王偉，王欽釗，劉鋼鋒，程慧，陶溢，郭傲兵

1. 陸軍裝甲兵學(xué)院 兵器與控制系，北京 100072 2. 北京特種車輛研究所，北京 100072

隨著無人駕駛、人工智能等高新技術(shù)的發(fā)展和在國防領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣，世界各國、各軍兵種都在競相發(fā)展無人化裝備、智能化裝備，未來戰(zhàn)爭將向著無人化、智能化方向發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來，地面無人系統(tǒng)取得了長足發(fā)展，多種類型裝備頻頻亮相，具備了執(zhí)行偵察監(jiān)視、火力打擊、伴隨保障、掃雷排爆、戰(zhàn)場救援、通信中繼等多樣化作戰(zhàn)任務(wù)的能力，且美國、俄羅斯、以色列等多個軍事強(qiáng)國已將準(zhǔn)備投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，取得了不錯的效果，標(biāo)志著地面無人系統(tǒng)進(jìn)入了高速發(fā)展和逐步成熟的應(yīng)用時期。在這股科技創(chuàng)新助力裝備發(fā)展的浪潮中，不僅要打磨利劍，也要未雨綢繆，在大力發(fā)展我軍地面無人系統(tǒng)裝備的同時，積極開展反制地面無人系統(tǒng)的相關(guān)研究，分析反制策略、廓清能力需求、構(gòu)建技術(shù)體系、聚力攻關(guān)研究，才能在新一輪軍事革命中占得先機(jī)，在未來戰(zhàn)爭中取得制勝砝碼。

1 地面無人系統(tǒng)

1.1 地面無人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.1.1 地面無人系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

世界軍事強(qiáng)國均高度重視地面無人系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)與實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用，從各國目前的發(fā)展來看，主要有以下4個特點(diǎn)。

一是從戰(zhàn)略高度推進(jìn)發(fā)展。美俄均成立了專門的統(tǒng)管機(jī)構(gòu)，通過戰(zhàn)略性舉措指導(dǎo)建設(shè)。如美國陸軍機(jī)器人系統(tǒng)聯(lián)合項(xiàng)目辦公室(RS JPO)每兩年發(fā)布一次《地面無人系統(tǒng)路線圖》，用以確定短、中、長期的地面無人系統(tǒng)發(fā)展策略；俄羅斯于2014年成立隸屬于國防部的機(jī)器人技術(shù)科研試驗(yàn)中心負(fù)責(zé)開展軍用機(jī)器人系統(tǒng)的試驗(yàn)工作，2015年成立國家機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中心來監(jiān)管和組織軍用和民用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的工作。

二是先進(jìn)性與實(shí)用性并重。注重前沿技術(shù)與裝備應(yīng)用協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅開展“大狗”“阿特拉斯”仿生機(jī)器人、集群無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、有人無人協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)等前沿技術(shù)研發(fā)，還基于成熟技術(shù)開展裝備研制，如：美軍“角斗士”“模塊化水下機(jī)器人/戰(zhàn)斗區(qū)域機(jī)器人(RVM/CART)”“魔爪”“多用途戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸無人車(MUTT)”，俄軍“平臺-M”“阿爾戈”“天王星-9”系列，以軍“先鋒哨兵”“守護(hù)者”系列等。美陸軍在2017年夏季的“機(jī)器人僚機(jī)”演示驗(yàn)證中，演練了地面無人裝備嵌入坦克編隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和方法。

三是以實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)促進(jìn)建設(shè)。外軍地面無人裝備已經(jīng)大量編配部隊(duì)，并開展了作戰(zhàn)演習(xí)和實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用。美軍共裝備了超過1.2萬臺地面無人裝備，能夠遂行爆炸物處理、安全巡邏、輔助作戰(zhàn)和后勤保障等多樣化軍事任務(wù)；俄軍組建機(jī)器人戰(zhàn)斗連承擔(dān)戰(zhàn)斗、消防、排爆等任務(wù)，并在全軍規(guī)模演習(xí)中加入機(jī)器人元素；2015年底，在敘利亞戰(zhàn)場實(shí)施機(jī)器人集群反恐作戰(zhàn)，擊潰了“伊斯蘭國”在754.5戰(zhàn)略高地的防守，伊方70人死亡，敘軍僅4人受傷，通過在阿富汗、伊拉克、敘利亞等戰(zhàn)場實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，進(jìn)一步明確了發(fā)展方向和建設(shè)重點(diǎn)，推進(jìn)了技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。以色列為邊防部隊(duì)配備“守護(hù)者”無人巡邏車，晝夜不停巡邏加沙防線，減少了邊境沖突、降低了人力巡邏消耗。

四是競爭開放中擇優(yōu)培育。美國防部高級研究計(jì)劃局(DARPA)無人車輛與機(jī)器人挑戰(zhàn)賽，通過開放競爭，廣泛吸引創(chuàng)新資源，加速了技術(shù)突破；歐洲軍用機(jī)器人大賽(ELROB)，通過實(shí)戰(zhàn)化考核，牽引優(yōu)勢科研力量向典型軍事任務(wù)需求聚焦；美軍在硅谷設(shè)置專門機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)獵取各大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)最新技術(shù)成果，以加快前沿技術(shù)的開發(fā)與轉(zhuǎn)化。外軍典型地面無人裝備(UGV)如圖1～圖4所示。

圖1 美國典型地面無人裝備Fig.1 Typical US UGVs

圖2 美國“多用途戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸無人車”Fig.2 US Multipurpose Unmanned Tactical Transport(MUTT)

圖3 俄羅斯典型地面無人裝備Fig.3 Typical Russian UGVs

圖4 以色列典型地面無人裝備Fig.4 Typical Israeli UGVs

1.1.2 地面無人系統(tǒng)發(fā)展趨勢

外軍大量裝備地面無人裝備，加速了技術(shù)成熟，優(yōu)化了發(fā)展路線，并獲得了寶貴的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。外軍針對作戰(zhàn)能力的迫切需求和技術(shù)發(fā)展水平的客觀現(xiàn)實(shí)，利用已有成熟技術(shù)，集成開發(fā)實(shí)用型裝備，快速形成了具有實(shí)戰(zhàn)能力的地面無人作戰(zhàn)力量。

從美國發(fā)布的多版無人系統(tǒng)路線圖來看，其無人系統(tǒng)已普及應(yīng)用到了陸?？盏榷鄠€軍兵種，且正在向更高的自主行為水平、更強(qiáng)的相互適應(yīng)性、更有效的通信性能方向發(fā)展。

根據(jù)近20年來地面無人裝備的發(fā)展和應(yīng)用，其自主化、智能化程度越來越高，正在向著基于多傳感器融合的復(fù)雜環(huán)境感知與導(dǎo)航、自主控制與協(xié)同控制、智能化任務(wù)理解與決策、任務(wù)載荷集成、人機(jī)交互、復(fù)雜戰(zhàn)場可靠通信等方向發(fā)展。

1.2 地面無人系統(tǒng)能力特征與關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 地面無人系統(tǒng)概述

地面無人系統(tǒng)按照功能組成主要包括環(huán)境感知子系統(tǒng)、決策控制子系統(tǒng)、任務(wù)載荷子系統(tǒng)、指揮控制子系統(tǒng)、動力驅(qū)動子系統(tǒng)等，任務(wù)載荷子系統(tǒng)又分為偵察打擊、巡邏監(jiān)視、電子對抗、掃雷排爆、支援保障、通信中繼等不同功能模塊，用于執(zhí)行情報(bào)獲取、態(tài)勢偵察、巡邏監(jiān)視、機(jī)動突擊、目標(biāo)打擊、電子對抗、通信導(dǎo)航、戰(zhàn)場輸送等任務(wù)需求，是典型的多學(xué)科交叉領(lǐng)域。

1.2.2 地面無人系統(tǒng)能力特征

根據(jù)地面無人系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、功能結(jié)構(gòu)、使命任務(wù)和運(yùn)用特點(diǎn)，其主要能力特征可歸納為以下幾點(diǎn)：

1) 復(fù)雜環(huán)境感知能力

主要指利用毫米波雷達(dá)、超寬帶雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、單目/多目視覺相機(jī)、導(dǎo)航定位裝置、低空平臺視覺/雷達(dá)載荷信息引導(dǎo)等多種環(huán)境感知傳感器對叢林、山地、雪地、荒漠、沼澤等復(fù)雜未知環(huán)境的綜合探測與模型構(gòu)建能力，及對巖石、水坑、工事、人員、車輛、動物等各種天然和人工障礙的探測識別與提示告警能力等。

2) 自主戰(zhàn)場機(jī)動能力

主要指地面無人系統(tǒng)通過已經(jīng)感知到的環(huán)境和障礙信息，利用自身行走裝置，克服復(fù)雜地形和障礙，保持平臺安全姿態(tài)，順利進(jìn)行復(fù)雜戰(zhàn)場通行的能力。

3) 自主行為決策能力

主要指在復(fù)雜環(huán)境下面對多種地形地物和障礙目標(biāo)時，通過多種決策模型和算法，自主選擇通行策略的能力，如上下坡時的加減速、不同路面下的機(jī)動模式切換、面對灌木/壕溝/水坑等障礙時的通行/繞行策略等。

4) 通信可靠抗擾能力

主要指在各種非合作電磁頻譜環(huán)境下，面對電磁衰落、多徑效應(yīng)、頻譜擁擠、民用通信干擾及敵故意釋擾等情況下，地面無人系統(tǒng)如何保證系統(tǒng)可靠通聯(lián)、信息準(zhǔn)確傳輸、遠(yuǎn)程遙控操作等能力及在嚴(yán)重受擾情況下的降級使用能力等。

5) 任務(wù)載荷多樣能力

主要指地面無人系統(tǒng)遂行多樣化使命任務(wù)需要的多樣化任務(wù)載荷搭載能力及其自主行為能力等，如不同噸位和構(gòu)型的系列平臺搭載的偵察打擊載荷、巡邏監(jiān)視載荷、電子對抗載荷、掃雷排爆載荷、支援保障載荷及通信中繼載荷等，以及各任務(wù)載荷的自主探測、自主識別、自主決策和自主打擊等遂行任務(wù)能力。

1.2.3 地面無人系統(tǒng)工作特點(diǎn)

1) 基于遙控遙測鏈路的信息指令傳輸

在遙控、半自主工作狀態(tài)下，地面無人系統(tǒng)的越野機(jī)動、目標(biāo)探測、協(xié)同工作、任務(wù)決策、指揮控制等環(huán)節(jié)均需要人在環(huán)的操作，而這必須依靠無線測控鏈路，中小型無人平臺一般依靠視距內(nèi)無線通信鏈路實(shí)現(xiàn)以上功能。隨著電磁頻譜的日益擁擠，地面電磁環(huán)境復(fù)雜多變，且存在非合作輻射源的干擾，因此滿足遠(yuǎn)距離、大帶寬、低延時、高抗擾等要求的遙控遙測鏈路是我們亟需解決的問題。與此同時，應(yīng)合理設(shè)計(jì)各分系統(tǒng)，使其適應(yīng)非合作復(fù)雜電磁環(huán)境下遙控遙測鏈路的動態(tài)變化，確保地面無人系統(tǒng)效能的發(fā)揮。

2) 基于天地組合的高精度導(dǎo)航定位

地面無人系統(tǒng)使用場景多樣，城市街區(qū)、林海雪原、沙漠戈壁等，面臨著衛(wèi)星導(dǎo)航信號不穩(wěn)定、慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)累積誤差大、定位精度不高等問題。因此，一般采用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)、慣性導(dǎo)航(Inertial Navigation System，INS)、同步定位與地圖構(gòu)建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)等技術(shù)進(jìn)行組合導(dǎo)航與定位，提高平臺導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力。

3) 基于多傳感器融合的復(fù)雜環(huán)境感知

地面無人系統(tǒng)所處地面環(huán)境存在地形起伏不定、地物地貌多樣、正負(fù)障礙無序等復(fù)雜情況，依靠單一傳感器基本無法保證戰(zhàn)場可靠通行。因此，地面無人系統(tǒng)一般融合毫米波雷達(dá)、超寬帶雷達(dá)、激光雷達(dá)、單目/多目視覺相機(jī)、低空平臺視覺/雷達(dá)載荷信息引導(dǎo)等多種手段，提高復(fù)雜環(huán)境感知能力和局部路徑規(guī)劃精度。

4) 基于既定規(guī)則與場景驅(qū)動的任務(wù)理解、決策規(guī)劃與運(yùn)動控制

無人平臺一般通過接收控制中心發(fā)送的任務(wù)信息，結(jié)合已有的知識集和規(guī)則庫，將其轉(zhuǎn)化為一系列指令，控制無人平臺完成特定動作、遂行既定任務(wù)。在執(zhí)行任務(wù)過程中，無人平臺根據(jù)目標(biāo)與場景信息進(jìn)行綜合判斷，生成決策信息，控制任務(wù)載荷執(zhí)行任務(wù)或輔助操控人員進(jìn)行決策規(guī)劃。在越野機(jī)動時，通過環(huán)境感知傳感器獲取外部場景信息，以驅(qū)動平臺的運(yùn)動控制系統(tǒng)形成控制策略和指令，控制無人平臺自主規(guī)劃路徑、自主規(guī)避障礙和自主越野行進(jìn)。

1.2.4 地面無人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在非合作戰(zhàn)場環(huán)境下遂行多樣化任務(wù)，地面無人系統(tǒng)可靠工作需要眾多關(guān)鍵技術(shù)支撐，從滿足其軍事需求及與能力體系對應(yīng)的角度，其關(guān)鍵技術(shù)大致可歸納為：總體匹配優(yōu)化技術(shù)、動力驅(qū)動技術(shù)、高通過性技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、載荷控制技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)、可靠組網(wǎng)通信技術(shù)、信息安全防護(hù)技術(shù)等。

文獻(xiàn)[2]從功能能力和信息能力的角度對地面無人系統(tǒng)的能力進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了支撐地面無人系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)體系，包括總體設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)動平臺技術(shù)、自主行為技術(shù)、指揮控制技術(shù)；美國2011年《無人地面系統(tǒng)路線圖》中將自主導(dǎo)航技術(shù)、通信技術(shù)、動力技術(shù)、視覺技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、操縱技術(shù)、復(fù)雜地形機(jī)動技術(shù)、載荷技術(shù)列為對無人地面系統(tǒng)發(fā)展至關(guān)重要的關(guān)鍵技術(shù)；文獻(xiàn)[8-9]中指出美國防部最新版《無人系統(tǒng)綜合路線圖(2017—2042)》圍繞互用性、自主性、網(wǎng)絡(luò)安全、人機(jī)協(xié)同4個主題，對無人系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行了描述。

1.3 與空中無人系統(tǒng)的對比

以無人車和無人機(jī)為例，通過分析其能力特征和技術(shù)特點(diǎn)，對地面無人系統(tǒng)與空中無人系統(tǒng)進(jìn)行對比分析，以尋求總體反制思路和技術(shù)途徑，詳見表1。

表1 無人車與無人機(jī)對比分析Table 1 Comparison between UGV and UAV

2 地面無人系統(tǒng)反制策略

通過對反制對抗傳統(tǒng)地面車輛目標(biāo)的方式和手段進(jìn)行歸納，針對地面無人系統(tǒng)的使用策略和工作特點(diǎn)進(jìn)行分析，得出了可能的反制策略，并借鑒無人機(jī)反制的相關(guān)技術(shù)思路和體制，構(gòu)建了地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系的基本框架。

2.1 反制方式

以往對諸如裝甲車輛等地面目標(biāo)的對抗反制方式多為光學(xué)探測與火力打擊方式，近年來逐漸發(fā)展了光電對抗、網(wǎng)電對抗等軟殺傷方式。傳統(tǒng)的光學(xué)探測方式包括可見光、紅外、雷達(dá)、激光等，利用聲波、無線電探測的方式也有較多研究，近年來也有高光譜成像、單光子成像的相關(guān)研究和應(yīng)用。利用可見光、紅外、雷達(dá)對傳統(tǒng)目標(biāo)進(jìn)行探測的技術(shù)較為成熟，但對遠(yuǎn)距離、尺寸小或采用光學(xué)隱身措施目標(biāo)的探測較為困難；對復(fù)雜環(huán)境中的地面目標(biāo)來說，受制于背景復(fù)雜、地形地物遮擋、地面雜波反射等影響，探測效果往往不盡如人意；聲波探測存在探測距離近、分辨率低、受環(huán)境影響大等問題；無線電探測作用距離遠(yuǎn)、識別率高，但存在測向定位精度較低、復(fù)雜環(huán)境多徑影響大等問題；高光譜成像技術(shù)探測概率大、識別率高、反隱身能力強(qiáng)，適合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，但針對地面環(huán)境的車載應(yīng)用存在目標(biāo)與背景高光譜特征復(fù)雜、高維特征較抽象等問題，單光子成像隱蔽性強(qiáng)、探測距離遠(yuǎn)，但存在分辨率不高、系統(tǒng)成熟度較低等問題。

火力打擊方式以投射動能彈丸和火炸藥為主，毀傷效果直接，“所見即所得”，直射火力打擊方式有效費(fèi)比高、射速快、命中率低等特點(diǎn)，制導(dǎo)火力打擊方式命中率高、效費(fèi)比低、易受干擾。光電對抗方式有諸如強(qiáng)激光武器、激光壓制裝置等應(yīng)用，存在作用距離近、穩(wěn)瞄精度要求高、能量衰減大、受天候影響大等問題。電子對抗方式作用范圍大、受天候影響小，可實(shí)施靈巧式干擾攻擊，但存在探測定位精度不高、干擾效果不易評估驗(yàn)證等問題。

針對地面無人系統(tǒng)的目標(biāo)特征和應(yīng)用場景，可采用可見光、紅外、無線電探測等無源探測為主、雷達(dá)探測等有源探測為輔的探測方式，和火力打擊與電子對抗相結(jié)合的打擊方式，對其進(jìn)行對抗反制。關(guān)于可見光、紅外、雷達(dá)等的探測技術(shù)和火力打擊技術(shù)已有很多成果和成熟應(yīng)用，本文重點(diǎn)討論諸如電子對抗等軟殺傷方式的地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)和手段。

2.2 反制策略

通過對地面無人平臺能力特征、工作特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)的分析，可以看出，如果從以下幾方面進(jìn)行反制，將會得到較好的反制效果。

1) 針對遙控遙測鏈路的反制

地面無人系統(tǒng)測控鏈路工作頻繁，其電磁輻射特征較為顯著，通過輻射源目標(biāo)定位技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對無人平臺及操控站的測向定位，并根據(jù)信號偵測分析結(jié)果，對其詳細(xì)特征進(jìn)行智能識別；對遙控型和半自主型地面無人平臺的遙控遙測鏈路進(jìn)行反制和攻擊干擾，可干擾其控制指令和戰(zhàn)場信息的有效傳輸，使其無法及時準(zhǔn)確獲取控制指令、回傳偵察信息；對半自主型和自主型地面無人平臺，既可干擾其關(guān)鍵控制指令和信息傳輸，亦可通過破解其控制鏈路協(xié)議或經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)注入干擾指令等方式，破壞其控制鏈路和車內(nèi)控制網(wǎng)絡(luò)。

2) 針對導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制

單純使用慣性導(dǎo)航時存在累積誤差逐步增大等問題，且借助SLAM等技術(shù)輔助導(dǎo)航在首次經(jīng)過的陌生地域無法發(fā)揮作用。一般來講，無人平臺的設(shè)計(jì)策略有如下特點(diǎn)：在衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號受到干擾時，首先原地等待，如果一定時間內(nèi)信號恢復(fù)，經(jīng)系統(tǒng)評估后選擇是否繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)，如果信號不能恢復(fù)則依靠慣性導(dǎo)航裝置返回安全地域或原地停止(或降落)。因此，可采用干擾衛(wèi)星導(dǎo)航定位的方式對地面無人平臺進(jìn)行反制，綜合考慮目標(biāo)組合導(dǎo)航策略，使其慣性導(dǎo)航裝置累積誤差增大，結(jié)合環(huán)境感知傳感器對抗干擾措施干擾其SLAM功能，對其導(dǎo)航定位能力進(jìn)行綜合反制干擾。

3) 針對環(huán)境感知傳感器的反制

環(huán)境感知傳感器相當(dāng)于地面無人系統(tǒng)的眼睛，是操控員和無人平臺賴以獲取環(huán)境信息、探測周圍目標(biāo)的關(guān)鍵手段，如果對其一種或幾種傳感器進(jìn)行有針對性的干擾，可減弱其環(huán)境感知能力和目標(biāo)探測識別能力。因其環(huán)境感知傳感器作用距離一般較近，采用遠(yuǎn)距離探測與干擾的方式不易實(shí)現(xiàn)，可采用近距離被動探測與無源/有源干擾的方式，諸如設(shè)置電子障礙、布設(shè)固定式干擾物等方式，使其喪失或減弱對周邊環(huán)境的探測感知能力，阻滯或遲緩其戰(zhàn)場行進(jìn)。

4) 針對自主決策與平臺控制的反制

隨著人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，無人平臺正向著半自主化、自主化的方向發(fā)展，如此才能替代部分人工操作，減輕人的負(fù)擔(dān)。在線學(xué)習(xí)能力技術(shù)難度較大，且可控性不好，因此，短時間內(nèi)無人平臺的自主能力還將以離線訓(xùn)練結(jié)果和既定規(guī)則庫為主要支撐和決策依據(jù)。通過從傳感器端注入虛假目標(biāo)信息、從操控鏈路注入虛假任務(wù)指令信息或平臺控制信息等，實(shí)現(xiàn)一定程度的“反智”操作，可以起到影響自主決策、干擾任務(wù)規(guī)劃、擾亂平臺控制等的作用。

2.3 與反制無人機(jī)的異同

根據(jù)對地面無人系統(tǒng)和空中無人系統(tǒng)的對比分析，對二者進(jìn)行反制存在以下異同。

從反制策略方面來看：

1) 都可以采用針對無線測控鏈路、導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制策略，根據(jù)能力依賴程度不同，對空中無人系統(tǒng)的反制效果一般優(yōu)于地面無人系統(tǒng)。

2) 對地面無人系統(tǒng)可以采用針對任務(wù)載荷和環(huán)境感知傳感器的反制策略，空中無人系統(tǒng)對環(huán)境感知傳感器的依賴度小于地面無人系統(tǒng)，可以干擾任務(wù)載荷為主。因地面無人系統(tǒng)傳感器較多，系統(tǒng)冗余大，且速度較慢，對其反制效果不如空中無人系統(tǒng)。

3) 對二者均可實(shí)施針對自主行為與平臺控制的反制，反制效果主要取決于平臺自主決策和控制系統(tǒng)的魯棒性和非脆弱性，以及反制手段的先進(jìn)性。難點(diǎn)在于如何發(fā)現(xiàn)自主行為決策脆弱點(diǎn)和平臺控制系統(tǒng)漏洞，即攻擊點(diǎn)的挖掘提取。

從反制技術(shù)方面來看：

1) 對遙控鏈路的偵測干擾和對導(dǎo)航定位的干擾技術(shù)存在相似之處，但地面無人系統(tǒng)所處環(huán)境更為復(fù)雜，對其電磁信號進(jìn)行測向定位難度更大、誤差更大。

2) 對地面無人系統(tǒng)環(huán)境感知傳感器的干擾技術(shù)較空中無人系統(tǒng)復(fù)雜多樣，對任務(wù)載荷的干擾技術(shù)二者相似。

3) 空中無人系統(tǒng)的平臺控制主要指自主飛行控制及姿態(tài)保持等，地面無人系統(tǒng)主要指自主避障和自主行駛等，對其攻擊點(diǎn)的提取與反制各有不同。

3 地面無人系統(tǒng)反制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系

從作用對象和能力特征來分，地面無人系統(tǒng)反制關(guān)鍵技術(shù)可分為反制總體技術(shù)、遙控遙測鏈路反制技術(shù)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)反制技術(shù)、環(huán)境感知傳感器反制技術(shù)、自主行為與平臺控制反制技術(shù)等部分，其基本體系框架如圖5所示。下面分別從反制測控鏈路、環(huán)境感知傳感器、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、自主行為與平臺控制及總體技術(shù)中的反制效果在線評估等方面對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)。

圖5 地面無人系統(tǒng)反制技術(shù)體系基本框架Fig.5 Basic technology system framework of countering UGS

3.2 對測控鏈路的反制技術(shù)

對測控鏈路的反制包括對測控鏈路信號的偵測、識別、定位、干擾等技術(shù)。

3.2.1 測控鏈路偵測技術(shù)

無人平臺通過測控鏈路傳輸偵察結(jié)果，并接收遙控端的控制指令，測控鏈路信號本質(zhì)上屬于通信信號。目前的無人平臺多為獨(dú)立使用，集群式無人系統(tǒng)尚未成熟，因此，當(dāng)前測控鏈路多為點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式。根據(jù)無人平臺使用特點(diǎn)，測控鏈路包含數(shù)據(jù)鏈路和指令鏈路。

數(shù)據(jù)鏈路用于無人平臺向遙控端傳輸偵察結(jié)果，如圖像視頻、電磁情報(bào)等，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量較大，對通信帶寬要求高，典型的圖像鏈路傳輸帶寬通常不小于1 Mbps，具體數(shù)值因圖像分辨率和視頻幀率而異。指令鏈路用于遙控端向無人平臺發(fā)送任務(wù)命令或行為機(jī)動等控制指令，相對于數(shù)據(jù)鏈路，數(shù)據(jù)量較小，帶寬要求低，典型的指令鏈路帶寬通常不大于10 kbps。

為了提高鏈路低截獲能力，測控鏈路設(shè)計(jì)時，通常采用以下技術(shù)手段：

1) 擴(kuò)譜調(diào)制。通過擴(kuò)譜調(diào)制，有限的鏈路功率分布到更寬的頻域中，使常規(guī)的窄帶通信偵察設(shè)備不能對其進(jìn)行高靈敏度的偵察。

2) 快速跳頻。通過快速跳頻，使瞬時帶寬較窄的偵察設(shè)備難以快速截獲跳頻的鏈路信號。

3) 窄波束通信。采用更高的頻率和較小的天線實(shí)現(xiàn)窄波束傳輸，如采用X或Ku甚至Ka頻段，天線尺寸較小，波束較窄，天線旁瓣低，波束旁瓣的鏈路信號輻射小，從而實(shí)現(xiàn)空域的低截獲特性。

對測控鏈路遠(yuǎn)距離偵察，常用的技術(shù)手段包括以下幾個方面：

1) 接收天線方面，采用高增益接收天線設(shè)計(jì)，通過天線增益提高接收信號功率。

2) 信號處理方面，采用寬帶數(shù)字接收處理，使用采樣率更高的數(shù)字接收處理機(jī)，實(shí)現(xiàn)百兆赫茲帶寬的瞬時接收；通過多個數(shù)字通道的并行處理，實(shí)現(xiàn)對更寬頻段的處理；通過靈活的數(shù)字處理方法實(shí)現(xiàn)對鏈路信號的頻率、帶寬、調(diào)制參數(shù)和同步特性進(jìn)行測量，獲取鏈路信號的時頻特征。

3) 測向方面，常用方法包括比副測向、干涉儀測向和空間譜測向等，可根據(jù)不同應(yīng)用需求選擇相應(yīng)的測向體制。

4) 目標(biāo)識別方面，在參數(shù)測量基礎(chǔ)上，通過聚類分選、模糊集和遞歸分離算法，結(jié)合目標(biāo)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對鏈路信號的識別。

輻射源信號偵測的傳統(tǒng)方法中以基于能量的信號檢測居多，文獻(xiàn)[15]對正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中帶有虛擬載波的空間交替廣義期望最大化(SAGE)算法進(jìn)行了研究，為解決虛擬載波的信道頻率響應(yīng)問題，通過迭代技術(shù)來最小化信道頻率響應(yīng)(CFR)的誤差以改善信道估計(jì)；文獻(xiàn)[16]提出使用傳統(tǒng)的三階自相關(guān)累積量對直序擴(kuò)頻信號進(jìn)行盲檢測；文獻(xiàn)[17]針對直擴(kuò)信號檢測提出了基于四階累積量的新算法;文獻(xiàn)[18]提出使用傳統(tǒng)循環(huán)平穩(wěn)譜進(jìn)行檢測；文獻(xiàn)[19]應(yīng)用分形理論進(jìn)行了直擴(kuò)信號的檢測；文獻(xiàn)[20]提出了利用多天線的相位變化特征進(jìn)行檢測的算法；文獻(xiàn)[21]則使用了基于波動自相關(guān)的檢測算法對突發(fā)直擴(kuò)信號進(jìn)行檢測；文獻(xiàn)[22]利用多跳信號互模糊函數(shù)進(jìn)行相參積累，提升了時頻差參數(shù)的估計(jì)性能。

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，研究人員試圖將信號檢測問題轉(zhuǎn)化為深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的目標(biāo)識別問題，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的寬帶目標(biāo)檢測技術(shù)被提出來，通過將原始寬帶采樣數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為時頻圖并作為深度卷積網(wǎng)絡(luò)等的輸入，實(shí)現(xiàn)信號在時頻圖上的定位和識別，從而得到信號的起止時間、起止頻率和類別信息?；趫D像的信號偵測方法可以將人工智能領(lǐng)域的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)模型和信號檢測問題相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景環(huán)境和低信噪比下的目標(biāo)檢測。文獻(xiàn)[23-26]自2016年起開始研究深度學(xué)習(xí)在無線電通信與檢測領(lǐng)域的應(yīng)用；文獻(xiàn)[27]將時頻譜圖和深度卷積網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，利用改進(jìn)的SSD模型實(shí)現(xiàn)了對特定超短波信號的檢測；文獻(xiàn)[28]提出了利用預(yù)設(shè)時頻圖模板匹配與峰值搜索的方法，用于對特定已知短波、超短波信號的寬帶檢測問題，但在利用截取的部分真實(shí)信號作為模板對未知信號進(jìn)行檢測時的準(zhǔn)確率不高；文獻(xiàn)[29]基于目標(biāo)的時頻圖特征利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對水下輻射源目標(biāo)的檢測。

對地面無人系統(tǒng)測控鏈路信號進(jìn)行偵測，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 復(fù)雜電磁環(huán)境下未知信號的盲檢測。地面戰(zhàn)場的電磁環(huán)境更為復(fù)雜，需要從背景信號和大量合作與非合作信號中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號，尤其是缺少先驗(yàn)知識的情況下。

2) 對具有低截獲特性鏈路信號的高靈敏度偵收。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，跳頻、擴(kuò)譜、跳擴(kuò)結(jié)合等技術(shù)在測控鏈路中的應(yīng)用逐漸成熟，大大提高了鏈路信號的低截獲特性，對其進(jìn)行偵收需要更高的偵察接收靈敏度。

3) 高帶寬高增益接收天線。對測控鏈路信號進(jìn)行偵察時需要接收天線具有較大的工作寬帶和較高的增益，而兩者成反比關(guān)系，這就需要通過合理設(shè)計(jì)接收天線，既能保證工作帶寬覆蓋對目標(biāo)的偵察需要，同時其靈敏度又能保證對信號的有效接收。

4) 寬帶信號的智能檢測和分選。充分利用人工智能技術(shù)的各種先進(jìn)模型，突破原有基于能量的信號接收處理體制，實(shí)現(xiàn)寬帶信號的智能檢測。

3.2.2 電磁信號智能識別技術(shù)

對視距內(nèi)地面目標(biāo)的探測常使用光學(xué)探測方式，如可見光攝像機(jī)、紅外熱像儀、微光觀察鏡等裝置，識別方法也以基于圖像的自動目標(biāo)識別(ATR)為主，常用的方法和工具有卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)、以及生成對抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)等。近年來隨著激光雷達(dá)和視覺相機(jī)在無人車上的應(yīng)用日趨廣泛，對基于光學(xué)圖像和激光雷達(dá)信息的目標(biāo)綜合識別技術(shù)研究越來越多。

地面無人平臺所處地面環(huán)境往往較為復(fù)雜，容易存在地形地物遮擋和雷達(dá)地雜波影響，僅采用光學(xué)和雷達(dá)的探測識別方式往往識別概率不高，且雷達(dá)屬于主動探測容易暴露自身位置?？衫脽o人平臺自身電磁輻射特征，采用基于圖像和輻射源信號的無源綜合探測識別技術(shù)，融合圖像信息和電磁信號的不同特征對無人平臺目標(biāo)進(jìn)行智能綜合識別。

針對輻射源目標(biāo)識別的相關(guān)研究方法有機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)、深度學(xué)習(xí)(DL)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)、深度置信網(wǎng)絡(luò)(DBN)等。不難發(fā)現(xiàn)，利用圖像進(jìn)行目標(biāo)識別和利用電磁信號進(jìn)行目標(biāo)識別所采用的方法大致相同，因此，可以利用CNN、DNN、DBN等進(jìn)行基于圖像和輻射源信號的地面無人平臺綜合識別研究。

目前開展較多的為基于電磁信號的輻射源特征識別、信號指紋特征提取等，即識別電磁目標(biāo)類型、種類等，但根據(jù)電磁目標(biāo)特征對目標(biāo)進(jìn)行綜合識別或根據(jù)電磁和光學(xué)等特征進(jìn)行綜合識別的研究開展較少。

在輻射源信號指紋特征提取方面進(jìn)行的研究中，文獻(xiàn)[33]通過利用旋轉(zhuǎn)不變性估計(jì)信號參數(shù)來實(shí)現(xiàn)多天線OFDM系統(tǒng)的射頻指紋估計(jì)；文獻(xiàn)[34] 利用深度殘差網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對無線通信系統(tǒng)的射頻指紋識別；文獻(xiàn)[35]提出了一種基于正交調(diào)制信號I/Q不平衡的射頻信號指紋特征提取方法，但需要事先進(jìn)行信噪比估計(jì)；文獻(xiàn)[36]針對復(fù)雜電磁環(huán)境下通信輻射源個體識別問題，提出了一種小樣本條件下基于DBN的識別方法，通過計(jì)算機(jī)仿真得到的識別率大于80%。也有相關(guān)文獻(xiàn)將輻射源信號轉(zhuǎn)化為圖像表征方式，利用圖像處理算法進(jìn)行信號特征提取和調(diào)制識別等，文獻(xiàn)[23]提出了一種基于端到端CNN的調(diào)制識別模型，并利用仿真生成的11種調(diào)制方式信號驗(yàn)證了該方法的有效性；文獻(xiàn)[37]提出了RadioImageNet算法，通過將原始IQ采樣數(shù)據(jù)變換為頻譜瀑布圖,進(jìn)而使用改進(jìn)后的YOLOv2模型對其進(jìn)行信號識別，并在實(shí)采數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證了所提方法和算法的有效性和識別性能；文獻(xiàn)[38]等通過對輻射源信號進(jìn)行幅-相域二維圖像表征，采用多層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行目標(biāo)多層次特征提取，所提算法相比基于時域的傳統(tǒng)信號調(diào)制識別算法，在中、高信噪比下識別率分別提升了2.5% 和2.3%；文獻(xiàn)[39-40]利用CNN對信號的星座圖進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對通信信號的調(diào)制分類識別；文獻(xiàn)[41]利用堆疊的稀疏自動編碼器提取信號模糊函數(shù)圖像特征并使用softmax回歸分類器實(shí)現(xiàn)了對7種流行的調(diào)制方式的識別；也有相關(guān)文獻(xiàn)使用CNN處理信號的循環(huán)譜圖、高階累積量和時頻圖等來實(shí)現(xiàn)信號的自動調(diào)制識別。

利用測控鏈路信號對目標(biāo)進(jìn)行智能識別，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 欠先驗(yàn)知識下電磁目標(biāo)特征提取與個體識別。隨著技術(shù)的不斷更新及新型目標(biāo)的不斷出現(xiàn)，在實(shí)際的電磁目標(biāo)識別過程中，往往面臨目標(biāo)先驗(yàn)知識不足或未知情況下的特征提取和識別問題。

2) 基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電磁信號智能識別。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可以提取電磁信號的多維特征，使目標(biāo)識別不再受傳統(tǒng)5大參數(shù)的限制，甚至可以同時完成檢測和識別過程。

3) 基于圖像和電磁信號特征等的目標(biāo)綜合識別研究。對地面目標(biāo)的傳統(tǒng)識別方法多以基于光學(xué)觀察設(shè)備成像的目標(biāo)識別為主，隨著基于雷達(dá)探測的目標(biāo)識別、基于電磁信號特征的目標(biāo)識別等技術(shù)的興起和成熟，將多種目標(biāo)識別手段進(jìn)行有效融合，可提高目標(biāo)綜合識別概率和結(jié)果可信度。

3.2.3 輻射源定位技術(shù)

無線測控鏈路節(jié)點(diǎn)具有明顯的輻射源特性，可以利用無源輻射源測向定位的相關(guān)方法對其進(jìn)行定位。無源定位具有安全性較高、可全時工作、隱蔽性好等特點(diǎn)，可分為單站測向、單站定位、多站定位等。

單站測向技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)方位的測量，但受制于測量站本身定位精度、天線尺寸等因素，測向精度不能達(dá)到光學(xué)觀測那樣準(zhǔn)確，一般在5°～10°左右。

單站定位多用于觀測高空高速目標(biāo)，對低空目標(biāo)測量精度較差。若利用測量平臺的移動實(shí)現(xiàn)長基線測向定位，則需要很高的時間和位置精度，且因地面測量站目標(biāo)移動速度較慢，不容易達(dá)到測量精度所需的基線長度。

多站定位技術(shù)目前研究和應(yīng)用較多，從體制上可以分為基于到達(dá)角度(Direction of Arrival/Angle of Arrival, DOA/AOA)的定位、基于到達(dá)時差(Time Difference of Arrival, TDOA)的定位、基于到達(dá)頻率(Frequency Difference of Arrival, FDOA)的定位和基于多種定位觀測量的聯(lián)合定位。FDOA對高重頻、高機(jī)動性目標(biāo)可以精確測量，TDOA則誤差很大甚至不能測量。地面機(jī)動目標(biāo)速度一般在100 km/h以下，且環(huán)境復(fù)雜存在多徑影響，TDOA更易于實(shí)現(xiàn)和保證測量精度。

文獻(xiàn)[48]就基于觀測站參數(shù)誤差無源和有源校正的定位算法進(jìn)行了研究，仿真驗(yàn)證了對遠(yuǎn)近目標(biāo)的較好定位性能，并仿真驗(yàn)證了利用時頻差序列定位算法解決在觀測站數(shù)量受限條件時的瞬時定位問題的有效性；文獻(xiàn)[49]為解決非通視(Non Line of Sight，NLOS)條件下的TDOA問題，提出了通過魯棒性模型變換和神經(jīng)動力學(xué)優(yōu)化方法，通過大量仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法可在定位精度、計(jì)算復(fù)雜度和先驗(yàn)知識需求之間取得很好的平衡；文獻(xiàn)[50]提出了一種基于TDOA的運(yùn)動目標(biāo)定位與跟蹤方法，采用網(wǎng)絡(luò)化擴(kuò)展卡爾曼濾波器，通過至少4個非共面的分布式組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)位置的估計(jì)，并提出了一種基于估計(jì)協(xié)方差矩陣范數(shù)的運(yùn)動控制策略，以取得位置估計(jì)性能和節(jié)點(diǎn)移動距離之間的平衡；文獻(xiàn)[51]提出可通過多跳相干積分來克服單跳信號的TDOA和FDOA的估計(jì)精度較低的問題，并用蒙特卡洛仿真驗(yàn)證了所提算法的性能優(yōu)于單跳信號，與理論分析吻合；文獻(xiàn)[52]提出了一種用于TDOA定位的組合加權(quán)方法，對多個不同的三點(diǎn)組合的初步測量結(jié)果，使用基于Cramer-Rao下界(Cramer-Rao Lower Bound，CRLB)的加權(quán)平均方法來估算最終定位結(jié)果，并通過仿真和室內(nèi)聲學(xué)定位實(shí)驗(yàn)評估了該方法定位精度高和計(jì)算效率高的特點(diǎn)；文獻(xiàn)[53]提出了一種使用3個無源接收機(jī)對NOLS環(huán)境下飛行中無人機(jī)的TDOA-AOA定位方法，用仿真結(jié)果說明了與現(xiàn)有定位方法相比，該方法均方根誤差更接近CRLB。

利用輻射源定位技術(shù)對地面無人系統(tǒng)進(jìn)行定位，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 降低測量設(shè)備自身定位誤差的影響。對目標(biāo)的定位精度不僅受定位方法的制約，提供位置基準(zhǔn)的測量設(shè)備自身的定位精度亦有很大影響，需要降低此定位誤差或消除其影響。

2) 單平臺短基線定位。地面測量設(shè)備以多站長基線定位方法為主，不利用在較小范圍內(nèi)的機(jī)動條件下及測量平臺較少時使用，因此需要基于單平臺的短基線定位技術(shù)。

3) 基于單站定位的測量平臺路徑自動規(guī)劃。在測量平臺較少和受復(fù)雜環(huán)境限制時，單平臺如何通過合理規(guī)劃運(yùn)動路徑，實(shí)現(xiàn)類似于多站的測量效果，是一個值得研究的問題，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

4) 基于群體智能的自適應(yīng)多站定位。隨著地面和空中等無人集群的不斷出現(xiàn)，融合利用多源異構(gòu)群組的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)定位，可避免傳統(tǒng)多站定位方法對測量節(jié)點(diǎn)同質(zhì)化的依賴，增強(qiáng)定位系統(tǒng)的擴(kuò)展性和魯棒性。

5) NLOS及多徑條件下的定位問題。在非通視環(huán)境下多徑效應(yīng)明顯，目前無源定位的修正方法大都是通過試圖修正信號傳播路徑模型從而剔除NLOS數(shù)據(jù)或消除NLOS誤差，并在輻射源位置估計(jì)時進(jìn)行誤差消除。但是在不同環(huán)境下，這種非通視誤差特征各不相同，想要每次測量均建立這些模型顯然不夠現(xiàn)實(shí)，因此需要適用性更好的NLOS下的目標(biāo)定位方法。

3.2.4 測控鏈路干擾技術(shù)

對測控鏈路的失能可通過毀傷和干擾等手段進(jìn)行，毀傷手段包括諸如強(qiáng)電磁脈沖武器和高功率微波武器等，對測控鏈路的常用干擾樣式有瞄頻壓制干擾、跟隨式干擾、靈巧干擾和欺騙干擾等。因毀傷手段對電子信息設(shè)備均有效，相關(guān)研究較多，此處重點(diǎn)對干擾手段進(jìn)行分析。

瞄頻壓制干擾是在參數(shù)測量的引導(dǎo)下，針對鏈路工作頻點(diǎn)，自主產(chǎn)生干擾帶寬和鏈路帶寬相當(dāng)?shù)脑肼暩蓴_信號，對鏈路工作信道進(jìn)行阻塞，從而實(shí)現(xiàn)對鏈路的干擾。該干擾樣式具有較強(qiáng)的干擾普適性，干擾效果僅與干擾功率、干擾頻點(diǎn)瞄準(zhǔn)性和時空覆蓋性有關(guān)，與鏈路信號的調(diào)制特征、加密情況無關(guān)。由于瞄頻噪聲和鏈路信號僅頻點(diǎn)相同，內(nèi)部調(diào)制不匹配，其干擾效率僅比寬帶噪聲高，比欺騙干擾低。為了干擾跳頻鏈路信號，需要采用多頻點(diǎn)的梳狀干擾樣式。

跟隨式干擾是對跳頻鏈路信號干擾效果較好的一種干擾樣式，本質(zhì)上和單頻點(diǎn)的瞄頻壓制干擾相同，瞬時只有一個干擾頻點(diǎn)。不同點(diǎn)是干擾頻點(diǎn)能夠在電子偵察單元的引導(dǎo)下，快速跟隨鏈路信號的跳頻圖案而變化，將干擾能量始終對準(zhǔn)鏈路信號當(dāng)前的頻率。相比于梳狀干擾，由于不存在多頻點(diǎn)分享干擾功率問題，干擾效率更高；其代價(jià)是復(fù)雜的頻率跟蹤設(shè)計(jì)，尤其是跳速較快的鏈路，有可能因?yàn)橥ㄐ艌鼍昂透蓴_場景因素帶來跟蹤的時效性問題。也即，在干擾信號發(fā)射前，鏈路已經(jīng)完成傳輸并跳到下一個頻點(diǎn)，干擾失去時效性。

靈巧干擾是在對鏈路信號調(diào)制特征、幀格式的分析基礎(chǔ)上，截獲鏈路的同步頭，并對同步頭進(jìn)行時間上的跟蹤，發(fā)出和同步頭類似的干擾信號，破壞鏈路信號的同步。同步是通信的基礎(chǔ)，靈巧干擾可通過較小的功率實(shí)現(xiàn)對鏈路信號的破壞。此外，還有基于數(shù)字射頻存儲器(Digital Radio Frequency Memory，DRFM)實(shí)現(xiàn)靈巧干擾。通過對鏈路信號的采集和存儲，對存儲信號進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生干擾信號，可獲取鏈路接收機(jī)的信號處理增益，實(shí)現(xiàn)對鏈路的高效干擾。這種方式和跟隨方式一樣，存在干擾跟蹤的時效問題。

欺騙干擾可分為信號欺騙和信息欺騙2種。靈巧干擾也可看作是信號欺騙的一種。信息欺騙是干擾中危害最大的一種，也是難度最大的方式。該方式需要對鏈路信號的幀格式和通信協(xié)議進(jìn)行解析。利用解析結(jié)果，自主產(chǎn)生欺騙信號并注入到鏈路終端中，對鏈路進(jìn)行干擾和接管。通?；谛畔⒌钠垓_干擾，對非加密鏈路具有使用價(jià)值，對加密鏈路使用信息欺騙的難度很大，需要長期對目標(biāo)鏈路信號進(jìn)行解密分析。

因?yàn)楦蓴_技術(shù)目的的特殊性，鮮有此方面的文獻(xiàn)報(bào)道，相關(guān)研究人員偶從通信系統(tǒng)抗干擾性能分析的角度發(fā)表學(xué)術(shù)論文。通信鏈路的干擾與抗干擾研究本身就聯(lián)系緊密，相互依存，各自的研究成果對對方也很具借鑒意義。文獻(xiàn)[54]仿真分析了超寬帶電磁脈沖對無人機(jī)鏈路的前門耦合過程，表明可使低噪聲放大器擊穿而導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈不能正常工作；文獻(xiàn)[55]通過開展無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)電磁敏感度效應(yīng)試驗(yàn)，得出了組合頻率干擾和帶外飽和干擾的作用機(jī)理，并給出了相應(yīng)的防護(hù)方法；文獻(xiàn)[56]針對基于編碼的武器制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈，提出了脈沖干擾技術(shù)和協(xié)議關(guān)鍵字段靈巧干擾技術(shù)，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了可行性；文獻(xiàn)[57]通過研究存在欺騙干擾時的無人機(jī)上行鏈路接收信號模型，提出了一種抗欺騙干擾方案，建模仿真表明了方案有效。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，有研究人員開始研究基于人工智能方法的干擾產(chǎn)生技術(shù)。針對通信對抗領(lǐng)域的應(yīng)用，文獻(xiàn)[58]通過優(yōu)化深度卷積生成對抗網(wǎng)絡(luò)(DCGAN)和結(jié)合條件生成對抗網(wǎng)絡(luò)等方法，將GAN網(wǎng)絡(luò)用于通信信號重構(gòu)，該方法具有很好的魯棒性和泛化性；文獻(xiàn)[59] 針對未知信號干擾需求，提出基于GAN生成通信干擾波形，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明生成的干擾波形干擾效果能夠逼近最佳干擾效果。

對地面無人系統(tǒng)測控鏈路進(jìn)行干擾，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 普適性更好的干擾信號設(shè)計(jì)。專門針對某型鏈路設(shè)備或某種類型設(shè)備的干擾方式，針對性強(qiáng)且效果較好，但面對復(fù)雜多變的目標(biāo)時，效果往往大打折扣，因此需要普適性更好的干擾方式。

2) 具有低截獲特性的干擾信號設(shè)計(jì)。在對目標(biāo)進(jìn)行干擾時，干擾設(shè)備易被對方偵察設(shè)備發(fā)現(xiàn)并受到反輻射攻擊，具有低截獲特性的干擾信號在保證干擾效果的同時，可有效降低遭受反輻射攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。

3) 對調(diào)零天線的干擾對抗。越來越多的測控鏈路天線采用自適應(yīng)調(diào)零技術(shù)來提高抗干擾能力，其對干擾信號的抑制能力可到40～50 dB，對干擾技術(shù)的發(fā)展提出了很大挑戰(zhàn)。

3.3 對衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的反制技術(shù)

由于衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)高精度的定位授時能力、長期穩(wěn)定特性和便捷的使用方式，使衛(wèi)星導(dǎo)航終端成為各種無人平臺的標(biāo)準(zhǔn)配置。目前，比較成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有“四大兩小”系統(tǒng)。其中，具有全球定位能力的是：美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、中國北斗BDS系統(tǒng)和歐洲GALILEO系統(tǒng)，具有區(qū)域?qū)Ш侥芰Φ氖侨毡綫ZSS系統(tǒng)和印度IRNSS系統(tǒng)。

所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理基本相同，衛(wèi)星導(dǎo)航終端接收多顆衛(wèi)星信號，測量每顆衛(wèi)星信號在空間中的傳輸時間，計(jì)算衛(wèi)星導(dǎo)航終端的空間位置和時間基準(zhǔn)。

由于各導(dǎo)航衛(wèi)星軌道較高(各系統(tǒng)的衛(wèi)星均不低于19 100 km)，導(dǎo)航信號到達(dá)地球的功率低于-120 dBm，遠(yuǎn)低于接收機(jī)噪底，同時所有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的工作頻點(diǎn)均為公開參數(shù)，使常規(guī)衛(wèi)星導(dǎo)航終端容易受到干擾。如，可采用5 W的瞄頻噪聲在10 km以上距離對民用GPS接收機(jī)進(jìn)行有效干擾。

為了提高衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的抗干擾能力，現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有以下發(fā)展趨勢：

1) 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)升級為帶寬更寬、抗干擾能力更強(qiáng)的信號，如GPS發(fā)展了M碼信號、民用L5C信號。

2) 衛(wèi)星導(dǎo)航終端采用抗干擾能力極強(qiáng)的自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)，通過陣列信號處理，使抗干擾能力提高10 000倍以上。

3) 復(fù)合導(dǎo)航終端能夠同時接收多種衛(wèi)星信號，達(dá)到精度更高、冗余更多、抗干擾能力更強(qiáng)的效果。

4) 將衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)與慣性導(dǎo)航設(shè)備結(jié)合，形成組合導(dǎo)航終端，如GPS/INS組合，提高導(dǎo)航終端的抗干擾能力。

對衛(wèi)星導(dǎo)航終端的干擾方式可分為壓制式干擾和欺騙式干擾，其中欺騙式干擾有包括轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾和自主產(chǎn)生式欺騙干擾(根據(jù)產(chǎn)生欺騙信號與真實(shí)衛(wèi)星信號同步與否，又可將其分為異步產(chǎn)生式欺騙干擾和同步產(chǎn)生式欺騙干擾)。

1) 壓制干擾。針對多種導(dǎo)航信號的終端，對其工作的多個頻點(diǎn)進(jìn)行瞄頻壓制干擾，使復(fù)合衛(wèi)星導(dǎo)航終端所有工作頻點(diǎn)均不能正常工作，該種干擾方式的普適性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是所需功率較大，此外，對配備自適應(yīng)調(diào)零天線的終端，通常采用分布式干擾方式實(shí)現(xiàn)去調(diào)零能力。

2) 自主產(chǎn)生式欺騙干擾。該技術(shù)主要針對各種導(dǎo)航終端的民用信號進(jìn)行欺騙，可使民用衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位到欺騙信號設(shè)置的位置，對使用衛(wèi)星導(dǎo)航終端的平臺干擾極大，但不適用對軍用終端的欺騙。

3) 轉(zhuǎn)發(fā)式欺騙干擾技術(shù)。通過衛(wèi)星信號接收裝置，接收多顆衛(wèi)星輻射的導(dǎo)航信號；在接收信號的基礎(chǔ)上進(jìn)行時間和多普勒調(diào)制，使衛(wèi)星導(dǎo)航終端定位到欺騙信號設(shè)置的位置，該技術(shù)可同時對民用或軍用終端起效。對組合導(dǎo)航終端，通常采用漸變自同步欺騙干擾技術(shù)，逐漸拉偏的欺騙方式，使組合導(dǎo)航終端逐漸偏離其真實(shí)位置。

文獻(xiàn)[61]分析了GNSS信號遭受壓制和欺騙干擾的風(fēng)險(xiǎn)，并針對民用反欺騙需求提出了解決方案；文獻(xiàn)[62-63]對GNSS授時接收機(jī)的脆弱性進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)[64-66]分別介紹了GPS容易受到欺騙干擾；文獻(xiàn)[67]分析了干擾對GPS/INS緊耦合性能的影響，并提出了解決方法，同時指出即使干擾消失后接收機(jī)依然難以鎖定信號；文獻(xiàn)[68]利用直接軌跡欺騙和軌跡融合2種方法實(shí)現(xiàn)了對GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾且不易被檢測；文獻(xiàn)[69]給出了一種針對GPS/INS組合導(dǎo)航的曳引式干擾方法，硬件在環(huán)仿真表明該方法可使GPS接收機(jī)輸出逐漸偏離真實(shí)位置的數(shù)據(jù)；文獻(xiàn)[70]仿真計(jì)算了對無人機(jī)GPS/INS導(dǎo)航系統(tǒng)的壓制干擾效能，得出增大GPS壓制干擾作用距離時，會使GPS/INS導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航誤差增大，壓制干擾成功概率隨著壓制干擾作用距離的增大而增大；文獻(xiàn)[71]通過仿真實(shí)驗(yàn)對比分析了單頻、帶限高斯噪聲、同速率偽碼3種典型壓制干擾樣式對GPS M碼的干擾效能，得出同速率偽碼干擾較為可行；文獻(xiàn)[72]通過研究得出GNSS矢量跟蹤環(huán)路在欺騙干擾下會產(chǎn)生非零均值的信號跟蹤誤差，環(huán)路跟蹤特性降低甚至失鎖，同時利用此特性可提高矢量接收機(jī)的抗干擾性能；文獻(xiàn)[73]設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種小型化的同步生成式GPS欺騙干擾源，建立了同步式GPS欺騙干擾信號模型，給出了信號仿真參數(shù)的計(jì)算方法，并通過商用接收機(jī)和無人機(jī)驗(yàn)證了GPS欺騙干擾信號模型及同步設(shè)計(jì)的正確性；文獻(xiàn)[74-75]分別設(shè)計(jì)了一種針對GPS/INS的欺騙式干擾方法，并通過仿真驗(yàn)證了有效性。

對地面無人車輛的導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對自適應(yīng)調(diào)零天線的干擾。在中大型平臺上，衛(wèi)星導(dǎo)航終端也開始采用自適應(yīng)調(diào)零天線來提高抗干擾能力，針對全向天線的欺騙干擾和壓制干擾等單一手段的適用性下降，需要有針對性的研究新的干擾技術(shù)或手段，如多干擾機(jī)分布式干擾等。

2) 對GPS/INS組合導(dǎo)航的低功率高效壓制干擾。以往針對GPS/INS組合導(dǎo)航的干擾方式研究中以欺騙式干擾較多，但存在對軍用終端效果不佳或設(shè)備體積重量大的問題，采用低功率的壓制干擾手段，在保證干擾效果具有良好普適性的同時，還可降低干擾機(jī)的體積重量，擴(kuò)大應(yīng)用場景與運(yùn)用時機(jī)。

3) 對GPS M碼的有效干擾。GPS利用M碼以提高抗干擾能力，且正在進(jìn)行其升級研究，因此，針對不斷出現(xiàn)的抗干擾碼型，如何對其進(jìn)行有效干擾是需要關(guān)注的問題之一。

3.4 對環(huán)境感知傳感器的反制技術(shù)

重點(diǎn)對幾種常用環(huán)境傳感器的功能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，得出可用于反制的關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行了歸納總結(jié)。

3.4.1 對激光雷達(dá)的反制

作為無人駕駛領(lǐng)域應(yīng)用最早、目前應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，激光雷達(dá)存在許多優(yōu)點(diǎn)，譬如靈敏度和分辨率高、應(yīng)用廣泛、抗干擾能力強(qiáng)等，其缺點(diǎn)也較為明顯，如主動探測隱蔽性不強(qiáng)、目標(biāo)特征識別能力弱、抗雨霧煙塵等惡劣環(huán)境能力差等。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，激光雷達(dá)可分為機(jī)械旋轉(zhuǎn)式、微掃式、固定視場式等；根據(jù)掃描機(jī)構(gòu)不同，激光雷達(dá)又分為二維和三維2種。

對激光雷達(dá)的干擾方式分為有源和無源2類，有源干擾包括壓制干擾、角度欺騙干擾、距離欺騙干擾、高重復(fù)頻率干擾等，無源干擾包括無源遮蔽干擾和無源欺騙干擾等。無源欺騙干擾指采用特定形狀、材質(zhì)或紋理的干擾物，使激光雷達(dá)無法準(zhǔn)確獲取環(huán)境或障礙物信息，或進(jìn)而欺騙其目標(biāo)識別算法，目前此項(xiàng)研究還剛剛起步。從無人車載激光雷達(dá)的技術(shù)特點(diǎn)和使用方式考慮，可行的對抗措施包括無源遮蔽干擾、噪聲遮蓋干擾、有源欺騙干擾和壓制干擾等。無源遮蔽干擾通過采用煙幕、偽裝物等無源器材，改變激光傳播特性或目標(biāo)光學(xué)特性來達(dá)到干擾目的；噪聲遮蓋干擾通過發(fā)射強(qiáng)功率信號壓制雷達(dá)有用信號，惡化其信噪比；有源欺騙干擾是發(fā)射虛假回波實(shí)現(xiàn)欺騙，包括角度欺騙和距離欺騙等；壓制干擾是利用有源光電干擾設(shè)備發(fā)射高能激光或較高能量的非相干紅外光束，去壓制、致盲乃至摧毀敵方光電設(shè)備。

目前專門針對干擾無人車載激光雷達(dá)進(jìn)行的研究較少，文獻(xiàn)[81]就對抗激光半主動導(dǎo)引頭(可視作一種激光雷達(dá))中的告警和欺騙干擾技術(shù)進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[79]針對利用激光角度欺騙方式干擾激光半主動導(dǎo)引頭進(jìn)行了研究，并提出了一種半實(shí)物仿真評估方法；文獻(xiàn)[82]提出了一種基于數(shù)字存儲技術(shù)的激光雷達(dá)距離欺騙干擾方法；文獻(xiàn)[83]設(shè)計(jì)了一種激光距離欺騙干擾系統(tǒng)；文獻(xiàn)[80]針對合成孔徑激光雷達(dá)的對抗措施進(jìn)行了研究，分析了幾種可行的干擾途徑。

在基于激光雷達(dá)探測器的攻擊方面，文獻(xiàn)[84]通過產(chǎn)生與ibeo LUX 3激光雷達(dá)相同波長(905 nm)、頻率(30 kHz)和脈沖寬度(100 ns)的光脈沖，實(shí)現(xiàn)了對ibeo LUX 3激光雷達(dá)的欺騙干擾，使距離雷達(dá)1 m處的墻顯示為在50 m外；文獻(xiàn)[85]在對Velodyne VLP-16激光雷達(dá)的干擾中，發(fā)現(xiàn)使用800 mW、905 nm的激光模塊照射后，某個區(qū)域放置的金屬板在雷達(dá)圖中消失，且成功偽造出了位置比攻擊者更接近激光雷達(dá)的虛假目標(biāo)。

在基于數(shù)據(jù)算法的欺騙攻擊方面，文獻(xiàn)[86]通過特定算法策略性地控制欺騙點(diǎn)來欺騙機(jī)器學(xué)習(xí)模型，注入60個虛假點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)75%左右的攻擊成功率，通過使用Baidu Apollo進(jìn)行了模擬，在2種攻擊場景中實(shí)現(xiàn)了使自動駕駛車輛觸發(fā)緊急制動和保持停止的駕駛決策，但是此方法屬于白盒攻擊，且現(xiàn)實(shí)可行性并未得到證明；文獻(xiàn)[87]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在60個虛假點(diǎn)的情況下欺騙成功率能夠普遍達(dá)到80%以上，80個虛假點(diǎn)的情況下，欺騙成功率穩(wěn)定在85%左右，但在采取針對性的防御措施后，欺騙成功率立刻下降到了2.3% 左右；文獻(xiàn)[88]提出可干擾激光雷達(dá)渲染器生成點(diǎn)云的對抗網(wǎng)格，使具有特定表面形狀的物體不能被車載激光雷達(dá)檢測識別，但只考慮了單幀情況下的隱藏結(jié)果；針對所有幀的情況，文獻(xiàn)[89]提出了一種生成通用三維對抗物體的方法，通過算法設(shè)計(jì)網(wǎng)格參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)白盒和黑盒攻擊，實(shí)驗(yàn)證明將對抗物體放置在車輛頂部可以實(shí)現(xiàn)車輛在激光雷達(dá)探測下的隱形，此方法的局限性在于當(dāng)激光雷達(dá)對目標(biāo)車輛的探測方位發(fā)生變化時，對抗物體的隱形效果會大打折扣。

對無人車載激光雷達(dá)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 有源欺騙干擾。傳統(tǒng)的對激光導(dǎo)引頭的欺騙干擾方式有角度欺騙和距離欺騙2種，同樣可應(yīng)用于對無人車激光雷達(dá)的干擾，使其不能獲得目標(biāo)的正確方位和距離。

2) 有源壓制干擾。壓制干擾方式受作用對象和應(yīng)用環(huán)境等外界因素影響較小，其作用普適性和壓迫性干擾效果永遠(yuǎn)是我們所追求的，對激光雷達(dá)進(jìn)行有源壓制干擾，將有可能使其喪失目標(biāo)探測功能。

3) 低成本無源干擾。無源干擾具有被動工作、隱蔽性好等特點(diǎn)，適合用于防御目的的使用，如制作低成本的無源干擾物作為可大量布設(shè)的障礙，將對無人車環(huán)境探測和機(jī)動行進(jìn)起到有效干擾作用。

4) 基于算法攻擊的激光雷達(dá)成像與目標(biāo)識別干擾。對激光雷達(dá)進(jìn)行干擾，除了對激光雷達(dá)本身進(jìn)行干擾外，還可利用其成像和目標(biāo)檢測算法的特點(diǎn)有針對性地進(jìn)行攻擊，實(shí)現(xiàn)靈巧干擾的目的。

3.4.2 對毫米波雷達(dá)的反制

毫米波雷達(dá)作為地面無人平臺的主要傳感器之一，與視覺相機(jī)、激光雷達(dá)等傳感器相比，具有體積小、重量輕、全天候全天時工作、快速測距測速、穿透感知、目標(biāo)分類識別、目標(biāo)跟蹤引導(dǎo)等諸多優(yōu)勢，可在雨霧煙塵及夜間等環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對多個異類目標(biāo)的探測識別及跟蹤，缺點(diǎn)是角度分辨率不高、雷達(dá)圖像可視性不好、無法滿足SLAM等應(yīng)用，隨著采用多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)和數(shù)字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)等新體制雷達(dá)的出現(xiàn)，也開始有團(tuán)隊(duì)利用毫米波雷達(dá)進(jìn)行SLAM研究。

由于數(shù)字器件的高速發(fā)展，目前雷達(dá)干擾機(jī)多以DRFM為核心提高干擾信號的相參性。存儲式轉(zhuǎn)發(fā)式干擾是指在接收雷達(dá)信號后，經(jīng)調(diào)制形成干擾信號，進(jìn)行功率放大后由發(fā)射天線發(fā)射出去。不同的調(diào)制方式，形成不同的干擾樣式，不同的干擾樣式適用于不同類型的雷達(dá)，常見的干擾樣式包括遮蓋式干擾、拖引干擾、密集假目標(biāo)干擾、間歇采樣干擾等。

目前的雷達(dá)干擾技術(shù)研究多針對跟蹤火控雷達(dá)、制導(dǎo)雷達(dá)、偵察雷達(dá)等，由于干擾對象技術(shù)發(fā)展等原因，對無人車毫米波雷達(dá)的干擾研究較少，鑒于其多采用連續(xù)波體制，可通過研究對其他雷達(dá)的干擾技術(shù)和車載毫米波雷達(dá)的抗干擾技術(shù)，探索研究干擾車載毫米波雷達(dá)的方法。

文獻(xiàn)[92]針對調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)的干擾技術(shù)進(jìn)行了分析和攻防測試；文獻(xiàn)[93]研究了噪聲干擾和欺騙干擾對FMCW雷達(dá)的效果；文獻(xiàn)[94]對干擾FMCW雷達(dá)的效果評估準(zhǔn)則進(jìn)行了研究，提出了一種稱之為相對雷達(dá)功能受損時間的新標(biāo)準(zhǔn)，用以表征雷達(dá)功能受損時間和一個干擾周期的相對關(guān)系，并將其用于多種體制雷達(dá)的干擾效果評估，證明了這一標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于其他標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[95]針對FMCW體制的車載雷達(dá)間的互擾，提出了一種基于粒子群優(yōu)化和自適應(yīng)對消的干擾抑制方法，仿真驗(yàn)證效果良好；文獻(xiàn)[96]提出了一種基于多徑干擾認(rèn)知的汽車毫米波雷達(dá)自適應(yīng)抗干擾波形優(yōu)化方法，以抑制雷達(dá)間的強(qiáng)干擾；文獻(xiàn)[97]針對線性調(diào)頻體制雷達(dá)，提出了一種基于移頻的距離波門拖引干擾方法，仿真分析了干擾效果，工程實(shí)用性較好；文獻(xiàn)[98]針對間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾特性進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了基于時頻分析抗干擾波形，并通過仿真驗(yàn)證了有效性；文獻(xiàn)[99]對雷達(dá)距離門拖引干擾與抗干擾進(jìn)行了研究，通過仿真驗(yàn)證了有效性。

對無人車載毫米波雷達(dá)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對無人車載毫米波雷達(dá)的低成本無源干擾。無源干擾的諸多特點(diǎn)使得其具有很大優(yōu)勢，可以利用無源干擾器材偽裝目標(biāo)和布設(shè)障礙等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對毫米波雷達(dá)探測功能的干擾。

2) 對新體制雷達(dá)的自適應(yīng)有源干擾。目前無人車載毫米波雷達(dá)正處于高速發(fā)展及推廣應(yīng)用時期，其技術(shù)體制并未固化，各項(xiàng)性能變化較大，對其進(jìn)行反制研究，需要緊跟技術(shù)變化，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的自適應(yīng)干擾。

3) 基于算法攻擊的毫米波雷達(dá)目標(biāo)分類與識別干擾。對毫米波雷達(dá)進(jìn)行干擾，除利用有源與無源手段對其信號接收進(jìn)行干擾外，還可針對其目標(biāo)分類和識別算法的特點(diǎn)，有針對性地進(jìn)行攻擊，實(shí)現(xiàn)靈巧干擾的目的。

3.4.3 對視覺相機(jī)的反制

視覺相機(jī)在地面無人平臺上的應(yīng)用由來已久，與其他傳感器相比，具有晝夜工作、信息豐富、無源探測、隱蔽性好等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是距離精度低、復(fù)雜天候適應(yīng)性較差。視覺相機(jī)通常采用CCD、CMOS、低照度CCD、紅外探測器等感光器件，可工作于可見光波段和紅外波段，具有良好的晝夜觀察能力，可獲取色彩與細(xì)節(jié)特征豐富的圖像信息，對利用圖像進(jìn)行ATR非常有利。

根據(jù)光學(xué)鏡頭數(shù)量，視覺相機(jī)有單目和多目之分，單目相機(jī)主要用于感知無人平臺周圍環(huán)境和探測重要方向目標(biāo)，多目相機(jī)則可利用立體視覺算法獲取目標(biāo)距離信息，已有越來越多的團(tuán)隊(duì)將視覺相機(jī)用于無人車的環(huán)境感知與目標(biāo)探測。無人車的視覺相機(jī)同一般的電子光學(xué)成像觀察裝置工作機(jī)理相同，故在對其干擾對抗方面可參考光電對抗和圖像處理等領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)手段。光電對抗措施的主要目的是使相機(jī)不能成像或成像質(zhì)量下降，如使用強(qiáng)可見光或多波段激光使探測器暫時飽和、使局部像元甚至整個探測器失效。圖像處理措施包括使用數(shù)碼迷彩偽裝真實(shí)目標(biāo)、使用對抗攻擊方法干擾目標(biāo)識別算法等。

關(guān)于光電對抗的研究由來已久，此處重點(diǎn)整理對對抗攻擊的相關(guān)研究。文獻(xiàn)[103]通過改變圖像屬性生成對抗樣本，通過大量實(shí)驗(yàn)對多個DNN進(jìn)行黑盒攻擊，驗(yàn)證了有效性；先前研究表明，經(jīng)過由多種攻擊方法生成的對抗樣本訓(xùn)練過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)依然容易遭到白盒攻擊，針對此問題，文獻(xiàn)[104]在黑盒攻擊下進(jìn)行了研究，經(jīng)試驗(yàn)得出，通過對抗訓(xùn)練難以構(gòu)建一個可以抵御黑盒攻擊的魯棒性很好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；文獻(xiàn)[105]提出了一種基于上下文的對抗攻擊方法，并在大量公開模型上驗(yàn)證了可成功對全監(jiān)督和弱監(jiān)督目標(biāo)檢測模型進(jìn)行攻擊，文獻(xiàn)[106]還針對攻擊樣本的隱蔽性問題，提出并驗(yàn)證了解決方法；文獻(xiàn)[107]使用GAN生成對抗樣本后對幾種公開數(shù)據(jù)集進(jìn)行了白盒攻擊，得到了較高的成功率；文獻(xiàn)[108]提出了一種新的生成對抗網(wǎng)絡(luò)用于生成對抗補(bǔ)丁，即使附加到圖像局部上，即可對DNN的圖像檢索模型產(chǎn)生擾動，大量實(shí)驗(yàn)表明此方法具有出色性能。

對無人車視覺相機(jī)進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 對無人車視覺導(dǎo)航相機(jī)的無源對抗。視覺相機(jī)可用于無人車對環(huán)境目標(biāo)的探測和路面分割等，通過對環(huán)境和目標(biāo)的偽裝，使相機(jī)不能正確獲取有用信息，即可達(dá)到對其對抗的目的。

2) 對立體視覺相機(jī)的測距能力干擾?；诹Ⅲw視覺技術(shù)的光學(xué)相機(jī)具有較高精度的無源測距能力，保證了使用時的隱蔽性特點(diǎn)，通過干擾其測距功能，降低其測距精度甚至使其無法獲得目標(biāo)距離，將使其喪失無源測距能力的優(yōu)勢。

3) 對多波段相機(jī)的干擾。實(shí)際使用中常將可見光和紅外相機(jī)組合使用，獲得目標(biāo)的多波段特征，紅外相機(jī)的工作波段也不盡相同，使得針對單一波段進(jìn)行干擾的手段適用性降低，因此需要對多波段相機(jī)進(jìn)行干擾的手段和方法。

4) 基于對抗攻擊的圖像識別干擾。對視覺相機(jī)進(jìn)行干擾，除了對相機(jī)本身(即成像功能)進(jìn)行干擾外，還可對其基于圖像的目標(biāo)檢測和識別算法進(jìn)行攻擊，最終達(dá)到對視覺相機(jī)的反制目的。

3.5 對自主行為與平臺控制的反制技術(shù)

地面無人平臺通過環(huán)境感知傳感器感知外部環(huán)境信息，通過平臺自身傳感器感知平臺狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，通過測控鏈路接收控制端控制指令及回傳信息，最終由平臺控制器響應(yīng)以上信息，進(jìn)行行為決策和平臺控制。除前文所述可對測控鏈路及環(huán)境感知傳感器進(jìn)行對抗之外，還可針對平臺行為決策與控制功能進(jìn)行干擾，譬如可通過其傳感器、遙控指令端注入干擾信息、錯誤信息、病毒等，對其自主算法、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器人操作系統(tǒng)(Robot Operating System,ROS)等進(jìn)行干擾攻擊，最終達(dá)到干擾其信息獲取能力、任務(wù)理解和平臺控制能力。

無人平臺的智能算法包括目標(biāo)識別算法、路徑規(guī)劃算法、人機(jī)協(xié)同控制算法及平臺智能控制算法等，可對其基礎(chǔ)算法原理、判斷的時敏性和判斷量權(quán)重等進(jìn)行研究，通過從傳感器端注入干擾圖像或光電信號等信息，針對智能算法進(jìn)行攻擊，以欺騙、誤導(dǎo)甚至失能識別算法。

無人平臺的總線網(wǎng)絡(luò)雖然采取了一定的電磁屏蔽措施，但是波長較小的高功率電磁脈沖仍然可以通過天線耦合、傳輸線路耦合、孔縫耦合等方式，對電子系統(tǒng)產(chǎn)生不可忽視的干擾信號。因此，可利用此特點(diǎn)對車內(nèi)總線進(jìn)行攻擊，利用無人平臺信息系統(tǒng)總線協(xié)議字段的脆弱性，針對某一特定應(yīng)用偽造地址數(shù)據(jù)或錯誤狀態(tài)字，達(dá)到使總線系統(tǒng)邏輯紊亂、無法正常運(yùn)行的目的。主要方式有服務(wù)請求/硬件錯誤指示干擾、定向通信阻斷攻擊、總線時序攻擊等方式、總線失能攻擊等。

目前無人平臺多以ROS作為網(wǎng)絡(luò)中間件來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，用于在各設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)數(shù)據(jù)、事件和命令。因此，可以利用ROS的訂閱/發(fā)布模型和ROS作為中間件的特性，在有線接入/無線接入的情況下，對無人平臺及其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劫持攻擊。

對于遙控型地面無人平臺，可對其車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)進(jìn)行干擾，而對具備自主功能的平臺，可通過干擾其自主識別算法、路徑規(guī)劃算法、姿態(tài)控制算法、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對其自主決策、自主導(dǎo)航、自主避障等自主行為和指令傳輸?shù)母蓴_。

對無人機(jī)平臺安全的研究起步較早，相關(guān)研究成果可供借鑒。文獻(xiàn)[109]對無人機(jī)自動駕駛系統(tǒng)的潛在網(wǎng)絡(luò)威脅和漏洞進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了模擬攻擊試驗(yàn)；文獻(xiàn)[110]分析了無人機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)物理漏洞和在攻擊下的后果；文獻(xiàn)[111]從傳感器、通信和多機(jī)協(xié)同等方面分析了其安全性；文獻(xiàn)[112]通過對無人機(jī)易遭受的網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行分析，得出虛假數(shù)據(jù)傳播是最危險(xiǎn)的網(wǎng)絡(luò)攻擊；文獻(xiàn)[113] 探討了廣泛應(yīng)用于自然語言處理、圖像識別和聲音識別的人工智能和深度學(xué)習(xí)算法的安全性問題，研究了人工智能模型的數(shù)據(jù)與隱私泄露問題，探討了可用于攻擊的方法及可采取的防御方法；文獻(xiàn)[114]針對信息安全問題進(jìn)行了研究，通過歸納分類網(wǎng)聯(lián)汽車易受攻擊的對外接口及可用于攻擊的手段和潛在威脅，提出了基于信息熵和決策樹的車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)異常檢測技術(shù)；文獻(xiàn)[115]針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的惡意軟件傳播問題，建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的攻防博弈模型，推導(dǎo)出了混合納什均衡解和惡意軟件的傳感概率，仿真結(jié)果對此類攻防對抗研究均具有指導(dǎo)意義；文獻(xiàn)[116]介紹了如何將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)用于網(wǎng)絡(luò)入侵檢測及提高檢測效率，并用于預(yù)防網(wǎng)絡(luò)入侵，這對研究如何入侵網(wǎng)絡(luò)亦具有借鑒意義。

對地面無人平臺的自主行為和平臺控制進(jìn)行反制，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 破譯/非破譯條件下的干擾指令注入。遙控型和半自主型無人平臺需要接收操控站控制指令，并執(zhí)行相應(yīng)動作。對控制指令協(xié)議進(jìn)行破譯后，可注入干擾指令從而影響無人平臺的自主行為和平臺控制。在非破譯條件下，也可通過分析其指令信號外在特征，并進(jìn)行有針對性的干擾，從而影響其對正確指令的正常解析。

2) 對無人平臺自主行為的反制。通過研究地面無人平臺的自主算法，發(fā)現(xiàn)其弱點(diǎn)和漏洞，并采用適當(dāng)?shù)妮斎敕绞?，注入干擾信息，對其自主算法進(jìn)行干擾。

3) 針對ROS的攻擊干擾。目前大多數(shù)地面無人平臺均采用ROS來實(shí)現(xiàn)平臺控制，且為開源軟件，因此，可通過尋找ROS的底層漏洞，對無人平臺控制功能進(jìn)行攻擊干擾。

4) 無人車總線網(wǎng)絡(luò)干擾。無人平臺的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過車內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)連接，傳輸控制指令和信息，可通過電磁耦合等方式將干擾信息注入總線網(wǎng)絡(luò)，影響其正常通信，從而干擾其平臺控制能力。

3.6 反制效果在線評估技術(shù)

此處所指反制效果評估，是指反制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)施偵測的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識，采取一定對抗措施后，再根據(jù)實(shí)時偵測的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識，對反制效果進(jìn)行的實(shí)時評價(jià)，為后續(xù)調(diào)整反制策略或其他行動提供參考。反制效果評估是一種利用交戰(zhàn)對手作戰(zhàn)力量變化、武器系統(tǒng)反應(yīng)和關(guān)重部件狀態(tài)變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行的在線實(shí)時評估技術(shù)，是反制系統(tǒng)構(gòu)建“觀測、定位、決策和行動(OODA)”閉環(huán)回路的重要環(huán)節(jié)之一，以此構(gòu)建具備自適應(yīng)反制或一定認(rèn)知能力的功能系統(tǒng)。

具體步驟可分為：目標(biāo)信息偵察、目標(biāo)特征提取、反制行為決策、反制行為實(shí)施、再次目標(biāo)偵察、目標(biāo)特征變化度量、反制決策調(diào)整、反制行為調(diào)整，如此循環(huán)，直至達(dá)到預(yù)期反制效果或自行終止反制。其中關(guān)鍵技術(shù)在于如何基于反制系統(tǒng)可實(shí)時偵測的目標(biāo)信息和先驗(yàn)知識來構(gòu)建地面無人系統(tǒng)的能力指標(biāo)體系和模型，再結(jié)合模糊評價(jià)法、層次分析法、灰色綜合評價(jià)法、系統(tǒng)效能分析法、指數(shù)法等建立反制能力評估模型。反制系統(tǒng)可實(shí)施偵測的目標(biāo)信息包括光學(xué)圖像、運(yùn)動速度、機(jī)動行為(加速、減速、停止、前進(jìn)、返航等)、測控鏈路信號變化(調(diào)制樣式、頻率、跳速、功率的變化等)等狀態(tài)變化信息。先驗(yàn)知識包括典型目標(biāo)的多元屬性信息、常見行為特征、典型設(shè)計(jì)特點(diǎn)、作戰(zhàn)運(yùn)用策略和使用方法、以及干擾策略庫等，如測控鏈路信號特征及受擾時的應(yīng)對措施和信號特征變化規(guī)律、受擾后的平臺機(jī)動決策、目標(biāo)特征與干擾策略的映射關(guān)系等。

存在的難點(diǎn)問題是，受限于實(shí)時偵測到的目標(biāo)信息的豐富程度和先驗(yàn)知識的準(zhǔn)確性，可用于評估反制效果的信息和高維度特征較少，導(dǎo)致評估結(jié)果的置信度不高。因此，研究基于作用對象的可觀測信息的在線效能評估，尤其是干擾對抗環(huán)境下，是值得我們今后研究的重要問題之一。

文獻(xiàn)[118]針對自適應(yīng)雷達(dá)對抗需求，提出了一種從偵察和干擾系統(tǒng)的角度定量評價(jià)干擾有效性的方法，選擇雷達(dá)脈沖在干擾前后的累積振幅作為特征統(tǒng)計(jì)量，并基于顯著性測試?yán)碚撛O(shè)計(jì)了有效性評價(jià)檢測器；文獻(xiàn)[119]提出使用Adaboost組合分類模型來評估雷達(dá)干擾效果，其評估精度遠(yuǎn)高于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯等單一分類器；文獻(xiàn)[120]重點(diǎn)就戰(zhàn)時電子對抗在線效果評估的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，總結(jié)了發(fā)展趨勢；文獻(xiàn)[121]設(shè)計(jì)了一套采用基于干擾因素匹配程度的干擾效果預(yù)評估和基于雷達(dá)受擾前后行為參數(shù)變化的干擾效果主評估的雷達(dá)干擾效果在線評估方案；文獻(xiàn)[122]分析了在線評估依據(jù)，建立了雷達(dá)工作狀態(tài)與干擾效果的映射關(guān)系，結(jié)合雷達(dá)信息識別結(jié)果，給出了干擾效果在線評估的實(shí)施流程，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證；文獻(xiàn)[123]提出了一種基于支持向量機(jī)的基于干擾方的雷達(dá)在線效果評估方法，試驗(yàn)表明該方法具有較高的可靠性；文獻(xiàn)[124]針對Link-16系統(tǒng)，提出了一種基于其多種行為參數(shù)變化進(jìn)行干擾效果在線評估的方法；文獻(xiàn)[125]則針對認(rèn)知電子戰(zhàn)中的目標(biāo)狀態(tài)識別問題，重點(diǎn)研究了無監(jiān)督的增量式目標(biāo)狀態(tài)識別方法。

對反制效果進(jìn)行在線評估，下一步需要解決的部分問題或研究方向主要有：

1) 地面無人系統(tǒng)反制評估指標(biāo)體系的有效性。對反制效果進(jìn)行評估，首先需要建立全面、科學(xué)、合理的評估指標(biāo)體系，能準(zhǔn)確反映出當(dāng)下的反制效果，因此指標(biāo)體系的有效性度量是值得研究的問題。

2) 基于可觀測信息的目標(biāo)狀態(tài)辨識與預(yù)測。各類仿真系統(tǒng)中的效能評估，往往基于系統(tǒng)可收集到的所有信息，而實(shí)際應(yīng)用中的在線效果評估，無法直接得到作用對象的內(nèi)部參數(shù)，只能依據(jù)干擾方的可觀測信息對目標(biāo)狀態(tài)和行為進(jìn)行判斷和預(yù)測，進(jìn)而評估干擾效能。

3) 基于作用對象參數(shù)變化的反制效果在線評估。干擾方的可觀測信息經(jīng)過空間傳播和接受處理后往往存在損失，其絕對量值并不足以完全表征目標(biāo)狀態(tài)，因此可根據(jù)其某些關(guān)鍵參數(shù)和狀態(tài)變化，評估反制效果的有效性。

3.7 綜合對比分析

以上各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中需要解決的部分問題或研究方向，因涉及專業(yè)門類和學(xué)科方向較多，此處并未詳盡說明，現(xiàn)概要匯總?cè)缦?，詳見?。

表2 關(guān)鍵技術(shù)研究方向匯總Table 2 Summary of key technology research directions

通過對反制地面無人系統(tǒng)的多種可能手段和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，其技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)用方式、作用效果等不盡相同，如表3所示。在實(shí)際運(yùn)用中，須結(jié)合作用對象、己方目的、期望效能、實(shí)際場景等靈活選擇運(yùn)用時機(jī)、綜合使用多種手段，才能充分發(fā)揮反制手段效能，達(dá)到反制目的。

表3 反制手段對比分析Table 3 Comparative analysis of countermeasures

4 總結(jié)與展望

隨著地面無人系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，其在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位和作用逐步提高，在不斷發(fā)展地面無人裝備的同時，對其進(jìn)行對抗反制研究的時機(jī)愈發(fā)成熟。瞄準(zhǔn)未來無人化智能化裝備對抗需求，提出了開展地面無人系統(tǒng)反制研究的構(gòu)想；通過梳理地面無人系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，總結(jié)地面無人系統(tǒng)的能力特征和關(guān)鍵技術(shù)，并與空中無人系統(tǒng)進(jìn)行對比分析，給出了反制地面無人系統(tǒng)的可能策略；初步構(gòu)建了關(guān)鍵技術(shù)體系框架，并從反制測控鏈路、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、環(huán)境感知傳感器、自主行為與平臺控制及反制效果在線評估等方面對相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與綜述。

隨著智能、通信、信息、傳感等技術(shù)的不斷演進(jìn)和應(yīng)用，地面無人系統(tǒng)的環(huán)境感知、自主行為、任務(wù)理解、智能協(xié)同等能力不斷迭代發(fā)展，對其反制研究也應(yīng)隨之不斷更新，就像裝甲與反裝甲、偵察與反偵察、電磁戰(zhàn)與反電磁戰(zhàn)等，矛與盾的對抗永遠(yuǎn)在路上。尤其應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：

1) 更加注重利用成熟技術(shù)進(jìn)行反制。對地面無人系統(tǒng)的測控鏈路反制、衛(wèi)星導(dǎo)航定位反制、環(huán)境感知傳感器反制等關(guān)鍵技術(shù)中，諸如電磁信號偵測定位與干擾、衛(wèi)星導(dǎo)航干擾、雷達(dá)干擾等很多已在通信對抗、光電對抗等電磁對抗領(lǐng)域取得成功應(yīng)用，可以將其轉(zhuǎn)化應(yīng)用于地面無人系統(tǒng)反制。

2) 更加注重針對智能化特征進(jìn)行反制。隨著人工智能技術(shù)在地面無人系統(tǒng)環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、任務(wù)理解等方面的逐步應(yīng)用，其自主程度不斷提高，如何對抗其自主能力，針對其自主機(jī)動行駛、自主任務(wù)規(guī)劃、自主行為決策等具有智能化特征的能力進(jìn)行反制，達(dá)到“反智”目的，將是反制地面無人系統(tǒng)的有效手段和可行的研究方向。

3) 更加注重進(jìn)行信息反制。機(jī)械化時代裝備靠機(jī)械賦能，地面裝備對抗是裝甲與彈藥的對抗，信息化智能化時代裝備靠信息賦能，裝備對抗是信息與信息的對抗，應(yīng)充分利用信息化手段對抗信息化裝備，破網(wǎng)斷鏈、蒙眼堵鼻，達(dá)到四兩撥千斤的效果。

4) 更加注重進(jìn)行綜合反制。地面無人系統(tǒng)具有多個能力特征，且某一能力特征的實(shí)現(xiàn)，往往采用多種技術(shù)手段融合設(shè)計(jì)，譬如測控鏈路包括視距鏈路和衛(wèi)星鏈路，導(dǎo)航定位包括慣性導(dǎo)航定位和衛(wèi)星導(dǎo)航定位，環(huán)境感知采用激光、毫米波、視覺等，這就需要針對多種能力特征以及某一特征的多種技術(shù)手段進(jìn)行反制，以達(dá)到綜合反制效果。

針對地面無人裝備關(guān)鍵能力特征開展反制研究，是在此領(lǐng)域的首次嘗試，提出的反制策略和關(guān)鍵技術(shù)可能不盡完善，相信隨著相關(guān)研究的不斷深入和技術(shù)的不斷發(fā)展，對未來裝備建設(shè)和發(fā)展將具有啟發(fā)和借鑒意義，也會對地面無人裝備的建設(shè)發(fā)展起到推動作用。