行適當的放大，以方便后續的中頻處理。

3.中頻采集設備

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

1.2.1.2 偵察信號處理

可將偵察信號處理分為分析解調和測向兩部分，分析解調一般包括信號檢測、參數測量、信道均衡、解調、信源恢復等操作；測向則要測量陣列信號的相位差、時間差等參數，計算得到通信信號的方位信息。根據用途不同，從功能上劃分為不同種類的接收機。

1.搜索接收機

主要實現對目標信號的寬帶搜索功能。這類接收機一般有較寬的中頻帶寬，以超短波為例，能夠瞬時監視20MHz、60MHz、180MHz等的信號帶寬，搜索接收機能夠在這個帶寬內截獲信號，當信號出現就能夠告警。一般承擔對窄帶信號的寬帶監視，和對寬帶跳頻信號的寬帶截獲功能。當出現感興趣的窄帶信號時，引導分析接收機進行精確分析，或引導測向接收機進行測向；當頻段內出現跳頻信號時，能夠截獲出現在工作帶寬內的各個跳頻突發，測量跳頻突發的特征參數，估計跳頻頻率集和跳頻速率等關鍵參數。

2.分析接收機

主要實現對定頻信號的分析測量，獲得通信信號的外部參數，根據調制樣式和編碼形式進行進一步解調、解碼等工作。測量獲得的各類參數上傳到信息處理單元進一步處理。

3.監視接收機

對于已經完成參數測量的重點信號，需要持續監視該信號的出現、消失、傳輸信息的情況，一般采用監視接收機對信號進行監視，獲取信號持續通信的特征，為更加深入分析目標信號活動情況和通聯規律提供支撐。

4.測向接收機

為了獲得信號的來波方向，一般需要測向接收機來實現。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的來波方向。測向信道的數量則根據需求有三信道、五信道、九信道等不同方式。

5.陣列處理接收機

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果作為輸入，進一步進行偵察信息處理，包括：

（1）偵察結果處理。

① 實現對接收到的偵察結果進行處理，數據清洗、歸并，將同一個信號的參數進行處理，得到參數的更加精確估計；

② 將對同源目標信號從不同偵察方式獲得的結果進行關聯融合，形成對一個目標信號的綜合描述；

③ 重點偵察結果入庫存儲。

（2）通信對抗目標識別。

根據偵察結果，綜合各類可用信息進行推理，識別目標類型，為通信對抗提供支持：對于通信對抗情報支援應用，進一步形成目標活動態勢；對于通信對抗干擾支援，形成適合特定目標的干擾參數指令，引導精確干擾。

（3）通信偵察態勢處理。

實現對通信目標的定位、編批、航跡跟蹤、通聯及網絡狀態變化跟蹤、可視化動態顯示目標的變化等。

（4）目標整編。

對重點目標的各類偵察結果進行綜合整編，形成資料性情報。

（5）數據庫、知識庫的維護。

數據庫用于對偵察獲得的重要參數的存儲；知識庫用于存儲已經確認為知識的內容，用于后續的推理檢索等應用。

根據最終用途是通信對抗偵察情報還是通信對抗作戰支援，偵察信息處理的過程側重點有所不同。通信對抗偵察情報側重于詳細的分析、跟蹤與積累，目的是獲得通信目標屬性和目標之間的關系；通信對抗偵察作戰支援側重于快速的目標分析，目的是形成準確的通信干擾引導參數。

1.2.2 通信對抗偵察系統的架構

根據設備規模的不同及技術發展，通信對抗偵察系統采用不同的系統架構。

1.分離單機的架構

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組成，操作員通過接收機面板設置偵察參數，觀察目標活動情況。

2.基于計算機控制的通信對抗偵察系統架構

由計算機控制多套偵察接收天線和多部完成不同功能的接收機，如搜索接收機、監視接收機、分析接收機、測向接收機等，接收機獲得的各類偵察結果回傳到監控計算機進行分析處理，是傳統偵察系統中最常見的方式，如圖1.2所示。

3.面向服務的偵察功能可重構架構

隨著軟件無線電的發展，采用通用的數字處理硬件平臺、可動態加載的不同功能的數字處理算法，將這些算法打包成各種服務注冊管理和綜合調度分配，稱為采用面向服務的架構，大大提高了系統的通用性和系統能力，成為當今發展趨勢，如圖1.3所示。

4.多站分布式綜合架構

由多個偵察站組成頻段交替覆蓋、重點區域重疊監視的監測系統，不同平臺形式的偵察站對偵察結果進行初步處理后匯總到區域中心站，在區域中心站再進行進一步融合處理。中心站將這些數據進行關聯和融合分析，判決目標屬性，形成目標情報數據庫；進行目標活動跟蹤，形成目標態勢；對匯集的元數據進行數據挖掘，發現新的模式。一般由多個不同功能的偵察站和一個區域中心站組成。典型多站分布式綜合架構如圖1.4所示。

5.基于認知的智能偵察架構

人工智能和認知無線電技術的發展，推動在通信對抗偵察技術領域引入人工智能的方法，在偵察信息處理系統中增加認知引擎，通過機器學習的方法，訓練偵收系統具備一定的認知功能，這是當前的一個重要發展方向，各國紛紛開展基于認知的通信偵察技術研究。