BAE 系统公司希望通过智能机器击败干扰器

机器学习助力人类生存
Visualizing Electronic Warfare
士兵可以用手持设备在一个低分辨率的虚拟平面上看到敌方信号的来源。BAE

雷达曾是一门缓慢发展的科学。电子战是一个涵盖性术语,包括用于探测攻击的雷达信号、用于报告攻击来临的通信无线电,以及用于迷惑敌方雷达的特定无线电干扰。在冷战时期,这一切都曾经是模拟的。

“在越南战争中,我们开始了解SA-2雷达信号的样子,”BAE系统公司传感器处理与利用部门总监Joshua Niedzwiecki告诉《大众科学》杂志。SA-2是一种地对空导弹,在越南击落了大量美国空军飞机,尤其是B-52轰炸机。“当时的模式是,我们在环境中看到一个新信号,然后召集大量专家,让他们在一个实验室里进行分析,研究其特性,从而制定解决方案,找到对抗方法。这个过程需要几个月。”

Niedzwiecki为BAE系统公司工作,这是英国国防巨头的美国分支。我们今天能进行交谈,是因为BAE的一项新技术被转化为一种名为“认知电子战”的东西。我稍后会详细介绍具体细节,但要理解这项突破,了解过去是有帮助的。

“目前的模式非常耗时,非常繁琐,而且过去是可以接受的,因为射频技术非常稳定。一切都是模拟硬件。如果我制造了一套雷达系统,让那个信号看起来是那样的一切,都是由模拟元件驱动的,”Niedzwiecki继续说道。“所以它们多年来都不会改变。如今,你看到的雷达,在每一个雷达脉冲上都可以改变其工作频率、脉冲宽度、带宽,这都归功于数字处理技术和软件定义无线电。等你回到实验室去研究你看到的东西时,威胁已经改变了,等你完成任务回来时,威胁也已经改变了。”

电子战中的威胁是多方面的。敌方雷达可以引导一枚又一枚导弹攻击来袭的飞机。干扰GPS的干扰器可以阻止炸弹按预期落下,或者让地面部队迷失方向。在正确频率上的强大信号会干扰士兵的无线电,让他们突然与指挥官和战友失去联系。单就这些来说已经很令人沮丧了;但与战争的其他致命部分(用五角大楼的行话来说就是“动能”)结合起来,电磁频谱中的事件就能塑造战局。

今天上午,BAE公司公布了一款用于认知电子战的“轻便手持战术传感器”。该传感器是为DARPA开发的,专为士兵和海军陆战队员在战场上携带而设计,它将识别和分类新的信号。在以前的冷战时代方法中,美军士兵进入战场只知道已识别的信号,并且在探测到新信号后,需要几个月才能做出反应。根据Niedzwiecki的说法,许多系统,即使是那些在和平时期已经记录了信号的系统,也可能“有一个‘战争储备’模式,一个我们以前可能没见过的波形签名”,所以不能保证适应旧信号就能防御取代它的信号。

认知电子战将解读和对抗新信号的重任从实验室中的人类头脑中解放出来,而是将其委托给人工智能和机器学习。如果认知系统看到一个与之前看到的信号相似的信号,它就可以做出相应的反应。如果干扰使无线电信号变弱,那么认知系统可能会将更多的功率注入到同一个无线电信号中。如果干扰使频谱的某些部分无法使用,那么认知系统就可以寻找频谱中仍然可用于通信的部分,并将信号重定向到那里。如果这种方法有效,如比特错误率所示,系统就会学习并记住。如果无效,认知系统可以尝试不同的方法,改变其响应,直到有信号能够穿透。

并非所有的认知电子战系统都能做到这一切;适应性更强、响应更快的系统需要像飞机或舰船提供的动力。至于地面上携带手持设备的士兵?“如果我是一名战术士兵,也许我正在试图探测和定位某些敌方信号,或者了解敌方在那个战术战场空间是如何通信的,”Niedzwiecki说。

“这项技术让我能够更好地理解电磁频谱中的信号是什么,以及它们是如何被用来更好地指导我的战术机动的。”

 

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Kelsey D. Atherton

科技领域特约撰稿人

Kelsey D. Atherton 是一名军事技术记者,自 2013 年起为《大众科学》供稿。他报道无人机器人和其他无人机、通信系统、核企业以及用于规划、发动和缓解战争的技术。


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