一種自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法

文/傅文軍 李明

1 引言

自適應(yīng)電子戰(zhàn)指通過采用自適應(yīng)的方式，實(shí)現(xiàn)快速感知環(huán)境、自主學(xué)習(xí)、自適應(yīng)對(duì)抗的方式，具備靈活的自適應(yīng)能力，快速高效地適應(yīng)變化或新出現(xiàn)的目標(biāo)。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫能夠?yàn)樽赃m應(yīng)對(duì)抗的關(guān)鍵技術(shù)提供快速、實(shí)時(shí)的后臺(tái)支撐，同時(shí)也可以動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)對(duì)抗過程中自適應(yīng)雷達(dá)學(xué)習(xí)的知識(shí)、模型、參數(shù)等內(nèi)容，是自適應(yīng)雷達(dá)結(jié)果的最終體現(xiàn)。面向自適應(yīng)雷達(dá)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)需要解決的具體問題包括：數(shù)據(jù)庫的知識(shí)表征方法、數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。

本文提出了一種自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，描述了自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì)思路，探討了大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)獲取途徑、數(shù)據(jù)采集規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)注機(jī)制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算以及分布式數(shù)據(jù)管理平臺(tái)等內(nèi)容，為自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗研究中的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、模型訓(xùn)練以及試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供支撐。

2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)總體思路

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可信數(shù)據(jù)庫能夠?yàn)樽赃m應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗的關(guān)鍵技術(shù)提供快速、實(shí)時(shí)的后臺(tái)支撐，同時(shí)也可以動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)對(duì)抗過程中自適應(yīng)雷達(dá)學(xué)習(xí)的知識(shí)、模型、參數(shù)等內(nèi)容，是自適應(yīng)雷達(dá)結(jié)果的最終體現(xiàn)。針對(duì)雷達(dá)輻射源，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫包括4個(gè)獨(dú)立類型的數(shù)據(jù)庫，即樣本庫、算法庫、模型庫、知識(shí)庫。

2 功能數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

2.1 樣本庫

樣本庫基于雷達(dá)輻射源的原始信號(hào)波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的預(yù)處理后，形成規(guī)則化表達(dá)的雷達(dá)信號(hào)樣本；同時(shí)，樣本庫可以對(duì)己方的干擾信號(hào)樣本進(jìn)行存儲(chǔ)管理。樣本庫的具體設(shè)計(jì)方案是一種分層組織方式，如下圖所示：基本信息表存儲(chǔ)樣本的采集時(shí)間、采集地點(diǎn)、采集對(duì)象等信息；樣本數(shù)據(jù)表按照數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式存儲(chǔ)每條樣本記錄。

圖1：可信數(shù)據(jù)擴(kuò)充獲取系統(tǒng)組成

2.2 知識(shí)庫

自適應(yīng)雷達(dá)電子對(duì)抗系統(tǒng)中的知識(shí)庫同樣是一種分層組織關(guān)系，上層數(shù)據(jù)表主要包括雷達(dá)信息表和干擾信息表兩大部分，雷達(dá)信息表包括：雷達(dá)編號(hào)、雷達(dá)類型、雷達(dá)工作狀態(tài)、相對(duì)威脅等級(jí)等，干擾信息表包括：干擾編號(hào)、干擾樣式，以及該干擾樣式所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)雷達(dá)編號(hào)、狀態(tài)編號(hào)（由干擾策略生成算法得到）、干擾效果（由干擾效果在線評(píng)估得到）等；下層數(shù)據(jù)表分別存儲(chǔ)雷達(dá)波形和干擾波形的參數(shù)信息表，包括時(shí)域、頻域、空域和能量域參數(shù)。

2.3 模型庫

模型庫存儲(chǔ)智能算法在離線訓(xùn)練階段生成的各種模型，包括模型編號(hào)、模型名稱、生成時(shí)間、存儲(chǔ)路徑、模型大小、模型參數(shù)（可動(dòng)態(tài)更新），同時(shí)存儲(chǔ)與該模型對(duì)應(yīng)的智能算法編號(hào)，方便算法運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)用。

2.4 算法庫

算法庫存儲(chǔ)自適應(yīng)雷達(dá)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)閉環(huán)對(duì)抗所需的各種智能算法的基本信息，包括算法編號(hào)、算法名稱、程序存儲(chǔ)路徑，同時(shí)定義算法的輸入輸出參數(shù)并實(shí)時(shí)更新算法的性能評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫建設(shè)實(shí)現(xiàn)方案

3.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)施方案

數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以基于標(biāo)準(zhǔn)化總線和接口、模塊化板卡板型進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)箱可采用標(biāo)準(zhǔn)或定制化結(jié)構(gòu)，設(shè)備組成如圖1所示。

目標(biāo)輻射源射頻信號(hào)通過天線接收進(jìn)入射頻通道板卡。射頻通道板卡對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，變本振及下變頻，輸出為覆蓋瞬時(shí)采集帶寬范圍的一路中頻信號(hào)。信號(hào)采集板卡采用直接高帶寬采樣、交織采樣方式對(duì)輸入高帶寬中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，將信號(hào)轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，轉(zhuǎn)換結(jié)果原始數(shù)據(jù)通過內(nèi)部高速數(shù)據(jù)接口輸出。

設(shè)備核心采集板卡采用VPX/OpenVPX標(biāo)準(zhǔn)、3U/6U通用化設(shè)計(jì)板型，可以采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化方式快速搭建、重構(gòu)系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)模塊互聯(lián)主要采用PCIe Gen3總線標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)對(duì)外互聯(lián)采用10G光纖接口作為主數(shù)據(jù)接口。千兆以太網(wǎng)接口作為輔助數(shù)據(jù)接口以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程管控功能。

設(shè)備外結(jié)構(gòu)具有嵌入式和顯控終端式等設(shè)備形態(tài)。嵌入式結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱或?qū)Ｓ脵C(jī)箱設(shè)計(jì)形式，由射頻通道板卡、信號(hào)采集板卡、數(shù)據(jù)接口/主控/預(yù)處理板卡和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)板卡組成，可嵌入到標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架或其他系統(tǒng)內(nèi)部，在遠(yuǎn)程管控下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、記錄和輸出。

4 結(jié)論

本文提出了一種自適應(yīng)雷達(dá)雷達(dá)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，描述了自適應(yīng)雷達(dá)雷達(dá)數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì)思路，探討了大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)方案，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)獲取途徑、數(shù)據(jù)采集規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)注機(jī)制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算以及分布式數(shù)據(jù)管理平臺(tái)等內(nèi)容。對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫的4個(gè)獨(dú)立類型的數(shù)據(jù)庫，即樣本庫、算法庫、模型庫、知識(shí)庫進(jìn)行了詳細(xì)的說明與初步設(shè)計(jì)，最后提出了自適應(yīng)雷達(dá)數(shù)據(jù)平臺(tái)的硬件建設(shè)方案。