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摘 要： 摘要： 提取輻射源信號指紋特征，經(jīng)分類處理后以識別對方同型號輻射源中的不同個(gè)體，這已成為電磁空間交戰(zhàn)各方常用的技術(shù)手段。在這一過程中如何確保己方輻射源信號指紋信息的安全，同樣是電子對抗中電子防護(hù)需要研究的重要內(nèi)容。針對這一問題，在對輻射源信號指紋特征
摘要： 提取輻射源信號指紋特征，經(jīng)分類處理后以識別對方同型號輻射源中的不同個(gè)體，這已成為電磁空間交戰(zhàn)各方常用的技術(shù)手段。在這一過程中如何確保己方輻射源信號指紋信息的安全，同樣是電子對抗中電子防護(hù)需要研究的重要內(nèi)容。針對這一問題，在對輻射源信號指紋特征提取方法與表征要素歸納總結(jié)之后，提出了基于預(yù)失真處理的指紋信息隱藏、按照預(yù)設(shè)模板的虛假指紋信息主動合成以及通過主動自加噪進(jìn)行指紋特征弱化的電子防護(hù)方法，以此來阻止對方的信號情報(bào)偵察系統(tǒng)對己方輻射源信號指紋的有效識別。在對輻射源硬件個(gè)體與軟件個(gè)體不同特點(diǎn)概要分析的基礎(chǔ)上，闡述了電子信息設(shè)備硬件模塊化、功能軟件化和運(yùn)行智能化所帶來的輻射源信號指紋與個(gè)體分離的特有現(xiàn)象，同時(shí)指出了構(gòu)建并管理己方電磁輻射源信號指紋特征庫的必要性與緊迫性。從而為輻射源指紋識別與電子防護(hù)技術(shù)方向上的新技術(shù)研發(fā)、以及電磁空間作戰(zhàn)中的攻防對抗博弈研究提供了重要參考。
關(guān)鍵詞： 輻射源指紋識別;輻射源個(gè)體識別;指紋信息隱藏;虛假指紋合成;指紋特征弱化
0 引言
傳統(tǒng)意義上的輻射源信號指紋識別，簡稱為輻射源指紋識別，又稱為輻射源個(gè)體識別，或特定輻射源識別 SEI(Specific Emitter Identification)，即從截獲的電磁信號中識別出特定輻射源所發(fā)射的信號，并能夠?qū)ν吞栞椛湓吹牟煌瑐�(gè)體進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)而將輻射源個(gè)體與所屬的運(yùn)載平臺、武器系統(tǒng)、倡議戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)對象等關(guān)聯(lián)起來，為電磁空間作戰(zhàn)提供更高層次的情報(bào)信息[1‑2]。SEI 至從 20 世紀(jì) 60 年代誕生以來，就一直是電子對抗偵察領(lǐng)域中學(xué)術(shù)界與工業(yè)界共同關(guān)注的一個(gè)重要技術(shù)方向，在該方向上不僅公開發(fā)表了大量的學(xué)術(shù)論文[3‑6]，而且世界各國也將該技術(shù)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用[7]。
由于電子對抗不僅包含電子戰(zhàn)支援與電子攻擊，而且還包含電子防護(hù)，所以從廣義上講偵察與反偵察、干擾與抗干擾等都屬于電子對抗的研究范疇。隨著 SEI 技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，如何確保己方的電磁輻射源個(gè)體身份的安全，有效防止己方的同型號輻射源信號的指紋信息被對方所利用，這些問題也逐漸成為電子防護(hù)領(lǐng)域所關(guān)注的重要研究內(nèi)容。通過檢索公開發(fā)表的文獻(xiàn)可知：截止到目前為止，在電子對抗偵察的 SEI 技術(shù)方向上發(fā)表了大量論文，但在輻射源信號指紋信息的電子防護(hù)技術(shù)方向上的研究工作幾乎是一片空白。
針對這一問題，本文以公開發(fā)表的 SEI 文獻(xiàn)為研究素材，在對電磁輻射源信號的常見指紋特征提取方法與表征要素簡要回顧的基礎(chǔ)上，秉承信號特征信息 “隱真示假”的思想，提出了基于預(yù)失真處理的指紋特征隱藏、按照預(yù)設(shè)模板的虛假指紋信息主動合成、以及通過主動自加噪進(jìn)行指紋特征弱化的電子防護(hù)方法。在此基礎(chǔ)上，分析了電子信息設(shè)備硬件模塊化、功能軟件化和運(yùn)行智能化所帶來的輻射源信號指紋與個(gè)體分離的特有現(xiàn)象，指出了構(gòu)建己方電磁輻射源信號指紋庫和管理利用的必要性與緊迫性。
1 輻射源信號指紋特征的提取與表征
從傳統(tǒng)理論上講，輻射源指紋是指輻射源的發(fā)射設(shè)備硬件所固有的特性，具有難以改變、難以偽造和難以避免等特點(diǎn)，以無意調(diào)制的形式附加在主發(fā)射信號上的具有上述特點(diǎn)的微弱信號。由此可見，要從截獲的輻射源信號中提取出指紋特征，那么該特征需要滿足如下幾個(gè)基本要求：普遍性、唯一性、穩(wěn)定性、獨(dú)立性、可測性。在此條件下，才能夠通過指紋來區(qū)分同型號輻射源的不同個(gè)體。根據(jù)公開發(fā)表的技術(shù)文獻(xiàn)，常見的輻射源信號指紋特征提取方法與表征要素歸納總結(jié)如下：
1)信號包絡(luò)參數(shù)
由于同型發(fā)射機(jī)之間的微小差異會造成信號時(shí)域包絡(luò)形狀發(fā)生改變，特別是雷達(dá)發(fā)射機(jī)，體現(xiàn)為脈沖的上升沿、下降沿，脈沖頂部包絡(luò)波動不同。通過對偵察截獲的信號所擬合的信號包絡(luò)曲線，可以提取出：擬合上升角，擬合下降角，包絡(luò)曲線面積、持續(xù)時(shí)間，包絡(luò)曲線的最大斜率、峰度、峭度、斜度、方差等特征參數(shù)。針對特殊輻射源功放的非線性失真，還可以對信號包絡(luò)曲線實(shí)施泰勒級數(shù)展開，以進(jìn)行特征參數(shù)的提取。
2)瞬態(tài)過程中的特征參數(shù)
瞬態(tài)一般指電子設(shè)備處于開關(guān)機(jī)、外部激勵變化、工作模式切換、工作參數(shù)變化等狀態(tài)。瞬態(tài)相對于穩(wěn)態(tài)來講，更容易凸顯同型發(fā)射機(jī)的差異性。在瞬態(tài)過程中幅度、頻率、相位都隨時(shí)間有不同的變化規(guī)律，將瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位等測量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理之后可得：歸一化瞬時(shí)幅度、頻率、相位的標(biāo)準(zhǔn)差，均值歸一化瞬時(shí)幅度、相位的標(biāo)準(zhǔn)差，同相數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差，正交數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差等瞬態(tài)特征參數(shù)。
3)調(diào)制參數(shù)
調(diào)制參數(shù)在數(shù)字通信信號中又稱為星座圖參數(shù)，主要用于描述硬件電路的多種非理想特性對調(diào)制信號的影響，主要包括：I/Q 路的偏移、不平衡度、頻率偏移、限幅特性、相位誤差、相位抖動、星座圖畸變程度等特征參數(shù)。
4)頻率及頻譜變化參數(shù)
這類特征主要反映發(fā)射鏈中的信號頻譜的無意變化，包括：信號的頻率穩(wěn)定度、DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的頻率雜散、上變頻器的頻率雜散與交調(diào)分量等。另一方面，為了體現(xiàn)頻譜變化中所攜帶的無意調(diào)制信息，通常采用各種時(shí)頻分析工具，例如：短時(shí)傅里葉變換、小波變換、Wigner‑Vile 分布、Choi‑Williams 分布、模糊函數(shù)等，進(jìn)行時(shí)頻域特征參數(shù)的有效提取。
5)各種變換域特征參數(shù)
常見的變換域分析工具包括：高階譜、循環(huán)譜、 Hilbert 譜等。高階譜是非高斯信號分析的重要工具，常用的是三階譜，又稱為雙譜;而循環(huán)譜主要用于提取調(diào)制信號中的循環(huán)平穩(wěn)特性，在消除平穩(wěn)噪聲與抗干擾等方面比功率譜具有更好的信號特征展現(xiàn)性能;將信號經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解后得到的若干本征模態(tài)函數(shù)進(jìn)行希爾伯特變換，其中信號振幅在時(shí)間頻率平面上的分布即是 Hilbert 譜。在變換域中來進(jìn)行信號特征的分析與提取，主要是為了弱化主信號的影響，更能凸顯無意附加微弱調(diào)制信號的差異性特征。
6)特征的二次加工處理
針對前述所提取出的特征信號或經(jīng)過預(yù)處理之后的信號進(jìn)行二次加工處理，不僅起到特征空間降維的作用，而且還能夠更加凸顯各類信號指紋特征的差異性，更有利于后續(xù)的分類識別。常用的二次加工處理方法包括：波形骨架提取、分形維數(shù)計(jì)算、信息熵的估計(jì)、奇異值分解、圖形切片處理等。
總之，輻射源信號指紋特征提取與表征是 SEI 中的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，上述歸納總結(jié)的常用方法也是完成 SEI 任務(wù)的典型工具。從電子防護(hù)的角度來思考，只要確保己方輻射源所發(fā)射的信號在上述信號特征提取與表征過程中難以展現(xiàn)出個(gè)體差異，也就阻斷了 SEI 的信息來源，達(dá)到了保護(hù)輻射源個(gè)體身份信息安全的目的。而要實(shí)現(xiàn)這一目的就需要電磁輻射源在電磁信號輻射過程中主動“隱真示假”，盡量隱藏反映自己個(gè)體身份信息的信號特征，更多展示自己可控的穩(wěn)定的虛假信號特征，從而使得對方的 SEI 設(shè)備在特征提取環(huán)節(jié)上的可信度極大地降低，具體的實(shí)現(xiàn)方法接下來繼續(xù)分析。
2 輻射源信號指紋的電子防護(hù)
隱藏與偽造輻射源指紋特征，一方面是要減弱同型輻射源之間的個(gè)體差異，使得在前一節(jié)所展示的各個(gè)測量維度中所有同型個(gè)體具有的特征看上去都幾乎一樣;另一方面，針對 SEI 設(shè)備的弱點(diǎn)來構(gòu)建虛假的個(gè)體特征，使其識別發(fā)生可控的錯誤，這也是一種確保安全的有效手段。如果將輻射源指紋識別與人類個(gè)體的指紋識別做一個(gè)類比，換個(gè)角度思考，我們?nèi)绾尾拍茈[藏與偽造人類個(gè)體的指紋特征呢?這涉及到指紋保護(hù)與虛假指紋合成技術(shù)，該技術(shù)思想實(shí)際上來源于人類社會，在各類偵探小說與影視作品中，大家經(jīng)常看到特工人員帶上特制的貼膜或手套，一方面該手套可以防止自身的手指指紋被遺留在特定場所;另一方面，該手套上還經(jīng)過特殊加工刻錄有其它另一個(gè)人員的手指指紋，當(dāng)特工行動之后，不僅沒有留下自己的指紋信息，卻可以留下另一個(gè)人員的指紋。雖然上述思想與情節(jié)來源于文學(xué)作品，但由于保密原因，世界各國在實(shí)戰(zhàn)中即使使用了該技術(shù)也不會自己主動公開示例。從技術(shù)原理可行性上講，這完全可 以 移 植 到 電 磁 輻 射 源 指 紋 信 息 的 主 動 防 護(hù) 應(yīng) 用之中。
2.1 基于預(yù)失真處理的指紋信息隱藏
從電磁輻射源信號指紋形成的整個(gè)過程可以看出，信號從 DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出至上變頻，直到經(jīng)過功率放大和天線輻射的整個(gè)過程是一個(gè)開環(huán)過程，最終通過天線所輻射出信號的波形與最初所想要發(fā)射的波形之間的差異是沒有測量與反饋的，這是眾多電磁輻射源對自己所發(fā)射的信號中攜帶有表征自己個(gè)體身份特征的信息毫不知情的重要原因所在，同時(shí)也是電子對抗中 SEI 活動能夠得以長期開展的重要前提條件。
為了消除上述發(fā)射環(huán)節(jié)中各種硬件所附加的信號波形失真，可采用信號接收采集設(shè)備對電磁輻射源從天線輻射出的信號進(jìn)行采集記錄，找到實(shí)際發(fā)射的信號波形與預(yù)設(shè)信號波形之間的差異，將該差異反饋到 DAC 前端的 FPGA 等信號波形數(shù)字合成部件中，采用預(yù)失真校正方法弱化甚至消除附加信號的影響，從而實(shí)現(xiàn)電磁輻射源信號附加指紋特征的抵消或弱化，如圖 1 所示。
在圖 1 中通過外部測量構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，控制變量是預(yù)設(shè)波形與實(shí)際輸出波形之間的差異，該差異反饋到輸入端的 FPGA 中對數(shù)字合成波形進(jìn) 行 預(yù) 失 真 處 理 ，從 而 在 一 定 程 度 上 削 弱 或 抵 消 DAC、上變頻、功放和天線等環(huán)節(jié)中附加的傳輸影響，使得最終輸出的信號波形與預(yù)設(shè)波形的差異最小化。
由于在 SEI 輻射源指紋識別過程中要求有較高的信噪比，以便將包含在主信號中微弱的個(gè)體特征有效地提取出來，一旦將圖 1 所示發(fā)射鏈中附加的信號特征弱化到一定水平之后，就使得第三方即使在一定的信噪比條件下仍然無法有效提取出微弱的信號特征，從而保護(hù)自身的個(gè)體身份信息。
2.2 按照預(yù)設(shè)模板的虛假指紋信號主動合成
既然通過預(yù)失真處理可以使得同型輻射源所輻射的信號之間的特征差異最小化，那么利用上述技術(shù)方法也可以使得同型輻射源所輻射的信號之間的特征差異按照預(yù)設(shè)模板進(jìn)行生成，從而人為構(gòu)造出虛假的信號指紋特征。
在此方法中電磁輻射源同樣采用如圖 1 所示的閉環(huán)反饋的系統(tǒng)架構(gòu)，將預(yù)設(shè)的指紋特征參數(shù)加載到電磁輻射源的 FPGA 中，電磁輻射源在合成主信號波形的同時(shí)，按照上述控制參數(shù)合成具有預(yù)設(shè)指紋特征的信 號 波 形 ，并 將 該 波 形 附 加 至 主 信 號 上 一 起 進(jìn) 行 DAC、上變頻、功率放大后并經(jīng)天線對外輻射。然后通過實(shí)際波形測量并與預(yù)設(shè)波形進(jìn)行比對來完成波形差異的閉環(huán)反饋，通過對輸入端波形參數(shù)的微調(diào)來控制最終的天線所輻射的信號與預(yù)設(shè)信號模板之間的差異最小化。實(shí)際上采用如圖 1 所示的系統(tǒng)架構(gòu)，在指紋特征合成過程中還能夠?qū)⑶笆龌陬A(yù)失真處理的原信號指紋隱藏與預(yù)設(shè)信號指紋特征主動合成二者有機(jī)地結(jié)合起來，同時(shí)達(dá)到隱真示假的最終目的。另一方面，如果在實(shí)際工程應(yīng)用中沒有外部的波形測量設(shè)備的閉環(huán)反饋，僅通過開環(huán)方式來實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)信號指紋特征主動合成，這在一定程度上也是可行的，只不過在開環(huán)條件下所合成的虛假指紋的逼真度會受到較大影響，示假效果比閉環(huán)條件下要弱許多，但在部分實(shí)際要求不高的應(yīng)用場合下還是可以使用的。
關(guān)于按照預(yù)設(shè)模板的虛假指紋信號主動合成的可操作性與實(shí)際效果，在此還可以從邏輯學(xué)的角度補(bǔ)充論證如下：目前已經(jīng)公開發(fā)表了大量的有關(guān) SEI 的學(xué)術(shù)論文，這些論文中較大一部分都不是針對實(shí)際的同型輻射源來開展的技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，而是論文作者自己開展的仿真試驗(yàn)，在仿真過程中大都采用自己構(gòu)造一些信號指紋特征添加到同一個(gè)主信號上，然后作者自己再采用所提出的方法來進(jìn)行特征提取與個(gè)體識別，而且仿真的結(jié)論基本上都是效果較好。實(shí)際上從邏輯學(xué)中的證明方法論來講，這一過程已經(jīng)說明輻射源信號指紋是可以通過模板來人工構(gòu)建的，上述仿真過程中對信號指紋的產(chǎn)生從本質(zhì)上講就是一個(gè)合成虛假指紋并添加到主信號中的過程。所以這也說明：按照預(yù)設(shè)模板的虛假指紋信號主動合成工作其實(shí)大家早就做過了，只不過大家都沒有意識到這一點(diǎn)而已。
2.3 基于主動自加噪的指紋特征弱化
如前所述，由于同一廠家生產(chǎn)的同型號輻射源之間的信號個(gè)體特征差異很小，所以在電子對抗偵察的 SEI 應(yīng)用中對這些極小差異的特征信號進(jìn)行有效提取就需要很高的信噪比。為了滿足這一要求，電子對抗的偵察方一般都采取了低噪聲系數(shù)的接收前端、近距離抵近偵察、高增益大口徑天線定向偵收等方式。一方面盡可能地提升所截獲信號的強(qiáng)度，另一方面盡可能降低接收機(jī)的噪聲，從而確保盡可能高的信噪比。這樣一來，使得偵察接收的主動權(quán)大部分掌握在偵察方自己手中。
自從主動自加噪反電子偵察技術(shù)提出以來[8]，偵察接收信噪比控制的主動權(quán)在一定程度上發(fā)生了轉(zhuǎn)換，處于被偵察狀態(tài)的電磁輻射源可以通過在正常發(fā)射的信號中自己主動添加噪聲信號的方法來限制任何接收方能夠接收到信號的帶內(nèi)信噪比上限。這意味著無論偵察接收方的位置與電磁輻射源之間的距離如何近、無論接收方采用口徑多么大的接收天線、也無論接收方采用多么小的噪聲系數(shù)的接收機(jī)，其所能偵察截獲到的輻射源信號的信噪比都不會超過輻射源通過主動自加噪之后發(fā)射信號時(shí)所設(shè)置的信噪比。電磁輻射源只要將發(fā)射信號的信噪比設(shè)置在比較合理的范圍，在這一范圍內(nèi)的信噪比小于對方 SEI 所要求的特征信號提取需要的信噪比下限，同時(shí)仍然高于自身應(yīng)用所要求的信噪比門限值即可。這樣做的效果就相當(dāng)于通過控制發(fā)射信號的信噪比，弱化了輻射源信號指紋特征的展現(xiàn)，間接保護(hù)了電磁輻射源個(gè)體身份信息，使其難以被對方的 SEI設(shè)備利用與識別。
3 信號指紋與輻射源個(gè)體的分離
由前述分析與討論可知，雖然傳統(tǒng)意義上的輻射源指紋難以改變、難以偽造和難以避免，但是并不是一定不可改變、不可偽造和不可避免;而且傳統(tǒng) SEI 中用于識別輻射源個(gè)體的信號指紋特征所具有的普遍性、唯一性、穩(wěn)定性、獨(dú)立性和可測性要求也會隨著電子技術(shù)的發(fā)展而改變：普遍性被模糊、唯一性被偽造、穩(wěn)定性被削減、獨(dú)立性被混淆、可測性被降低。不僅如此，在未來電子設(shè)備的演化過程中，信號指紋與輻射源個(gè)體之間也會逐漸失去一一對應(yīng)關(guān)系。如果將輻射源指紋識別與人類個(gè)體的指紋識別再做一個(gè)類比，換個(gè)角度思考，在人類個(gè)體的指紋識別中指紋與個(gè)體失去對應(yīng)關(guān)系只有發(fā)生在個(gè)體之間的手部移植等極個(gè)別情況;但隨著現(xiàn)代電子設(shè)備硬件模塊化、功能軟件化的發(fā)展與普及，以及具有認(rèn)知學(xué)習(xí)能力的智能化電磁輻射源的出現(xiàn)，輻射源個(gè)體也展現(xiàn)出了不同的特點(diǎn)。
3.1 硬件個(gè)體與軟件個(gè)體的不同特點(diǎn)
一個(gè)電磁輻射源通常包含硬件與軟件2大部分，其功能的正常展現(xiàn)需要在軟硬件的相互配合下共同完成。以一部雷達(dá)為例，軟件部分通常完成發(fā)射控制、接收信號處理、數(shù)據(jù)處理和人機(jī)交互等功能，而硬件通常主要包含了中頻信號合成與接收處理機(jī)、信息處理機(jī)、上下變頻器、頻率合成器、發(fā)射機(jī)、天線等部件。傳統(tǒng)意義上的幾部同型雷達(dá)的軟硬件大體是一樣的，SEI 設(shè)備截獲同型雷達(dá)所輻射的信號、進(jìn)行信號指紋特征的提取，然后通過分類識別來區(qū)分這幾部同型雷達(dá)的不同個(gè)體，這實(shí)際上關(guān)注的是輻射源的硬件個(gè)體。在這一過程中 SEI 無法從截獲到的信號中尋找到各部同型雷達(dá)在軟件上的細(xì)微差異，實(shí)際上在傳統(tǒng)意義下的 SEI 任務(wù)也沒有這個(gè)必要，因?yàn)樯鲜鰩撞客屠走_(dá)在軟件上大體都是一樣的，所以在此示例之中，同型輻射源的硬件個(gè)體上有差異，而軟件個(gè)體上無大的差異。
隨著具有認(rèn)知能力的智能化雷達(dá)的出現(xiàn)，幾部同型號的認(rèn)知雷達(dá)被生產(chǎn)出來之后，雖然出廠時(shí)在軟硬件上幾乎一樣，但由于在不同地點(diǎn)與不同環(huán)境中部署與使用，于是各部雷達(dá)通過自身不同的學(xué)習(xí)過程所具有的經(jīng)驗(yàn)與能力的增長也是各不相同的，而這些不同主要體現(xiàn)在軟件上的差異。差異性的軟件必然在認(rèn)知雷達(dá)的探測行為中有所體現(xiàn)，所以電子情報(bào)偵察系統(tǒng)通過對同型號不同認(rèn)知雷達(dá)個(gè)體的行為分析來識別軟件上的差異，也能達(dá)到同型雷達(dá)個(gè)體識別與區(qū)分的目的，而這里的個(gè)體就是軟件個(gè)體。實(shí)際上通過行為分析來區(qū)分不同的軟件個(gè)體在網(wǎng)絡(luò)空間的實(shí)體偵察中早就開始應(yīng)用了，而在電磁空間偵察應(yīng)用中晚來了一步而已。
由上文可見，隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，電磁空間中的輻射源個(gè)體會出現(xiàn)細(xì)分：一個(gè)是硬件個(gè)體，另一個(gè)是軟件個(gè)體。傳統(tǒng)的 SEI 技術(shù)通過截獲分析信號指紋來區(qū)分同型輻射源的不同硬件個(gè)體;而新興的電磁輻射源行為分析技術(shù)可以用來識別同型輻射源的不同軟件個(gè)體[9]。隨著認(rèn)知無線電和認(rèn)知雷達(dá)的發(fā)展，這種行為上的差異也能夠體現(xiàn)個(gè)體上的差異，即將行為特征作為個(gè)體特征，這在認(rèn)知無線電與認(rèn)知雷達(dá)等智能化輻射源的個(gè)體識別與對抗策略研究中也具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
3.2 基于軟件互換的輻射源個(gè)體身份調(diào)換
當(dāng)前軟件無線電的廣泛應(yīng)用使得電子設(shè)備硬件通用化、功能軟件化的特點(diǎn)表現(xiàn)得淋漓盡致，這在一定程度上將人類社會神話故事中靈魂互換的夢想在電磁空間中變成了現(xiàn)實(shí)，即軟件無線電設(shè)備通過加載不同的軟件以形成不同的軟件個(gè)體。
這一現(xiàn)象將導(dǎo)致電磁輻射源的硬件個(gè)體與軟件個(gè)體之間可以不存在固定的一一對應(yīng)關(guān)系，這一點(diǎn)與人類個(gè)體之間是有巨大區(qū)別的，因?yàn)閷τ谌祟悂碇v，人類個(gè)體的肉身與其思想及靈魂之間具有一一對應(yīng)關(guān)系，一個(gè)人與另外一個(gè)人之間在當(dāng)前的科技條件下不可能做到思想及靈魂的互換，但對于先進(jìn)電子設(shè)備來講，它們之間的軟件卻是可以完全互換的，于是能夠通過軟件互換來實(shí)現(xiàn)輻射源個(gè)體身份的調(diào)換。以當(dāng)今普遍使用的民用智能手機(jī)為例，2個(gè)用戶使用了同一型號的手機(jī)，只需把 SIM 卡插入對方的手機(jī)，然后重新安裝一遍軟件就可以做到2個(gè)用戶之間軟件個(gè)體身份調(diào)換，這對于2個(gè)用戶來講沒有任何影響，但是對于實(shí)施個(gè)體身份識別的第三方來講，就有可能被迷惑住了，因?yàn)檫@2部手機(jī)的硬件個(gè)體與軟件個(gè)體發(fā)生了對應(yīng)關(guān)系的改變。從 SEI 識別出的硬件個(gè)體與通過行為分析識別出的軟件個(gè)體之間已經(jīng)對應(yīng)不上了。由此可見：輻射源的信號指紋與輻射源個(gè)體之間產(chǎn)生了分離，這種分離首先發(fā)生在信號指紋與軟件個(gè)體的分離上，接下來還會發(fā)生信號指紋與硬件個(gè)體的分離。
3.3 基于硬件模塊互換的指紋特征改變
隨著近年來電子設(shè)備的硬件小型化集成與高度模塊化的發(fā)展，電子設(shè)備的可維修性得到了極大的提升，包括：數(shù)字化中頻模塊、變頻器、發(fā)射機(jī)、天線單元等硬件模塊都可以快速更換，這為戰(zhàn)場電子設(shè)備的故障排查和快速維修創(chuàng)造了條件，與此同時(shí)硬件模塊的互換與替換也逐漸成為常態(tài)。
由于在 SEI 中電子設(shè)備指紋的提取與識別針對的重點(diǎn)是目標(biāo)對象的硬件所附加在信號波形上的微弱特征，所以一旦同型號設(shè)備之間的硬件模塊進(jìn)行互換，將導(dǎo)致設(shè)備級指紋特征的改變，甚至是局部信號特征的互換，這就意味著指紋特征穩(wěn)定性的消失。由于模塊的標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)，相互之間也定義了標(biāo)準(zhǔn)化的接口，以便于同型號模塊的替換。在一個(gè)電磁輻射源的發(fā)射鏈路中可以隨時(shí)對其中的基帶模塊、中頻模塊、變頻模塊、功放模塊、天線模塊等部件進(jìn)行更換與對調(diào)，在電磁輻射源使用中也可以像搭建積木一樣，只要將滿足相關(guān)性能指標(biāo)的硬件模塊按照標(biāo)準(zhǔn)接口組裝起來就能在最短的時(shí)間內(nèi)完成信號發(fā)射功能。這樣的快速組裝所形成的電磁輻射源將不再具有穩(wěn)定的指紋特征;另一方面，在2個(gè)同型號電磁輻射源設(shè)備之間隨機(jī)調(diào)換發(fā)射鏈路上的模塊，也會使得傳統(tǒng)意義上的 SEI信號指紋特征發(fā)生改變。
本文來源于：《航天電子對抗》Aerospace Electronic Warfare(雙月刊)1985年創(chuàng)刊，航天類電子技術(shù)刊物。報(bào)道電子對抗專業(yè)科研、生產(chǎn)、管理、教學(xué)和使用各部門的研究成果和活動信息，促進(jìn)我國電子對抗技術(shù)的發(fā)展。報(bào)道內(nèi)容涉及與空間飛行器、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)相關(guān)的雷達(dá)、制導(dǎo)與引信、通訊、導(dǎo)航、C3I等電子設(shè)備和系統(tǒng)的電子/光電攻防對抗技術(shù)等。主要報(bào)道電子/光電攻防對抗的最新對抗、科研成果、工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用、性能檢測與評估、模擬試驗(yàn)等論文與信息。
由此可見，基于硬件模塊互換的方法對于輻射源個(gè)體指紋特征的保護(hù)具有重要意義，這可以讓對方的SEI 設(shè) 備 在 信 號 特 征 提 取 中 無 法 獲 得 穩(wěn) 定 性 ，除 非 SEI 設(shè)備能夠?qū)⑻卣髋c目標(biāo)輻射源的部件模塊對應(yīng)起來，但是在目前的科技條件下，還沒有哪一項(xiàng)技術(shù)能夠達(dá)到此目標(biāo)。另一方面，基于硬件模塊互換的指紋特征改變進(jìn)一步加劇了輻射源指紋與輻射源個(gè)體身份之間的分離。如前所述，不僅輻射源的軟件個(gè)體可以實(shí)現(xiàn)重載，而且輻射源的硬件個(gè)體也不再具有穩(wěn)定性、唯一性與獨(dú)立性了。
4 己方輻射源信號指紋庫構(gòu)建與管理
構(gòu)建輻射源信號指紋庫是實(shí)施輻射源個(gè)體識別的基礎(chǔ)與前提。傳統(tǒng) SEI 應(yīng)用中的輻射源信號指紋庫大都只進(jìn)行對方輻射源信號指紋數(shù)據(jù)與特征信息的記錄、存儲、檢索、比對等應(yīng)用，而對己方輻射源信號指紋很少關(guān)注。如果將電磁空間與人類社會空間做一個(gè)類比，換個(gè)角度思考，在人類社會中各個(gè)國家為了更好地推進(jìn)社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，每隔幾年就會開展一次人口普查，收集本國人民的基本信息;同樣在電磁空間中為了更好地確保和增進(jìn)電磁信息的安全，也需要對己方各類輻射源進(jìn)行信號指紋的采集、處理與記錄，這也是推進(jìn)己方輻射源信號指紋電子防護(hù)應(yīng)用的迫切需要。
如前所述，要向?qū)Ψ降?SEI 輻射源指紋識別系統(tǒng)實(shí)施“隱真示假”的電子防護(hù)，本文前述的幾種技術(shù)手段僅僅是一個(gè)基礎(chǔ)而已，而要將各種隱真示假行動串接起來形成完整閉環(huán)的證據(jù)鏈條，從而在行為模式和行動意圖上向?qū)Ψ叫纬筛邔蛹壍钠垓_，這還需要己方電磁輻射源信號指紋庫來提供支持。該數(shù)據(jù)庫中不僅記錄有己方各類電磁輻射源的指紋信息，還保存有在此基礎(chǔ)上加工合成的各種預(yù)設(shè)的掩護(hù)個(gè)體身份的電磁信號指紋模板，基于上述數(shù)據(jù)就能夠在指定的時(shí)間和指定電磁空間中形成具有一致個(gè)體身份特征的虛假電磁目標(biāo)，從而為達(dá)成預(yù)定的作戰(zhàn)意圖服務(wù);另一方面，也能為己方電子輻射源指紋特征的隱真示假、信號指紋特征與輻射源個(gè)體身份分離的驗(yàn)證提供測試服務(wù)與信息保障。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，管理好己方的電磁輻射源信號指紋特征庫也同樣重要，需要在電磁空間作戰(zhàn)的教學(xué)、訓(xùn)練、保障與作戰(zhàn)支持等方面制定全面的電磁輻射源指紋信息管理流程與條令條例。這不僅有利于電磁空間作戰(zhàn)中己方和對方電磁目標(biāo)個(gè)體身份真?zhèn)蔚呐袆e，同時(shí)也有利于保護(hù)己方電磁輻射源個(gè)體身份特征不被對方所利用。另外，對于己方電磁輻射源在發(fā)生模塊更換與替換，以及軟件互換加載時(shí)，及時(shí)將上述信息反饋到電磁輻射源信號指紋特征庫中，從而為利用此特征庫實(shí)施電子防護(hù)提供重要的信息技術(shù)保 障 ，這 也 是 在 電 磁 空 間 中 實(shí) 施 電 子 防 御 的 必 然要求。
5 結(jié)束語
由于電子對抗天生就是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體，電磁輻射源信號的個(gè)體指紋識別與指紋信息防護(hù)全都是其攻防博弈的重要反映，所以如何確保己方輻射源信號指紋信息的安全，同樣是電子對抗中電子防護(hù)需要研究的重要內(nèi)容。在這一研究方向上本文提出了輻射源信號指紋隱真示假的三種電子防護(hù)方法，并針對輻射源信號指紋與人類個(gè)體指紋之間的特性差異，分析了軟硬件模塊互換等所帶來的輻射源信號指紋與個(gè)體身份分離的特有現(xiàn)象，指出了構(gòu)建己方電磁輻射源信號指紋庫的必要性與緊迫性。上述分析與探討不僅可以推進(jìn)電子防護(hù)中電磁輻射源個(gè)體身份信息的安全，增強(qiáng)其反電子偵察能力，而且也能為電子對抗偵察中 SEI 技術(shù)的后續(xù)發(fā)展提供新的牽引動力，具有重大的前瞻性意義。■——論文作者：石 榮，張 禮，包金晨，陳俊豪
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