王海超 王金龍 丁國(guó)如 陳瑾

信息技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)民用和軍事領(lǐng)域都產(chǎn)生了深刻的影響[1],第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5th-Generation,5G)期望可實(shí)現(xiàn)超高數(shù)據(jù)速率、超低傳輸時(shí)延、大規(guī)模連接,并且在能耗、成本等方面有大幅度改善,從而極大地提升用戶體驗(yàn),另一方面,通信網(wǎng)絡(luò)是態(tài)勢(shì)信息獲取與交互的重要手段,是將諸要素融為有機(jī)整體、實(shí)現(xiàn)多域聯(lián)合指揮與控制的基礎(chǔ).未來(lái)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)空天地一體化趨勢(shì),由天基、空基、地面和海洋網(wǎng)絡(luò)組成,將太空、空中、地面以及海上獨(dú)立分散的感知節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)等設(shè)備有機(jī)聯(lián)合[2?3].

圖1給出了對(duì)抗場(chǎng)景下空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),其中天基網(wǎng)絡(luò)由多顆不同種類、不同軌道、不同性能的衛(wèi)星構(gòu)成[4],空基網(wǎng)絡(luò)主要由各種空間飛行器組成,包括有人或無(wú)人飛行器、熱氣球等,按照高度又可以分為高空通信和低空通信平臺(tái),地面和海洋通信網(wǎng)絡(luò)包括地面通信系統(tǒng)和海上通信系統(tǒng),其中蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)利用無(wú)線信道為移動(dòng)用戶提供話音、視頻等服務(wù),是地面通信網(wǎng)絡(luò)的代表.海上通信主要依靠海事衛(wèi)星和地面通信方式.

頻譜是空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)支撐,隨著通信需求的提高,有限的頻譜資源顯得格外擁擠,無(wú)線通信中存在多類型、全頻譜、高密度的電磁輻射信號(hào),電磁信號(hào)傳輸?shù)拈_放性致使無(wú)線通信易受干擾.按照干擾目的劃分,電磁干擾可分為惡意干擾和無(wú)意干擾,無(wú)意干擾是由于通信系統(tǒng)內(nèi)部多個(gè)通信用戶同時(shí)同頻傳輸信號(hào)而造成的干擾和影響,而惡意干擾是通信系統(tǒng)外部特定干擾機(jī)發(fā)射大功率信號(hào)來(lái)干擾合法通信的行為[5].

從系統(tǒng)內(nèi)部看,有限頻譜資源要滿足大規(guī)模用戶同時(shí)通信需求,多條通信鏈路之間必然存在相互干擾,從系統(tǒng)外部看,對(duì)方大量感知、通信、指揮控制設(shè)備共存,并使用干擾技術(shù)竭力破壞我方通信網(wǎng)絡(luò)[6],無(wú)線干擾方法和干擾能力正不斷提高,從傳統(tǒng)的常規(guī)干擾逐步拓展到具有環(huán)境感知和學(xué)習(xí)能力的認(rèn)知干擾,并向同時(shí)具備感知-學(xué)習(xí)-推理-決策能力的智能干擾發(fā)展,空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中干擾分布密集、種類多樣、空間異構(gòu),在此背景下,智能協(xié)同抗干擾是實(shí)現(xiàn)高可靠通信的重要手段,也是體系效用發(fā)揮的重要保障.

圖1 對(duì)抗場(chǎng)景下空天地一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Fig.1 The space-air-ground network architecture in the countermeasure scenario

1 協(xié)同抗干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 通信干擾協(xié)同技術(shù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)不同用戶、通信鏈路共享同一通信頻帶時(shí),用戶之間會(huì)產(chǎn)生相互干擾,特別是在大規(guī)模用戶場(chǎng)景中多條通信鏈路的累積干擾將嚴(yán)重降低系統(tǒng)性能[7].針對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線通信中的干擾問(wèn)題,現(xiàn)有干擾協(xié)同方案主要是利用時(shí)域、頻域、碼域、功率域和空域等多域通信資源實(shí)現(xiàn)干擾避免或者減輕,分為干擾協(xié)調(diào)和干擾消除[8?9]兩類,如圖2所示.

干擾協(xié)調(diào)是通過(guò)有效的干擾管理方案對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的干擾進(jìn)行緩解,干擾協(xié)調(diào)通?？梢苑譃轭l域干擾協(xié)調(diào)、時(shí)域干擾協(xié)調(diào)和空域干擾協(xié)調(diào),頻域干擾協(xié)調(diào)是通過(guò)合理規(guī)劃頻譜資源實(shí)現(xiàn)干擾避免或減輕.軟頻率復(fù)用和部分頻率復(fù)用是蜂窩網(wǎng)絡(luò)中常用的兩種頻域干擾協(xié)調(diào)技術(shù),盡管通過(guò)頻率復(fù)用可以減輕干擾,但是以降低頻譜利用率為代價(jià)[10],時(shí)域干擾協(xié)調(diào)是通過(guò)對(duì)時(shí)域資源的復(fù)用實(shí)現(xiàn)干擾協(xié)調(diào),包括幾乎空白子幀(Almost Blank Subframe,ABS)技術(shù)和小區(qū)范圍擴(kuò)展(Cell Range Expansion,CRE)技術(shù)[11?12].空域干擾協(xié)調(diào)技術(shù)是從空域的角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的干擾進(jìn)行管理,協(xié)同多點(diǎn)傳輸(Coordinated Multiple Point,CoMP)是一種典型的空域干擾管理技術(shù),核心思想是多個(gè)發(fā)射源在相同的時(shí)頻資源上為同一個(gè)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)作傳輸[13?14].

干擾消除技術(shù)主要指采用信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)干擾的消除,例如干擾對(duì)齊、干擾中和、迫零接收以及干擾導(dǎo)向等,干擾對(duì)齊是從空域的角度對(duì)源信號(hào)進(jìn)行處理,采用預(yù)編碼將多個(gè)干擾信號(hào)合并到與期望信號(hào)正交的方向上,從而使得期望信號(hào)在零干擾的子空間傳輸[15],干擾中和利用一個(gè)與干擾攜帶相同數(shù)據(jù)信息的中和信號(hào),使中和信號(hào)與干擾經(jīng)過(guò)不同傳播路徑到達(dá)接收機(jī)時(shí)滿足方向相反強(qiáng)度相等,從而消除干擾的影響.此外,還有迫零接收、干擾導(dǎo)向等干擾消除技術(shù).

1.2 通信抗干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的無(wú)線通信抗干擾技術(shù)大致可分為基于擴(kuò)譜和非擴(kuò)譜的兩類[5],其中,擴(kuò)譜通信技術(shù)是指通過(guò)信號(hào)傳輸帶寬的擴(kuò)展來(lái)提高信息傳輸可靠性的抗干擾技術(shù),主要包括直接序列擴(kuò)譜、跳頻擴(kuò)譜、跳時(shí)擴(kuò)譜、線性脈沖調(diào)頻及其組合形式等,擴(kuò)譜通信是基于射頻信道的抗干擾技術(shù),也是當(dāng)下主流的抗干擾通信技術(shù),與常規(guī)定頻通信相比具有明顯優(yōu)勢(shì),但是擴(kuò)譜通信也存在許多問(wèn)題,如“1/3 頻段干擾門限”,因而相繼出現(xiàn)了自適應(yīng)跳頻、高速差分跳頻等改進(jìn)擴(kuò)譜通信技術(shù),非擴(kuò)譜通信抗干擾技術(shù)主要包括自適應(yīng)濾波、干擾限幅、干擾陷波,以及通過(guò)學(xué)習(xí)信道特點(diǎn)實(shí)時(shí)改變編解碼算法的糾錯(cuò)編碼技術(shù)等.

在抗干擾技術(shù)研究方面,國(guó)防科技大學(xué)姚富強(qiáng)院士[5,16]、電子科技大學(xué)李少謙教授[17]、廈門大學(xué)肖亮教授[18]等在軍事通信抗干擾、差分跳頻、直接序列擴(kuò)頻、功率域抗干擾算法等方面進(jìn)行了深入研究,此外,西安電子科技大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、南京理工大學(xué)、中電54所等院?？蒲兴继岢鰜?lái)一系列新的抗干擾理論方法[19?20].

隨著通信技術(shù)的發(fā)展,無(wú)線干擾方法和干擾能力也不斷提高,從傳統(tǒng)的常規(guī)干擾發(fā)展到具有環(huán)境感知和學(xué)習(xí)能力的認(rèn)知干擾,并逐漸向同時(shí)具備感知-學(xué)習(xí)-推理-決策能力的智能干擾發(fā)展[6,21],如圖3所示,智能干擾是一種新的干擾思路,是對(duì)基本干擾樣式(例如瞄準(zhǔn)式干擾和阻塞式干擾)的綜合、靈活、高效運(yùn)用,智能干擾機(jī)可根據(jù)通信方通信行為實(shí)時(shí)調(diào)整干擾策略,而通信方難以及時(shí)地獲取干擾策略,從而主動(dòng)應(yīng)對(duì)干擾信號(hào).為有效應(yīng)對(duì)智能干擾,抗干擾手段也需不斷完善,逐步向綜合化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展.

2 智能協(xié)同抗干擾關(guān)鍵技術(shù)

盡管在蜂窩網(wǎng)絡(luò)干擾管理、抗干擾傳輸方法等方面已經(jīng)有了一定積累,考慮到信息時(shí)代空天地一體化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣葑?、環(huán)境信息缺失、干擾模式智能、節(jié)點(diǎn)能力受限等特點(diǎn),仍存在一些亟待解決的問(wèn)題:1)如何利用對(duì)抗節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)基于通信控制一體化的協(xié)同抗干擾方法,2)如何應(yīng)對(duì)智能化干擾模式,設(shè)計(jì)信息未知條件下大規(guī)模節(jié)點(diǎn)在線智能決策方法,3)如何突破節(jié)點(diǎn)個(gè)體能力受限的瓶頸,激發(fā)匯聚群體智能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)高可靠傳輸.

圖2 通信干擾協(xié)同技術(shù)分類Fig.2 Classificatio of communication interference coordination technology

圖3 干擾與抗干擾技術(shù)研究演進(jìn)趨勢(shì)圖Fig.3 Evolution trend of researches on jamming and anti-jamming technology

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)控制技術(shù)

通信干擾信號(hào)強(qiáng)度與多種因素有關(guān),包括自然環(huán)境(如建筑物高度、密度)、節(jié)點(diǎn)空間位置、發(fā)射功率等,從通信的角度出發(fā),現(xiàn)有抗干擾方法(如功率域、頻域、時(shí)域等方法)都是通過(guò)合理配置和實(shí)時(shí)調(diào)整通信參數(shù)達(dá)到抗干擾目的,空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性造成通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在巨大挑戰(zhàn),如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時(shí)變化,信道信息難以跟蹤預(yù)測(cè),傳統(tǒng)的基于通信參數(shù)設(shè)計(jì)的抗干擾方法性能提升有限,與此同時(shí),節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性也為實(shí)現(xiàn)抗干擾提供了新思路,即基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频耐ㄐ趴垢蓴_技術(shù),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒锢硗負(fù)湔J(rèn)知控制和網(wǎng)絡(luò)路由智能優(yōu)選兩方面.其中物理拓?fù)湔J(rèn)知控制是網(wǎng)絡(luò)路由智能優(yōu)選的前提與基礎(chǔ),網(wǎng)絡(luò)路由智能優(yōu)選又可以指導(dǎo)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).

網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限定了空間中節(jié)點(diǎn)的位置.空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中需要綜合控制各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)移動(dòng)方向、速度、加速度等物理參數(shù),以期在網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)抗干擾,為此,需研究動(dòng)態(tài)環(huán)境下群體運(yùn)動(dòng)規(guī)則以及協(xié)同行為機(jī)制,考慮空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性、個(gè)體差異性、外部干擾環(huán)境、內(nèi)部自干擾協(xié)調(diào)等因素,構(gòu)建多因素網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇Ｐ?路由選擇是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的通聯(lián)狀態(tài)進(jìn)行選路,隨著通信干擾環(huán)境和節(jié)點(diǎn)空間位置的不斷變化,網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)的通聯(lián)狀態(tài)也在實(shí)時(shí)更新,為此,需綜合考慮通信業(yè)務(wù)種類和質(zhì)量需求、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母滤俣燃案麻_銷等因素,構(gòu)建多指標(biāo)(如通信服務(wù)質(zhì)量、路由跳數(shù))融合的路由選擇度量,并根據(jù)具體的目標(biāo),采用集中式優(yōu)化和分布式優(yōu)化方法設(shè)計(jì)路由選擇算法.

圖4給出了基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频耐ㄐ趴垢蓴_示意圖,當(dāng)我方通信單元受到外界惡意干擾或者由于滿足己方通信需求而產(chǎn)生互擾時(shí),通信節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)調(diào)節(jié)自己的空間位置而達(dá)到躲避干擾的目的,此外,多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間還可以通過(guò)換路提升通信可靠性和有效性.

2.2 通信資源智能分配技術(shù)

通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是從預(yù)置的角度出發(fā),即根據(jù)已知網(wǎng)絡(luò)信息或者從統(tǒng)計(jì)的角度出發(fā)采用離線方式預(yù)先配置頻率和功率等通信參數(shù)、規(guī)劃移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡等,然而這種離線規(guī)劃方式不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化場(chǎng)景,空天地一體化網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)范圍廣、移動(dòng)速度快,通信節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要根據(jù)環(huán)境變化實(shí)時(shí)調(diào)整其策略,顯然集中式預(yù)設(shè)方法難以適用動(dòng)態(tài)未知場(chǎng)景,網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)需要以智能化方式實(shí)時(shí)處理各種威脅和突發(fā)情況,機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心,機(jī)器學(xué)習(xí)致力于模擬實(shí)現(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為,從而根據(jù)實(shí)時(shí)變化的環(huán)境作出有益的決策.機(jī)器學(xué)習(xí)方法在語(yǔ)音識(shí)別、醫(yī)學(xué)診斷、數(shù)據(jù)挖掘等方面已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用,盡管目前針對(duì)各種場(chǎng)景已經(jīng)存在不同的智能算法,但是這些算法的應(yīng)用及拓展性極為受限,比如,只能適用決策空間較小的場(chǎng)景.

自主智能決策使通信節(jié)點(diǎn)不依賴于地面中心,能夠根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境狀況及時(shí)準(zhǔn)確地作出各種決策,包括改變移動(dòng)軌跡、速度、頻譜占用情況等,如圖5所示,智能決策方法能夠在一定程度上自主調(diào)整通信和控制行為,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下危險(xiǎn)躲避和處置.通信網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或被惡意干擾降低通信質(zhì)量時(shí),其他通信節(jié)點(diǎn)可以協(xié)助受損節(jié)點(diǎn)完成信息傳輸任務(wù),從而有效應(yīng)對(duì)單機(jī)抗毀性弱和覆蓋范圍有限的問(wèn)題.

圖4 基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频耐ㄐ趴垢蓴_示意圖Fig.4 Diagram of communication anti-jamming scheme based on network topology control

圖5 集中式與智能化通信資源分配技術(shù)對(duì)比Fig.5 Comparison of centralized and intelligent communication resource allocation technologies

圖6 無(wú)人機(jī)群網(wǎng)絡(luò)中通信控制聯(lián)合優(yōu)化Fig.6 Joint optimization of communication and control in UAV swarm networks

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)體能力(通信、存儲(chǔ)、計(jì)算等)受限在一定程度上限制了個(gè)體智能水平,眾多通信節(jié)點(diǎn)可以協(xié)同完成更為復(fù)雜的任務(wù),實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的效果.自然界中,一只蜜蜂、一條游魚,可以感知自己所處的環(huán)境,并通過(guò)自身所具備的能力,依據(jù)周圍環(huán)境的變化作出相應(yīng)的反應(yīng),成千上萬(wàn)只蜜蜂有序執(zhí)行復(fù)雜任務(wù),就是信息交互后群體智能的呈現(xiàn),如何突破個(gè)體能力受限的瓶頸并實(shí)現(xiàn)群體智能是智能決策的重要研究?jī)?nèi)容之一[22].

2.3 通信控制聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)

在智能化干擾樣式面前,單一維度的抗干擾手段難以達(dá)到理想效果,空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)資源既包含頻率域、空間域、時(shí)間域、功率域等通信資源,又涉及節(jié)點(diǎn)軌跡、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞瓤刂祁I(lǐng)域.通信控制聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)是針對(duì)節(jié)點(diǎn)多樣性、移動(dòng)性、異構(gòu)性,實(shí)現(xiàn)抗干擾的有效手段,空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)三維空間高動(dòng)態(tài)性、頻譜資源強(qiáng)異構(gòu)性等特性,由此造成環(huán)境信息不完全或缺失,對(duì)時(shí)延、計(jì)算和交互開銷提出了更高的要求,特別是在大規(guī)模通信場(chǎng)景中通信控制聯(lián)合優(yōu)化面臨巨大挑戰(zhàn).在此背景下,相關(guān)技術(shù)方法也需從以通信參數(shù)配置為主拓展到基于通信控制一體化的抗干擾方法,特別是在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境中,通信控制一體化是實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)高可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵問(wèn)題.

大規(guī)模場(chǎng)景下,信息不完全特性和對(duì)時(shí)延、信息交互開銷的需求要求構(gòu)建分布式通信控制聯(lián)合優(yōu)化框架,遷移學(xué)習(xí)決策方法是解決大規(guī)模通信場(chǎng)景的有效手段,在遷移學(xué)習(xí)決策中,首先對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、干擾模式等若干典型場(chǎng)景建模分析,設(shè)計(jì)不同通信網(wǎng)絡(luò)(區(qū)域)相似性度量指標(biāo).然后,根據(jù)距離、相關(guān)系數(shù)等相似性度量指標(biāo)研究多個(gè)區(qū)域(子網(wǎng)絡(luò))中知識(shí)可遷移性,針對(duì)具有不同特征的子網(wǎng)絡(luò)在離線知識(shí)庫(kù)中選擇相應(yīng)的聯(lián)合優(yōu)化知識(shí),最后,在知識(shí)遷移的基礎(chǔ)上,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)特征和干擾特性,利用學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)抗干擾規(guī)律,獲得抗干擾策略.

圖6以無(wú)人機(jī)群為例給出了通信控制聯(lián)合優(yōu)化構(gòu)想,無(wú)人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的重要特性體現(xiàn)在無(wú)人機(jī)的高速移動(dòng)性,無(wú)人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)部分無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障或被惡意干擾降低通信質(zhì)量時(shí),其他無(wú)人機(jī)可以協(xié)助受損無(wú)人機(jī)完成信息傳輸任務(wù),從而有效應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)單機(jī)抗毀性弱和傳輸范圍有限的問(wèn)題,與傳統(tǒng)的頻域、時(shí)域、功率域等通信抗干擾方法結(jié)合,構(gòu)建基于通信控制聯(lián)合優(yōu)化的協(xié)同抗干擾框架,綜合運(yùn)用智能學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模場(chǎng)景下通信控制一體聯(lián)合優(yōu)化.

3 通信抗干擾技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

通信控制一體化依賴于有效可靠的指揮與控制.以空基網(wǎng)絡(luò)中無(wú)人機(jī)為例,隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和逐漸成熟,反無(wú)人機(jī)行業(yè)也蓬勃發(fā)展.目前反無(wú)人機(jī)技術(shù)主要分為兩種,物理控制和電磁信號(hào)控制,物理控制是指利用大無(wú)人機(jī)或者生物(如鷹)直接捕捉控制無(wú)人機(jī),而電磁信號(hào)控制是利用強(qiáng)電磁信號(hào)來(lái)干擾和控制無(wú)人機(jī),比如電磁槍,因此,對(duì)我方無(wú)人機(jī)的可靠性控制是執(zhí)行各種任務(wù)的基礎(chǔ),而目前無(wú)人機(jī)沒(méi)有專用的頻譜,主要是利用開放頻段,因此,極易受到外界信號(hào)的干擾,通信抗干擾技術(shù)呈現(xiàn)出的總體研究趨勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面.

1)從鏈路級(jí)抗干擾拓展到網(wǎng)絡(luò)級(jí)抗干擾,空天地一體化網(wǎng)絡(luò)不是簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,而是一個(gè)復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò),一方面,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個(gè)節(jié)點(diǎn)、多條鏈路同時(shí)通信必然造成嚴(yán)重的系統(tǒng)內(nèi)部干擾,另一方面,通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的抗干擾,由于網(wǎng)絡(luò)中存在多條通信鏈路,當(dāng)某一鏈路受到干擾時(shí),可以通過(guò)其他鏈路實(shí)現(xiàn)通信,網(wǎng)絡(luò)級(jí)抗干擾技術(shù)可以充分利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),極大增強(qiáng)通信系統(tǒng)穩(wěn)健性,例如,可以通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)或者路由鏈路的選擇實(shí)現(xiàn)躲避受擾區(qū)域、對(duì)抗干擾功率的效果.

2)從固定式抗干擾策略拓展到智能化抗干擾方式,隨著電子進(jìn)攻技術(shù)的發(fā)展,形式多樣、靈活多變的智能干擾樣式對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅,通信方需要具備感知、學(xué)習(xí)、推理、決策能力,根據(jù)電磁干擾環(huán)境的變化,自主智能地產(chǎn)生最佳抗干擾方式,以有效應(yīng)對(duì)惡意干擾,保障可靠有效的信息傳輸.智能抗干擾通信技術(shù)既體現(xiàn)在通信設(shè)備個(gè)體上,也體現(xiàn)在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中,即實(shí)現(xiàn)群智抗干擾.

3)從單一抗干擾手段拓展到多種手段綜合化運(yùn)用,傳統(tǒng)抗干擾手段針對(duì)常規(guī)固定場(chǎng)景具有較好效果,面對(duì)新型智能化干擾樣式,單一手段已經(jīng)難以滿足惡劣電磁環(huán)境下可靠通信的要求,抗干擾技術(shù)需從單一手段拓展到多種手段綜合化運(yùn)用,比如頻率域與功率域聯(lián)合抗干擾技術(shù),但是綜合運(yùn)用多種手段,一方面增加了算法設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,另一方面對(duì)硬件設(shè)計(jì)提出了更高的要求.

4 結(jié)論

信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)首要目標(biāo)是奪取制信息權(quán),各國(guó)將在信息的獲取權(quán)、控制權(quán)和使用權(quán)等方面展開激烈的爭(zhēng)奪,空天地一體化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自干擾和外部惡意干擾會(huì)破壞通信鏈路,進(jìn)而影響聯(lián)合指揮與控制.本文分析了協(xié)同抗干擾技術(shù)研究現(xiàn)狀,從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)控制、通信資源智能優(yōu)化、通信控制聯(lián)合優(yōu)化等方面討論了智能協(xié)同抗干擾關(guān)鍵技術(shù),探討了發(fā)展趨勢(shì)與相應(yīng)挑戰(zhàn).通過(guò)研究,形成以下結(jié)論:

1)抗干擾方法是技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)的結(jié)合.一方面,需從通信、控制、人工智能等多學(xué)科交叉融合角度出發(fā),研究新型抗干擾技術(shù);另一方面,從戰(zhàn)術(shù)層面提高網(wǎng)絡(luò)抗干擾性能也是一條值得深入探索的有效途徑,例如,借鑒古代“三十六計(jì)”中“聲東擊西”、“調(diào)虎離山”等勝戰(zhàn)敵戰(zhàn)思想,可以利用假目標(biāo)吸引敵方惡意攻擊節(jié)點(diǎn).

2)轉(zhuǎn)守為攻,以主動(dòng)干擾應(yīng)對(duì)被動(dòng)抗干擾,干擾與抗干擾天生就是矛與盾的關(guān)系,研究抗干擾的同時(shí)必須分析干擾,同樣,研究干擾技術(shù)也需以抗干擾研究為基礎(chǔ),在被動(dòng)應(yīng)對(duì)敵方惡意干擾的同時(shí),可以主動(dòng)學(xué)習(xí)敵方通信和干擾規(guī)律,實(shí)施前瞻性的精準(zhǔn)攻擊,干擾敵方通信信號(hào)、鏈路、網(wǎng)絡(luò)等多層次、多環(huán)節(jié).

3)智能化是未來(lái)抗干擾技術(shù)重要支撐,毫無(wú)疑問(wèn),人工智能技術(shù)對(duì)抗干擾技術(shù)的發(fā)展有著核心的引領(lǐng)導(dǎo)向,任務(wù)(抗干擾)自主智能是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要目標(biāo),涉及探測(cè)、通信和感知,信息融合、共享、環(huán)境自適應(yīng)等信息技術(shù)的各個(gè)方面.

除以上問(wèn)題外,發(fā)展智能協(xié)同抗干擾還需研究高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)控制方法、信息未知條件下軌跡協(xié)同規(guī)劃?rùn)C(jī)制、大規(guī)模場(chǎng)景中空間通信資源高效利用等.