2018年8月中旬，北京神州普惠科技股份有限公司(以下簡稱“神州普惠”)承擔(dān)的頻譜戰(zhàn)項(xiàng)目順利通過專家組驗(yàn)收。

2015 年12 月2 日，美國智囊戰(zhàn)略與預(yù)算評(píng)估中心(CSBA)發(fā)布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領(lǐng)域的主宰地位》報(bào)告，首次提出了以“電磁頻譜戰(zhàn)”(EMS warfare)代替“電子戰(zhàn)”概念，提出未來電磁頻譜作戰(zhàn)系統(tǒng)應(yīng)具有“認(rèn)知”等能力。各國對(duì)此概念非常重視，國內(nèi)外對(duì)這一概念進(jìn)行闡述、定義。在第十二期錢學(xué)森論壇深度研討會(huì)暨首屆網(wǎng)信軍民融合峰會(huì)上，戰(zhàn)略支援部隊(duì)王沙飛院士作了題為《人工智能與電磁頻譜戰(zhàn)》的主題報(bào)告。王院士介紹了電磁頻譜戰(zhàn)概念演進(jìn)、基于認(rèn)知的電磁頻譜戰(zhàn)等，提出了支撐構(gòu)建完整、閉環(huán)的電磁頻譜戰(zhàn)OODA環(huán)路，實(shí)現(xiàn)電磁空間裝備智能化的關(guān)鍵技術(shù)體系，指出未來由電子戰(zhàn)向電磁頻譜戰(zhàn)、電磁空間作戰(zhàn)的演變趨勢(shì)，并且人工智能技術(shù)將貫穿始終。在概念上，電磁頻譜將作為繼陸海空天網(wǎng)之后的第六維獨(dú)立作戰(zhàn)空間，并貫穿于其它空間的作戰(zhàn)中;在內(nèi)涵上，將由電子戰(zhàn)向電子戰(zhàn)+頻譜管控，甚至整個(gè)電磁頻譜所有作戰(zhàn)行動(dòng)擴(kuò)展;在特征上，更加強(qiáng)調(diào)智能化、一體化、網(wǎng)絡(luò)化等特征，特別是人工智能在電磁頻譜戰(zhàn)中的應(yīng)用。未來將實(shí)現(xiàn)由電子戰(zhàn)向電磁頻譜戰(zhàn)、向電磁空間作戰(zhàn)的演變，并且人工智能技術(shù)將貫穿始終。

在2017年度，神州普惠在頻譜戰(zhàn)體系的框架下，突破了一系列頻譜戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)：頻譜戰(zhàn)預(yù)警模型、頻譜戰(zhàn)智能控制模型、頻譜戰(zhàn)情報(bào)產(chǎn)品原型，基于用戶畫像的頻譜戰(zhàn)評(píng)估技術(shù)。通過參與軍事演習(xí)驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)，在演習(xí)現(xiàn)場，充分聽取中部戰(zhàn)區(qū)、北部戰(zhàn)區(qū)、東部戰(zhàn)區(qū)、西部戰(zhàn)區(qū)多個(gè)基層部隊(duì)旅團(tuán)(營)指揮機(jī)關(guān)意見，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)研制了頻譜戰(zhàn)指揮系統(tǒng)原型，包括：首長駕駛艙、情報(bào)駕駛艙、控制駕駛艙、通信駕駛艙、保障駕駛艙。在軍民融合的背景下，引入互聯(lián)網(wǎng)+思維，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)爭思維考慮軍改后的信息與火力一體作戰(zhàn)問題，本文將對(duì)神州普惠在頻譜戰(zhàn)領(lǐng)域研究成果做出介紹，希望引起業(yè)界對(duì)頻譜戰(zhàn)領(lǐng)域的深入思考，對(duì)新軍事條件下的軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)提供借鑒。

1. 頻譜戰(zhàn)預(yù)警模型

采用四層漏斗模型進(jìn)行頻譜戰(zhàn)預(yù)警：信號(hào)層、電子目標(biāo)、平臺(tái)層和網(wǎng)域?qū)?。信?hào)層數(shù)據(jù)來源于電子偵察，可用時(shí)域、頻域、空域、功率域、調(diào)制域、極化域六個(gè)維度進(jìn)行表達(dá)。電子目標(biāo)表示信號(hào)的來源及輻射源的類型：型號(hào)、行為、規(guī)則、對(duì)抗策略以及涉頻行為效能。平臺(tái)來自于海陸空天的偵察預(yù)警情報(bào)，主要依托雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，平臺(tái)類型包括：飛機(jī)、軍艦/潛艇、衛(wèi)星、武器、地面載體(人員、車輛、裝甲目標(biāo))等，是輻射源的掛載平臺(tái)，描述為類型型號(hào)、行為、規(guī)則、策略與作戰(zhàn)效能，平臺(tái)與電子目標(biāo)存在著嚴(yán)格的掛載關(guān)系。 不同平臺(tái)根據(jù)作戰(zhàn)使命不同，分為火力網(wǎng)、情報(bào)網(wǎng)、指揮網(wǎng)、戰(zhàn)勤網(wǎng)、通信網(wǎng)、測(cè)控網(wǎng)等。網(wǎng)絡(luò)類型包括了縱向、橫向、柵格等多種類型網(wǎng)絡(luò)。

將信號(hào)、電子目標(biāo)、平臺(tái)、網(wǎng)域按照在表征空間進(jìn)行規(guī)約、變換，構(gòu)造Hilbert空間，構(gòu)造Riese基函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，可以發(fā)現(xiàn)頻譜戰(zhàn)域的多分辨屬性。將Riese基函數(shù)正交化后，可得到最簡的頻譜戰(zhàn)多分辨表征。通過現(xiàn)場實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析：Hilbert空間正交Riese基下，在信號(hào)域?yàn)楦呔S非平穩(wěn)過程，可用ARIMA模型表示，電子目標(biāo)為平穩(wěn)隨機(jī)過程，可用高維ARMA表示，平臺(tái)與網(wǎng)域也都是平穩(wěn)過程，可用ARMA模型表征。每層表征系數(shù)之間存在著金字塔結(jié)構(gòu)分解與重構(gòu)關(guān)系，分解重構(gòu)關(guān)系的置信度為漏斗的轉(zhuǎn)化率。多分辨預(yù)警就是對(duì)四個(gè)域內(nèi)的異常事件進(jìn)行檢測(cè)，通過改進(jìn)的多域滑動(dòng)平均CFAR算法可進(jìn)行穩(wěn)健的融合預(yù)警，多分辨多域頻譜戰(zhàn)融合預(yù)警的ROC曲線如下圖，在干信比5dB情況下，性能可做到虛警概率1.0e-6，檢測(cè)概率0.8，虛警概率1.0e-5，檢測(cè)概率0.9，虛警概率1.0e-8，檢測(cè)概率0.5。

2. 頻譜戰(zhàn)控制模型

在取得充足的預(yù)警時(shí)間情況下，如何處置預(yù)警信息?這就是頻譜戰(zhàn)的控制模型。頻譜作戰(zhàn)本質(zhì)上是在空時(shí)頻三維空間中進(jìn)行控制，取得態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)。將態(tài)勢(shì)表達(dá)為時(shí)間-頻率，空間-時(shí)間，頻率-空間三個(gè)二維視圖，頻譜戰(zhàn)的作戰(zhàn)計(jì)劃也就是EOB頻譜戰(zhàn)序列作為輸入和約束，實(shí)時(shí)在三個(gè)視圖上根據(jù)預(yù)警信息檢測(cè)沖突，實(shí)施沖突消減。頻譜戰(zhàn)控制系統(tǒng)如下：

頻譜戰(zhàn)控制模型以預(yù)警信息作為輸入，在空時(shí)頻空間檢測(cè)沖突，實(shí)施沖突消減，沖突消減采用MIMO控制方法，分別在時(shí)-頻、空-頻、時(shí)-空三個(gè)維度上進(jìn)行沖突消減控制后進(jìn)行空時(shí)頻三維綜合控制，綜合控制進(jìn)行三維沖突消減，進(jìn)行平行仿真查看效果，將結(jié)果展示于綜合態(tài)勢(shì)，人在回路確認(rèn)不同控制方案的態(tài)勢(shì)優(yōu)劣，進(jìn)行人工調(diào)整，同時(shí)實(shí)時(shí)的平行仿真結(jié)果反饋至沖突檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。

時(shí)頻二維控制器的控制模型如下：控制器的截止時(shí)間10ms，控制時(shí)頻精度時(shí)間0.1秒，頻率1MHz，空間控制精度角度≯1°，位置≯200米，控制單套設(shè)備數(shù)量≮50臺(tái)/套，50臺(tái)套信息與火力設(shè)備協(xié)同所需網(wǎng)絡(luò)信道速率≮10kbps，體系用頻兼容性超過99.8%，掩護(hù)/進(jìn)攻空時(shí)頻控守區(qū)域穩(wěn)定性強(qiáng)(進(jìn)攻作戰(zhàn)時(shí)間誤差容限：3分鐘，防御作戰(zhàn)：10秒;空間誤差容限：10km，頻率誤差容限：10MHz)。

通過對(duì)通道進(jìn)攻作戰(zhàn)的仿真，發(fā)現(xiàn)平行仿真的效率限制了整個(gè)系統(tǒng)的效率，通過事前仿真積累了大量數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立效能表格存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，通過查表提高了效率。

3. 頻譜戰(zhàn)情報(bào)產(chǎn)品

頻譜戰(zhàn)情報(bào)分為：素材、電子目標(biāo)、平臺(tái)以及網(wǎng)域情報(bào)等四類靜態(tài)情報(bào)，同時(shí)戰(zhàn)場實(shí)時(shí)偵察提供實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)情報(bào)。情報(bào)提供形式及服務(wù)如下表：

表格1

關(guān)于情報(bào)產(chǎn)品的定義，參照了相關(guān)國軍標(biāo)以及現(xiàn)役信息化/網(wǎng)絡(luò)化指揮系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)格式與現(xiàn)役系統(tǒng)兼容。頻譜戰(zhàn)情報(bào)的難點(diǎn)在于：如何控制情報(bào)的虛警率?目前采集情報(bào)的手段很多，開源情報(bào)、陸?？涨橥扑鸵约疤旎鶓?zhàn)略戰(zhàn)術(shù)偵察情報(bào)，每天固定推送的空間目標(biāo)報(bào)等等。情報(bào)虛警的控制決定了情報(bào)是否可用，信息融合是降低虛警概率取得較好ROC特性情報(bào)的可靠技術(shù)手段。信息融合從貝葉斯時(shí)代進(jìn)入智能化時(shí)代，本質(zhì)是將數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為信息優(yōu)勢(shì)，將信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為決策優(yōu)勢(shì)，信息融合的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)/信息的空時(shí)頻一致，通用的擴(kuò)展卡爾曼濾波本質(zhì)是對(duì)非線性問題的線性化，面對(duì)數(shù)據(jù)速率較低以及多重采樣情況下，精度誤差較大。采用斯梯林插值濾波可以實(shí)現(xiàn)欠定條件下空時(shí)頻數(shù)據(jù)/信息一致性。分別采用三類機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試：1)MATLAB機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱;2)阿里云機(jī)器學(xué)習(xí)API;3)麻省理工的Perclass產(chǎn)品，效率與穩(wěn)健性MIT的perclass產(chǎn)品明顯高出其余兩個(gè)產(chǎn)品。關(guān)于情報(bào)產(chǎn)品概念、生產(chǎn)以及質(zhì)量控制討論僅限于旅團(tuán)基層用戶與神州普惠公司之間進(jìn)行，通過私有云平臺(tái)或現(xiàn)役指揮系統(tǒng)，可隨時(shí)向讀者推送頻譜戰(zhàn)情報(bào)產(chǎn)品，涉及各部隊(duì)的具體業(yè)務(wù)，本文不再做出陳述。

4. 頻譜戰(zhàn)中的用戶畫像

用戶畫像的含義用戶畫像(persona)的概念最早由交互設(shè)計(jì)之父Alan Cooper提出：“Personas are a concrete representation of target users.” 是指真實(shí)用戶的虛擬代表，是建立在一系列屬性數(shù)據(jù)之上的目標(biāo)用戶模型。頻譜戰(zhàn)中的用戶畫像技術(shù)可用于情報(bào)產(chǎn)品生產(chǎn)(見上節(jié))以及頻譜戰(zhàn)指揮訓(xùn)練評(píng)估。采用用戶畫像的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)可獲取，數(shù)據(jù)在容量、種類、速度、可變性、真實(shí)性、復(fù)雜性、價(jià)值多個(gè)V的維度上符合大數(shù)據(jù)的特征。在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，用戶畫像變成了數(shù)據(jù)建模的過程。以下是美軍一個(gè)時(shí)間敏感瞄準(zhǔn)用戶標(biāo)簽，與頻譜戰(zhàn)用戶畫像有諸多類似之處。通過頻譜戰(zhàn)用戶畫像技術(shù)，可對(duì)指揮員以及指揮機(jī)構(gòu)進(jìn)行定量刻畫，在全面指揮行為復(fù)盤基礎(chǔ)上，對(duì)指揮能力、指揮習(xí)慣、指揮質(zhì)量、指揮效益進(jìn)行定量評(píng)估，對(duì)改進(jìn)指揮質(zhì)量提供定量支撐。

在訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)中，有標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)化的情報(bào)、控制、通信、保障、管理的多類報(bào)文和指令數(shù)千條，涉及到每個(gè)兵種上百條，這些報(bào)文與指令的恢復(fù)復(fù)盤，確認(rèn)前后報(bào)文與指令之間的因果關(guān)系、控制關(guān)系、交戰(zhàn)關(guān)系與協(xié)同關(guān)系，以及相關(guān)事件的效能，是頻譜戰(zhàn)中用戶畫像的核心技術(shù)。識(shí)別特定類型的事件，并進(jìn)行相關(guān)信息的確定和抽取，主要的相關(guān)信息包括：事件的類型和子類型、事件論元角色等。根據(jù)這個(gè)定義，可將事件抽取的任務(wù)分成兩大核心子任務(wù)：(1)事件的檢測(cè)和類型識(shí)別;(2)事件論元角色的抽取。除此以外，由于絕大部分的論元角色都是實(shí)體，因此實(shí)體的識(shí)別也是事件抽取的一項(xiàng)基本任務(wù)。 主要方法：基于知識(shí)工程的方法和.統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)，涉及信息檢索、文本挖掘、自然語言處理、人工智能技術(shù)領(lǐng)域，尚需需要不斷完善，神州普惠基于頻譜戰(zhàn)預(yù)研項(xiàng)目，在此領(lǐng)域做出了探索，取得了一定的效果。

5. 指揮員駕駛艙

在互聯(lián)網(wǎng)+的今天，隨著企業(yè)的信息化能力越來越強(qiáng)，商業(yè)智能(BI)對(duì)他們而言已不僅僅是數(shù)據(jù)展現(xiàn)的工具?！癇I領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙”的出現(xiàn)無疑順應(yīng)了BI的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也為企業(yè)高層打造了一個(gè)虛擬的辦公場景。BI領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙是一個(gè)為企業(yè)高層提供的“一站式”決策支持的管理信息中心系統(tǒng)。它以駕駛艙的形式，通過各種常見的圖表(速度表、柱形圖、環(huán)形圖、預(yù)警雷達(dá)等)形象標(biāo)示企業(yè)運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)(KPI), 支持“鉆取式查詢”，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指標(biāo)的逐層細(xì)化、深化分析，將采集的數(shù)據(jù)形象化、直觀化、具體化，直觀地監(jiān)測(cè)企業(yè)運(yùn)營情況，并可以對(duì)異常關(guān)鍵指標(biāo)預(yù)警和挖掘分析。

指揮員駕駛艙是依托現(xiàn)役信息化指揮系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)指揮戰(zhàn)位所關(guān)心的數(shù)據(jù)以及事件通過商業(yè)BI工具進(jìn)行展示的形式。在信息化/網(wǎng)絡(luò)化指揮系統(tǒng)研制并裝備現(xiàn)役已經(jīng)幾十年后的今天，信息化指揮大行其道，指揮員駕駛艙是否有必要?指揮員駕駛艙仿佛汽車上應(yīng)用手機(jī)導(dǎo)航一樣，可以不用，但是應(yīng)用手機(jī)導(dǎo)航會(huì)更方便，駕駛更方便效率更高。車載導(dǎo)航的數(shù)據(jù)更新問題多無實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)，影響駕駛體驗(yàn)，多數(shù)駕駛員還是習(xí)慣使用手機(jī)導(dǎo)航。指揮如同駕駛，采用商業(yè)化BI依托一體化指揮平臺(tái)，對(duì)每個(gè)席位構(gòu)設(shè)指揮員駕駛艙，提升了指揮員的用戶體驗(yàn)。指揮員駕駛艙與態(tài)勢(shì)顯示系統(tǒng)區(qū)別如下：

1)直觀性

進(jìn)入駕駛艙頁面就像進(jìn)入汽車駕駛艙一樣，展現(xiàn)在面前的將是各種各樣的圖形界面，例如壓力表盤等，與汽車駕駛艙不同的是這些圖形所反映出來的是戰(zhàn)場中各種關(guān)鍵指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)，例如：威脅目標(biāo)排序、交戰(zhàn)進(jìn)程、計(jì)劃進(jìn)度、兵力數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等，這樣指揮員就能夠更直觀、全面地了解到了戰(zhàn)場中所有指標(biāo)的具體情況，從而方便快速地做出下一步?jīng)Q策。

2)可配置性

指揮員駕駛艙可以靈活配置，根據(jù)用戶習(xí)慣，選擇合適的圖形來顯示想要了解的具體指標(biāo)，一個(gè)圖形可以反映多種指標(biāo)，一種指標(biāo)可以由多個(gè)圖形顯示的交叉實(shí)現(xiàn)模式，配置更加靈活。

3)方便性

指揮員駕駛艙配置完成后，用戶可以把這些配置進(jìn)行保存，要想查看這種配置下的各種指標(biāo)顯示情況，只需進(jìn)行一步操作就可以實(shí)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了讓用戶的操作更加方便的設(shè)計(jì)思想。

4)全面性

指揮員駕駛艙充分考慮到了人們對(duì)圖形的最佳接受數(shù)目，在第一層最多可配置六個(gè)圖形，并且在每一個(gè)圖形的基礎(chǔ)上都可以形成相同指標(biāo)，不同條件，不同圖形的的第二層顯示，確保了用戶能夠更全面地對(duì)公司中的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行掌握。

5)多維性

指揮員駕駛艙真正實(shí)現(xiàn)了多用戶、不同權(quán)限的不同操作，每個(gè)有權(quán)限的用戶都能夠配置適合自己的圖形，從而能夠讓各個(gè)管理層都能夠查看到自己所關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從技術(shù)和實(shí)現(xiàn)上達(dá)到了多用戶、多權(quán)限、多圖形、多指標(biāo)的多維操作的目的。

對(duì)神州普惠而言，海量的數(shù)據(jù)如何鉆取、如何分析、如何決策，這與后臺(tái)的數(shù)據(jù)模型緊密相連，數(shù)據(jù)建模的過程會(huì)充分參考指揮員的心理感受，調(diào)整模型，而無需編程。而就指揮員而言，數(shù)據(jù)如何呈現(xiàn)、如何分享，如何能夠直觀的看到最想要的數(shù)據(jù)，如何更人性化的體驗(yàn)BI決策的過程，這里面BI的終端展現(xiàn)形式則顯得尤為重要，而這正是BI領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙的功能核心。

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