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”)承擔的頻譜戰(zhàn)項目順利通過專家組驗收。

2015 年12 月2 日，美國智囊戰(zhàn)略與預算評估中心(CSBA)發(fā)布了《電波制勝：重拾美國在電磁頻譜領域的主宰地位》報告，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)應具有“認知”等能力。各國對此概念非常重視，國內外對這一概念進行闡述、定義。在第十二期錢學森論壇深度研討會暨首屆網(wǎng)信軍民融合峰會上，戰(zhàn)略支援部隊王沙飛院士作了題為《人工智能與電磁頻譜戰(zhàn)》的主題報告。王院士介紹了電磁頻譜戰(zhàn)概念演進、基于認知的電磁頻譜戰(zhàn)等，提出了支撐構建完整、閉環(huán)的電磁頻譜戰(zhàn)OODA環(huán)路，實現(xiàn)電磁空間裝備智能化的關鍵技術體系，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，并且人工智能技術將貫穿始終。在概念上，電磁頻譜將作為繼陸海空天網(wǎng)之后的第六維獨立作戰(zhàn)空間，并貫穿于其它空間的作戰(zhàn)中;在內涵上，將由電子戰(zhàn)向電子戰(zhàn)+頻譜管控，甚至整個電磁頻譜所有作戰(zhàn)行動擴展;在特征上，更加強調智能化、一體化、網(wǎng)絡化等特征，特別是人工智能在電磁頻譜戰(zhàn)中的應用。未來將實現(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)關鍵技術的關鍵技術：頻譜戰(zhàn)預警模型、頻譜戰(zhàn)智能控制模型、頻譜戰(zhàn)情報產(chǎn)品原型，基于用戶畫像的頻譜戰(zhàn)評估技術。通過參與軍事演習驗證了關鍵技術，在演習現(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)多個基層部隊旅團(營)指揮機關意見，基于大數(shù)據(jù)技術研制了頻譜戰(zhàn)指揮系統(tǒng)原型，包括：首長駕駛艙、情報駕駛艙、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)驅動戰(zhàn)爭思維考慮軍改后的信息與火力一體作戰(zhàn)問題，本文將對神州普惠在頻譜戰(zhàn)領域研究成果做出介紹，希望引起業(yè)界對頻譜戰(zhàn)領域的深入思考，對新軍事條件下的軍事訓練和作戰(zhàn)提供借鑒。

1. 頻譜戰(zhàn)預警模型

采用四層漏斗模型進行頻譜戰(zhàn)預警：信號層、電子目標、平臺層和網(wǎng)域層。信號層數(shù)據(jù)來源于電子偵察，可用時域、頻域、空域、功率域、調制域、極化域六個維度進行表達。電子目標表示信號的來源及輻射源的類型：型號、行為、規(guī)則、對抗策略以及涉頻行為效能。平臺來自于海陸空天的偵察預警情報，主要依托雷達進行探測，平臺類型包括：飛機、軍艦/潛艇、衛(wèi)星、武器、地面載體(人員、車輛、裝甲目標)等，是輻射源的掛載平臺，描述為類型型號、行為、規(guī)則、策略與作戰(zhàn)效能，平臺與電子目標存在著嚴格的掛載關系。 不同平臺根據(jù)作戰(zhàn)使命不同，分為火力網(wǎng)、情報網(wǎng)、指揮網(wǎng)、戰(zhàn)勤網(wǎng)、通信網(wǎng)、測控網(wǎng)等。網(wǎng)絡類型包括了縱向、橫向、柵格等多種類型網(wǎng)絡。

將信號、電子目標、平臺、網(wǎng)域按照在表征空間進行規(guī)約、變換，構造Hilbert空間，構造Riese基函數(shù)進行表達，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)場實測數(shù)據(jù)分析：Hilbert空間正交Riese基下，在信號域為高維非平穩(wěn)過程，可用ARIMA模型表示，電子目標為平穩(wěn)隨機過程，可用高維ARMA表示，平臺與網(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構分解與重構關系，分解重構關系的置信度為漏斗的轉化率。多分辨預警就是對四個域內的異常事件進行檢測，通過改進的多域滑動平均CFAR算法可進行穩(wěn)健的融合預警，多分辨多域頻譜戰(zhàn)融合預警的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，檢測概率0.8，虛警概率1.0e-5，檢測概率0.9，虛警概率1.0e-8，檢測概率0.5。

2. 頻譜戰(zhàn)控制模型

在取得充足的預警時間情況下，如何處置預警信息?這就是頻譜戰(zhàn)的控制模型。頻譜作戰(zhàn)本質上是在空時頻三維空間中進行控制，取得態(tài)勢優(yōu)勢。將態(tài)勢表達為時間-頻率，空間-時間，頻率-空間三個二維視圖，頻譜戰(zhàn)的作戰(zhàn)計劃也就是EOB頻譜戰(zhàn)序列作為輸入和約束，實時在三個視圖上根據(jù)預警信息檢測沖突，實施沖突消減。頻譜戰(zhàn)控制系統(tǒng)如下：

頻譜戰(zhàn)控制模型以預警信息作為輸入，在空時頻空間檢測沖突，實施沖突消減，沖突消減采用MIMO控制方法，分別在時-頻、空-頻、時-空三個維度上進行沖突消減控制后進行空時頻三維綜合控制，綜合控制進行三維沖突消減，進行平行仿真查看效果，將結果展示于綜合態(tài)勢，人在回路確認不同控制方案的態(tài)勢優(yōu)劣，進行人工調整，同時實時的平行仿真結果反饋至沖突檢測器進行檢測。

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

通過對通道進攻作戰(zhàn)的仿真，發(fā)現(xiàn)平行仿真的效率限制了整個系統(tǒng)的效率，通過事前仿真積累了大量數(shù)據(jù)，利用機器學習算法對數(shù)據(jù)進行處理，建立效能表格存儲于實時數(shù)據(jù)庫中，通過查表提高了效率。

3. 頻譜戰(zhàn)情報產(chǎn)品

頻譜戰(zhàn)情報分為：素材、電子目標、平臺以及網(wǎng)域情報等四類靜態(tài)情報，同時戰(zhàn)場實時偵察提供實時態(tài)勢情報。情報提供形式及服務如下表：

表格1

關于情報產(chǎn)品的定義，參照了相關國軍標以及現(xiàn)役信息化/網(wǎng)絡化指揮系統(tǒng)標準，數(shù)據(jù)格式與現(xiàn)役系統(tǒng)兼容。頻譜戰(zhàn)情報的難點在于：如何控制情報的虛警率?目前采集情報的手段很多，開源情報、陸?？涨橥扑鸵约疤旎鶓?zhàn)略戰(zhàn)術偵察情報，每天固定推送的空間目標報等等。情報虛警的控制決定了情報是否可用，信息融合是降低虛警概率取得較好ROC特性情報的可靠技術手段。信息融合從貝葉斯時代進入智能化時代，本質是將數(shù)據(jù)優(yōu)勢轉化為信息優(yōu)勢，將信息優(yōu)勢轉化為決策優(yōu)勢，信息融合的基礎是數(shù)據(jù)/信息的空時頻一致，通用的擴展卡爾曼濾波本質是對非線性問題的線性化，面對數(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現(xiàn)欠定條件下空時頻數(shù)據(jù)/信息一致性。分別采用三類機器學習產(chǎn)品進行測試：1)MATLAB機器學習工具箱;2)阿里云機器學習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產(chǎn)品。關于情報產(chǎn)品概念、生產(chǎn)以及質量控制討論僅限于旅團基層用戶與神州普惠公司之間進行，通過私有云平臺或現(xiàn)役指揮系統(tǒng)，可隨時向讀者推送頻譜戰(zhàn)情報產(chǎn)品，涉及各部隊的具體業(yè)務，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計之父Alan Cooper提出：“Personas are a concrete representation of target users.” 是指真實用戶的虛擬代表，是建立在一系列屬性數(shù)據(jù)之上的目標用戶模型。頻譜戰(zhàn)中的用戶畫像技術可用于情報產(chǎn)品生產(chǎn)(見上節(jié))以及頻譜戰(zhàn)指揮訓練評估。采用用戶畫像的基礎是數(shù)據(jù)可獲取，數(shù)據(jù)在容量、種類、速度、可變性、真實性、復雜性、價值多個V的維度上符合大數(shù)據(jù)的特征。在數(shù)據(jù)基礎上，用戶畫像變成了數(shù)據(jù)建模的過程。以下是美軍一個時間敏感瞄準用戶標簽，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，可對指揮員以及指揮機構進行定量刻畫，在全面指揮行為復盤基礎上，對指揮能力、指揮習慣、指揮質量、指揮效益進行定量評估，對改進指揮質量提供定量支撐。

在訓練標準中，有標準化專業(yè)化的情報、控制、通信、保障、管理的多類報文和指令數(shù)千條，涉及到每個兵種上百條，這些報文與指令的恢復復盤，確認前后報文與指令之間的因果關系、控制關系、交戰(zhàn)關系與協(xié)同關系，以及相關事件的效能，是頻譜戰(zhàn)中用戶畫像的核心技術。識別特定類型的事件，并進行相關信息的確定和抽取，主要的相關信息包括：事件的類型和子類型、事件論元角色等。根據(jù)這個定義，可將事件抽取的任務分成兩大核心子任務：(1)事件的檢測和類型識別;(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體，因此實體的識別也是事件抽取的一項基本任務。 主要方法：基于知識工程的方法和.統(tǒng)計和機器學習，涉及信息檢索、文本挖掘、自然語言處理、人工智能技術領域，尚需需要不斷完善，神州普惠基于頻譜戰(zhàn)預研項目，在此領域做出了探索，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，商業(yè)智能(BI)對他們而言已不僅僅是數(shù)據(jù)展現(xiàn)的工具?！癇I領導駕駛艙”的出現(xiàn)無疑順應了BI的發(fā)展趨勢，同時也為企業(yè)高層打造了一個虛擬的辦公場景。BI領導駕駛艙是一個為企業(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、預警雷達等)形象標示企業(yè)運行的關鍵指標(KPI), 支持“鉆取式查詢”，可以實現(xiàn)對指標的逐層細化、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)測企業(yè)運營情況，并可以對異常關鍵指標預警和挖掘分析。

指揮員駕駛艙是依托現(xiàn)役信息化指揮系統(tǒng)，對各個指揮戰(zhàn)位所關心的數(shù)據(jù)以及事件通過商業(yè)BI工具進行展示的形式。在信息化/網(wǎng)絡化指揮系統(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用手機導航一樣，可以不用，但是應用手機導航會更方便，駕駛更方便效率更高。車載導航的數(shù)據(jù)更新問題多無實時的交通數(shù)據(jù)，影響駕駛體驗，多數(shù)駕駛員還是習慣使用手機導航。指揮如同駕駛，采用商業(yè)化BI依托一體化指揮平臺，對每個席位構設指揮員駕駛艙，提升了指揮員的用戶體驗。指揮員駕駛艙與態(tài)勢顯示系統(tǒng)區(qū)別如下：

1)直觀性

進入駕駛艙頁面就像進入汽車駕駛艙一樣，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)場中各種關鍵指標的具體數(shù)據(jù)，例如：威脅目標排序、交戰(zhàn)進程、計劃進度、兵力數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡狀態(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)用戶習慣，選擇合適的圖形來顯示想要了解的具體指標，一個圖形可以反映多種指標，一種指標可以由多個圖形顯示的交叉實現(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行保存，要想查看這種配置下的各種指標顯示情況，只需進行一步操作就可以實現(xiàn)，真正實現(xiàn)了讓用戶的操作更加方便的設計思想。

4)全面性

指揮員駕駛艙充分考慮到了人們對圖形的最佳接受數(shù)目，在第一層最多可配置六個圖形，并且在每一個圖形的基礎上都可以形成相同指標，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公司中的各個指標進行掌握。

5)多維性

指揮員駕駛艙真正實現(xiàn)了多用戶、不同權限的不同操作，每個有權限的用戶都能夠配置適合自己的圖形，從而能夠讓各個管理層都能夠查看到自己所關心的經(jīng)濟指標，從技術和實現(xiàn)上達到了多用戶、多權限、多圖形、多指標的多維操作的目的。

對神州普惠而言，海量的數(shù)據(jù)如何鉆取、如何分析、如何決策，這與后臺的數(shù)據(jù)模型緊密相連，數(shù)據(jù)建模的過程會充分參考指揮員的心理感受，調整模型，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領導駕駛艙的功能核心。

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