高 坤,戴江山,張慕華

(中國電子進出口總公司，北京 100036)

綜 述

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)

高 坤,戴江山,張慕華

(中國電子進出口總公司，北京 100036)

介紹了電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，分析了電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和關(guān)鍵技術(shù)，提出了基于大數(shù)據(jù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)的總體框架及情報產(chǎn)品信息模型。

大數(shù)據(jù)；電子戰(zhàn)；情報模型；情報系統(tǒng)

0 引 言

隨著電子對抗偵察技術(shù)的不斷提升、偵察手段的增多，偵察到的數(shù)據(jù)種類越來越多，數(shù)據(jù)格式越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)量也呈爆發(fā)式增長，這就給電子對抗情報處理帶來了困難。另外，在情報處理過程中，還需要綜合空情、海情、技偵以及各種資料情報數(shù)據(jù)。如何從多源、海量的偵察數(shù)據(jù)中快速、及時地獲取有價值的情報信息是電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)亟待解決的重要課題。

大數(shù)據(jù)時代已然到來，各種大數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)展得如火如荼。大數(shù)據(jù)分析[1]就是對大量多種類的數(shù)據(jù)進行分析處理，獲得潛在的、有價值的情報信息。本文首先分析了大數(shù)據(jù)時代電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)；其次面向情報系統(tǒng)，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用需求及主要關(guān)鍵技術(shù)；最后提出了基于大數(shù)據(jù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)的構(gòu)想。

1 電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)[2]主要就是利用陸、海、空、天平臺的通信偵察、雷達偵察等電子對抗偵察設(shè)備，獲取輻射源目標在空域、時域、頻率域的特征參數(shù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合海情、空情、技偵、圖像、資料數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、多源融合處理，獲取輻射源情報、電子目標情報及電子戰(zhàn)斗序列(EOB)情報等，形成戰(zhàn)場態(tài)勢，為信息作戰(zhàn)提供情報支持。

隨著電磁環(huán)境的日益復(fù)雜和電子偵察能力的日益提升，電子對抗偵察數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)量級、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式等各個方面均有顯著增加。電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)在情報處理過程中面臨以下挑戰(zhàn)：

(1)數(shù)據(jù)來源多樣化。既包括通信偵察、雷達偵察、敵我識別偵察、導(dǎo)航偵察等各類傳感器獲得的偵察數(shù)據(jù)，也包括海情、空情、技偵、圖像等外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，同時還包括各種資料情報、人工謊報，對多源情報融合提出了更高的要求。

(2)數(shù)據(jù)量非常龐大。各種偵察原始數(shù)據(jù)、解調(diào)的音頻數(shù)據(jù)，隨著時間的積累，數(shù)據(jù)量增長很快，通常以TB及至PB來計算，要在海量數(shù)據(jù)中快速提取高價值的情報對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘效率提出了更高的要求。

(3)數(shù)據(jù)類型多樣。系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)源既有輻射源特征參數(shù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也有原始偵察數(shù)據(jù)、文本、網(wǎng)頁等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時還包括音頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這就決定了單一的情報處理和分析方式已經(jīng)不能適應(yīng)情報處理的需求。

2 電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求及關(guān)鍵技術(shù)

在上一章中分析了海量數(shù)據(jù)的存儲、快速處理等問題給電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)，體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)處理能力的新需求。因此，本章主要分析電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求和主要關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 大數(shù)據(jù)的定義

什么是大數(shù)據(jù)[3]？麥肯錫全球研究所給出的定義是：一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模(Volume)、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)(Velocity)、多樣的數(shù)據(jù)類型(Variety)和價值密度低(Value)四大特征。

大數(shù)據(jù)技術(shù)[4]指能夠處理4V特征數(shù)據(jù)，有助于分析事物間關(guān)系的技術(shù)。從數(shù)據(jù)獲取、分發(fā)與處理的整個過程看，包括數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、整合、分析和呈現(xiàn)等多個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)均有相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求及關(guān)鍵技術(shù)

(1)海量數(shù)據(jù)存儲管理

電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)包括通信偵察、雷達偵察等多種數(shù)據(jù)來源。一方面，非結(jié)構(gòu)化異構(gòu)數(shù)據(jù)大幅增長，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法實現(xiàn)高效的存儲管理，帶來了對海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲需求；另一方面，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸性增長，傳統(tǒng)的物理存儲方式擴展性差，難以有效應(yīng)對大容量數(shù)據(jù)的存儲管理，帶來了存儲的彈性擴容需求。大數(shù)據(jù)分布式存儲融合接入陸、海、空、天等多類偵察平臺的數(shù)據(jù)，支持結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化大數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲管理，支持彈性擴容、大容量、高并發(fā)和高速一體化的數(shù)據(jù)訪問。其關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)的采集和質(zhì)量控制、安全有效的分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫等。

(2)海量數(shù)據(jù)的計算處理

在計算模式方面，目前系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)計算模式，該模式以數(shù)據(jù)遷移為代價，無法支撐大數(shù)據(jù)的高效計算。為實現(xiàn)高效計算處理，需要通過分布式的大數(shù)據(jù)計算技術(shù)，以計算遷移實現(xiàn)高效處理。多模式大數(shù)據(jù)計算支持批處理、內(nèi)存計算、流計算和圖計算等，實現(xiàn)多種計算模式的資源分配和統(tǒng)一調(diào)度，為大數(shù)據(jù)的分析處理提供高效和可定制的計算框架。關(guān)鍵技術(shù)包括計算任務(wù)的智能解析、計算的智能管理調(diào)度等。

(3)智能情報分析

通過對海量歷史數(shù)據(jù)的分析處理，如快速智能的檢索目標相關(guān)信息、挖掘目標的特征、規(guī)律和行為意圖，以提升系統(tǒng)的情報智能分析能力。大數(shù)據(jù)的分析挖掘技術(shù)針對海量歷史數(shù)據(jù)的目標靜態(tài)特征和行為特征，構(gòu)建戰(zhàn)場目標特征知識庫，以知識庫為基礎(chǔ)，結(jié)合戰(zhàn)場實時信息的快速檢索和處理，動態(tài)識別目標身份及行為，實現(xiàn)對其作戰(zhàn)能力及意圖的認知。關(guān)鍵技術(shù)包括基于知識圖譜的情報檢索、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)聯(lián)合挖掘、關(guān)聯(lián)分析等。

3 基于大數(shù)據(jù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

為應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)在多源海量數(shù)據(jù)管理、高效計算、分析處理等方面的優(yōu)勢，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)，系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)源層、大數(shù)據(jù)層、分析層和應(yīng)用層。

圖1 基于大數(shù)據(jù)的電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)體系架構(gòu)

數(shù)據(jù)源層負責(zé)接入各類數(shù)據(jù)源各種形式的情報數(shù)據(jù)，包括雷達偵察數(shù)據(jù)(ELINT)、通信偵察數(shù)據(jù)(COMINT)、雷達數(shù)據(jù)(RADINT)、圖像數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)技偵數(shù)據(jù)及其他資料數(shù)據(jù)等。

大數(shù)據(jù)層用于對各種形式的數(shù)據(jù)進行存儲，并支持上層服務(wù)和應(yīng)用的海量運算請求和并發(fā)訪問請求，包括OLTP(聯(lián)機事務(wù)處理)引擎、OLAP(聯(lián)機分析處理)引擎、分布式計算框架、分布式消息框架和數(shù)據(jù)倉庫等。

分析層是系統(tǒng)的通用算法層，為上層應(yīng)用提供算法支撐，包括情報模型、查詢、統(tǒng)計、可視化、文本分析、自然語言處理、圖像分析和知識圖譜等。

應(yīng)用層是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層，為用戶提供不同的情報分析業(yè)務(wù)功能，包括輻射源情報分析、平臺目標情報分析、部隊/組織情報分析和綜合情報分析。

3.2 情報模型

情報模型是分析層的核心，是大數(shù)據(jù)分析算法的設(shè)計輸入，也是系統(tǒng)分析處理成果的最終表現(xiàn)形式。根據(jù)電子戰(zhàn)情報處理領(lǐng)域情報產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗，經(jīng)裁剪和擴充，形成了如圖2所示的電子戰(zhàn)情報產(chǎn)品信息模型[5]，描述了情報產(chǎn)品實體以及實體之間的關(guān)系。

圖2 電子戰(zhàn)情報產(chǎn)品信息模型

情報產(chǎn)品實體包括輻射源、平臺目標、部隊/組織及綜合。輻射源是配備在平臺目標上的，如飛機、艦船等，每個平臺目標可配備多個不同類型的輻射源，比如飛機上有通信電臺和雷達等。平臺目標裝備于部隊/組織，每個部隊/組織可裝備多種類型的平臺目標，部隊/組織間也存在隸屬關(guān)系。綜合情報是對部隊/組織、平臺目標、輻射源等的綜合分析。

(1)輻射源

輻射源主要指通信電臺、雷達等輻射電磁波的電子設(shè)備，利用基本屬性、技術(shù)參數(shù)、通聯(lián)關(guān)系、活動情況、方位/位置等進行描述。

基本屬性：用于描述輻射源的基本情況，包括輻射源的型號、類型、用途等信息。

技術(shù)參數(shù)：用于描述輻射源的頻率域特征參數(shù)，對于通信輻射源，包括工作頻率、帶寬、調(diào)制樣式等，對于雷達輻射源，包括工作頻率、脈寬、重頻等。

通聯(lián)情況：用于描述通信輻射源的通聯(lián)活動情況，包括通聯(lián)關(guān)系、通聯(lián)時間、通信內(nèi)容等。

活動情況：用于描述輻射源的工作情況，包括工作時序、工作用頻、工作模式等。

方位/位置：用于描述輻射源的活動方位/位置，如偵察設(shè)備通過測向/定位獲得的輻射源方位/位置信息。

(2)平臺目標

平臺目標主要是指配屬有輻射源、服務(wù)于部隊/組織的各種作戰(zhàn)平臺或設(shè)施，包括空中目標、海上目標、地面目標等，利用基本屬性、武器配備、通信網(wǎng)絡(luò)、活動情況、位置等進行描述，平臺上可配屬多種類型的輻射源。

基本屬性：用于描述平臺目標的基本情況，包括平臺型號、類型、平臺戰(zhàn)技參數(shù)等。

武器配備：用于描述平臺目標配備的武器情況，包括武器型號、類型等。

配屬的輻射源：用于描述平臺目標所配屬的輻射源，包括輻射源型號、類型等。

通信網(wǎng)絡(luò)：用于描述平臺目標基于通信、互聯(lián)而建立的通信系統(tǒng)，包括通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征、網(wǎng)絡(luò)拓撲、通信成員等。

活動情況：用于描述平臺目標的活動規(guī)律，包括活動頻度、活動時間、活動區(qū)域等。

位置：用于描述平臺目標的位置信息，可以是固定位置，也可以是一段時間的航跡。

(3)部隊/組織

部隊/組織主要是指由人員組成的、具有特定層次結(jié)構(gòu)的軍事/民間機構(gòu)，利用基本屬性、組織關(guān)系、位置進行描述，部隊/組織可配屬多種類型的裝備。

基本屬性：用于描述部隊/組織的基本情況，包括名稱、所屬國家、類型、任務(wù)等。

組織關(guān)系：用于描述部隊/組織的組織結(jié)構(gòu)，包括編制、層次關(guān)系等。

位置：用于描述部隊/組織的駐地或作戰(zhàn)部署地。

裝備的平臺目標：用于描述部隊/組織所裝備的平臺目標，包括平臺型號、數(shù)量等。

(4)綜合情報

綜合情報主要是指在某個條件下對部隊/組織、平臺目標、輻射源的綜合分析結(jié)果，如在某段時間某個區(qū)域內(nèi)部隊/組織、平臺目標、輻射源的部署及活動情況。

3.3 情報分析

利用大數(shù)據(jù)分析平臺及各種分析算法，電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)對各類數(shù)據(jù)源進行分析處理，生成輻射源、平臺目標、部隊/組織及綜合情報等產(chǎn)品。

(1)輻射源情報分析。對各類偵察傳感器獲得的信號數(shù)據(jù)進行分析，獲得輻射源的特征參數(shù)，對同類輻射源的特征參數(shù)進行關(guān)聯(lián)和歸并處理，掌握輻射源的準確參數(shù)信息。對于通信輻射源來說，還可分析掌握其通聯(lián)情況。通過對輻射源工作時序、工作用頻等進行分析，掌握輻射源的活動規(guī)律。

(2)平臺目標情報分析。對通信偵察數(shù)據(jù)、雷達偵察數(shù)據(jù)、?？涨椤D像、技偵等多源情報信息進行融合處理，建立飛機、艦船等平臺目標與通信電臺、雷達等輻射源的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過通信輻射源的通聯(lián)情況分析，掌握平臺目標的通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。通過對不同數(shù)據(jù)來源的目標活動情況、目標輻射源的活動情況等數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析，掌握目標的活動規(guī)律。

(3)部隊/組織情報分析。通過關(guān)聯(lián)和分析輻射源、平臺目標、通信網(wǎng)絡(luò)和資料情報等數(shù)據(jù)，掌握部隊/組織EOB情報，包括指揮層級、部隊編配、裝備編配、運用規(guī)律等。

(4)綜合情報分析。綜合通信偵察、雷達偵察、?？涨榈榷嘣辞閳笮畔ⅲ煽罩?、海上、地面目標的分布及活動態(tài)勢，并根據(jù)平臺目標活動規(guī)律對作戰(zhàn)意圖進行預(yù)測分析。

4 結(jié) 語

利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能夠高效地對海量電子偵察數(shù)據(jù)進行管理、分析和處理，提取各類不同數(shù)據(jù)源的關(guān)聯(lián)關(guān)系，挖掘出高價值的情報數(shù)據(jù)，對于提升電子戰(zhàn)情報系統(tǒng)的情報處理能力具有重要作用。

[1] 陳明，大數(shù)據(jù)分析，計算機教育，2014年3月，第5期.

[2] 王海清，數(shù)據(jù)挖掘在情報偵察系統(tǒng)中的應(yīng)用，信號與信息處理，2009年4月.

[3] 維克托.邁爾-舍恩伯格、肯尼斯.庫克耶，大數(shù)據(jù)時代，浙江人民出版社.

[4] 王宏，大數(shù)據(jù)技術(shù)在指揮信息系統(tǒng)中應(yīng)用，指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2015年4月，第6卷，第2期。

[5] 溫小東，淺談通信情報建模，通信技術(shù)，2016年6月.

Application of Big Data Analysis Technology in Electronic Warfare Intelligence System

GAO Kun,DAI Jiang-shan,ZHANG Mu-hua

(China Electronics Import & Export Corporation，Beijing 100036)

This paper introduces the challenges of electronic warfare intelligence system, analyzes the application requirements and key technologies of Big Data in warfare intelligence system, and puts forward the overall framework and information product information model of electronic warfare intelligence system based on large data.

big data; electronic warfare; intelligence model; intelligence system

10.3969/j.issn.1673-5692.2016.02.001

2017-02-02

2017-04-15

TN97;TP311.13

A

1673-5692(2017)02-111-04

高 坤(1978—)，男，工程師，主要研究方向為電子對抗指揮信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用；

E-mail：gaokun@ceiec.com.cn

戴江山(1973—)，男，高級工程師，主要研究方向為聯(lián)合情報、信息系統(tǒng)安全；

張慕華(1977—)，女，高級工程師，主要研究方向為指揮信息系統(tǒng)。